橡胶颗粒改良粉煤灰土的动力特性试验研究

对橡胶颗粒改良粉煤灰土的动强度、动模量、黏聚力和内摩擦角进行了动三轴试验研究,并将试验结果与粉煤灰土的动力特性加以对比,分析表明：粉煤灰土及橡胶颗粒改良粉煤灰土在同一围压下动强度均随破坏周数的增加而减小;在同一破坏周数下动强度随着围压的增加而增加;粉煤灰土的黏聚力为203.73 kPa,内摩擦角为11°;橡胶颗粒改良粉煤灰土的黏聚力为227.26 kPa,内摩擦角为17°,橡胶颗粒改良粉煤灰土的黏聚力增大了23.53 kPa,提高了11.55%;粉煤灰土的初始切线模量及平均动模量高于橡胶颗粒改良粉煤灰土的初始切线模量及平均动模量。研究表明,橡胶颗粒改良后的粉煤灰土具有动强度高、黏聚力和内摩擦角大的特点,从而说明橡胶颗粒改良后的粉煤灰土可以作为季冻区路基冷阻层材料     

基于细观力学脆性岩石剪切特性演化模型研究

压缩作用下岩石内部细观裂纹扩展导致岩石产生损伤,其对岩石变形、强度等力学特性有着重要影响;然而,岩石内部裂纹扩展与剪切特性（黏聚力、内摩擦角及剪切应力）动态演化关系很少被研究。基于裂纹扩展机制推出的岩石应力-应变本构模型,并结合摩尔-库仑失效准则,推出了在岩石应力-应变关系峰值应力（对应岩石压缩强度）状态时,本构模型细观力学参数与岩石黏聚力、内摩擦角及剪切强度之间的状态关系。然后,引入岩石应力-应变本构关系塑性变形阶段服从摩尔-库仑屈服准则的力学流动规律,进而将已推出的应力-应变关系峰值状态点所满足的细观力学参数与黏聚力、内摩擦角关系,推广到岩石进入塑性变形后,岩石内部裂纹扩展（或应变）与黏聚力、内摩擦角及剪切应力动态演化的理论关系。随着裂纹扩展或应变增加,黏聚力、内摩擦角及剪切应力先增大,达到一个峰值点后减小,该结果与应力-应变本构曲线变化趋势相对应。通过试验结果验证了所提出理论结果的合理性。并讨论了初始裂纹之间摩擦系数对黏聚力、内摩擦角及剪切应力随裂纹扩展或应变演化规律的影响。     

南昌地区红土的动强度特性试验研究

通过动静三轴试验,探讨南昌地区红土的动强度指标随固结比及固结围压的影响规律。从试验结果可知,南昌地区红土的动强度随固结围压的增大而增大,却随固结比的增大而减小,动内黏聚力C随着固结比的增大而减小,动内摩擦角?_d随固结比的增大而增大。通过对动静试验结果进行对比发现,南昌地区红土的动内黏聚力小于静黏聚力,动内摩擦角大于静内摩擦角。      

扬州土物理与力学性质指标的相关性分析

根据原状扬州各层土体的室内试验数据,采用数理统计的方法,研究了该地区土体的物理指标与力学参数间的相关性,并进行线性函数和指数函数拟合。研究结果表明:随着塑性指数的增加,压缩系数和体积压缩系数逐渐增大,内摩擦角和有效内摩擦角逐渐减小;土的黏聚力随着液限与天然含水量之差的增加而增加,随着液性指数的增加而减小,且黏聚力与液性指数间的相关性更好,当含水量超过液限时黏聚力不随上述两个参数的变化而变化;此外,压汞试验结果表明扬州原状土的孔隙结构均为明显的单峰孔径分布,其颗粒间孔隙的累计量随着塑性指数增大而增加;并且各层土体孔径分布的峰值所对应的孔径随着塑性指数的增大而减小。以上结果可以为扬州地区土体力学参数的估计提供参考。     

基于围岩力学参数概率分布模型的变形敏感性灰关联分析

为了给布伦口-公格尔水电站地下洞室某标段围岩稳定性分析的参数选取提供可靠的理论依据,综合考虑岩体参数的空间变异性,针对常规敏感性分析方法所存在的不足,运用三维离散元计算程序,提出了基于围岩力学参数概率分布模型的变形敏感性灰关联分析方法。该方法以岩体密度?、弹性模量E、泊松比?、黏聚力c、内摩擦角φ及节理内摩擦角φj等6个围岩力学参数作为因素序列,拱顶下沉量作为目标序列,分析影响因素在整个定义区间内的变化对围岩拱顶下沉的敏感程度。结果表明：密度是最敏感因素,其次是弹性模量、黏聚力和泊松比,而内摩擦角以及节理内摩擦角敏感性最小。最后,将常规灰关联敏感性分析与该方法计算结果进行对比,结果表明：除密度、内摩擦角和节理内摩擦角一致外,其余参数敏感性均与结论不一致。因此,文中方法在考虑实际参数概率分布的基础上能够更加准确、合理地对参数进行综合评价。     

分级循环荷载下低温冻结盐渍土动强度特性试验研究

为了探究寒区路基盐渍土在交通荷载作用下的强度破坏机理,采用室内GDS动三轴试验系统,对天然重塑盐渍土进行了不同冻结温度、围压及振动频率下一系列动荷载试验,从破坏动应力、动黏聚力和动内摩擦角方面分析各试验条件对盐渍土的影响机制。结果表明：冻结温度和围压对破坏动强度影响明显,动载频率对破坏动强度影响较弱;随着温度的降低,破坏动应力和动黏聚力明显增大,而动内摩擦角有先增大后减小趋势;随着动荷载频率的增大,破坏动应力和动黏聚力变化不明显,但内摩擦角有减小趋势;围压与破坏应力呈线性相关,温度分别与破坏动应力、动黏聚力呈良好指数关系。     

土体参数对扩底墩竖向承载性状影响的数值分析

为了分析不同土体参数对扩底墩竖向承载性状的影响,利用有限单元法,建立了均匀地基中不同土体模量、内摩擦角、粘聚力的三维有限元模型,模拟分析了土体模量、内摩擦角和粘聚力变化时扩底墩的竖向承载性状。分析表明,扩底墩基础以端阻力为主,土体模量和内摩擦角对其竖向承载性状的影响较大,粘聚力影响较小。因此扩底墩持力层应选择土体模量和内摩擦角大的坚硬土层。     

爆炸成腔后土体物理力学性能的变化规律

在6块不同的土质场地完成了21次爆炸成腔试验,试验用炸药埋深为1.20～12.5 cm,起爆药量为0.05～51 kg。对其中的5个腔体进行了土工试验。对爆后土体的天然密度、孔隙比、饱和度、压缩系数、压缩模量、内摩擦角、黏聚力的分布规律进行了实测。试验结果表明,爆炸作用对土体的影响半径是爆炸成腔半径的4～6倍。土体的天然密度、干密度、饱和度、压缩模量和黏聚力等指标随土体距爆炸中心距离的增大而降低。土体的孔隙比、压缩系数和渗透系数等指标随土体距爆炸中心距离的增大而提高。未在腔壁附近发现密度低于原状土的低密度区。爆炸冲击作用对土体内摩擦角的影响规律不明显。     

纤维加筋黄土的抗剪强度特性研究

通过直接剪切试验研究了不同含水率、不同纤维量、不同压实度纤维加筋黄土的黏聚力、内摩擦角和抗剪强度的变化规律。研究结果表明:含水率由14%增加到18%时,黄土的黏聚力逐渐减小,当其大于20%时,黏聚力c急剧减小;当黄土的含水率为18%时,内摩擦角φ最大,黄土的抗剪强度达到最大值;纤维材料在黄土中呈面状、网状和团状分布,内摩擦角和黏聚力均随纤维量的增大先增大后减小,纤维量0.5%为最优纤维量;纤维含量小于最优纤维量时,内摩擦角随压实度的增大变化较小,当纤维含量大于最优纤维量时,内摩擦角变化较大;同时,在实际应用方面,该试验给出了含水率、纤维量和压实度与内摩擦角和黏聚力的函数关系,对黄土地区施工具有指导意义。     

软土抗剪强度指标随固结度变化规律分析

常规的抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角φ无法准确描述堆载作用下任意固结度时软土的力学特性,而现有的考虑软土抗剪强度值随固结度增长的极限平衡法无法得出应力场、位移场等实际工程需要的数据,因此,基于理论推导和室内试验,对堆载作用下软土抗剪强度指标随固结度的变化规律进行了分析。对现有的2个计算公式进行了对比分析,得出它们具有等价性。从孔隙水压力的角度进行分析,提出了新的计算公式,并且得出内摩擦角随固结度单调递增,黏聚力随固结度单调递减的变化规律。当固结度一定且不为100%时,黏聚力与初始固结压力呈线性增长的关系,内摩擦角与其无关。室内试验表明,由于综合考虑了有效应力参数和总应力参数,新推导公式与试验结果吻合得更好,证明了新推导公式正确性和优越性。     

干湿和冻融循环作用下黄土强度劣化特性试验研究

通过室内试验模拟土体季节性的干湿和冻融交替变化,采用直剪试验测试了原状黄土经干湿和冻融循环作用后的抗剪强度及抗剪强度参数的变化,并进行了直剪后试样的易溶盐总量测定.结果表明：干湿和冻融循环作用对原状黄土物理力学性质影响极大,是造成黄土边坡破坏的主要因素.随着干湿循环次数的增加,试样的抗剪强度逐渐减小,黏聚力逐渐减小,内摩擦角先增加,后逐渐趋于稳定,盐分迁移现象明显,土样下部易溶盐含量逐渐减少,上部易溶盐含量逐渐增加,并且试样的质量损失逐渐增加;随着冻融循环次数的增加,试样的抗剪强度逐渐减小,黏聚力逐渐增大最后趋于稳定,而内摩擦角和盐分迁移现象不明显.     

基于Hoek-Brown准则的冻融循环条件下露天煤矿边坡岩体力学系数修正

在露天矿边坡稳定性计算和评价过程中,边坡稳定性评价结果与岩体力学参数的选取密切相关。而在冻融循环条件下,岩石的物理力学参数随着冻融次数的变化而变化。首先通过室内模拟的方法对粗砂岩和细砂岩进行不同次数的冻融循环试验,然后进行一系列的单轴和三轴压缩试验,得到冻融循环条件下完整粗砂岩和细砂岩的物理力学参数;基于Hoek-Brown强度准则中的爆破扰动参数D,提出冻融循环劣化参数D_f,利用修正的Hoek-Brown准则得到冻融循环条件下岩体力学参数,并分析了边坡岩体的破坏模式。结果表明:随着冻融循环次数的增加,粗砂岩和细砂岩的单轴抗压强度、弹性模量和黏聚力降低减小,内摩擦角变化较小;而岩体的单轴抗压强度、整体抗压强度、抗拉强度、变形模量、黏聚力和内摩擦角均减小,这说明岩体在冻融循环环境中是不断损伤的,质量逐渐变差;随着冻融循环次数不断增加,岩体的抗剪强度劣化在不断加速,边坡的破坏形式主要为剪切破坏。修正的岩体力学参数为露天矿边坡稳定性分析提供更为准确的数据。      

钙质土的剪切特性试验研究

钙质土因其颗粒形状不规则、易破碎、高孔隙比等特征,其力学性质较为特殊。采用室内大型直接剪切试验设备,对取自南海珊瑚礁和三亚岸礁的粗颗粒钙质土进行了直剪试验,研究了粗颗粒钙质土在不同含水率、不同密度和不同矿物组成条件下的钙质土剪切特性。结果表明,粗颗粒钙质土表现出与常规无黏性土截然不同的力学性质,即（1）与石英砂相比,表观黏聚力较大,内摩擦角较高,软化性较弱;（2）表观黏聚力随着平均粒径的增大而增大,内摩擦角随着干密度的增大而增大;（3）与峰值强度相比,土体剪切破坏后其残余强度的表观黏聚力锐减而内摩擦角仅略有减小。研究成果可为岛礁工程建设提供借鉴,也可为其他粗颗粒土的研究提供参考。     

含盐冻结粉质砂土的强度参数和强度准则试验研究

对含盐冻结粉质砂土进行温度-2 ℃、-4 ℃、-6 ℃和围压0.3~16 MPa的三轴强度试验. 结果表明: 含盐冻结粉质砂土应力-应变曲线在低围压和高围压表现为应变软化特征, 中围压为理想塑性变形特性; 随着围压的增大, 强度先增加后减小. 在围压小范围内得到广义黏聚力和广义内摩擦角, 并得到广义黏聚力和广义内摩擦角随围压和温度的变化规律; 同时, 针对强度随围压的变化, 提出非线性强度准则.     

吸力内摩擦角的确定方法研究

吸力内摩擦角在非饱和土抗剪强度理论中是一个关键参数,因受设备、测试技术以及试验方法等的限制,对于其值的确定难度较大。详细地分析了土的基本物理力学性质、测试方法对吸力内摩擦角数值的影响,并通过定性分析和定量计算结合,认为干密度、含水率、内摩擦角、黏聚力与吸力内摩擦角之间存在着一定的非线性关系,因而借用人工智能--BP神经网络的方法构建了4:9:1的网络结构模型,实现了对吸力内摩擦角 的预测和计算。通过预测结果的分析可知,该模型模拟和预测的精度均较高,因此,该种方法可以应用到非饱和土吸力内摩擦角值的预测之中去。     

基于点云数据的围岩力学参数反演方法研究

依托南昌地铁1号线盾构工程,探讨基于三维扫描检测技术的围岩力学参数反演方法应用在隧道施工过程中的可行性。具体流程如下:三维扫描获取测点的点云数据并分析计算出管片的位移场,选取周边收敛作为反演的目标值;建立有限元模型,选取敏感性参数弹性模量、内摩擦角、黏聚力建立多个工况并进行反演计算。结果表明:基于三维扫描技术的监测方式较传统监测方式更高效且精确;同时,当围岩弹性模量取值8GPa、黏聚力为700kPa、内摩擦角为28°时,隧道周边收敛值与检测值最为吻合。反演得到的围岩参数值较勘察设计参数值偏低,因此将围岩参数反演方法应用在隧道施工过程参数动态调整中,可以降低隧道施工成本。     

花岗岩强风化岩块和残积土岩土混合料填土强夯后的抗剪强度

2011年珠海××港××项目兴建高达44 m、总长达2600 m的高填方人工边坡,其填料为花岗岩强风化岩块和残积土的岩土混合料,经分层强夯处理形成高边坡,边坡设计需要这种经强夯处理后的岩土混合料的抗剪强度,为此,进行了大型原位直剪试验,获得强夯处理后岩土混合料本身的内摩擦角φ=38°、黏聚力c=101.4 kPa,岩土混合料与原始地面交界面的内摩擦φ=39.1°、黏聚力c=108.9 kPa。为什么强夯后的岩土混合料会有较高的黏聚力?分析认为,其原因是花岗岩岩土混合料的总黏聚力由强风化岩块的抗剪断黏聚力、残积土的原始黏聚力和强夯后的加固黏聚力共同组成。     

克里金算法与多重分形理论在岩土参数随机场分析中的应用

岩土参数的空间分布特征由于存在取样数据之间自相关和互相关的特性,未知点的岩土参数属性可通过特定的方法内插或外推,经典的数理统计方法难以确定周围的数据样本点以及相应的插值系数。首先介绍地统计学中基于距离加权的普通克里金（ordinary kriging, OK）算法、泛克里金算法（UK）和协克里金算法（CK）。由于基于滑动距离加权的OK算法无法度量局部空间的奇异性,将引入多重分形理论弥补该缺陷。以2010上海世博会的世博轴区域（长525 m,宽80 m）为工程背景,区域内共有42个取土钻孔,以典型的粉质黏土层3个重要的物理力学指标,即黏聚力、内摩擦角和压缩模量验证以上算法。对于岩土参数黏聚力和内摩擦角,预测精度由高至低为多重分形联合模型（MK）、协克里金模型（CK）、泛克里金模型（UK）、普通克里金模型（OK）;对于岩土参数压缩模量,相应的顺序为泛克里金模型和普通克里金模型位置互换。研究结果证明,在岩土参数空间场的分析中,辅助信息有助于提高数据预测精度,并且多重分形联合模型有助于分析空间局部的奇异性。     

用于填筑狭小地下空间的流态水泥土材料室内试验研究

用人工拌制的流态水泥土材料填筑狭小的地下空间可以有效解决回填土质量控制难题。对拌制的流态水泥土进行了室内无侧限抗压强度试验和直剪试验,研究了不同水泥掺量、水灰质量比、养护方式、养护时间对水泥土强度的影响,并获取了水泥土材料的变形模量、黏聚力和内摩擦角。用南京典型粉质黏土拌制的水泥土变形模量98.4~112.7 MPa、黏聚力185.54~213.45 kPa、内摩擦角32°~39°,可以有效降低回填区周边的不均匀沉降。     

孔隙水压作用下岩石抗剪强度参数计算

为了研究孔隙水压作用下岩石抗剪强度参数,进行了不同岩性岩石、不同孔隙水压条件下的三轴压缩试验,研究了抗剪强度参数计算方法.通过最小二乘法计算了采动岩体不同孔隙水压条件下黏聚力和内摩擦参数.研究表明:随着孔隙水压的增大,岩石黏聚力降低,当孔隙水压增至9MPa时,破坏岩体黏聚力降低至0MPa;细砂岩和粗砂岩黏聚力水压效应符合指数关系,随着水压的增高,黏聚力水压效应强度降低;除灰岩外,岩石内摩擦角随着静水压力的增高而降低.研究成果能够为分析孔隙水压下采矿围岩破坏规律提供依据.