蒙脱石晶体胀缩规律及其与基质吸力关系研究

研究了饱和、非饱和膨胀土中对膨胀土工程力学特性有重要作用的胀缩性矿物──蒙脱石晶体的膨胀、收缩变化规律, 将蒙脱石晶体中晶层之间的各种作用综合归纳为收缩和膨胀两种作用势, 并通过实验研究和分析, 给出了膨胀势和收缩势随层间距变化的表述公式, 以及非饱和膨胀土基质吸力随层间距的变化规律, 为进一步研究膨胀土的胀缩机理和非饱和土的基质吸力势提供了一种新的理论基础和研究途径.     

大气作用下膨胀土地基的水分迁移与胀缩变形分析

运用土体渗流和蒸发理论,建立了大气-非饱和土相互作用模型;以现场观测的气象数据作为边界条件,进行了地基土中水分迁移的数值模拟,得到了大气作用下地基土体含水量的动态分布规律。计算结果表明,地基土中含水量变化幅度随深度增加而递减,3.5 m深度以下土体的体积含水量基本不变,从而确定了南宁地区膨胀土地基的大气影响层深度为3.5 m。在此基础上,结合已有膨胀土胀缩性指标的干湿循环效应研究成果,提出了一种同时考虑干湿循环效应和1.0 m深处含水量变化的膨胀土地基胀缩变形计算方法,通过算例将该法与传统方法进行比较,结果显示该法更加符合工程实际。     

膨胀土地区机场跑道的地基处理研究

为解决在膨胀土山区修建机场时跑道地基处理的问题,以安康地区膨胀土为研究对象,在对现行石灰改良膨胀土施工控制参数常用方法分析的基础上,进行膨胀土及石灰改良膨胀土的膨胀性能和强度的相关试验。研究结果表明:随着石灰掺量的增加,最优含水率增大,最大干密度减小,胀缩潜势呈降低趋势,石灰掺量与最大干密度呈非线性关系,在石灰掺量达到9%时有荷膨胀率变化的规律性很强;相同石灰掺量改良土的CBR与击实功、含水量等因素有关,并不随着压实系数增加而增大。掺加石灰的比例对石灰改良膨胀土的强度增长影响较大,石灰掺量9%时的CBR值明显大于其他掺量;相同压实系数下石灰掺量3%和6%改良膨胀土的压缩性比较接近,石灰掺量增加到9%时其压缩性明显降低。结合试验结果,提出用石灰改良膨胀土对跑道进行地基处理,并以膨胀性指标作为主要控制指标、强度指标作为验证指标来确定施工参数。     

桥梁地震破坏等级划分标准浅析

为了制订一套新的科学、合理、可操作性强的桥梁震害等级划分标准,搜集整理了国内外现有桥梁地震破坏等级划分方面的有关标准、规定,采用归纳总结、对比分析的方法,从分级、破坏宏观描述、震后通行能力分级等3方面总结了不同标准的特点,并对不同标准、规定的实际应用进行了讨论。结果表明:现有桥梁地震破坏等级划分标准需在以下几个方面予以完善:(1)依据不同的桥型分别给出相应的划分标准;(2)尽量采用定性描述,少用具体的量化数据;(3)应先给出承重构件破坏程度等级标准;(4)引入构件破坏数量用语。     

橡胶颗粒掺量对橡胶黏土剪切特性的影响

废旧轮胎制成的橡胶颗粒与黏土混合形成的混合土能利用于路基、填土等工程领域，能够改善黏土的力学性能。通过气动直剪仪对不同橡胶掺量（0、5%、10%和20%）下混合土的剪切特性进行一系列的研究，同时考虑不同剪切速率（0.5、1.0、2.0 mm/min）和竖向应力（30、60、90 kPa）的影响，探讨混合土的强度变化规律。试验结果表明：混合土的抗剪强度随着橡胶掺量的增加先增大后减少，在橡胶掺量为5%时取最大值；混合土的抗剪强度随着剪切速率的增大而减小，剪切速率对混合土抗剪强度的影响随着竖向应力的增加而减小；在竖向应力为30 kPa作用下，混合土呈先剪缩后剪胀的特性，其余条件下混合土均呈剪缩特性；加入橡胶颗粒会降低混合土的黏聚力，橡胶掺量越大，黏聚力下降越大，黏土中掺入橡胶颗粒会增加混合土的界面摩擦角，5%掺量下提高最明显。     

基于Voronoi模型的饱和土建模机理研究

土颗粒是构成饱和地基的重要基础,因此无论用何种方法分析饱和地基时,均不能忽视土颗粒的物理性质。用传统方法计算时均假设土是均质、各向同性的,不考虑实际土颗粒的粒径和形状,与实际情况不符。本文采用了不同形核点数的不同不规则度的Voronoi网格划分模拟了实际土颗粒的结构,建立有限元模型并进行数值分析。计算结果表明,在不同时刻沿深度的孔压数值、有效应力分布和固结度等方面,采用该Voronoi网格划分的有限元模拟结果和太沙基常规模型的理论解进行对比,计算结果趋于一致,说明Voronoi图在对土体划分时是可行的,并且该模型在进行饱和土体一维固结的相关参数计算时具有很好的精度。     

震源数值模拟

在土木工程中,经常遇到波动问题,不同的震源可产生不同的波动,本文用傅氏变换法求解波动方程,对胀缩源,剪切源及方向力源进行了数值模拟,并讨论了各自的特点.     

震源数植模拟

在土木工程中,经常遇到波动问题,不同的震源可产生不同的波动,本文用傅氏变换法求解波动方程,对胀缩源,剪切源及方向力源进行了数值模拟,并讨论了各自的特点。     

南阳膨胀土在受荷的湿干循环过程中细观结构演化规律研究

为了研究浅层膨胀土的细观结构在湿干循环过程中的演化规律,研制了可以进行CT扫描的CT-固结仪。在不同压力作用下对南阳膨胀土的原状样及其重塑土样进行多组多次湿干循环试验,并对每次烘干和增湿稳定后的试样进行CT扫描,跟踪观察湿干循环过程中试样的细观结构变化。结果表明:在湿干循环中,土样的膨胀量和收缩量都比较大,经历三次湿干循环之后,相同饱和度下土样体积基本不再变化;增湿和干燥都能使原状膨胀土及其重塑土的结构损伤,第一次烘干之后,土样即产生明显裂隙;随着湿干循环次数的增加,土样裂隙继续开展,土样结构损伤发生累积;上部荷载对裂隙开展有一定抑制作用,并影响裂隙的发育和裂隙网络的形状;原状膨胀土的裂隙围绕第一次形成的主裂隙发育,而重塑膨胀土的裂隙呈龟背状或辐射状;原状膨胀土及其重塑土在湿态(饱和度S_r=85%)时的CT数M_E值均较干态(饱和度S_r=25%)时的M_E值大;湿态和干态的ME值均随湿干循环次数呈近似线性变化,前者的坡度比较平缓,后者则较陡;基于CT数据定义了膨胀土的细观结构参数,提出定量描述湿干循环过程中膨胀土细观结构参数与试样饱和度、湿干循环次数及所受荷载的数学表达式,预测结果与试验资料比较接近。      

膨胀土裂隙面强度的直剪试验研究

膨胀土中原生裂隙面的存在往往导致膨胀土边坡的失稳。选取南水北调中线工程南阳段膨胀土进行裂隙面强度试验研究,研究成果表明,裂隙面中填充的灰白色粘土的含水量远高于两侧不含裂隙膨胀土的含水量,裂隙面的峰值强度不仅远远小于不含裂隙膨胀土的峰值强度,而且也小于不含裂隙膨胀土的残余强度。     

膨胀土水泥改性均匀性及长期效果试验研究

为了解南水北调中线工程南阳膨胀土试验段水泥改性土的掺拌均匀性及长期改性效果,进行了现场取样和室内试验研究。结果表明,中膨胀水泥改性土采用稳定土拌和机拌合效果相对较好;弱膨胀水泥改性土采用路拌机拌合,试样渗透系数及无侧限抗压强度变化均较大,表明现场拌合不均匀,即水泥改性土的拌合工艺对其均匀性影响很大。水泥改性土现场运行一年多之后,不仅显著降低了膨胀性,而且显著提高了膨胀土的抗剪强度,长期改性效果显著。     

应用灰色系统理论进行地震灾害等级划分和灾情分析比较

通过对地震时人员死亡、受伤、房屋破坏和直接经济损失４个灾害损失指标的函数转换，使得用不同的损失指标判别灾害等级的标准取得了统一．然后，应用灰色聚类方法划分地震灾害等级，并用灰色关联度排序方法对不同的灾情进行分析比较．同时还对１９６６～１９８３年我国大陆７次重要地震和１９９５年我国大陆１７次地震进行了灾害等级划分和不同灾情的分析比较．结果表明，该方法基本可定量准确地评价地震灾情     

膨胀土与地形变

本文根据南京地震台短水准场地膨胀土研究的实际资料,指出了在膨胀土发育区进行地形变观测、地震地质和震害调查、烈度小区划等项工作时,必须考虑到膨胀土特性这个因素,以避免失误。     

卧式三相分离器震害预测研究

卧式三相分离器是油田地面工程中重要的工业设备之一,预测其在不同强度地震作用下的破坏模式和破坏等级对油田防灾减灾工作具有十分重大的现实意义。本研究基于震害经验和可靠度理论,考虑多种破坏模式,参考工业设施破坏等级的确定方法,给出了三相分离器对应不同破坏模式的破坏等级划分方法以及三项分离器综合破坏等级划分方法。结合实例,采用有限元软件ADINA建立了考虑流固耦合效应的有限元模型进行弹塑性地震响应时程分析,提取目标参数进行了三相分离器的震害预测工作。本研究可为卧式三相分离器等油田卧式设备的地震灾害风险排查工作提供借鉴。     

非饱和土边坡稳定性分析方法研究进展

总结并分析了在非饱和土边坡稳定性评价方面的研究成果与新进展。首先总结了影响非饱和土边坡稳定性的各种因素,介绍了将基质吸力引入到各种非饱和土边坡稳定性分析方法中不同的实现思路,并讨论了这些方法的优点和不足;然后结合黄土和膨胀土两类非饱和土的特殊性质探讨了这两类土的边坡稳定性分析的研究现状和面临的问题,提出了将非饱和土力学普遍规律与黄土、膨胀土的特殊性相结合是有效解决和发展新的非饱和黄土、膨胀土边坡稳定性评价方法的主要思路和研究方向。     

复杂应力条件下松砂振动孔隙水压力与体变特性的试验研究

利用新研制的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在5种初始主应力方向角与5种中主应力系数相组合的初始固结条件下,对饱和松砂进行了不排水循环扭剪试验。讨论了初始固结条件对不排水条件下饱和松砂孔隙水压力变化规律及对剪胀、剪缩、卸荷体缩等体积变化过程的影响。试验研究表明：（1）分别以稳定残余孔隙水压力和破坏时循环次数归一化后的残余孔隙水压力比和循环次数比之间的关系可以用双曲线模式表达。其参数主要依赖于初始主应力方向,中主应力系数对参数的影响并不显著。归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系也可以用双曲线模式表达,其中的2个待定参数依赖于初始主应力方向,与中主应力系数无关;（2）在三向非均等固结条件下的不排水循环扭剪试验中,饱和松砂表现出卸荷体缩特性,不同初始主应力方向时,饱和松砂剪缩、剪胀、卸荷体缩呈现出不同的交替变化模式。     

2014年云南鲁甸M_S6.5地震灾害区域等级划分研究

对地震灾害区域等级划分模型进行了分析,并以2014年云南鲁甸MS6.5地震为例,对此次地震的地震灾害指数进行计算。讨论不同震害特征地震如何选取相应震害因素,能够充分的反映出灾区区域灾害等级差异。     

饱和砂土液化的动三轴试验判断与评价

基于动三轴砂土液化试验,采用抗液化剪应力判剐方法和地震反应分析计算结果与地震剪应力时程相结合的综合判别方法,对某长江大桥工程场地的饱和砂土液化进行了判断,并对其液化危害程度进行了等级划分,给出了不同超越概率下的预测结果。     

循环荷载作用下粗粒料与掺砾粘土接触面单剪试验研究

土石坝内部存在较多的接触面,在静、动力荷载作用下,接触面的力学特性对坝体的稳定性具有显著的影响。基于动态单剪仪,开展了粗粒料与掺砾粘土接触面循环单剪试验。试验结果表明,初始剪应力加载方向对相对位移有较大影响：相对位移总是在沿初始剪应力加载方向一侧较大;在一个剪切循环内,正、反向加载时,若剪应力较小,发生剪缩变形,若剪应力较大,则发生剪胀变形;卸载时试样发生剪缩变形;整个剪切循环过程中,试样总体上处于剪缩状态;循环单剪过程中,接触面抗剪强度提高;接触面抗剪强度随着法向应力的增大而增大,呈线性关系。     

新疆塔河油田2-10号油区地基土膨胀土特征与防治

通过钻探、标贯、取样、波速测试、室内岩土力学分析、化学实验,对塔河油田2-10号油区地面工程建设基础进行了工程地质勘察、地下水条件分析。结果表明,塔河油田膨胀土属于盐渍土类型,其对建筑物基础有危害性,膨胀土场地建筑物基础埋深不能小于1．5m。提出了防治措施,为塔河油田地面建设工程基础防治提供了科学依据。