真空排水预压下土体变形的应力路径分析

通过室内试验,对真空排水预压下土体变形特性进行了应力路径分析,测定软土地基在真空预压加固后应力路径的改变对沉降量的影响,论证真空排水预压加固软土地基不能消除其剪应力引起的剪切变形,结合实例,计算其后期沉降量与固结沉降量的比值,并推算软土地基在真空预压下其最终沉降量计算公式的修正系数.     

真空排水预压下土体变形的应力路径分析

通过室内试验, 对真空排水预压下土体变形特性进行了应力路径分析, 测定软土地基在真空预压加固后应力路径的改变对沉降量的影响, 论证真空排水预压加固软土地基不能消除其剪应力引起的剪切变形, 结合实例, 计算其后期沉降量与固结沉降量的比值, 并推算软土地基在真空预压下其最终沉降量计算公式的修正系数。     

渗流对土体抗剪强度的影响

土体的抗剪强度是土体的主要强度指标之一。当土体中存在渗流时，由于水流的力学、物理、化学等作用，会使土体的抗剪强度发生变化(主要趋势是使抗剪强度降低)。定量分析了各种情况下渗流作用对土体抗剪强度指标φ,c、有效应力及切向力的影响，得到了渗流作用下土体抗剪强度的定量表达式，并给出了应用算例以说明渗流对土体抗剪强度的明显影响。     

地表移动土体受力规律及其对土体强度影响

地表移动分为初始移动过程和土体固结过程,用有限元分析了厚松散土层初始移动过程中地表土体的孔隙水压和横向有效应力的变化规律、有效应力路径和横向有效应力随深度的变化;对比了初始移动结束时和土体固结后横向有效应力随沉降量和下沉影响半径的变化规律,基于横向有效应力和土体强度的关系分析了土体强度的变化.     

复杂应力条件下土体各向异性及其建模思路

由于加荷方式不同,土体在复杂应力状态下在各主应力方向上应力-应变关系表现出显著应力各向异性,在常规三轴试验基础上,采用经典弹塑性理论各向同性土体模型对此不能合理描述。通过真三轴试验,总结应力各向异性柔度矩阵规律,结合试验规律进行相应理论研究,用非线性各向异性弹性矩阵代替弹塑性模型的弹性矩阵,用具有各向异性屈服准则的弹塑性模型描述塑性部分,建立非线性各向异性弹性-塑性模型,可以改善柔度矩阵矩阵形态,反映复杂应力状态下土体应力各向异性特征。     

渗流对土体抗剪强度的影响

土体的抗剪强度是土体的主要强度指标之一。当土体中存在渗流时,由于水流的力学、物理、化学等作用,会使土体的抗剪强度发生变化（主要趋势是使抗剪强度降低）。定量分析了各种情况下渗流作用对土体抗剪强度指标φ,c、有效应应力及切向力的影响,得到了渗流作用下土体抗剪强度的定量表达式,并给出了应用算例以说明渗流对土体抗剪强度的明显影响。     

土体强度参数变异水平及影响因素关联分析

利用大样本数据掌握土工参数的变异性特征,可为岩土工程可靠度分析中计算指标选取提供客观依据,提高分析结果准确性。收集了国内不同地域6条铁路勘察近千个试样的土工试验数据,经工程地质单元的聚类分析验证,建立了13组土样大样本,采用概率统计方法分析了土体强度参数c、φ的分布特征及变异系数变化规律,基于灰色理论讨论了强度参数变异水平受土体物理力学指标影响的关联性排序。研究表明:勘察工点地基土体强度参数变异系数δ_c、δ_φ均普遍处于大变异水平,且两者间呈现协同变化的正相关规律;反映土体状态特性的液性指数I_L、含水率w、压缩系数a_1-2以及天然孔隙比e与δ_c、δ_φ系数间的关联性强于体现土质自身性质的塑性指数I_P,其中,I_L是影响δ_c、δ_φ的首位因素,a_1-2和w分别为次位影响因素。得到的强度参数变异水平与影响因素关联特征,可为样本数量有限下土体强度参数的不确定性判断提供先验信息。     

均布矩形荷载作用下土体各向异性对附加应力分布的影响

简要地介绍了均布矩形荷载作用下考虑土体各向异性的附加应力计算公式,编制了相关程序计算了各种不同情况下的附加应力系数,并与各向同性情况下的附加应力系数进行了对比。在此基础上,详细地分析了均布矩形荷载作用下土体的各向异性对附加应力分布的影响。     

强结构性天然沉积土的强度变形特性

广泛分布在日本大分县的天然硅藻土是一种令人惊奇的具有正常固结历史的天然沉积结构土,其含水量如豆腐,却硬如石头。由于具有强结构性,其土样不会受到取样及成形过程的扰动影响,能够在室内对其天然状态进行力学性状研究,是一种难得的天然沉积结构性土。采用最大压力达10 MPa的高压三轴仪对天然沉积硅藻土进行试验,以探讨强结构性天然沉积土的力学性状。结果表明,其固结屈服压力达到上覆压力的57倍以上,固结屈服前的压缩曲线是水平的,固结压力达到固结屈服压力时,压缩性突增。强度试验结果显示,处于固结屈服前状态的强度与应力水平无关,而处于固结屈服后状态时其强度包络线与重塑粘土同样为通过原点的直线。     

侧限压缩条件下土体的侧应力松弛试验研究

侧向应力松弛是侧限压缩土体的重要流变性质之一。通过在改装的固结仪上进行的土体侧限流变试验表明,在恒载侧限压缩条件下,土体的侧应力松弛曲线与竖向蠕变曲线同步出现不稳定、稳定、急剧变化3个阶段。将试验结果结合土的结构颗粒定向排列理论和强度理论探索了土体侧应力松弛的机制并得出结论：侧应力松弛曲线的3阶段特征是由于土体结构连接的压密恢复与剪切破坏相互作用所致;而侧应力松弛稳定的极限状态是由土的抗剪强度控制。此外,较高的应力水平将会使土体侧应力松弛程度相比低应力水平时更为显著。该分析结论为进一步研究地基长期承载力和地基沉降的关系奠定了基础。     

关于结构土屈服破坏的探讨

天然沉积土往往均为结构土,结构土的屈服破坏是研究结构土力学性状的关键问题之一。但是,结构土的屈服破坏至今没有合理明确的定义。对两种天然沉积软粘土的高质量不扰动土样进行了固结压缩试验和三轴等向固结不排水剪切试验以探讨结构土的力学性状。基于结构土的强度特性,提出了当外加应力达到固结屈服应力时结构土达到完全屈服破坏的新概念,并且初步探讨了结构土的强度性状与变形特性的本质联系与其耦合问题。     

无黏性有限土体主动土压力解析解

经典土压力理论的应用是基于半无限土体,但当墙后土体范围有限时经典土压力理论可能就不再适用,出现有限土体土压力问题。针对较复杂条件下无黏性土的有限土体土压力问题,建立了计算模型,并采用薄层单元法推导出解析公式,证明经典的郎肯土压力和库仑土压力皆为所提出的新公式的特解。在综合考虑不同计算条件后,制定土压力计算流程,涵盖了各个条件下土压力计算方法。通过计算分析表明：极限破裂角不为定值,随计算参数的变化而变化;不存在有限土体时,所提新公式解与库仑解较接近;出现有限土体时,新公式解趋近于模拟解,从而证明了新公式解的合理性。此时与库仑解相比,则存在明显差异。     

Analytical solution to 1D coupled water infiltration and deformation in unsaturated soils

An analytical solution to 1D coupled water infiltration and deformation is derived using a Fourier integral transform. Exponential functional forms are used to represent the hydraulic conductivity–pore‐water pressure relationship and the soil‐water characteristic curve. Fredlund's incremental‐linear constitutive model for unsaturated soils is adopted. The analytical solution considers arbitrary initial pore‐water pressure distributions and flux and pressure boundary conditions. The corresponding analytical solutions to coupled steady‐state problems are also obtained. The analytical solutions demonstrate that the coupling of seepage and deformation plays an important role in water infiltration in unsaturated soils. In the early stages of infiltration, the difference between uncoupled and coupled conditions becomes marked over time, and in late stages, the difference caused by the coupling effects diminishes toward the steady state. The difference between the uncoupled and coupled conditions increases with decreasing desaturation coefficient (α). Pore‐water pressure or deformation changes caused by the coupling effects are mainly controlled by the degree of soil volume change due to a change in soil suction (H). The smaller the absolute value of H, the greater the effect of coupling on the infiltration and deformation. The ratio of rainfall intensity to saturated permeability (q/k_s) also has a strong influence on the coupled seepage and deformation. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Shear strength behaviour of polypropylene fibre reinforced cohesive soils

Soil reinforcement through the inclusion of oriented or randomly distributed discrete elements such as fibres has recently attracted increasing attention in geotechnical engineering. Therefore, the purpose of this paper is to investigate the influence of certain parameters (the strength properties of the fibre, the relative size of the fibres and grains, and the rate of shear) on the shear strength of polypropylene fibre reinforced cohesive soils. A series of consolidated drained or undrained direct shear tests were conducted on unreinforced and reinforced sandy silt and silty clay specimens. Two types of polypropylene fibres with different mechanical indices were used. The fibre content was varied between 0.3% and 1.1% by weight of dry soil. The test results revealed that the inclusion of fibres in soil significantly increases the shear strength. The attainment of the high shear strength is attributed to the micromechanisms involved in the fibre/soil interactions as studied through scanning electron micrographs. The results also showed that the reinforcement effect was more pronounced under undrained shearing conditions. An important outcome from the current work is that, from the data obtained, the strength of the reinforced soil composites is not practically affected by the fibre mechanical indices.     

有荷干湿循环条件下不同膨胀土抗剪强度基本特性

针对膨胀土分布区公路边坡常浅层坍滑现状,选取南、北方3种典型膨胀土样,模拟干湿循环并计及边坡破坏时滑面的上覆压力,改变常规试样吸湿及施剪条件开展试验研究,以获得较符合实际的膨胀土抗剪强度及其衰减规律。结果表明：不同上覆压力对膨胀土抗剪强度的影响为荷载越大其强度绝对衰减率越小;用双直线能较好表征其抗剪强度线特征,强度指标c、? 宜按高、低应力段分别获取;随干湿循环次数增加,c值呈指数函数衰减,是造成边坡浅层坍滑的主要原因;? 值随作用次数增加虽有减小趋势,但降幅不大;通过控制基本相同的试验条件,实测得3种膨胀土的最终抗剪强度均降至某一幅值范围。研究结论为解读膨胀土坡为何多浅层坍滑提供了有价值的信息。     

水泥土结构特性的定量化研究

采用电阻率测试技术,通过测试水泥土在强度增长以及压缩过程中的竖向、水平向电阻,探求水泥土在强度增长过程和压缩过程中电阻率特性参数--平均结构因子F、平均形状因子f以及各向异性系数A变化的基本规律,分析了F, f, A与水泥土物理力学特性之间的关系,证实了这3个参数能对土的结构性进行定量分析。     

基于路径的非饱和土抗剪强度指标确定方法

非饱和土的抗剪强度是非饱和土中的基本问题,如何快速、经济地确定非饱和土的抗剪强度指标是非饱和土工程应用的关键性问题之一。非饱和土抗剪强度的黏聚力和内摩擦角是含水指标的函数;通过模拟不同路径下非饱和土抗剪试验,得到黏聚力-饱和度曲线（CDSC曲线）和内摩擦角-饱和度曲线（IFADSC曲线）,进而得到非饱和土抗剪强度指标;在同一路径小区间范围内CDSC和IFADSC曲线近似为直线。通过抗剪强度路径模拟,用常规试验和含水指标得到非饱和土抗剪强度指标,大大地简化了非饱和土抗剪强度指标的确定,为非饱和土土力学理论应用于实际工程提供了有利条件。     

滑带土强度特性研究现状

滑带土强度特性对滑坡稳定性研究和滑坡防治工程设计具有重要意义。通过回顾国内外一些代表性工作,总结了其主要研究内容、研究方法和成果。研究内容包括5种特征强度：峰值抗剪强度、残余抗剪强度、完全软化强度、滑坡启动强度、长期抗剪强度以及相应的微观结构特征;研究方法以现场与室内试验为主,理论分析和反演分析为辅;研究成果主要反映在各种特征强度及其相互关系、剪切引起的微观结构变化特征方面。重点介绍了残余强度研究成果,包括其影响因素和数值估算。最后指出了研究工作中应该加强的几个方面,如特殊滑带土的研究（如砾质滑带土）、新的测试技术和研究方法的发展以及反分析法的正确运用等。     

考虑剩余剪应力的滑带土强度再生试验

用改造的直剪仪研究了滑带土再生强度与滑动面剩余剪应力比PRSS和强度再生时间的关系。结果表明,滑带土强度再生与上覆滑体压应力关系不大,但较高的剩余剪应力比PRSS妨碍滑带土强度再生,滑带土强度有效再生的界限PRSS在55%到70%之间。剩余剪应力比PRSS小于等于55%时,90 d时滑带土再生强度可达到慢剪强度的70%以上,PRSS大于等于70%时,90 d时滑带土再生强度不足慢剪强度的25%。滑带土强度再生过程中,黏聚力和内摩擦角增速不一致,PRSS小于等于55%时,黏聚力C在前30 d增速较快,30 d时增至慢剪强度[C]的44.6%,此后增速均明显放缓,90 d时其值为慢剪强度[C]的49%。内摩擦角φ在前90 d增速基本一致,90 d时其值占慢剪强度[φ]的90.4%。黏聚力和内摩擦角90 d以后均趋于稳定。