垂直荷载下地基平均附加应力系数公式推导

按照《建筑地基基础设计规范》（以下简称《规范》）进行地基沉降计算,要使用地基平均附加应力系数。目前,该参数一般都是通过查表内插获得,虽然方便,但结果会因人而异。笔者利用积分法导出常见基础下地基平均附加应力系数计算公式,并编制了Excel计算表。通过对比,矩形基础角点及圆形基础中点均布荷载下的数据（以下简称“公式数据”）与《规范》及相关书籍中的数据（以下简称“表列数据”）完全一致,而矩形基础三角形荷载下的公式数据与表列数据有些误差,本文对这些误差也进行了分析。虽然未见到条形基础的表列数据,但实际工程中条形基础仍大量存在,因此,本文也给出了其推导公式。以上公式可极大地方便工程技术人员在实际工作中的运用。     

屈服矿柱渐进破坏及应力分布数值模拟

采用拉格朗日元法,在矿柱端面上不存在水平方向摩擦力条件下,模拟了屈服矿柱的剪切带图案、渐进破坏特征、水平应力及垂直应力分布及演变。在弹性阶段,煤的本构关系为线弹性。峰值强度后煤的本构模型取为莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型。数值计算结果表明,矿柱具有渐进破坏特征。破坏首先以剪切带的形式发生在矿柱的4个角上。然后,矿柱两帮的剪切带逐渐向矿柱内部发展,形成两套剪切带网络,直到两套网络重叠,并进一步演化。倾斜的剪切带多次穿透矿柱。当矿柱处于峰值强度后,矿柱水平及垂直应力分布曲面已经变得凹凸不平。凹陷、凸起区分别对应剪切带中心及边缘。矿柱中部的水平应力较边缘大。因此,其边缘的强度较中心低。严格地讲,水平及垂直应力的分布不是单调的,呈现锯齿型。其原因是矿柱发生了条带状局部破坏。矿柱承载能力的不均匀性由矿柱水平应力的不均匀性所决定。     

煤炭条带式充填开采采场覆岩运动演化规律

充填开采是一项方兴未艾的煤炭开采技术,它可有效控制采场覆岩运动而减轻开采衍生灾害。为了探究技术和经济可行的充填开采技术,利用数值方法计算分析了多工况下的条带式充填开采采场覆岩运动规律。结果表明,条带式充填开采可有效控制岩层移动和应力分布,形成稳定且半径较小的应力拱,使冒落带发育高度缩小,有效减轻岩层破坏程度,限制开采扰动对覆岩的影响范围。另外,充填条带间距是控制充填效果的重要影响因素。根据文中设置的开采和充填条件,充填条带宽度和间距约为1:1时,充填开采可实现技术上可行且经济的效果。     

基于条带式充填开采的离层注浆减沉技术研究

在浅部资源渐趋枯竭的背景下,针对大量“三下”压覆煤炭,离层注浆减沉技术越来越受到广泛应用。不过目前条带式充填开采基础上的离层注浆工艺研究还比较欠缺,结合邢台某矿条带式充填开采+离层注浆减沉实践,通过充填后采高等效换算,条带开采工作面注浆关键层优化、邻空工作面注浆孔位确定和注浆压力持续控制等关键技术,实现了条带式充填开采回收以往煤柱的地表沉降控制,地表沉降幅度在30mm以内,补充了不同条件的离层注浆工艺研究,对以往条带式开采矿井剩余煤柱的绿色回收有重要意义。     

条带开采地表沉陷预计的新理论

条带开采产生的地表沉陷是地下开采扰动了工程岩体，并由此在地表引起的综合反映，地表沉陷只是岩层移动的一种特殊现象．本文将条带开采工程岩体概化为具有开挖孔洞的分层各向同性线弹性半空间体．给出了条带开采引起的岩层移动及其他表沉陷预计的新方法．首次从理论上提出了条带开采三维岩层移动模式．     

非饱和土平均粒间应力的计算及应用

土体各相之间物理化学作用对环境及能源等岩土工程都有重要影响,有效应力原理是解决上述问题最重要的理论。而目前的有效应力表达式无法描述由于物理化学作用引起的土颗粒间接触应力的变化。针对上述问题,最近提出了一个平均粒间应力表达式可以表述非饱和土内部的物理化学作用。为了实现该平均粒间应力的定量化计算并验证其稳定性和有效性,首先阐述了平均粒间应力表达式中各部分的物理意义。通过参数分析,得到了平均粒间应力各部分随含水率和孔隙盐溶液浓度的变化规律。推导出了表面力势中表征固液界面相互作用部分的计算公式,实现了平均粒间应力的定量计算。计算了临界状态时的非饱和土平均粒间应力,并应用平均粒间应力对非饱和土化学力学加载试验进行模拟。结果表明,临界状态时平均粒间应力与剪切强度具有唯一关系,应用平均粒间应力的计算结果与试验结果符合较好,验证了平均粒间应力公式的稳定性和有效性。     

附加应力在土体中传递分布的细观模型

地基土体中,附加应力的研究一直建立在弹性连续介质假设的基础上.但土体是固、液、气三相组成的松散体系,土体结构是由许多个层次组成的复杂系统,它与弹性连续介质相差甚远.为了更准确的反映附加应力的基本规律,本文将从细观结构角度着手,建立应力传递分布的细观模型,研究其产生机理、演化规律,并利用所建模型成功的解释了成层地基中附加应力的集中、扩散现象.     

锚固体应力分布的试验研究

通过试验,获得了全长粘结式锚杆在拉拔条件下沿锚杆轴向的正应力和剪应力分布规律以及随荷载增大的演化过程,同时对现有的锚杆荷载传递机理理论进行了讨论,得出了一些有意义的结论。     

黔桂喀斯特山地NDVI的垂直分布特征

黔桂喀斯特山地地形复杂,植被覆盖度垂直特征分异显著,以往研究多从气候因子响应方面探讨其垂直分布差异,而研究区人地矛盾尖锐,人类活动对植被分布有重要的影响。文章以黔桂喀斯特山地为例,利用2010年MODIS13Q1 NDVI数据表征植被覆盖度,结合高程、坡度和坡向等地形特征,不同土地利用类型的分布情况,叠置分析研究区的NDVI垂直分布特征。结果表明:黔桂喀斯特山地以林地、耕地和草地为主,不同土地利用类型随海拔、坡度和坡向的变化呈现不同的分布特征。研究区NDVI平均值为0.59,其中林地NDVI最大,达到0.63,草地为0.58,耕地最小为0.54。空间分布上,贵州境内NDVI值大部分为0.5~0.6,广西境内自西北向东南NDVI值由0.8逐渐降低至0.4,以0.6~0.7为主。NDVI在垂直梯度上分布特征显著,与植被垂直地带性分布以及不同地类的垂直分布特征有密切关系。海拔分布上,NDVI在海拔小于200 m区间最小,400~600 m的区间最大;北部贵州整体海拔较高,但植被覆盖度较低;南部广西海拔较低,但植被覆盖度较高。坡度分布上,在坡度小于35°范围,随坡度增大,耕地、水域、建设用地面积迅速减少,林草地面积逐步增加,使得NDVI随坡度增大逐渐增大。坡向分布上,NDVI不随坡向变化呈现明显变化,仅偏东坡向稍大于偏西坡向。研究表明应根据海拔和坡度等地形特征,并考虑土地利用情况,因地制宜进行生态建设。      

当今测量的岩石圈应力及其空间分布规律探讨

根据已积累的由多种不同方法所测得的丰富的构造应力资料客观地揭示了驱动构造运动所需和的大上及其窨展布规律。统计分析结果表明，现今不同类型的构造单元，包括构造活动区在内，其构造应力绝大部分者以近水平方向的压应力为主；上地壳最大主应力一般为９１０－３０）ＭＰａ，最小主应力一般为（２－２０）ＭＰａ，最大应力一般为（２－２５）ＭＰａ。在造山带，构造和的大小与造山作用强度呈明显的正相关关系。岩石圈底部构造应力     

关中娄土剖面中重金属元素的垂直分布规律研究

通过对关中平原西安污灌区、宝鸡峡灌区、交口灌区关中娄土剖面土壤样品的采集、监测,重点分析了对土壤环境及人体危害较大的Cd、Pb、As、Cr等重金属元素在土壤剖面中的垂直分布和淋失迁移的特征.结果表明:在长期污灌的条件下,关中娄土剖面中的Cd、Pb、As、Cr含量具有在土壤耕作层富集的特征,关中娄土剖面中的Cd、Pb含量具有从耕作层向土壤下层递减的趋势,As、Cr含量从耕作层向土壤下层递减的趋势不明显.关中娄土剖面中的Cd、Pb、As、Cr含量在80～100 cm土壤粘化层中均具有明显增高的趋势,为土壤剖面中重金属元素垂直分布的转折层.关中娄土剖面中重金属元素的淋失率具有CA>Cr>As>Pb的特征,且土壤剖面中重金属的淋失率具有从耕作层、犁底层、老耕层、古耕层、粘化层垂直递增的趋势.当污灌区土层中的重金属含量高时,土壤剖面中的重金属元素Cd、Cr、As、Pb均可向土壤下包气带土层淋虑迁移,对地下水的安全构成威胁.     

差应力对闪长岩部分熔融熔体分布和成分的影响

探讨差应力对熔体分布和成分演化的关系,利用细粒闪长岩进行高温高压条件下的岩石变形,主要包括静态熔融实验和有差应力参与的动态熔融2种类型。实验首先统计了熔体含量、确定了实验重要参数,然后分别描述了动、静态熔融实验后闪长岩的显微特征;并且通过对动、静态熔融实验结果熔体分布情况的对比,结合熔体成分电子探针数据进行分析。结果表明:在细粒闪长岩的部分熔融中,熔体在差应力的作用下沿一定的方向展布,并从差应力大的地方向差应力小的地方运移,差应力的作用使得高含水矿物(角闪石)先于熔点低的斜长石发生熔融,说明差应力促进了岩石的熔融,使得熔体成分向Si、Al等方向转化,即从基性向酸性转化。     

条带开采煤柱稳定性的试验模拟与数值分析——以山东省济宁市太平煤矿为例

以山东省济宁市太平煤矿为例，采用煤柱模拟试验和数值分析手段，对薄基岩条带开采时所留设煤柱的应力应变状态、煤柱强度结构及煤柱长期稳定性进行了深入的分析与研究，揭示了煤柱稳定性及煤柱应力分布与条采尺寸、采出率、覆岩特征的相互关系，进行了条带煤柱的稳定性评价，为工程实践提供了理论依据。     

金川二矿区16行垂直矿柱的力学效应分析

大范围采用下向胶结充填无矿柱连续开采方法以及高产量等特点,使得金川二矿区充填体的整体稳定性一直是人们长期所关注的问题。结合金川二矿区1#矿体开采的工程实例,对16行垂直矿柱的数值模拟分析认为,随着双中段开采的进行,垂直矿柱中的应力集中程度和应力增高区的范围会不断加大,最终将导致垂直矿柱中的岩体变的更为破碎,但矿柱的留设可以有效减小上方残留水平矿体和充填体的垂直位移;对16行垂直矿柱的力学作用分析表明,垂直矿柱的留设可以有效地减小上方位移,矿柱的支撑力与矿柱的强度有关,而矿柱的强度又与其受到的侧限压力有关,侧限压力越大,其强度越高,因此,在充填过程中,提高充填体的接顶率和充填质量有利于提高16行矿柱的支撑能力。     

塔里木盆地西缘土壤碳氮垂直分布规律研究

棕漠土和灌淤土在塔里木盆地西缘洪积平原上广泛分布,文章选取这两种类型的土壤作为研究对象,测试分析了在不同的土壤层位有机碳和全氮的含量,探讨了有机碳和全氮含量、以及它们与粒级组之间的相关关系。研究结果表明:洪积平原两种土壤剖面在0～100cm层位上有机碳和全氮含量随着土壤层位深度的增加而降低,而在40～60cm层位上两种土壤的有机碳和全氮含量差值达到最大值,并且整个剖面上有机碳和全氮含量变化呈正相关的关系。     

非均布荷载作用下各向异性地基应力分布

在集中力作用下应力表达式的基础上推导一组非均布荷载作用下考虑地基各向异性的应力分布公式,并讨论非均布荷载,地基各向异性对地基应力分布的影响。     

锚固体应力分布规律的数值模拟分析

采用非线性有限元法,分析了全长粘结式锚杆在荷载作用下剪应力的分布规律,同时研究了被加固岩土体的性质对锚固体剪应力分布规律的影响。并将数值模拟的结果与理论计算以及试验结果进行了对比分析。分析表明,锚固体剪应力的分布非常不均匀;当荷载不大时,锚杆所受的剪应力分布范围较小,而最大剪应力数值较大;随着荷载的加大,剪应力的分布范围有向下扩展的趋势,但扩展的速度比较慢;锚固体所受的剪应力的大小和分布与岩体性质有密切的关系,岩石越坚硬,剪应力分布越集中,最大剪应力的数值越大;而岩体越松软,剪应力分布就越均匀,最大剪应力的数值就越小。     

沈阳细河沿岸土壤中重金属垂直分布特征与形态分析

研究了沈阳细河沿岸翟家、彰驿和黄腊坨地区13个土壤剖面样品中重金属的垂直分布特征,对土壤环境危害较大的3种重金属元素Cd、Hg、As进行了重点分析。采用改进的Tessier连续萃取法研究了5个表层土壤中7种重金属元素的形态分布。研究表明土壤重金属元素形态分布具有以下特点:As、Cu、Cr、Zn和Pb主要以残渣态存在;Cd主要以离子交换态存在,残渣态所占的比例较低,表明表层土壤中Cd的活动性较强,容易迁移进入生态食物链。大部分样品中Hg以残渣态为主。除Cd外,土壤中其余6种重金属的可交换态含量都比较低。7种重金属的潜在迁移能力顺序为:CdHgPbZnCrCuAs。