微气候能量分析法在岩土工程分析中的应用

随气候条件而变化的边界条件的确定是岩土工程中非饱和土数值分析的一个难题。介绍了农业学中的土与大气相互作用分析中的一些应用较为广泛的方法,并采用空气动力学法和微气候能量平衡法相结合的方法确定土-气界面的边界状态,分析了法国鲁昂试验路堤的路堤填土与大气在2005年1月的能量交换,以及在此期间填土内的温度、含水率和吸力的变化,并与实测结果进行了对比。结果表明,农业学中所采用的能量平衡以及能量计算方法可以有效地应用于岩土工程非饱和土的数值分析中,解决随气候而变化的边界条件的确定问题。     

非饱和土固结理论新进展

总结了国内外多年来在非饱和土固结理论领域研究的主要理论成果,内容包括国内外非饱和土固结理论研究的概况,涉及线性、非线性、弹塑性和结构性等方面,非饱和土固结理论的研究具有非常好的应用前景。但非饱和土固结理论还很不成熟,有待广大科研工作者的进一步研究。     

浅谈岩土工程中的几个问题

本文主要对岩土工程勘察过程中的一些问题，如工程地质向岩土工程的转变、岩土工程与环境的关系，特殊土的岩土工程勘察、岩土工程分析评价、复合地基与原体试验、勘探技术发展和岩土工程的发展方向等进行了分析论述并提出了自己的见解。     

包气带非水相污染物迁移离心模型研究中的相似比例关系

非水相污染物在包气带中的迁移是一个复杂的物理、化学及生物过程 ,离心模型是解决该问题的有效途径之一。采用理论分析和数值分析的方法 ,对两种湿润历史条件下 ,二相与三相体系中 ,毛细上升高度、达到毛细平衡所需要的时间以及迁移距离等与离心加速度之间的关系进行了研究 ,提出了存在于包气带非水相污染物迁移离心模型研究中的相似比例关系     

新时代岩土力学基本问题探究北大核心CSCD

“一带一路”新时代背景下大规模的工程建设,推动着岩土工程学科的繁荣和蓬勃发展。土动力学、非饱和土与特殊土力学与环境岩土工程是未来土力学的重点研究方向,有必要进行系统梳理分析。本文从土工动力测试技术、动本构关系和土-结构动力相互作用方面对土动力学的主要内容进行了阐释,然后从非饱和土有效应力原理、非饱和土本构模型及黄土力学特性方面对非饱和土与特殊土力学的基本理论进行了分析,最后对垃圾填埋处置和水土污染等环境岩土工程亟待解决的问题进行了探索,并提出了合理的应对措施。土力学学科面临着极大的发展机遇,也面临着严峻的挑战,这一系列核心问题的解决,必将为全面提升岩土工程项目建设的质量和效益作出贡献。     

图像测量技术在岩土工程CT图像定量分析中的应用

首先对计算机层析成像技术(CT技术)原理进行了简单的介绍,基于图形图像处理技术,引入了数学形态学中图像平移、反射、腐蚀、膨胀等运算方法,基于定义的兴趣域边界提取算法和形状因子实现了其几何测量和空间描述,定量分析了CT图像兴趣域的空间物理特性.该方法异于以往数学建模的思路,而是借用数学形态学中空间几何描述的思想,以实现对岩土体中的天然缺陷及其演化过程进行合理刻画.该项工作对于推动岩土工程CT图像定量化描述具有一定意义.     

非饱和土中的流-固耦合研究

概述了非饱和土变形．渗流相互作用的多相流一固耦合理论的研究进展。重点讨论了在理论研究和实际应用方面所存在的几个主要问题，其中包括理论控制方程组描述、土．水特征曲线、固体骨架的弹塑性本构模型以及各种数值算法等研究。另外，就该理论在降雨入渗滑坡、土体的蒸发固结效应等问题的应用进行了简单的讨论，并指出了目前应用的热点和新的研究领域。研究结果表明，进一步发展非饱和土流．固耦合理论对解决非饱和士力学和环境地质灾害的工程问题有着重要的意义。     

CT技术在铁路路基病害勘探中的应用

在铁路主要干线大提速的背景下,路基病害的探测、定位及整治已成为一项重要而紧迫的课题。采用CT速度成像技术,重建路基下介质结构图像,可以准确提供岩溶、洞穴、软弱土层等路基病害存在部位的定位依据。这里简要介绍了声波CT的基本原理、反演重构技术和声波勘探的CT工作流程,并通过工程实例给出路基病害CT探测的实施过程和分析结论。工程实践表明,CT技术在铁路路基病害勘探中具有良好的应用效果。     

A local identification technique for geotechnical and geophysical systems

Geotechnical structures and natural soil deposits are massive multi‐phase particulate systems characterized by the development of localized response mechanisms under extreme loading conditions. Identification and analysis of such systems based on inverse boundary value problem formulations and sparse measurements are generally indeterminate. This paper presents an alternative local inverse problem technique. Point‐wise identification analyses of the constitutive behaviour of water‐saturated geotechnical and geophysical systems are performed using acceleration and pore pressure records provided by a cluster of closely spaced sensors. The developed novel technique does not require the availability of boundary condition measurements, or solution of an associated boundary value problem. The constitutive behaviour at a specific location of a soil‐system is analysed independently of adjacent response mechanisms or material properties. Numerical simulations and centrifuge tests of a soil‐retaining wall system are used to demonstrate the capabilities of the developed technique. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

土壤中可挥发性污染物清除的离心试验研究

土工离心模拟试验技术是研究环境岩土工程问题的有效手段。本文研究了非水相流体污染物在非饱和土中的迁移以及随后的抽气清除过程。 当离心机运行到要求的加速度时,汽油污染物从地下油罐中释放并在非饱和土中迁移一年,之后采用土壤通气法对污染土壤进行修复。对土壤取样分析,得到污染物在土体中的迁移规律和分布特征。试验结果表明,土壤通气法可以清除非饱和土体中的挥发性有机污染物,是一种有效的原位土壤修复技术。     

基于CT无损扫描技术的冻土内部物质研究现状与分析

CT无损动态扫描技术在土壤领域的成功应用,为冻土内部结构及变化的定量化研究提供了有效手段。通过总结和分析现有关于冻土的基于CT断层扫描图像的研究成果,阐明CT扫描技术在冻土研究中的4个关键环节,即冻土样本的制备、冻土CT图像的获取、冻土CT图像处理及分析,并指出在现有CT技术条件下冻土研究中存在的问题,针对性提出了将先进的图像处理技术与高效的图像分析手段和冻土研究相结合的解决方案,为冻土内部结构的定量研究与分析提供技术指导,进而为CT无损动态扫描技术在冻土领域的广泛应用奠定基础。     

海岸岩土工程的物理与数值模拟方法

采用物理模型试验来再现实际现象,验证数值模拟方法的有效性;同时采用数值模拟来弥补离心模型试验的缺陷,揭示模型试验规律,评价实际海岸岩土-结构系统在不同工况下的变形与强度稳定性及其变化.并简要地介绍了针对防波堤土工织物加筋垫层作用机理研究、黄骅港外航道防沙堤工程安全性评价、上海洋山港浅置式大圆筒结构试验段工程安全性评价三个具体项目进行评价的成果,初步展现了物理模型试验与数值模拟方法在海岸岩土工程的机理研究、方案论证、结构与施工优化、结构安全性评价等方面所能发挥的重要作用和广阔的应用前景.     

基于CT图像处理技术的岩土材料有限元模型

提出了一种利用数字图像技术对岩土材料CT图像进行处理的有限元模型方法。该方法建立的有限元模型能充分考虑岩土材料的非均匀性,特别是可以考虑空隙分布对岩土材料力学性质的影响。应用该方法对沥青胶结颗粒材料的劈裂试验进行了数值模拟,结果表明：不同方向拉应力分布不均匀,最大拉应力出现在空隙与颗粒的交界处。     

孔压静力触探用于含浅层生物气砂土工程特性的试验研究

含浅层生物气的砂土是一类特殊的非饱和土,由于此类砂土中含有封闭的生物气,生物气的存在对砂土的工程性质影响较大,使其有着有别于一般饱和砂性土的特殊工程特性。采用孔压静力触探仪,对砂土是否含有生物气进行了初步判别,然后对生物气释放前后砂土的承载性能进行了现场和室内试验对比研究,认为在含气砂土不发生渗透破坏的情况下生物气的缓慢释放会提高砂土的承载力,对砂土上部建筑物的稳定是有利的。     

An adaptive high-dimensional model representation method for reliability analysis of geotechnical engineering problems

In this study, a new reliability analysis method was developed based on the adaptive high-dimensional model representation (HDMR) and applied to geotechnical engineering problems. For practical problems requiring finite element (FE) analysis or other numerical methods to evaluate system responses such as stresses and deformations, an efficient and accurate metamodeling technique is needed because it is not efficient or straightforward to directly adopt the conventional sampling-based or gradient-based reliability analysis approaches. In this work, an adaptive metamodeling approach was created and studied based on the HDMR framework and augmented radial basis functions (ARBFs). In this adaptive ARBF-HDMR technique, a simple and inexpensive first-order ARBF-HDMR metamodel was first constructed to explicitly express a performance function, and an alternate first-order reliability method (FORM) was applied to locate the design point and compute the reliability index. A local window was then defined such that additional sample points were generated and a higher-order HDMR component function was created using ARBF and added to the existing ARBF-HDMR metamodel. The accuracy of the ARBF-HDMR metamodel was improved through this adaptive process, especially in the region surrounding the design point. One mathematical and four geotechnical engineering problems were studied and solved using the proposed adaptive ARBF-HDMR approach. The proposed method was found to be capable of obtaining accurate reliability indices within a few iterations in all test problems.