交通荷载引发主应力轴旋转下软黏土变形与强度特性试验研究

交通、波浪、地震等循环荷载引发不同主应力方向变化模式,对软土地基长期沉降与稳定产生显著影响。为研究饱和软黏土在交通荷载下的长期动力特性,借助空心圆柱扭剪仪开展偏应力空间中主应力轴心形线旋转、圆形旋转与定向剪切等3类主应力方向变化路径的室内模拟,对比研究了不同试验条件下试样不排水塑性累积变形、孔压、临界动应力比与动强度特性的发展规律,研究表明：（1）不同主应力轴旋转路径下土体临界应力比由低到高依次为主应力轴圆形旋转、主应力轴心形旋转、拉压非等幅三轴路径。与前面临界应力比分布相对应,在轴向累积应变稳定型中,产生的塑性累积变形与极限孔压依次减小;（2）振次大于一定数值时,不同主应力方向变化路径下稳定型试样的轴向累积应变与时间的对数具有良好的线性关系,并依此建立了轴向塑性累积变形方程;（3）与轴向塑性累积变形相对应,动力荷载下土体孔压增长也存在3种发展规律,主应力轴连续旋转路径下临界型破坏的土体孔压-应变时程曲线呈三阶段两相态点模式;（4）在其他条件均相同时,土体在主应力轴圆形旋转路径下强度最小,在主应力轴心形旋转路径下的次之,在拉压非等幅动三轴路径下最高。     

粗粒土大型剪切试验剪切带变形特征分析

采用含有叠环的大型粗粒土直剪试验设备进行试验,叠环作为剪切盒的重要组成部分,可以在剪切时根据粗粒土的结构形成多组剪切面,能够明显地展现出粗粒土的剪切变形特征.为了分析硬质岩粗粒对粗粒土的剪切强度和变形的影响,对粗粒岩性为花岗岩的粗粒土进行大型叠环式直剪试验.通过分析得到试验特征规律,研究粗粒土在剪切过程中的颗粒运动,得出花岗岩粗粒对其组成的粗粒土的剪切强度和变形有很大的影响.硬质岩性的花岗岩颗粒在剪切时不易被剪碎,在剪切过程中主要做错位、翻滚运动.低轴压下,剪切带位移会出现阶梯现象,而在高轴压下,剪切带位移为线性变化,并表现出更加明显的剪胀现象.粗粒土在剪切破坏后依然具有较高的抗剪强度和稳定性,为工程建设中土石体材料的选取提供了一定的借鉴.     

动荷载下砂土与EPS颗粒混合的轻质土变形特性的试验研究

砂土与EPS颗粒混合的轻质土（LSES）是一种通过减轻地基压力、提高地基承载力以处理不良地基的新型轻质土工材料。由于LSES主要用作路基填土,因此,其在动荷载下的变形特性值得关注。基于室内动三轴试验结果,讨论了围压、水泥掺量、EPS含量以及循环加载次数对LSES动变形特性的影响。当围压较低时,LSES会呈现出与EPS块体相似的线性动应力-应变关系;而在较高围压下,LSES的动应力-应变拟合曲线则为双曲线型。在给定的应变水平下,LSES的割线动弹性模量Esec随着围压和水泥掺量的增加而增加,随循环加载次数的增多而逐渐衰减,EPS含量增多时,Esec-εd曲线更趋于平缓。     

核岛结构设计地基场地及计算基底效应研究

针对新型核电工程结构AP1000核岛结构设计地基中的5类非坚硬岩场地,即硬岩场地、软岩场地、上限软-中等土场地、软-中等土场地和软土场地,采用一维土层场地模型开展场地土和计算基底条件对设计地震动影响计算分析。分析中,场地模型的计算基底剪切波速分别取为700、1 100、2 438 m/s,计算基底输入地震动分别选择基于核电建设相关技术文件和规范规定的反应谱RG1.60谱、AP1000谱和HAD101/01谱（5个阻尼比）合成的人工地震动时程。计算分析表明：非坚硬岩场地会导致场地地震动峰值加速度及频谱特性显著变化,场地越软影响程度越显著;除软土场地外,场地对地震动峰值加速度和反应谱的影响均为放大作用,软土场地对地震动较低频段反应谱有放大作用,但对峰值加速度和较高频段反应谱具有强烈的减小作用;对于各类场地,计算基底及其剪切波速的变化均会导致地表地震动峰值及频谱特性明显甚至显著变化,其影响程度与计算基底剪切波速成正比;随着场地由硬变软,计算基底剪切波速的变化对场地地震动的影响程度大为减小,至软土场地几乎不产生影响。考虑到场地类型及计算基底选取对场地地震动的显著影响,我国核电厂建设引用AP1000标准设计时应合理分析场地的适宜性。     

松软倾斜地基填方工程安全性评价方法

松软倾斜地基，有两个特征：一是地基土地松散，具有低强度和可压缩性；二是地基表面或松软层底部，有一定的向外的斜坡。在西南山区铁路公路建设中，多见两类典型的松软倾斜地基；一是斜坡软土，二是松散的岩堆坡地。在松软倾斜地基上填方，随填土荷载增加，土体产生竖向压密变形；在产生竖向压密变形的同时，土体产生横向变形，且变形 范围随填土荷载应力增加而加大，当土体抗剪强度小于填土附加应力产生的横向剪应力时，土体发生剪切破坏，随剪切范围加大地基发生破坏。对于松软倾斜地基，当填土附加应力产生的剪应力大于土体容许剪应力时，应首先考虑采取限制土体侧向变形的侧向约束措施，如锚固桩。     

Reverse fault slip through soft rock and sand strata by centrifuge modeling tests

The devastating damage after the 1999 Chi-Chi and 1999 Izmit earthquakes has greatly motivated soil–reverse fault interaction studies. However, most centrifuge modeling studies have employed a single homogeneous soil layer during testing, which does not represent in situ conditions. Indeed, while geological conditions vary spatially, engineering soils are often underlain by soft rocks. Therefore, four centrifuge models were developed to evaluate the effect of soft rock layers on the ground surface and subsurface deformation. Sand–cement mixtures of varying thicknesses with a uniaxial compressive strength of 0.975 MPa, simulating extremely soft rock, were overlain by pluviated sandy soil. The model thickness was 100 mm, corresponding to 8 m in the prototype scale when spun at 80 g. Every model was subjected to a vertical offset of 50 mm/4 m (0.5 H; H: total sedimentary deposit thickness) along a reverse fault with a 60° dip. The results indicate that the presence of a soft rock stratum results in the creation of a horst profile at the ground surface. Additionally, the thinner the soil layer on top of the soft rock stratum is, the longer and higher the horst created at the ground surface. Consequently, the fault deformation zone lengthens proportionally with the increasing thickness ratio of the soft rock. Furthermore, the presence of soft rock as an intermediary stratum between bedrock and soil causes the deformation zone boundary on the hanging wall side to move in the direction of fault movement.

     

一维土层非线性地震反应分析的解析递推格式法

引入“结构动力学数值分析解析递推格式法”求解软土地基地震反应分析问题。就一维地基非线性地震反应分析问题,将解析递推格式方法与等效线性化方法在各种场地土的计算结果进行了比较,结果表明：(1) 对软土层地震反应分析时,两种方法计算结果差别较大; （2）入射波幅值较强时,两种方法计算结果差别较大;（3）对于中等硬度土层、入射波幅值较弱时,计算结果相似, 并验证了该方法的实用有效性。     

连云港海相软土工程特性及处治方法探讨

根据连云港地区历年来多项工程的地质资料,并与我国部分沿海地区软土进行对比,系统分析了连云港海相软土的基本物理力学性质指标统计特征,特别是抗剪强度特性、固结变形特性和蠕变特性,并总结了该地区海相软土主要物理力学性质指标之间的相关关系,最后介绍了适合于海相软土的地基处理措施。     

闽—粤东南沿海大陆边缘韧性剪切带的基本特征

东南沿海大陆边缘剪切带是西太平洋活动大陆边缘构造带的组成部分,它是一条具有多次活动的左旋韧性平移剪切带。在本剪切带中可以观察到3种类型的构造:（1）规模巨大的呈北北东—北东向展布的糜棱岩带以及山拉伸线理组成的线状构造带。它们在平面上有明显的从断目两侧向中心递进变形特征;（2）呈北东走向陡倾角的糜棱叶理（Sa）、应变滑劈理或破劈理（Sb）、小型剪切带（Sc）;（3）由西到东断层作用样式和断层岩具有明显的递进变化特点。西部（浅部）断层作用以脆性剪切滑动为主,其断层岩则由假玄武玻璃及镜面糜棱岩组成;中部断层作用以跪—韧性剪切为主,为断层泥—碎裂岩—超碎裂岩;东部(深部,以韧性剪切作用为主,其断层岩为暖棱岩—花岗糜桂片麻岩—眼球状糜棱岩系列。以上特点表明在本剪切带内透入性和非透入性变形之间有着密切的关系,反映出在变形过程中具有由韧性变形逐渐向脆性变形的发展趋势。     

高层建筑考虑桩-土-结构相互作用的地震响应分析

传统的抗震设计都是基于刚性地基的假设,然而在实际中,地基会发生变形致使上部结构的动力特性改变。本文结合工程实例,建立非线性有限元桩-土模型和土弹簧桩-土模型桩,用ANSYS建立了非线性有限元实体桩和土弹簧桩的房屋结构模型研究地震作用下结构在考虑桩-土-结构动力相互作用时的动力特性及其地震响应。     

The behaviour of geosynthetic-reinforced pile foundation under long-term dynamic loads: model tests

In order to reduce the effects of the low strength and high compressibility of soft soil, geosynthetic-reinforced pile foundations (GRPF) are widely applied for the construction of high-speed railways. Though its reinforcement effect is proved acceptable in practices so far, it is unclear whether it will keep this performance as the train speed continues increasing. Since it is impossible to study the problem in field tests, only mathematical and physical models can be used. However, the nonlinear behaviour of the soft soil complicates the use of analytical models. Therefore, this paper presents a small-scale model test to study the possible changes in stress distribution and deformation in the GRPF under increasing dynamic loads. One test with a natural foundation, without piles or geosynthetic, shows the difference with a similar construction with GRPF foundation. Furthermore, three GRPF tests show the influence of the embankment thickness. The results show the long-term dynamic loading significantly affects the dynamic stress and displacements of the subsoil between the piles of the GRPF. This effect can be divided into three stages with an increasing level of load amplitude: no impact, advantageous impact, and adverse impact. When the dynamic load reaches the adverse impact stage, the long-term dynamic loads reduce the dynamic pile–soil stress ratio, which means that more soil settlement will develop, because more dynamic stress is applied to the soft soil. The test results show that the reduction in dynamic stress on the subsoil in the GRPF construction is clearly lower than the dynamic stress on the natural foundation, due to the existence of rigid piles. Moreover, a thicker embankment gives significantly lower dynamic stresses on the subsoil between the piles. For the thickest embankment tested, the adverse impact stage was not found at all: the arching kept enhancing under long-term dynamic loading with high load amplitudes.

     

冲击荷载作用下饱和软粘土孔压增长与消散规律

通过大量室内试验,研究饱和软粘土在冲击荷载作用下的变形和孔压增长规律,讨论孔压增长的内在机理和不同围压、不同冲击能作用下孔压量的变化。讨论土体的再团结变形规律,提出再固结体积压缩系数的确定方法。最后分析冲击荷载作用后的强度变化。这些讨论为动静结合法处理软基提供了依据。     

应变软化在甘肃红柳河辉长质糜棱岩形成中的作用

本文论述的辉长质糜棱岩发现于甘肃北山红柳河蛇绿岩套中。在简单说明了糜棱岩的地质背景及特征、描述了变形岩石的显微构造特征之后，重点对糜棱岩形成过程中的应变软化机制作了论述。探讨了软化岩的存在、组构调整、粒度缩小，长石的动态重结晶，水以及主导变形机制的不断调整与转化等应变软化机制，在应力作用下使岩石逐步软化过程中所起的作用，得出这种糜棱岩是在拆离剪切作用下，应力在蛇绿岩中的软化岩石辉长岩中集中，从而形     

Probabilistical distribution statistical analysis of Tianjin soft soil indices

In the design of soft ground treatment, the soft soil indices are the basic design parameter, and their changes have a strong geographical feature and significant uncertainty. Today, the soft soil indices statistical analysis content is mainly in the correlation and distribution regularity of physico-mechanical indices, which lack systematic study in different regions for different types of soft soils, and the statistical samples are from indoor tests and in-situ tests, without considering the impact of different test methods. In this paper, taking the soft soil in Tianjin as an independent statistical unit body, based on studying the change confines, variability, correlation, probabilistical distribution model of soil indices, some statistical relationship empirical formulas and probabilistical distribution models for physical indices, compression index, strength index were obtained; moreover, the correlation of shear strength results by straight shear test, triaxial test, vane shear test are analyzed; and a method for using random factor to evaluate the uncertainty involved in different test methods of soft soil parameters is proposed. The study results provide a basis and reference for defining the values of geotechnical parameters for soft soil.     

天津软土土性指标概率分布统计分析

软土土性指标作为软基处理设计的基本参数,其变化具有很强的地域特征和显著的不确定性。目前,对软土土性指标统计分析集中在软土物理力学指标的相互关系和分布规律等方面,采用的样本为室内试验和原位测试数据,没有考虑不同试验方法对土性指标不确定性分析的影响。将天津软土作为一个独立的统计单元体,研究了该地区软土物理力学指标的变化范围、变异性、指标间的相互关系和各指标的概率分布模型,得到了天津软土物理指标与压缩指标、强度指标间的统计关系经验公式以及土性指标的概率分布模型;并分析了直剪试验、三轴试验、十字板剪切试验3种不同方法抗剪强度试验结果的相互关系,提出了利用随机因子分析法对试验方法不确定性进行概率评定。研究成果为软土地区工程土工参数的取值提供了依据和参考。     

水泥土搅拌桩软土地基土体动力特性的共振柱试验研究

开展对水泥土搅拌桩软土地基土体试样的GDS（Global Distribution System）共振柱试验,研究不同剪应变、围压、水泥土置换率对土体动力特性的影响。结果表明,水泥土搅拌桩软土地基土体的动剪切模量G和阻尼比D随剪应变? 变化趋势与软黏土一致,在小应变范围内围压和置换率对土体的动剪切模量G和阻尼比D的影响显著,随着剪应变? 增大,围压和置换率的影响减弱;水泥土搅拌桩软土地基土体的最大动剪切模量Gmax与围压表现出良好的线性关系,围压越大,提高水泥土的置换率对土体最大动剪切模量Gmax增强效果越明显。研究结果可为地区水泥土搅拌桩软土地基土体动力参数的取值提供一定的参考。     

黄河三角洲粉质土的动模量和阻尼比试验研究

结合室内共振柱和动三轴实验,对黄河三角洲饱和原状粉质土体(粉土、粉砂、粉质粘土)动模量和阻尼比的影响因素和发展规律进行了详细的研究。研究表明,在粉粒和粘粒含量对动模量的共同影响中,粉粒含量起着举足起重的作用;侧限压力对归一化剪模比和阻尼比的影响均较显著,相比粘粒含量的影响不大。通过与Seed建议的砂土及饱和粘土的G/Gmax~曲线和~曲线进行对比,结果显示研究区的粉质土相比一般的砂土和饱和粘土而言,其动力变形特性更接近于砂土,但是与砂土也存在着非常明显的差异;其发展规律与其他地区沉积粉质土也较为不同,具有明显的区域性。采用修正了的Hard in-D rnevich模型和对数模型分别对G/Gmax~曲线和~曲线进行拟合,给出了三类粉质土的归一化动力变形G/Gmax~/r关系曲线,对模型中有关参数的影响因素做了初步的探讨。     

甘肃甘谷裂隙泥岩剪切蠕变行为及其修正模型研究

岩石在长期荷载作用下表现出典型的蠕变特性,裂隙泥岩在长期荷载作用下的力学性质不同于完整岩石。对甘肃甘谷赵家窑滑坡钻孔取芯的裂隙泥岩开展剪切蠕变试验,探讨轴向压应力、预制裂隙长度等因素对试样剪切蠕变特征的影响。试验结果表明:轴向荷载和裂隙长度对试样剪切蠕变特征有明显的影响。轴向压应力越大,试样剪切蠕变变形越不明显;裂隙越长,试样剪切蠕变变形越显著。应力较低时,如Cvisc模型等蠕变模型能够较好反映泥岩的蠕变力学特性。而在加速蠕变阶段,大多数模型却不能准确体现泥岩蠕变曲线的非线性变化。改进的西原模型克服了传统模型不能对非线性蠕变特征进行描述的缺点,且模型参数较少,能较好地适用工程软弱岩体。不同载荷作用下泥质软岩试样剪切蠕变过程中,裂隙泥岩剪切破坏带形成表现为渐进与突发相结合。泥岩的剪切蠕变力学模型可解释泥岩滑坡的多种现象,边坡潜在滑移带内泥质软岩发生的剪切蠕变则是泥岩滑坡的内在诱因。     

软土隧道横向抗震分析的简化响应位移法

响应位移法能够反映软土隧道在地震荷载作用下的动力反应特性,是一种简便实用的隧道抗震设计简化分析方法。以方形截面隧道为例,采用地层－结构整体动力有限元方法,验证了响应位移法的准确性与合理性;为了简化响应位移法的计算过程,基于平面应变假定,采用弹性理论的复变函数方法推导了土弹簧刚度的解析表达式,并与有限元解进行了对比分析。将土弹簧刚度的解析表达式应用到响应位移法的计算中,同时采用地层剪应力及自由场地震反应位移的简化计算模式,将简化后的响应位移法和整体动力有限元法进行了对比分析,验证了简化方法的可行性。     

基于非线性损伤理论的改进CVISC模型及其在FLAC3D中实现

滑坡形成是一个典型的岩土变形破坏时效过程,低速滑坡时效过程尤为显著。基于流变理论,建立反映滑坡变形破坏发展过程的本构模型、预测滑坡活动趋势,一直是国内外滑坡研究的基本途径和难点问题之一。然而,目前国内外已有的多数流变模型仅能反映滑坡岩土蠕变的第一、第二阶段,不能刻画滑坡岩土蠕变的第三阶段（加速蠕变阶段）。本文基于滑带在滑坡中的作用以及滑带岩土剪切蠕变发展的累进性和非线性特征,借助损伤理论,在FLAC3D内置的CVISC流变本构模型中引入非线性损伤黏塑性元件,构建了可描述滑坡加速蠕变过程的非线性损伤流变本构模型,依据类比原理建立了改进的CVISC三维差分模型,通过FLAC3D开放的用户接口实现了本构模型的二次开发,并将改进的CVISC模型用于长期缓慢滑移、伴随间歇性剧烈活动的甘肃舟曲泄流坡数值模拟中。模拟结果显示,该模型不仅呈现了滑坡的加速蠕变特征,而且揭示的滑坡活动特征与其曾经出现的活动特征基本一致,从而证实基于非线性损伤理论的改进CVISC模型具有较好的有效性。