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。     

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。     

密度对非饱和粘土渗透系数的影响研究

取三峡库区某滑坡滑带土制备不同干密度的重塑土样进行饱和渗透试验和非饱和土水特征曲线试验,得到不同干密度重塑土样的土水特征曲线,通过理论公式预测出相应的非饱和渗透系数,进而得到不同干密度重塑土样渗透系数与基质吸力的关系.结果显示:渗透系数随着基质吸力的增大而呈非线性减小,当基质吸力较高时,渗透系数随基质吸力的变化比较小;...     

等吸力三轴剪切试验中非饱和黄土强度变形及水量变化特性

通过饱和原状黄土常规三轴试验和非饱和原状黄土等吸力三轴试验研究吸力和净围压对非饱和黄土强度变形的影响,并用HUANG等、胡冉等和方祥位等提出的土水特征曲线模型分析剪切过程中排水规律。研究结果表明：等吸力下原状土样固结剪切体积变形随净围压增大而增大;等净围压下原状土样固结剪切体积变形量随吸力的增大基本呈减小趋势。p-q平面内饱和土CSL线逐渐超过低吸力下非饱和土CSL线,原因在于随着p值增大,相对于非饱和土,饱和土孔隙比越来越小,较小孔隙比对抗剪强度的贡献逐渐大于非饱和土吸力对抗剪强度的贡献。应用固结稳定的数据拟合出HUANG等和胡冉等提出的模型参数,并预测剪切过程中的排水量,发现剪切速率对排水量有影响,这两种模型适用于剪切速率慢,排水充分的情况,而方祥位等提出的模型对不同剪切速率会拟合出不同的参数。     

失水过程中的土壤孔隙比―含水量―吸力关系

当土体总应力状态保持不变时,基质吸力的提高是导致孔隙水排水、土样体积收缩、孔隙结构改变的根本原因,通过吸力可以将土壤收缩曲线和土水特征曲线联系起来进行比对研究。采用广义有效应力原理分析超固结土样和正常土样的失水过程,结果表明:超固结土样中存在着相应的先期固结压力的吸力值,称之为先期固结吸力ψc。当土样吸力小于ψc时,超固结土样和正常固结土样的收缩曲线、土水特征曲线不同:超固结土孔隙比随吸力提高而减小的坡度较缓,约等于土样的回弹再压缩指数,土样处于结构性收缩阶段;先期固结压力越大,土水特征曲线的进气值越高。当土样吸力高于ψc时,超固结土样和正常固结土样的收缩曲线、土水特征曲线重合。     

地震作用下非饱和土主动土压力极限分析半解析法

地震是诱发边坡失稳的主要因素之一,重力式挡土墙作为一种广泛采用的岩土支挡结构,有必要对其地震稳定性问题进行深入的研究.为有效评估地震作用下非饱和填土的主动土压力,基于极限分析上限原理和拟动力法,提出一种半解析水平片分法,计算具有非线性分布特征的非饱和土重力和地震惯性力所做外功率,并构建功能平衡方程,得到非饱和填土主动土压力显示半解析解.通过与解析解对比,验证该方法的合理性,并通过算例分析,揭示吸力效应的强化机制和非饱和填土主动土压力的地震响应规律.结果表明:忽略吸力效应会高估填土的主动土压力,吸力的强化作用不仅取决于填土类型,还与地震动特性密切相关;水平和竖向地震动对土压力有较大影响, 土压力系数峰值随土剪切模量的增加略有增加并向负方向移动,随地震周期的增加略有增加并向正方向移动;填土倾角较大时,坡顶附加荷载的影响更加显著;对于倾角大于100°的填土,墙G土界面摩擦角较大时,土压力相对较高.     

膨胀土胀缩等级划分的新途径

膨胀土胀缩等级的划分与施工安全及工程经济核算直接相关,目前对膨胀土等级的划分还处于研究阶段,有的采用胀缩总率eps,有的采用自由膨胀率F_s、液限W_t、膨胀压力P_p等指标,划分方法不同结果也不同。本文从模糊数学角度,对分类中常用的几个因素进行综合评判,进行胀缩等级的划分     

降雨及蒸发条件下地裂缝研究

工程中所遇到的土体大多数以非饱和土形态存在。以海南地区的特殊土红粘土为研究对象,在对其进行土—水特性研究的基础上,认为Van Genuchten模型较好地反映了海南红粘土饱和度与基质吸力的关系。结合Bishop提出的非饱和土的有效应力表达式,分析了降雨及蒸发下地裂缝的发展机制。通过数值算例发现,在非饱和土中,静止土压力系数不再保持不变,而是随着深度和稳定流流量的变化而变化,与饱和土中的静止土压力系数的性质有很大不同,这在工程实际中对支挡结构的设计具有重要的指导意义;在非饱和土中,由于静止土压力系数存在负值,容易产生地裂缝,且在蒸发条件下,最大地裂缝深度理论上比在无渗流和降雨条件下的大。     

非饱和土中剪切S波的传播特性分析

基于对非饱和多孔介质的研究成果,考虑孔隙中的液相和气相的相互影响,研究非饱和土地基中剪切S波的传播特性。通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理,建立问题的弹性波动方程,经过理论推导给出非饱和土中剪切S波的弥散特征方程。通过数值算例分析剪切S波的波速和衰减系数随饱和度、频率和固有渗透系数等因素的变化规律。结果表明,剪切S波的波速几乎不受饱和度的影响,但其随着频率的增大而减小,随着固有渗透系数的增大先不变后增大;剪切S波的衰减系数随着饱和度和频率的增加均增大,而随着固有渗透系数的增大先不变后增大最后减小。     

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。     

饱和南京细砂永久应变势模型的试验研究

土单元永久应变势的预测模型是土动力学的重要研究内容之一。现有的土单元永久应变势模型没有反映振动孔压增长的影响,难以合理解释地震动作用引起的饱和砂土地基永久变形一般是由土层软化或再固结变形所致的机理。基于饱和南京细砂永久变形动三轴试验结果的有效应力状态分析,研究了试样的永久变形与振动孔压增长的关系,建立了一个能反映振动孔压增长影响的土单元永久应变势模型,给出了土单元永久应变势的数学表达式,分析了土单元永久应变势模型参数的影响因素。初步的验证性试验表明:模型预测与试验测得的试样永久应变势与振动孔压增长曲线比较接近,说明该模型具有一定的合理性。     

粉煤灰改良膨胀土的动强度试验研究

环境污染以及矿物资源的枯竭等因素强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发。粉煤灰改良作为地基的一种处理方法,越来越广泛地应用于公路路基的建设中。随着车辆速度的提高、车辆荷载的增加,动载对路基的影响引起人们的关注。本文以粉煤灰改良的膨胀土为研究对象,通过压实非饱和试件的动三轴试验,考察了粉煤灰掺入量确定的条件下,循环次数、动荷大小、围压等对土体动强度的影响。由试验结果绘出振次—轴向应变、动强度破坏振次关系曲线。结果表明:粉煤灰改良的非饱和膨胀土没有显著的屈服特征,可采用常规应变标准对应的振次作为破坏振次。     

电离层星载阻滞势分析器的误差仿真分析

阻滞势分析器经过半个世纪的发展,在国际上已经成为就位探测电离层离子密度、离子温度和离子速度的重要手段.本文介绍了阻滞势分析器的工作原理,建立了多种仿真模型,从微观上比较几种模型对粒子的作用特性.栅网和等离子体鞘层是影响阻滞势分析器误差的主要因素,本文重点研究了这两个因素对离子透过率的影响,分析发现鞘层电场会进一步影响栅网的电场畸变,从而加剧栅网对离子的"聚焦"作用.最后,我们通过仿真生成伏安特性曲线,利用理想模型公式进行最小二乘拟合并获得离子参数,对两种模型在不同温度输入时离子密度、离子温度和离子法向速度的探测误差做出了分析.     

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。     

非饱和土的固结与水力特性研究

采用平均土骨架应力代替Bishop的非饱和土的有效应力,基于分析体积变形连续性条件建立了简化的一维非饱和土固结方程,分析计算了非饱和土在固结过程中孔隙压力、平均土骨架应力、饱和度的变化情况。同时建立了耦合水力特性的非饱和土本构模型和屈服方程。算例计算结果表明本文提出的非饱和土简化固结理论和耦合水力特性的非饱和土应力应变本构模型的有效性。     

两种粉质黏土的静强度特征对比分析

以南京与无锡的两种粉质黏土为研究对象,通过使用TSZ-2全自动三轴仪对这两种土在饱和以及非饱和状态下的静强度进行测定。对比分析两种土在饱和状态下,其原状样与扰动样之间抗剪强度的差异,以及两种土在非饱和状态下不同的初始含水率对其抗剪强度产生的影响。得出无锡土样较南京土样具有含水率低、密度高、孔隙比小、压缩性低、静强度高的特点,但扰动作用对无锡饱和土造成的影响较大,而南京土样受扰动作用影响小。确定非饱和粘性土的抗剪强度与含水率以及颗粒级配存在关联,从而导致两种土非饱和状态的抗剪强度存在差异。     

Analysis on Dynamic Interaction of Subway Station-soil-aboveground Frame Structure Under Inclined Incidence of SV Wave

地震作用下地铁车站和邻近建筑间的动力相互作用问题已引起许多学者的关注和重视,然而斜入射地震波作用下的相互作用分析研究较少,有关规律仍不明确。为此建立基于黏弹性人工边界的地铁车站-土-地表框架结构整体动力分析有限元模型,围绕入射角、地上与地下结构间距、场地类别等因素,采用频域刚度矩阵自由场地震响应分析方法获得任意角度斜入射SV波作用下地铁车站-土-地表框架结构动力响应规律。研究结果表明,地表框架结构的存在会显著增大车站中柱轴力幅值,当地表框架结构与车站紧邻时,中柱轴力放大幅度最大为730%,放大效应会改变轴力随入射角的变化规律,总体上使车站中柱轴力在SV波垂直入射和超临界角10°左右入射时均具有相当的幅值;地表框架结构对地铁车站层间位移角的影响与场地条件密切相关,在较硬的场地（Ⅱ类场地）中,车站层间位移角放大幅度最大为74%,在较软的场地（Ⅳ类场地）中,车站层间位移角缩小幅度最大为30%;地铁车站的存在对地表框架结构层间位移角具有放大作用,总体上地铁车站与地表框架结构的距离越近,放大作用越明显,地表框架结构层间位移角放大幅度最大为52%。建议将0°入射和超临界角10°左右入射工况作为地上或地下结构地震响应分析的不利工况。     

GFS系统的势预测原理及其在地震危险性估算中的应用

本文研究了(GFS)系统的势预测原理,提出并研究了势元、势期、势周等概念和势元、势期的盍元、盍率及其性质,进而提出了势期拓扑空间、势周拓扑空间和势预测的公理系统。最后给出了我国及华北地震区地震活动阶段性及危险性估计的应用实例。     

远场地震作用下桩间横向动力相互作用的研究

在远场地震作用下单桩横向地震响应研究的基础上,引入相互作用因子,研究了远场地震作用下成层地基中桩与桩的横向动力相互作用,得到了桩间距、桩土刚度比、桩顶约束条件、瑞利波入射角度、震动频率是影响群桩横向动力相互作用主要因素的结论,为进一步研究远场地震作用下群桩的横向地震响应打下了基础。     

库水降落作用下无基坑振冲土石坝的渗流安全分析

无基坑振冲加密施工是一种比较先进的土石坝建筑方法。以海南省三亚市西部的宁远河中下游河段的大隆水利枢纽工程土石坝为研究对象,对其进行准确分区,以饱和-非饱和渗流理论为基础,通过三维有限元数值方法,模拟库水下降作用下的土石坝渗流场,并对各级水位下的孔压、流速及流向进行分析,评价大坝的渗流安全。研究结果表明：采用无基坑振冲加密施工方法后,坝体内填砂砾振冲层形成上游排水通道,在坝前水位骤降工况下,防渗土料内有效流速方向和渗透压力的方向由近水平的指向坝面变为竖直向下指向填砂砾振冲层,而且有效流速明显变大,利于渗透水通过填砂砾振冲层排到下游,有利于上游坝体稳定。