滑带土抗剪强度参数的三维反分析

以滑面正应力修正模式的三维边坡稳定性分析方法为基础,建立了确定滑带土抗剪强度参数的三维反分析模型。先对滑坡体的稳定性进行调查评估,确定滑坡的安全系数与三维滑面的几何尺寸;然后,通过对滑面正应力进行合理假定与修正,建立了平衡方程,以强度参数为未知数,利用数学方法并结合试验、经验等手段求解出抗剪强度参数。该模型克服了二维反分析将会高估滑带土的抗剪强度参数的缺陷,而且计算过程简单,易于编程实现。两个简单算例表明,三维反分析模型可以考虑三维滑体的空间效应,得到的抗剪强度参数更真实、更符合实际情况,为滑坡治理提供参考。     

土体抗剪强度参数取值的统计分析方法

讨论了残积土边坡强度参数的取值,对某残积土边坡的土工试验资料进行了统计,分析了c、φ参数在边坡不同部位的特点,通过对边坡稳定计算中多组参数的反分析,提出了符合边坡实际状态强度指标的取值方法。     

重塑非饱和粘土抗剪强度参数与饱和度的关系研究

土的饱和度是基于水分状态和密度状态的一个衍生变量。存在因应水分状态变化和因应密度状态变化的两类饱和度变化过程。根据23组不同水分状态和密度状态的UU三轴压缩试验结果,讨论了重塑非饱和粘性土抗剪强度参数与饱和度的关系。数据分析表明:粘聚力与水分状态相关的饱和度的关系是强非线性的,与密度状态相关的饱和度的关系是准线性的。内摩擦角与水分状态相关的饱和度的关系是强非线性的,与密度状态相关的饱和度的关系是弱非线性的。     

滑带土原位直剪试验条件的不确定性及基于BP网络的抗剪强度参数估计

滑带土原位直剪试点的物质构成、含水率、应力历史均具有随机性,预剪面边界约束、恢复初始固结状态的程度、剪切过程中的排水条件等因素则具有模糊性,这些不确定性因素导致试验成果离散、代表性受到局限。以原位直剪强度参数以及破坏面现场定性地质描述、含水率测试、颗粒分析结果训练BP网络,利用BP网络的高度容错性和强大的非线性映射能力,估计滑带土的抗剪强度参数,可在一定程度上可克服试验成果离散的影响。     

软土基坑土压力计算抗剪强度参数的分析

根据上海某软土工程试验资料,对比分析了不同试验方法抗剪强度指标计算基坑土压力的变化。参考国家标准、行业标准和地方规范,同时结合实际工程经验和地方经验,论证了不同试验方法抗剪强度指标的适用性。建议在基坑支护结构设计中土压力计算应采用固结不排水强度指标,当有可靠工程经验时,也可采用直剪固快强度指标。     

原状土的抗剪强度研究

为了研究土的现场原位与室内试验抗剪强度指标的关系,根据饱和土固结理论,土的固结过程就是在某一压力作用下有效应力增大、孔隙水压力消散的过程。因此,随着有效应力增大土的孔隙比减小,而土的抗剪强度增大,土的压缩曲线与土的抗剪强度线之间有一一对应关系,从土的现场原位和室内压缩曲线出发,研究了加、卸载过程中土的抗剪强度的变化规律,然后根据土的卸载抗剪强度的计算方法推导出土的黏聚力和土的内摩擦角两者之间的相互关系,最后分析得到了原状土抗剪强度的计算方法     

Compressibility and shear strength of a residual soil

A detailed study was performed to investigate the compressibility and the shear strength of a residual soil in Omdurman, Sudan. The soil resulted from weathering of sandstone and mudstone. The soil is classified as sandy clayey silt (MH-CH) and is generally partially saturated. Consolidation tests were performed to study the compressibility of the soil and UU, CIU and insitu tests (CPT and SPT) were performed to study the shear strength characteristics of the soil. The characteristics of this residual soil can generally be predicted using correlations proposed in the literature for transported soils. The soil is of low to medium compressibility and exhibits slight apparent overconsolidation behavior. The soil dilates during shear and shows no long term effective cohesion. Problems associated with open cuts in this soil are attributed to loss of strength upon saturation.     

非饱和土的有效应力与抗剪强度

从孔隙土的存在状态出发，探讨了吸力的两种不同作用效果与非饱和形态的关系，从理论上论证了Bishop公式的正确性澄清了多年来一个基本概念上的误解。用新的观点阐述了非饱和土中抗剪强度分布不均匀及浸水湿陷的原因；同时还对Fredlund和卢肇钧提出的抗剪强度理论及参数的测试方法进行了分析，提出了各种抗剪强度理论在理论上都是相同的，其区别仅在于确定由吸力产生的那部分有效应力时采用的参数和测试 方法不同。为今后非饱和土的抗剪强度研究从理论转向实用提供了理论基础。     

岩石抗剪强度参数的理论概率分布形态研究

岩石抗剪强度参数的概率分布形态是岩石工程可靠度分析和设计的基础。在考虑完整岩石压缩强度为服从正态分布随机变量的条件下,针对Mohr-Coulomb和Drucker-Prager屈服准则的线性系数形式,基于随机变量函数分布理论推导出岩石抗剪强度参数内摩擦角 和黏聚力 的概率密度函数。 和 概率密度函数显示：不仅岩石压缩强度和抗剪强度参数概率分布具有非一致性,而且根据不同屈服准则计算得出的岩石抗剪强度参数概率分布也具有非一致性。在进一步分析屈服准则系数具有不同变异系数和相关系数时的抗剪强度参数概率密度函数特征的基础上,提出根据概率分布的偏度和峰度确定一般情况下抗剪强度参数概率分布形态的方法,从理论上解决岩石压缩强度与抗剪强度参数分布的协调性问题。最后,对大理岩常规三轴压缩试验得出的抗剪强度参数进行大样本统计分析,验证了其概率密度函数理论推导的正确性以及概率分布形态确定方法的合理性。该研究为实际岩石强度概率分析时选择抗剪强度参数合理概率分布形式提供了理论指导。     

基于数值模拟与位移监测的滑坡抗剪强度参数反演分析研究

三峡库区地质灾害三期监测项目中存在一些滑坡没有进行滑带土室内剪切试验,对于如何较准确选取这类滑坡抗剪强度参数目前研究还比较少。提出以区域统计规律及工程地质类比方法得到的滑坡抗剪强度参数初选值为基础,以滑坡在三峡库区库水位调度下选取计算工况下的监测位移及其趋势为判断依据,采用数值模拟手段对滑坡的抗剪强度参数进行反演分析,最后结合宏观变形与位移监测对反演结果进行检验。以三峡库区某滑坡为例,运用FLAC3D数值模拟软件得到该滑坡的抗剪强度参数:c=20.0kPa;Φ=19.0°。     

边坡岩体抗剪强度参数的非线性确定方法

影响工程岩体抗剪强度参数的因素很复杂,建立定量与定性相结合的多指标综合模型可有效地确定岩体抗剪强度。将多元非线性统计方法引入到岩体抗剪强度指标的研究中,选取了12个影响岩体抗剪强度的定性、定量指标,通过收集到的大量工程数据,分别建立凝聚力和内摩擦角非线性显式方程,决定系数分别为0.992 729,0.999 998。该方法可考虑定量、定性因素的影响,经现场实测数据验证,该模型具有较高的计算精度。运算过程简单,可方便工程现场使用,具有较高的工程实用价值。     

岩体抗剪强度参数的线性优化方法

针对岩体结构面力学参数的重要性,以大量工程实例为依据,以统计误差分析相关理论为基础,研究最小二乘法与M-估计法在分析结构面抗剪强度参数时的适用性。研究结果表明,在难以判断粗差的数量和比例时,很难对两种线性回归方法的优劣进行规律性的比较。考虑到数据是具有工程特性的,为更准确地处理实验数据,在以上两种方法的基础上提出了一种新的实验数据处理方法,并应用于计算李家河水库的抗剪强度参数。     

三峡库区滑带土抗剪强度参数的统计规律研究

收集和整理了近年来三峡库区地质灾害防治工程中近400处滑坡的勘察资料,采用地质分析和工程地质类比法,指出三峡库区内存在5类易滑地层。运用K-S有限比较法,对3 308组抗剪强度参数试验数据分类进行了拟合优度检验,发现5类易滑地层中滑坡滑带土的c、? 值一般均能接受正态和对数正态分布,但c值与? 值相比,最优分布服从对数正态分布者更多,而服从正态分布者更少。针对区内滑带土普遍含有碎石的显著特点,对? 值与碎石含量的相关关系进行了线性回归分析发现滑带土? 值与含石量呈现良好的正相关关系。     

含气软黏土的不排水抗剪强度计算模型

含气软黏土广泛分布在世界五大洲,大量离散气泡的存在对软黏土的不排水抗剪强度具有强化或损伤作用,然而目前仍缺乏能综合考虑气相强化与气相损伤竞争机制的含气土不排水剪切强度解析表达式。结合临界状态土力学理论,基于笔者提出的含气土屈服函数,建立了v-lnp¢ 空间下临界状态线截距与土体含气特性(u_{w 0},y₀)的数学关系,进而推导了含气软黏土在三轴应力状态下不排水抗剪强度s_u的理论显式表达式。同时,采用所提出的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算公式,分别对比了3种典型的含气软黏土在不同含气特性下的不排水抗剪强度理论预测与试验结果,包括马来西亚高岭土、Combwich 黏土和高岭黏土。另外,对比分析了4种不同的含气软黏土不排水抗剪强度理论计算模型的预测误差百分比,证明了提出的基于改进的含气软黏土本构模型的不排水抗剪强度理论计算式的合理性,能够更加准确地同时考虑含气软黏土的气相强化与气相损伤双重效应。     

含水率对煤系土抗剪强度的影响

煤系土具有遇水软化的特点,强度随含水率的增加急剧下降。以分布在广州－梧州高速公路沿线的煤系土为研究对象,在分析其物理特性的基础上,通过常规直接剪切试验测定了不同含水状态煤系土试样的抗剪强度,分析了含水率对煤系土抗剪强度的影响,并提出了实际工程中处治煤系土的建议。研究结果表明：煤系土抗剪强度与起始含水率具有明显的相关关系,且起始含水率越大,抗剪强度越小。随着含水率的增大,煤系土黏聚力总体呈减小趋势,但变化趋势具有显著的阶段性。当含水率小于某一值时,煤系土黏聚力随含水率增大变化幅度较小;当含水率高于该值后,煤系土黏聚力随含水率增大急剧降低,凝聚力对数与含水率呈线性关系。含水率变化对煤系土内摩擦角的影响较小,但在含水率增大过程中,煤系土内摩擦角先增后减,具有明显的峰值。     

线性回归抗剪强度指标方法的改进

准确计算土体抗剪强度指标的大小对于评估岩土工程的安全性和经济性有十分重要的意义。目前常用线性回归方法来统计抗剪强度指标。通过研究发现,目前使用的线性回归方法在样本容量增加时,得到的标准差和变异系数会随之变小,当样本容量趋于无穷时,计算值会趋于0。因此,现有方法无法反映抗剪强度指标真实的变异性,统计得到的抗剪强度指标可能不准确。对一简单算例以及小浪底心墙防渗料的64组320个三轴试验成果统计验证了这一问题。本文以概率论为基础,提出了考虑因变量变异性的改进加权线性回归方法,其计算结果是稳定的,不随样本容量而变化。使用改进后的方法对算例和小浪底心墙防渗料的抗剪强度指标重新进行了统计,其结果与矩法十分接近,证实了改进方法的正确性和实用性。     

基于贝叶斯理论的抗剪强度参数最优Copula函数识别

提出基于贝叶斯理论的抗剪强度参数最优Copula函数识别方法,首先简要介绍了基于Copula函数的岩土体抗剪强度参数相关结构表征方法,给出常用的识别最优Copula函数的最小平方欧氏距离法和AIC(akaike information criterion)准则。其次,采用蒙特卡洛模拟方法验证了贝叶斯理论识别最优Copula函数的有效性,比较了3种方法的最优Copula函数识别能力,并分析了影响贝叶斯理论识别精度的主要因素。最后,收集了实际工程共23组抗剪强度参数试验数据,研究了贝叶斯理论在抗剪强度参数最优Copula函数识别中的应用。结果表明,贝叶斯理论能够有效地识别表征抗剪强度参数间相关结构的最优Copula函数,且能有效考虑先验信息对识别结果的影响;与传统的最小平方欧氏距离法和AIC准则相比,贝叶斯理论的识别能力和识别精度都更高;抗剪强度参数的样本数目、相关性大小、真实Copula函数类型以及先验信息都对贝叶斯理论的识别精度具有重要的影响。此外,常用的Gaussian Copula函数并不总是表征抗剪强度参数间相关结构的最优Copula函数。     

南阳膨胀土裂隙面强度试验研究

裂隙性是膨胀土的基本特性之一,膨胀土中原生裂隙面的存在往往导致膨胀土边坡的失稳。选取南水北调中线工程南阳段膨胀土进行裂隙面强度特性试验,提出了裂隙面强度三轴试验新方法。首次将计算机X射线断层扫描技术引入裂隙面的强度试验,通过测量裂隙面真实产状,准确分析裂隙面上的破坏应力,提出了裂隙面强度参数的整理方法。研究成果表明,裂隙面的峰值强度不仅远小于两侧土的峰值强度,而且也小于两侧土的残余强度;裂隙面强度较低的原因主要是其具有较高的含水率、蒙脱石含量以及颗粒排列定向度。地下水淋滤作用对于膨胀土裂隙面存在3个方面的影响：微观上使得膨胀土中铁的氧化物由三价转变为二价,形成与两侧土颜色完全不同的灰白色裂隙黏土;细观上改变了母体土的矿物成分和颗粒排列结构,使得裂隙填充物具有较高的蒙脱石含量和颗粒定向度;宏观上形成了裂隙面与两侧土体力学强度的显著差异。     

土工带加筋碎石土的抗剪强度特性研究

大型三轴固结排水剪切试验表明：土工带加筋后土体的破坏强度和破坏应变均得到提高。从加筋土和未加筋土的强度包线看出,加筋前后土体的强度曲线基本平行,摩擦角相等,粘聚力提高。通过分析加筋土的应力-应变关系试验曲线,研究土工带加筋素碎石土的抗剪强度特性,提出土工带加筋土的抗剪强度表达式。为进一步研究土工带素碎石土加筋机理提供试验基础。