模拟土体本构特性的热力学方法

简要介绍了建立岩土材料弹塑性本构模型的热力学方法。它不仅具有紧凑的数学结构,而且自动满足热力学定律,仅从两个热力学势函数,即自由能函数与耗散增量函数出发,就足以导出弹塑性理论必须的屈服条件,流动法则,硬化定律和弹性定律。通过理论证明指出,只要耗散增量函数依赖于当前应力,流动法则必然是非关联的,岩土材料的摩擦特性与非关联流动法则密不可分。介绍该方法在三维模型,岩土材料的微细观力学特性,应力应变的均匀化以及剪胀和各向异性方面应用的主要研究进展,并对一些重要的概念,诸如“储存的塑性功”,“Reynolds-Taylor状态”等,进行分析与解释。最后给出近期需进一步深入研究的几点建议。     

吸力对弱膨胀土强度贡献的试验研究与预测分析

对部分应用土-水特征曲线来预测非饱和土抗剪强度的公式进行了归纳分析。应用压力板仪与非饱和三轴仪,测试了荆门原状弱膨胀土的土-水特征曲线和控制吸力的非饱和三轴抗剪强度参数,并将试验结果与各抗剪强度公式的预测值进行对比,分析了各强度公式的局限性。试验结果表明,非饱和原状膨胀土的净法向应力摩擦角随着吸力的不同而变化,根据双应力变量理论确定的吸力对强度的贡献与围压有关,不同围压下吸力对强度的贡献不同,表观凝聚力 与吸力间符合乘幂函数关系。     

挟沙能力公式系数的最佳确定

水流挟沙能力反映了运动水体所能挟带泥沙的最大能力,确定水流挟沙力公式对于泥沙数学模型的发展具有重要意义,而关键是其系数的最佳确定。基于最小二乘法原理,对目前广泛应用的水流挟沙力公式中的系数确定提出了一种新的方法——枚举法。枚举法直接应用最小二乘法,有别于常用的先取对数后再进行回归分析的传统方法,通过误差分析和结果比较,表明枚举法确定的系数更合理,也提高了公式的精度,使公式能更客观地反映水流挟带泥沙的实际能力。枚举法简单实用,是目前确定水流挟沙力公式系数的最佳方法。     

膨胀土膨胀特性的变化规律研究

研究了击实膨胀土的膨胀压力p与50 kPa下的膨胀率 随干密度、饱和度及含水量的变化规律。结果表明：p和 与干密度 、含水量 、饱和度 的关系及p- 间的关系皆可用幂指数函数描述;在不同条件下, , , 中的某一个或两个因素可更好地描述p和 的变化规律,一般在高含水量范围含水量因素与干密度因素等价;在低含水量范围含水量因素与饱和度因素等价;含水量一定时干密度因素与饱和度因素等价;存在一临界干密度,干密度大于临介干密度时,膨胀力随饱和度的增加而减小,反之则增加。     

周口坳陷谭庄-沈丘凹陷早白垩世沉积相类型和层序地层特征

早白垩世周口坳陷谭庄-沈丘凹陷接受了商水期、永丰期和巴村期的一套陆相湖盆沉积,主要沉积相类型有冲积扇相、扇三角洲相、滨浅湖相和较深湖相。这套地层可以划分3个层序,构成一个构造层序。湖平面的升降变化直接控制了层序的形成和发育。层序的演变反映出本区经历了3次湖平面的升降,同时反映出构造对层序变化的控制。     

水对三峡库区碎石土的弱化作用

通过筛分试验对三峡库区现场取得的碎石土确定平均级配,然后用代替法设计其试验级配。结合碎石土的特点,采用细粒土含量控制试样的含水量,在同一竖向压力下制样。通过对库区不同含水量和不同含石量碎石土的剪切强度及参数的研究,结果表明,含水量不同,碎石引起强度变化的临界含石量也不同;碎石含量不变时,c值随含水量变化幅度不大,但 值随含水量变化会有较大变化;碎石土从天然状态到饱和状态,内摩擦角依据碎石含量不同,可降3°～10°左右。为估计三峡库区蓄水后旱桥桥基与路基承载力的降低提供了依据。     

膨胀土判别与分类方法探讨

膨胀土的胀缩等级评判是进行膨胀土处治的首要任务,开展膨胀土的判别与分类方法探讨具有重要意义。对现有膨胀土判别与分类方法进行了评价,对反映和表征膨胀土胀缩机理和特性的指标进行了深入探讨,提出了以能充分反映和表征膨胀土胀缩机理和特性的液限、塑性指数、自由膨胀率、小于0.005 mm颗粒含量、胀缩总率等5个指标作为膨胀土的判别指标,建立了一种新的膨胀土判别与分类方法,并通过试验进行了验证。新的膨胀土判别与分类方法具有准确度高、易操作的优点。     

数字化体应变仪观测值突跳的分析

山东长清台数字化体应变仪观测曲线自1999年以来出现几次形态类似的大幅度突跳,为正确认识这类现象,在长清台做了交直流切换对观测值影响试验,并对水位、气压资料进行综合分析。研究结果表明,水位、气压、电源切换等因素不会引起体应变仪观测曲线的突跳。对比其他类似观测分析推测,这类突跳可能与“慢地震”事件或“岩孔崩落”现象有关。     

气体受激增温的实验研究

试验结果基本证明了热红外温度异常与太阳照射、大气电场、大气成分密切相关。非极性气体如CO2 、CH4 的含量越高, 增温越大。而极性气体, 如水蒸气则相反, 含量越高, 增温越小。CO2 、CH4 含量高的大气, 其增温远远超过单纯由温室效应引起的增温, 其幅度可达10℃,而水蒸气引起的增温还没有单纯由其温室效应引起的高。     

集约化农区土地利用变化对土壤养分的影响——以河北省曲周县为例

以河北省曲周县为集约化农区的分析样区,通过对1980年、1999年土地利用类型变化和2期不同用地类型的土壤养分变化进行分析。结果表明：曲周县1980~1999年之间的土地利用类型以水浇地、旱地、菜地、园地、林地等农业用地类型为主,1980年农业用地类型占土地总面积的77.47%,1999年的农业利用类型占土地总面积的77.43%;但是土地利用类型也存在着转化,转化的顺序为荒草地向旱地、水浇地、菜地方向转化,旱地向水浇地、菜地方向转化;1980年土壤养分含量在不同用地类型间的变化顺序为水浇地>旱地>荒草地,差异幅度在2%～18%之间,1999年土壤养分含量在不同用地类型间的变化顺序为菜地>水浇地>旱地,差异幅度在18%～690%之间;2期对比分析表明,土壤养分含量除速效钾外不仅在相同用地类型之间增加幅度大,而且在转化后地用地类型之间也存在明显差异;土壤有机质、全氮、速效磷含量在不同土地利用类型中的变化顺序为菜地>水浇地>旱地>荒草地,速效钾含量变化的顺序为旱地>荒草地>菜地>水浇地。