冻土强度特性及其主控因素综述北大核心CSCD

冻土强度是冻结法施工及冻土构筑物安全评估中的关键力学参数。然而,冻土强度特性十分复杂,受到环境温度、土体类型、含水量、应变速率等诸多因素的影响,目前还缺少统一的结论。鉴于此,文章对冻土强度的相关试验成果进行了全面回顾,并总结了各因素对冻土强度的影响规律及其作用机理。文献调研结果表明,冻土强度随温度的降低而增大,在工程常见温度范围内二者近似呈线性关系。温度降低所引起的冰强度增加和未冻水含量降低是冻土强度增大的主要原因;当温度低于一定阈值后(如-80℃),冻土强度达到最大值并不再变化。非饱和冻土的抗压强度随含水量的增加而增大,原因在于其饱冰度会随着含水量的增加而增加,使得土颗粒与冰晶体的黏结作用增强。对于饱和冻土,含水量的增加会导致冻土密实度降低,其强度随含水量的增加而降低。冻土抗拉强度与抗压强度具有较强的相关性,其压拉比随土体类型的不同存在较大差异,在3~12之间。整体来看,影响冻土强度的因素众多,目前的研究工作多基于单一影响因素,针对多种因素耦合作用、应变速率影响和抗拉强度的研究仍较少,相关工作有待进一步深入。     

室内水泥土抗拉强度的测试方法及若干探讨

水泥土的特性对于工程应用是重要和必须深入研究的。借鉴粘土的抗拉强度间接测定方法,探索应用进行水泥土的抗位强度试验并对其不同试验方法及试验结果进行比较,分析,在此基础上提出径向（轴向）压裂法是测定水泥土抗拉强度的简便,有效方法,同时通过试验结果来论证上海地区水泥土抗拉强度与抗压强度的关系以及提出水泥土弹性模量参数的试验计算方法。     

瓜什则盆地的地应力场分析与模拟

基于水压致裂法地应力测试的原理,系统性研究分析了瓜什则盆地区域内的地应力场特征,这为成宁铁路控制性工程甘青特长隧道的选线设计提供了重要的参考依据。首先,根据区域内钻孔的地应力测试结果,采用有限元方法进行了区域地应力场的三维数值模拟,确定了该区域内的水平应力大于垂直应力的基本特征;其次,根据多个水平构造应力场的水平切片,分析了水平构造应力场随深度的变化,说明了该区域内水平构造应力场具有由东北向西南挤压的应力变化特征;然后,根据区域岩体抗拉强度分布,发现该区域内存在一个低抗拉强度带,它的地层结构相对较复杂,且其工程地质特征主要表现为地层破碎带或断层;最后,采用最小二乘法拟合了CK方案隧道横截面最大切向应力与最大水平主应力的线性回归模型,并预测了该方案隧道地层的岩爆发育程度。     

Study on mechanism of circumferential cracks in cold-region tunnels

There exists frost damage in cold-region tunnels. The circumferential cracks affect the function of tunnels. Using three-dimensional finite element method, the authors analyzed the mechanism of circumferential cracks in cold-region tunnels It is proved that the internal thermal stress in lining exceeds the tensile strength of concrete, which is the direct cause for circumferential cracks occurring. The laws of thermal stress in lining induced by parameters such as temperature drop, horizontal drag coefficient and length of lining are analyzed. The conclusions are valuable to the design and construction of cold-region tunnels considering the thermal stress.     

分离式与整体式塑料排水板性能比较试验研究

塑料排水板是软土地基加固排水材料,根据芯板与滤膜的复合方式不同,可分为分离式和整体式两种。分别对分离式和整体式两种塑料排水板的物理性能、力学性能和水力学性能开展了一系列的试验,研究探讨了这两种排水板的性能差异。结果表明：整体式排水板与分离式排水板相比,具有整体抗拉强度高、延性好,在复杂条件下施工,滤膜与芯板不易剥离脱开、刚度大、抗侧向压曲能力强、通水能力强等特点。     

土体抗拉强度对均质边坡稳定性的影响

目前对均质边坡稳定性受岩土体抗拉强度影响程度的看法不一,尤其是对不同坡度的边坡受抗拉强度的影响甚至有相反意见。基于有限差分程序FLAC^3D提供的考虑张拉-剪切复合破坏的Mohr-Coulomb准则,采用强度折减法对多个典型均质边坡进行一系列数值计算,研究土体抗拉强度对不同坡度边坡稳定性的影响。结果表明：边坡越陡,土体抗拉强度对安全系数的影响越大;抗拉强度取值对直立边坡的稳定安全系数及变形破坏特征影响显著,对45°及以下边坡的影响相对较小。总体来说,对于坡角超过60°的陡坡,土体抗拉强度不同引起的边坡安全系数变化幅度可达10%以上,应在边坡稳定分析中特别注意,避免因土体抗拉强度取值过大或过小而导致计算结果偏于危险或过于保守。     

不同层理倾角炭质板岩巴西劈裂试验及数值研究

炭质板岩中层理软弱结构面对其破坏性态具有重要影响。以陕西岷县木寨岭隧道富含黏土矿物炭质板岩为研究对象,开展不同层理倾角炭质板岩巴西劈裂试验,并采用内聚力模型进行数值分析,研究结果表明:(1)不同层理倾角炭质板岩荷载-位移曲线形式具有一定相似性,具有压密―近线弹性―破坏跌落的基本特征;(2)随试样层理由Divider型及0o、30o、45o、60o、90o变化,其对应抗拉强度为1.65、1.59、1.12、0.89、0.76、0.66MPa,且该试样抗拉强度显著偏小,受固有缺陷、富含黏土矿物受加工时水岩作用及放置时间等损伤效应的影响;(3)破坏形态受层理影响显著,可分为张拉破坏、剪切破坏和基质及层理面间的拉剪组合破坏;(4)三维数值计算结果显示,内聚力模型所预测的炭质板岩巴西劈裂破坏过程和室内试验结果相比,具有较好的吻合度。所得内聚力模型断裂力学参数能够为相关岩性及工程的数值计算提供参考。     

单轴拉伸法测定土的抗拉强度试验研究

采用单轴拉伸法研究了影响土的抗拉强度测试方法的因素,探讨了加荷速度、样品直径、高径比对土的抗拉强度测试值的影响,试验结果表明,样品直径对土的抗拉强度测试结果影响不大,加荷速度和高径比是影响土的抗拉强度的测试结果的重要因素。给出了单轴拉伸法测试土的抗拉强度的加荷速度和高径比的建议值。     

基于统计理论的青海河南县地区5种草本植物根系力学特性研究

为合理定量评价草本植物根径、抗拉力和抗拉强度等指标分布特征,本研究选取生长于青海河南县地区的黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、早熟禾(Poa annua)、紫花针茅(Stipa purpurea)、青藏苔草(Carex moorcroftii)和矮嵩草(Kobresia humilis)5种草本植物为研究对象,通过室内单根拉伸试验对上述草本单根抗拉力、根径和抗拉强度进行了测定;在此基础上,利用正态分布、伽马分布、泊松分布、瑞利分布以及威布尔分布等统计模型对上述指标的分布进行了定性拟合分析,最后采用柯尔莫哥洛夫-斯米洛夫检验对该指标进行了定量检验。结果表明:5种统计模型中,泊松分布对3项指标值分布的描述性相对较差,威布尔和伽马分布则对上述3项指标的分布描述较好,剩余分布对指标描述的适用性则介于两者之间。此外,所有指标均不服从泊松分布,根径均服从正态分布、伽马分布和威布尔分布,个别植物服从瑞利分布,抗拉力和抗拉强度均服从伽马分布和威布尔分布,个别植物服从瑞利分布和正态分布;除紫花针茅根径最优分布为威布尔分布外,其余植物根径最优分布均为伽马分布,除矮嵩草抗拉力服从威布尔分布外,剩余植物抗拉力最优分布均为伽马分布,紫花针茅根系抗拉强度最优分布为正态分布、青藏苔草和矮嵩草为伽马分布、早熟禾与黄花棘豆最优分布均为威布尔分布。该项研究结果对于实现合理定量评价草本植物根系根径、抗拉力和抗拉强度性能具有重要的理论参考价值。     

土体抗拉张力学特性研究进展

在传统土力学的观念中,土体通常不主动作为抗拉材料使用,土的抗拉强度很小,因而土体的抗拉强度往往被忽略或几乎视为零,造成土体抗拉强度理论远落后于抗剪强度理论。实际上,土体的抗拉张力学特性在土体变形与破坏的过程中起着非常重要的作用。总结了土体抗拉张力学特性试验的发展过程及发展特点,介绍了土体抗拉张力学试验的最新进展,并结合非饱和土力学及其抗拉强度理论的研究热点,认为对非饱和土合理统一的"吸力"认识仍然是非饱和土抗拉张特性研究的关键。然后,从岩土破坏模式角度,总结了岩土拉剪耦合破坏规律的8类破坏模式,分析了土体在此研究领域的现状,最后阐明了土体尤其是非饱和土的抗拉张力学特性研究现状的5个特点,展望了土体抗拉张力学特性新的重要研究方向。