An analysis of soil crust strength in relation to potential abrasion by saltating particles

Wind erosion depends on the ease with which particles can be detached from the soil surface, but suitable tests to characterize this property are not available. Two possible methods to determine surface soil strength in the field were therefore compared on a range of artificially ‘crusted’ surfaces. These were made by spraying or tension wetting aggregates (10–2, 2–0.5 and <0.5 mm) from a structurally unstable sandy loam, followed by drying. Each test involved measuring the force exerted on a probe driven at a steady rate into the surface, using either a flat-tipped 0.6 mm diameter penetrometer or a flat-ended cylindrical punch with inner and outer diameters of 5 and 6 mm, respectively. Both probes showed that crusts could be produced reproducibly. Depending on the probe and aggregate size, penetration mainly occurred either as a result of aggregates being deflected out of the pathway of the probe or by genuine rupture of aggregates or of the crusted surface. The penetrometer, because it was comparable to the size of sand grains, gave results that can be used to characterize surface erodibility to saltating particles. The punch gave results that would be unsuitable for this purpose, as would other strength tests that are on too large a scale. Penetrometer results were analyzed to calculate the energy required for penetration. It was thus possible to demonstrate that only the spray-wetted fine aggregates had a surface that could undergo large-scale rupture by saltating sand grains. For all other surfaces, saltating particles would be unable to supply sufficient energy to rupture aggregates or the crusted surface. Erosion could only occur by a slower process of abrasion in which smaller particles or aggregates are chipped away from the surface. However, it is shown that saltating particles could rupture the interaggregate bonding in the 2–0.5 mm aggregate surfaces, thus permitting creep. An alternative and potentially simpler way of characterizing surface erodibility by using a surface modulus of elasticity is also discussed. Our results demonstrate that the small diameter penetrometer is a promising technique for characterizing erodibility of aggregated and crusted surfaces. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

T形截面柱的非线性分析

编制了适用于任意截面的钢筋混凝土压弯构件截面的弯矩—曲率非线性分析程序。在此基础上,计算了考虑非线性变形的异形柱弯矩—曲率关系,并研究了翼缘、轴压比等因素对异形柱强度和延性的影响,可作为异形柱研究的参考依据。     

反复荷载下混凝土框架柱塑性铰区基于延性的抗剪承载力机理分析

在试验研究的基础上,以框架结构延性设计为目的采用桁架＋拱模型研究了框架柱塑性铰区域抗剪受力机理,分析了,位移延性系数、加载循环次数等因素对框架柱构件塑性铰区域剪切受力性能的影响,并结合试验结果提出了混凝土框架柱塑性铰区域剪切承载力抗震延性设计实用公式,可有效实现结构的延性破坏机制。主要为配合GBJ10-89的修订,该成果已被《混凝土结构设计规范》（GB50010—2003）吸收。     

装配式钢筋混凝土结构竖缝抗剪承载力研究及国内外规范的比较

分析比较了国内外建筑规范及专家学者提出的关于装配式钢筋混凝土结构竖向齿槽接缝的抗剪机理及抗剪承载力计算公式,指出各种计算公式的可取与不足之处,提出了符合我国国情的设计公式,从而加速我国建筑规范的发展,促进我国规范与国际规范的接轨。     

辽东铀成矿带连山关地区韧性剪切带与铀成矿作用

连山关地区位于华北克拉通北缘铀成矿省辽东铀成矿带,已知铀矿床（点）均发育在韧性剪切带附近。为了解韧性剪切带运动学、几何学构造变形机制及与铀矿的关系,本文以连山关岩体周缘韧性剪切带为研究对象,通过野外宏观调查和室内微观研究相结合的研究方法,探讨构造变形期次、韧性剪切带形成机理及其对铀成矿的控制作用。研究表明：连山关岩体周缘发育的韧性剪切带与近南北向挤压构造变形有关,其右行韧性剪切带应变类型为压扁应变,属于一般压缩-平面应变范围,Flinn指数K值在0.19~0.69之间,岩石类型属于S/SL型构造岩。研究区内铀矿体均为隐伏盲矿体,主要赋存于沿着连山关岩体和辽河群接触带右行剪切作用形成的背斜褶皱核部,和北东东向断裂关系密切。综合分析认为,连山关岩体南缘北西向韧性剪切带为一级控矿构造,是区内铀矿热液运移的通道,而剪切带边部的晚期北东东向断裂则是铀矿储存空间;铀源可能来自于太古宙古风化壳,并在大型韧性剪切活动（提供热液运移通道）和基性脉岩侵入（提供热源和还原剂）等综合因素作用下运移、富集成矿。     

冻融循环对土体强度变形参数的影响

在寒区工程建设中,冻融循环会引起土强度和变形特性发生改变。为了研究多次冻融循环后土的强度和变形参数的变化量,本文以冻融和非冻融的粉质粘土饱和试样为研究对象,通过固结排水三轴剪切试验、三轴等向压缩试验和弹性模量试验,比较了冻融循环对土样强度参数和变形参数的影响。试验结果显示：冻融和非冻融试样的应力—应变关系曲线均呈应变硬化型,对于原状试样冻融作用破坏了其结构性;冻融作用导致土体强度的降低,主要体现在粘聚力的降低,约降低了55.6%;冻融循环对变形参数有明显的影响,其中最明显的是弹性模量的降低,降低了31.2%。该研究结论可为工程冻害处理提供参考,也可为相关研究的数值计算提供试验参数。     

冻融循环下花岗岩剪切蠕变试验与模型研究

为探讨冻融对寒区工程岩石剪切蠕变特性的影响,以吉林省辉白隧道花岗岩为研究对象,对经历不同冻融循环次数的试样开展细观特征分析和剪切蠕变试验。试验结果表明：（1）随着冻融次数的增加,试样裂隙、孔隙不断扩展,岩石表面损伤现象愈发明显;（2）试样主要以中小孔隙为主,孔隙度随着冻融次数的增加呈非线性增长趋势;（3）随着冻融循环次数增加,蠕变变形量和蠕变速率逐渐增大,而蠕变时长、破坏应力和长期强度均呈现明显降低趋势。根据试验结果,进行冻融岩石非定常蠕变参数的表达,提出了冻融岩石损伤黏性元件,构建了花岗岩冻融剪切蠕变本构模型。将蠕变试验曲线和理论模型拟合曲线进行对比,验证了模型的正确性和适用性。通过对蠕变参数进行敏感性分析,研究了其对花岗岩蠕变变形的影响,并给出了蠕变参数随冻融循环次数的变化规律。该研究结果对于寒区岩体工程长期稳定性评价具有指导意义。     

场地类别分类方案研究

基于性能的抗震设计,要求工程师设计出具有预期抗震性能的结构,一个关键因素是地震作用的确定,这在很大程度上取决于局部场地条件。通过收集和分析北京、苏州和唐山城区956个钻孔资料,建立地表20 m和30 m深土层走时平均剪切波速VS20和VS30的关系式;现场钻探获取北京城区深105 m的典型钻孔原状土样,试验给出各类土体动剪切模量和阻尼比曲线;建立北京城区170个钻孔的场地反应计算模型,采用Nakamura提出的HVSR法和陈国兴等提出的弱震法估算场地基本周期TS值,结合国内外现行抗震规范的场地分类及一些学者对场地分类的研究成果,提出两种新的场地分类建议方案：基于等效剪切波速VSE和覆盖土层厚度H（地表至剪切波速VS ≥ 500 m/s的基岩深度）的双指标场地分类方案及基于VSE、H和TS的三指标场地分类方案。提出的场地分类方案对我国现行抗震规范场地分类方法的改进有参考价值。     

花岗岩残积土动态冲击性能的SHPB试验研究

为研究花岗岩残积土的动态冲击性能,开展了高速冲击下的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验,与常规应变率下的试验结果比较,分析了高应变率对花岗岩残积土的应力?应变特性和强度的影响。结果表明：低、高应变率下的花岗岩残积土的?-?a（轴向应力?轴向应变）曲线均呈现出软化型。随着应变率 增加,?-?a曲线向?a增大的方向移动,破坏应变?af增加。但高应变率下?af增加的程度更加明显。花岗岩残积土的峰值强度普遍具有应变率依赖性,二者可用直线关系拟合,但低、高应变率下的拟合关系并不一致。提出了率敏性因子m定量评价依赖性强弱。研究发现,随着应变率的提高,强度的应变率依赖性减弱,低应变率下的m为26.694,而高应变率下仅为0.013。相关试验结果指出,高速冲击荷载对土体总体有害。工程中应该采取合理措施控制冲击荷载的危害。该研究有助于深化花岗岩残积土动态冲击性能的理解,为相关工程的施工与设计提供技术参考。     

袋装石土工袋剪切力学特性试验研究

袋装石土工袋堆叠过程中在土工袋接触面形成的咬合和嵌固作用,对土工袋剪切力学强度和破坏形式有较大的影响。通过一系列直剪试验研究了咬合和嵌固作用的影响,试验结果表明：袋装石土工袋层间咬合和嵌固作用能够增大土工袋抗剪强度;咬合作用随着土工袋上部竖向应力的增大有所减小,而嵌固作用则有所增大;袋装石土工袋在剪切过程中会产生两种破坏形式,分别为土工袋袋体自身变形和层间滑动破坏;土工袋组合体在受到水平剪切力时会发生整体变形,随后在组合体内部产生阶梯型滑动面,滑裂面的形状随着竖向荷载的增大而有所不同,相应的抗剪强度也会随着滑动面的改变而变化。