基于不同水压分布的平面滑动边坡稳定性研究

为研究地下水对平面滑动边坡的影响,归纳了平面滑动边坡常见的3种水压分布形式,并阐述了其分布假设的合理性。根据极限平衡理论,采用Matlab编制程序,通过有无张裂缝两个算例,定性与定量分析相结合,就不同滑动面水深、滑动面倾角、坡高、坡顶倾角、裂缝水平夹角等影响因子进行敏感性分析,重点探讨了在不同水压分布时影响因子对边坡安全系数影响的动态演绎规律。研究表明,平面滑动边坡临界倾角可通过极限平衡理论编制程序计算,并考虑地下水得出临界倾角变化趋势,取经验值10%为浮动范围;边坡影响因子对安全系数的影响随着地下水位的升高而变大,其中坡高对安全系数影响显著,坡顶倾角、张裂缝水平夹角和坡顶距张裂缝距离等对安全系数影响不明显。     

软黏土中预钻孔沉桩引起的土体隆起分析

基于考虑初始半径的圆孔扩张理论,并根据旁压试验临界深度的形成机制与沉桩挤土的相似性,求得沉桩土体隆起的分界面,并进一步推导了沉桩引致地表隆起的曲线方程,分析了预钻孔半径对土体隆起的影响规律。由于初始半径即为沉桩施工时较为常用的预钻孔半径,因此,推导的预估土体隆起的有关方程为通用公式,当初始半径取0时,可用于普通沉桩的土体隆起分析。实际计算表明,该公式计算结果略小于实测值,但比有限元模拟的结果更接近实测值。因而提出的沉桩导致土体隆起的预估公式是简洁而实用的     

软岩饱水软化过程微观结构演化的临界判据

针对红层软岩遇水软化问题,在已开展的粉砂质泥岩饱水软化试验结果的基础上,从建立软岩微观结构模型出发,定量化研究软岩软化的力学机制。首先将描述粉砂质颗粒特性的结构元件引入到M. Tuller、D. Or提出的黏土矿物微结构模型中,提出了软岩微观结构组合元件;然后结合软岩饱水软化试验中微观结构测试结果,考虑天然状态软岩微观结构的基本类型特征,建立了描述粒状结构与致密条块状结构软岩的两类典型微观结构单元;在此基础上,采用重整化群方法,分别建立了两类软岩软化的重整化模型,并基于重整化原理,分析了软岩软化过程微观结构演化的临界判据,搭建了软岩微观结构与其力学特性之间的定量关系。通过对比软岩饱水软化过程力学性质试验结果,验证了所建立模型的合理性,为进一步开展软岩软化全过程定量化研究奠定基础。     

Linkage of deep sea rapid acidification process and extinction of benthic foraminifera in the deep sea at the Paleocene/Eocene transition

Ocean Drilling Program Leg 199 Site 1220 provides a continuous sedimentary section across the Paleocene/Eocene (P/E) transition in the carbonate‐bearing sediments on 56–57 Ma oceanic crust. The large negative δ¹³C shift in seawater is likely due to the disintegration of methane hydrate, which is expected to be rapidly changed to carbon dioxide in the atmosphere and well‐oxygenated seawater, leading to a reduction in deep‐sea pH. A pH decrease was very likely responsible for the emergence of agglutinated foraminiferal fauna as calcareous fauna was eliminated by acidification at the P/E transition at Site 1220. The absence of the more resistant calcareous benthic foraminifera and the presence of the planktonic foraminifera at Site 1220 is interesting and unique, which indicates that calcareous benthic foraminifera suffered greatly from living on the seafloor. Box model calculation demonstrates that, assuming the same mean alkalinity as today, pCO₂ must increase from 280 ppm to about 410 ppm for the calcite undersaturation in the deep ocean and for the oversaturation in the surface ocean during the P/E transition. The calculated increased pCO₂ coincides with paleo‐botanical evidence. The current global emission rate (～7.3 peta (10¹⁵) gC/y) of anthropogenic carbon input is approximately 30 times of the estimate at the P/E transition. The results at the P/E transition give an implication that the deep sea benthic fauna will be threatened in future in combination with ocean acidification, increased sea surface temperature and more stratified surface water.     

标贯击数液化判别方法的比较

依据标贯击数进行液化判别的方法,国外以NCEER推荐方法(改进Seed法)为代表,国内以《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)为代表。NCEER方法与国内规范方法所依据的地震液化现场调查资料不同,采用的液化判据、反映震级影响的方法和考虑黏粒含量影响的方法也不同。将NCEER方法以液化临界标贯击数与深度的变化曲线表示,并将其与国内规范方法确定的液化临界标贯击数随深度的变化曲线进行比较。结果表明,在相同烈度下:近震时,国内规范方法偏于安全;远震时,对于7.5级以下地震,国内规范方法偏于安全;对于7.5~8.5级地震,在一定加速度(烈度)下,NCEER方法与国内规范方法计算液化临界标贯击数接近,某些加速度(烈度)下NCEER方法偏于安全,某些加速度(烈度)下国内规范方法偏于安全。研究成果可为《水工建筑物抗震设计规范》的修订提供参考。     

气候变化对藏东北牧业生产关键期的影响

利用藏东北10个气象站1961-2013年逐日平均气温资料,采用反距离权重插值法、线性回归、Mann-Kendall检验等方法,分析了牧草生长季(PGS)、牧草青草期(GGD)、牲畜抓膘期(FD)和牲畜掉膘期(FLD)等牧业生产关键期的时空变化,预估了未来50 a和100 a牧业生产关键期的变化.结果表明:近53 a PGS因结束日推迟而延长1.70 d·(10a)^-1,GGD平均每10 a延长1.53 d,牲畜抓膘开始期线性趋势不明显,结束期趋于推迟,FD平均每10 a延长1.84 d;牲畜掉膘开始日期显著推迟,结束日明显提前,FLD以-4.33 d·(10a)^-1的速度显著缩短.PGS的变化趋势与经度呈正相关,与海拔高度为负相关.PGS突变发生较早,出现在1998年;2005年是GGD明显变长的突变点,而FD和FLD的突变时间均发生在2003年.在10 a年际变化尺度上,近30 a PGS、GGD和FD呈逐年代增加趋势,而FLD趋于减少.如果气候按升温率0.044℃·a^-1变化,50 a后PGS、GGD和FD分别延长20.2、18.4和21.6 d,FLD缩短23.2 d;未来100 a PGS、GGD和FD可能分别延长40.3、36.9和43.2 d,FLD缩短46.5 d.这种变化趋势十分有利于藏东北牧草生产.     

基于热力学的临界状态模型的返回映射算法及实现

相对于其他临界状态模型,基于热力学的临界状态（TCS）模型不需要引入塑性势假设,能够自动满足热力学定律。通过对TCS的修正,使其能够模拟初始K0固结的影响,利用了返回映射算法进行了TCS模型的ABAQUS本构二次开发,通过与ABAQUS内嵌的修正剑桥模型（MCC）计算结果的对比,证实了该程序的可靠性。对模型中的2个控制屈服面形状的参数进行了讨论,分析了它们对应力-应变关系与剪胀关系的影响,修改TCS模型参数可以实现非椭圆的屈服面,进而拓展了模型的适用范围,不同的参数对于屈服面形状和大小的影响也有所不同。同时还比较了采用考虑K0固结及旋转硬化的TCS模型与不考虑K0固结及旋转硬化的MCC模型所得到的应力-应变关系与剪胀关系的差异。对于真实土体,K0固结及旋转硬化是土体的基本力学特性。最后证明了TCS模型较MCC模型（模型中没有考虑旋转硬化与K0固结对硬化规律的影响）可以很好地模拟该特性,所以更加有效。     

重载铁路路基压实粗颗粒土填料动力破坏规律试验研究

重载铁路常常通过提高货车轴重来达到增加运量的目的,而大轴重货车运行会对路基粗颗粒土填料产生较大的循环动力作用,这容易导致路基塑性变形过大甚至使路基发生破坏,而这些病害均与粗颗粒土填料的动力破坏规律有关。为研究该类填料在动力作用下的破坏规律进行了一系列大型动三轴试验,分析了围压和含水率对填料塑性变形增长的影响,根据塑性变形增长的特点将试样分为了稳定试样和破坏试样,由此得出了临界动应力的表达公式,并探讨了不同轴重下路基破坏的可能性。此外,还分析了围压和含水率对粗颗粒土填料动强度的影响,结果表明,填料静、动强度之间具有很好的相关性,通过归一化处理提出了利用静强度推求相应动强度的公式。     

围压对巴西裂纹圆盘应力强度因子影响分析

为了研究围压对巴西裂纹圆盘应力强度因子的影响,使用权函数方法得到了围压作用下巴西裂纹圆盘的应力强度因子,进而得到径向集中荷载与围压共同作用下的应力强度因子的计算公式。在此基础上,从理论上分析了围压对巴西裂纹圆盘应力强度因子的影响,分析结果表明：围压对II型应力强度因子无影响,纯围压作用下裂纹趋于闭合;围压和集中力共同作用下,I型应力强度因子随着围压的增大而减小。对比分析了数值分析与理论结果,分析表明,理论与数值结果吻合良好,从而表明了理论分析的正确性。此外,还研究了围压对纯II型裂纹加载条件的影响,结果表明,纯II型裂纹的临界加载角随着围压增大而减小,直至为0。因此,当围压较大时,加载角为0°左右所发生的断裂不一定全是纯I型断裂。     

水流冲刷过程中的边坡临界滑动场及河岸崩塌问题研究

针对河岸崩塌问题分析和研究,在考虑江河水位升降引起坡外水压力变化及坡内非稳定渗流基础上,同时考虑水流冲刷引起的河床冲深及河岸后退,提出了水流冲刷过程中的边坡临界滑动场和适用于天然江河崩岸的数值模拟,并对水流冲刷过程中的崩岸问题进行了分析。通过对两类不同土质岸坡的崩岸数值模拟,分析了水流冲刷引起的河床冲深及河岸后退过程中坡体的稳定性变化,探讨了不同土质岸坡的崩岸类型及崩塌模式。结果表明,坡度较陡的黏性岸坡崩塌时趋近于平面破坏且通过坡脚;坡度较缓的粉土岸坡崩塌时沿曲面破坏,且在水位骤降过程中易发生局部崩塌。