基于PFC2D数值试验的异性结构面剪切强度特性研究

天然岩体中广泛发育两侧岩性不同的异性结构面,开展异性结构面变形和强度特性研究旨在为岩体稳定性评价和利用提供依据。选取三峡库区侏罗系典型的砂岩-泥岩异性岩层,首先运用分形几何理论,定量计算了平直和4种不同不规则起伏形态结构面的粗糙度系数JRC值,然后基于PFC2D颗粒流程序,分别开展了以上5种形态异性结构面的数值剪切试验,获得了各形态结构面在不同正应力下的剪切应力-位移曲线。根据数值试验结果,采用巴顿的JRC-JCS模型分析了异性结构面强度特性,并与同性结构面强度性质进行对比研究。最后,在考虑异性结构面剪切破坏机制的基础上,引入强度因子的概念,提出了新的适用于异性结构面强度评价的两类改进巴顿准则。研究结果表明：异性岩体结构面抗剪强度介于相同粗糙度的两种同性结构面强度之间,在较低正应力下接近软岩同性结构面强度,符合Ⅰ型改进巴顿准则;在较高正应力下偏向硬岩同性结构面强度,符合Ⅱ型改进巴顿准则。实际工程中可利用改进准则并根据异性结构面应力状态对岩体稳定性进行评价,弥补了以往研究的不足。     

水玻璃固化硫酸盐渍土强度特性及固化机制研究

盐渍土化学固化法是解决盐渍土盐胀、溶陷和腐蚀等不良工程问题的有效方法之一。通过无侧限抗压强度试验、X射线衍射试验、化学成分分析和扫描电镜试验研究了石灰粉、煤灰、水玻璃联合固化硫酸盐渍土的强度特征,分析探讨了其固化机制。试验结果表明：石灰含量小于8%时,石灰、粉煤灰、水玻璃联合固化硫酸盐渍土的抗压和抗剪强度较石灰粉煤灰固化土有大幅度提升,固化土强度随水玻璃浓度几乎呈线性增长。水玻璃固化硫酸盐渍土强度增加的机制在于：水玻璃的碱激发粉煤灰作用和水玻璃与盐渍土中化学成分的吸附作用所生成各类凝胶的填充和包裹,使得骨架颗粒的接触面积增大,颗粒之间的孔隙逐步减小,骨架颗粒由点接触变为面接触,固化盐渍土通过凝胶而黏结成为一个紧密的空间网状整体结构,土体强度得以提高。同时,复杂的物理化学作用大幅度降低了固化盐渍土中 含量,有效地抑制了硫酸盐渍土的盐胀特性。     

养护温度对水泥固化淤泥强度影响试验研究

采用水泥固化海泥（CSMC）作为围海垦地填料正在被广泛关注。由于水化放热,当环境温度较高时大体积填筑的CSMC内部实际养护温度可能明显高于室内标准养护温度（≈ 20 ℃）,这必然会对CSMC的强度发展产生影响,但目前工程实践中并未考虑这一温度差异的影响。因此,基于室内试验,测试了不同配合比CSMC试样在不同养护温度下的强度发展过程,并重点探讨了养护温度对CSMC强度发展的影响规律及其内在机制。结果表明：养护温度对CSMC强度发展影响显著,高的养护温度不仅会显著提高CSMC的早期强度,而且会比较明显地提高CSMC的晚期强度,这就意味着在CSMC垦地工程实践中考虑养护温度的影响是十分必要的。鉴于此,文中最后给出了如何在CSMC垦地工程实践中考虑养护温度对强度发展影响的建议和设计流程。     

非饱和土增湿变形的实用计算方法

非饱和土力学研究目前还未进入实用阶段,主要原因在于吸力量测困难。本文提出了用等效吸力代替真实吸力的试验方法。首先以常规静三轴试验得到的原状饱和土以及非饱和土的应力-应变曲线为基础,根据变形等效的原则确定与某一饱和度相当的围压即为等效吸力;然后建立饱和度与等效吸力之间的非线性关系,并验证了该数学公式的正确性;再根据试验结果分析含水量对非饱和土强度的影响,建立了非饱和土的实用抗剪强度公式;最后按照邓肯-张模型的参数整理方法得到了不同饱和度非饱和土的模型参数,探索这些参数随饱和度的变化规律,建立了引入饱和度的非饱和黄土实用非线性模型,并进行了降雨入渗情况下非饱和土增湿变形的计算。结果表明,饱和度最大值为95%,等效吸力最大值为160 kPa,最大水平位移与竖向位移分别为0.6 cm和20.0 cm,均出现在浸水位置。计算结果合理地反映了非饱和土变形的分布趋势,验证了方法的合理性。     

泊江海子矿白垩纪地层冻结软岩力学特性试验

针对泊江海子矿白垩纪地层中的砂岩和泥岩,分别进行了不同温度（-20~20℃）下的三轴压缩试验。试验结果表明：在-20~20℃之间,白垩纪地层软岩的峰值强度和弹性模量均随温度的降低及围压的升高而增加,其中中砂岩的峰值强度随温度的变化程度明显大于泥岩,即其对温度的敏感性更高;而岩石峰值处的轴向应变则随温度的下降而减小;另外,随着温度降低,两种岩石的峰值内摩擦角和黏聚力均有一定程度的提高,并且抗剪强度指标的增加主要集中在黏聚力上。通过对试验结果的整理和分析,掌握了白垩纪地层软岩在不同低温和围压下的力学特性和规律,为西部地区矿井冻结法设计与施工提供了可靠的依据。     

连续变量的自适应局部空间同位模式挖掘算法

目前,局部空间同位模式挖掘方法存在需要预设定邻域范围、挖掘的结果无统计显著性意义而难以对结论进行科学地判定等问题,如当前常用的\begin{array}{c}K\end{array}近邻方法难以确定合适的搜索圆半径,而固定距离法由于空间数据集的多尺度特性,距离阈值的设定对结果的影响较大。因此,针对连续变量的空间采样点数据集,本文提出了一种自适应局部空间同位模式挖掘算法。首先,定义了连续变量的空间同位模式兴趣度函数、模式指示器函数及Voronoi邻域,并通过构建Voronoi邻域矩阵避免了预设定邻域阈值的问题,最后采用\begin{array}{c}{G_i}^{*}\end{array}统计量进行局部空间同位模式及其区域的发现,使挖掘的结果具有统计显著性意义,进而帮助专家对挖掘结果做出更科学的判定。通过使用真实的连接了烟草适应性评价结果的耕地地力样点调查数据和水污染数据,对开发的算法进行测试。实验结果表明,算法无需预设邻域范围,可查找同区域内的不同空间同位模式。实验所发现的局部空间同位模式发现了实验数据研究区域存在的特有现象,对耕地地力调查工作具有实际的指导作用。     

中国区域GPS站海潮负荷形变特征分析

讨论5个全球海洋潮汐模型NAO99b、FES2004、GOT4.7、TPXO7.2和EOT11a在中国区域的差异性和适用性,并基于这些全球海潮模型和高分辨率区域海潮模型,分析中国区域GPS站海潮负荷形变特征。采用GIPSY软件对中国区域GPS站长时间观测数据进行处理,分析高精度区域海洋潮汐模型对中国沿海GPS站高精度位置时间序列的影响。分析表明,加入区域海洋潮汐负荷形变后,对GPS时间序列垂向的影响最大可达5.01 mm,可能会引起GPS时间序列中包含15 d和173 d 的虚假周期信号。     

地形在高大金字塔沙山形成发育过程中的作用——以敦煌鸣沙山-月牙泉地区为例

地形在金字塔沙山形成发育过程中起着重要的作用。金字塔沙山通常形成于山前地带,应属于地形屏障影响下形成的一种沙丘类型。首先,上升气流的发育是山前风阻区气流的主要特征,地形屏障是上升气流发生发展的主要原因。沙山的坡脚、坡中及坡顶分别是上升气流的启动区、发育区及衰退区。上升气流是沙山增高增大发育的主要机制。其次,金字塔沙山多发育于局地环流发育较强的地带,局地环流与区域风况配置是形成复杂沙丘类型的重要因素。本区局地环流偏南风不仅持续时间长,且受到鸣沙山微地形的影响,下坡气流较强。实地观测结果破解了常规气候台观测数据难以揭示上升气流及局地环流对金字塔沙丘形成发育的影响。第三,下附地形在沙山形成发育过程中决定着沙丘发育的“临界尺度”,即丘体达到“临界尺度”的时候,坡面上升气流及风速放大作用逐渐显现,促使丘体增高增大发育,随着沙丘形态与上升气流的互馈作用进一步增强,金字塔沙丘逐渐形成演化为高大沙山。实地观测进一步证实了金字塔沙山是纵向（横向）沙丘形变的一种形式。并提出了金字塔沙山在地形条件下形成演化的一种新模式。     

水泥粉煤灰碎石桩工程实例

通过某高层住宅地基处理的设计实例,分析了水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）的特性,指出了水泥粉煤灰碎石桩使用时须注意的要点。     

基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析

运用有限元强度折减法进行边坡的稳定性分析,同时运用简化bishop法对比结果,发现运用强度折减法进行边坡稳定性分析时,伴随着折减系数的增大,边坡的坡顶水平位移最初缓慢增大,但当折减系数接近边坡的安全系数,坡顶水平位移突然急剧减小,边坡的塑性区也伴随着折减系数的增大,从无到有,直到基本贯通。运用简化bishop法计算的结果和强度折减法的结果对比后得知,两者计算得到破裂面基本一致,但是简化bishop法得到的安全系数偏于保守。