山区公路半填半挖路基沉降控制指标与标准研究

为了避免路基沉降导致路面结构破坏,对适用于山区公路半填半挖路基的沉降控制指标和标准进行了研究。首先,基于常泊松比假定,推导了三维Merchant模型的Prony级数表达式,并以ABAQUS为工具建立了半填半挖路基沉降计算模型。计算结果表明,半填半挖路基工后沉降曲线为“勺”形或“S”形,曲线形状的差异揭示了路基沉降的时空耦合效应。其次,基于路基工后沉降机制分析,提出了如下假定：半填半挖路基工后沉降曲线为中心对称的“S”形,对称中心两侧的曲线段为抛物线。通过沥青路面结构对抛物线形路基沉降的力学响应分析,揭示了路面结构附加弯拉应力与抛物线方程的二次项系数a具有线性关系,据此提出采用a值作为半填半挖路基沉降控制指标。最后,基于沥青路面结构在交通荷载和路基沉降共同作用下的破坏模式,提出了半填半挖路基沉降控制标准的确定方法。研究成果为合理控制半填半挖路基工后沉降提供了明确的技术依据。     

Cracking risk of partially saturated porous media—Part I: Microporoelasticity model

Drying of deformable porous media results in their shrinkage, and it may cause cracking provided that shrinkage deformations are hindered by kinematic constraints. This is the motivation to develop a thermodynamics‐based microporoelasticity model for the assessment of cracking risk in partially saturated porous geomaterials. The study refers to 3D representative volume elements of porous media, including a two‐scale double‐porosity material with a pore network comprising (at the mesoscale) 3D mesocracks in the form of oblate spheroids, and (at the microscale) spherical micropores of different sizes. Surface tensions prevailing in all interfaces between solid, liquid, and gaseous matters are taken into account. To establish a thermodynamics‐based crack propagation criterion for a two‐scale double‐porosity material, the potential energy of the solid is derived, accounting—in particular—for mesocrack geometry changes (main original contribution) and for effective micropore pressures, which depend (due to surface tensions) on the pore radius. Differentiating the potential energy with respect to crack density parameter yields the thermodynamical driving force for crack propagation, which is shown to be governed by an effective macrostrain. It is found that drying‐related stresses in partially saturated mesocracks reduce the cracking risk. The drying‐related effective underpressures in spherical micropores, in turn, result in a tensile eigenstress of the matrix in which the mesocracks are embedded. This way, micropores increase the mesocracking risk. Model application to the assessment of cracking risk during drying of argillite is the topic of the companion paper (Part II). Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

桩筏共同作用的改进Geddes计算模型与变刚度调平设计

Geddes应力法虽然实现了桩与桩之间的相互作用,但由于没有考虑筏板的刚度,无法实现桩与筏板的共同作用。对Geddes模型进行了改进,以实现桩与筏板的共同作用。通过一工程实例,验证了此改进模型的正确性,并利用此模型,阐述了通过调整桩的疏密布置进行设计的概念和方法,达到减小差异沉降、防止结构产生次应力和节约工程造价的目的。     

裂土裂隙演化过程试验研究

裂土的裂隙是影响其工程性质的重要因素。为研究土体裂隙在外界环境变化条件下的演化过程,设计了一套精确控制湿度的试验装置,再现了裂土在脱湿情况下裂隙产生、传播、扩展的过程。对试验结果进行了理论分析,总结了试验中裂土裂隙出现、传播、扩展的规律。研究结果有助于加深对土体裂隙变化物理过程的认识,为处理工程问题提供思路。     

基于权变理论的滑坡灾害监测预报思路探讨

文章简要评述了地质灾害基础理论与应用技术发展现状、滑坡灾害多种监测预报判据的利弊。利用综合信息处理决策方法,提出了基于权变理论的滑坡灾害监测预报新思路。分析了滑坡成灾的权变特征、环境因素和决策因素,建立了滑坡灾害预报决策概念模型。进一步探讨了在预报决策中应遵循的动态性及满意性原则,为提高地质灾害监测预报理论的科学性提供了新的理论依据与技术途径。     

结构地震反应性态的物理随机最优控制

本研究发展了结构地震反应性态的随机最优控制理论和方法。这一研究建立在物理随机系统思想的新理论框架下,突破了以I^to随机微分方程描述动力系统的经典随机最优控制的藩篱。提出了基于系统二阶统计量评价、单目标超越概率和多目标能量均衡的控制器参数设计准则,以及基于概率可控指标的控制器位置设计准则,并将它们统一为物理随机最优控制的广义最优控制律。数值算例分析表明,本文发展的物理随机最优控制方法能够实现结构地震反应性态的精细化控制。     

不同结构性黄土的强度规律及传统强度准则适应性分析

在真三轴试验基础上揭示了多种不同结构性原状黄土的强度变化规律,分析了在岩土工程实践中常用的Mohr-Coulomb准则和Matsuoka-Nakai准则对不同结构性原状黄土的适应性。结果表明:当结构性黄土的强度越大时,其在π平面上的破坏线越接近于抹圆曲边三角形,反之其在π平面上的破坏线越接近于抹圆角三角形;结构性黄土随着结构性的增大在π平面上的强度破坏线从抹圆角三角形逐渐向抹圆曲边三角形发展,最终趋近于Mises圆;两个强度准则所描述的强度都比结构性原状黄土的实际强度值小,Mohr-Coulomb准则的误差比Matsuoka-Nakai准则的误差大,并且随着结构性的增强其误差也逐渐增大。     

顾及三维方向的GNSS坐标时间序列粗差探测方法

针对GNSS坐标时间序列中粗差为三维位置粗差的特点,提出综合三维坐标的迭代最小二乘粗差探测方法。通过实验模拟数据,分别利用3倍中误差（3σ）准则和四分位距（interquartile range, IQR）准则对单方向和综合N、E、U三方向的粗差进行探测。结果表明,2种判别准则中,综合考虑3个方向的探测效果远好于单方向的探测效果,且探测效率均超过95%;3σ准则的探测效率稍高于IQR准则,但误判率也较高。在实测数据中的应用表明,SOPAC(Scrips Orbit and Permanent Array Center)提供的部分raw类型全球IGS站时间序列中粗差占0.1%~4.7%;运用IQR准则综合3个方向的粗差探测得到的时间序列要比cleaned trend类型更加干净。     

非线性Hoek-Brown强度折减技术

为精确执行非线性Hoek-Brown(HB)强度折减,首先在p-q空间分析了HB曲线任意点切线与Mohr-Coulomb(MC)准则的对应关系,推求了HB屈服函数材料折减系数和强度折减系数的关系,提出了潜入强度折减系数的HB弹塑性分析模型,介绍了在Flac3D平台上二次开发实现非线性HB强度折减的基本思路。对一边坡算例用本文方法和简化Bishop法进行了对比分析,计算结果表明,潜入强度折减系数的HB弹塑性模型计算获得的边坡潜在滑动面形态、位置和相应的安全系数,与简化Bishop法计算结果很接近。     

都江堰市五里坡高位滑坡-碎屑流成因机制分析

2013年7月10日发生的四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡滑坡-碎屑流,属于典型的降雨型高位斜向层状岩质滑坡-碎屑流灾害。在前人研究成果梳理和进一步野外调查的基础上,分析总结了五里坡滑坡-碎屑流的成因及演化模式,并对五里坡高位滑坡在降雨作用下的后缘裂隙扩展判据和滑坡启动判据进行了定量计算。研究表明,五里坡滑坡的演化模式为后缘拉张裂隙形成→降雨作用下裂缝开始扩展→动、静水压力联合作用下斜坡沿泥质软弱层滑动→后缘拉裂槽形成→“7?10”强降雨诱发滑坡复活→滑体前缘临空崩落、加速→崩滑体沿沟谷铲刮、运移→堆积停止。从力学角度推导了前期降雨作用下滑体后缘裂缝自动扩展的最小深度、滑坡失稳的临界水头高度和临界降雨强度的计算公式,得出充满水的后缘裂缝在静水压力作用下开始自行扩展的临界深度为11.3 m;后缘裂隙贯通至滑带后,当五里坡斜坡体在后缘裂缝水头高度达到9.8 m时滑坡处于启动的临界状态。