结构性黏土的压缩变形特性

海相软黏土的结构性对土体的变形与强度特性有着重要的影响,这种影响与爆炸挤淤置换法处理软基的置换深度直接相关,是海堤基础沉降与稳定性分析的不确定因素。为了探究结构性对海堤地基沉降的影响,并对海相软黏土的压缩特性进行定量分析,建立结构性黏土的压缩变形模型,同时给出模型参数的确定方法。利用文献中的试验数据对模型进行了验证,结果表明模型不仅适用于一维应力状态下的变形分析,能够描述三轴应力状态下结构性黏土的压缩特性。利用所建模型对浙江漩门地区海相软黏土的压缩特性进行模拟,分析表明,模型能较好地考虑结构性对该地区软黏土压缩变形的影响,为该地区海堤沉降的预测提供量化分析的手段,有助于加强结构性黏土地区海堤地基设计与施工的理论基础。     

砂砾石与砂接触冲刷试验研究

渗流作用下土层之间的接触面是较易发生渗透破坏的薄弱环节。在开展砂砾石渗透破坏试验研究的基础上,针对砂砾石与砂的接触面渗流及渗透破坏特性,利用大型竖向渗透仪和自主研制的环状径向水平渗透仪,研究了竖向和水平渗流作用下接触面渗流和渗透破坏的影响因素及接触冲刷的发生、发展过程。研究结果表明,典型的砂砾石与砂的接触冲刷破坏过程可分为稳定渗流阶段、过渡阶段和破坏阶段3个阶段,可用2个特征水力坡降进行划分,稳定渗流阶段与过渡阶段的分界点对应的水力坡降称为启动坡降,过渡阶段与破坏阶段的分界点对应的水力坡降称为破坏坡降;砂砾石与砂组合试样的渗透系数随砂砾石密度的增大、颗粒变细而减小,砂砾石与砂接触冲刷的抗渗坡降则随砂砾石密度的增大、颗粒变细而增大,在水平渗流情况下试样的渗透系数较竖向的大,但接触冲刷的抗渗坡降较竖向的小。     

基于广义位势理论的土的数值弹塑性模型及其初步应用研究

广义位势理论从数学角度出发建立土的本构模型,可克服传统本构理论的不足,而又同时包含了传统理论作为其特例,从而为土的本构模型研究提供新的和适用性更广的理论。以广义虎克定律为基础的邓肯-张模型以其简单方便、参数确定容易且有明确的物理意义而得到广泛的应用,而其最大缺点则是不能反映土的剪胀性;此外,邓肯-张模型采用双曲线函数拟合试验曲线也有一定的局限性。为保留其参数确定简便的优点,并弥补其不足,基于广义位势理论建立了数值弹塑性模型。该模型保留了邓肯-张模型在参数确定方面的简单性,同时由于采用了广义位势理论来建模,不再受广义虎克定律的限制,因而可弥补邓肯-张模型在反映土体剪胀性方面的缺陷。此外,该模型采用数值手段来表示试验曲线的建模方法,可以克服邓肯-张模型采用双曲线函数表示试验曲线方法的局限性,具有更为广泛的适应性。通过对一碎石桩复合土体三轴试验结果的数值模拟表明：基于广义位势理论的数值弹塑性模型计算与试验结果吻合良好,且在反映碎石的剪胀特性方面优于邓肯-张模型,从而初步证明了该模型的合理性及优越性。     

塔里木盆地北缘奥陶系古溶洞和古岩溶沉积中包壳砾石和包壳砾岩的发现及特征*

塔里木盆地北缘奥陶系发育典型的古岩溶,笔者在其中发现了一种非常特殊的沉积物或沉积构造:包壳砾石和包壳砾岩,且这种包壳砾岩之前从未见报道。该包壳砾石和包壳砾岩的结构类似鲕粒或核形石,可分为核心和包壳2部分,大部分呈近圆形或扁圆形,少数形态不规则,直径为数厘米到数十厘米。核心可分为4种,分别是:(1)与溶洞围岩相同的灰岩砾石;(2)由砂岩形成的核心;(3)由砾岩构成的复合核心;(4)由古钙华碎块形成的核心。包壳也可分为4种类型,分别是:(1)具有圈层的包壳;(2)颗粒状包壳;(3)均质包壳;(4)由颗粒状包壳和圈层状包壳组合形成的复合包壳。包壳砾石和包壳砾岩是溶洞和岩溶沉积中的典型产物,其不仅可以作为识别溶洞和岩溶的标志之一,而且具有一定的储集能力,是一种有效的油气储集体。     

破裂面水压对砂板岩峰后强度影响的试验研究

在MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统上进行不同围压下砂板岩三轴压缩全过程试验,并测试破裂岩体试样峰后的天然含水状态强度。对试样破裂面施加4级动水压力和静水压力,分别获得天然含水状态和每级水压下破裂岩体试样的强度。试验结果及分析表明,水对破裂岩体强度影响的作用机制主要表现在饱和软化与水压弱化两方面,即饱和软化作用不随水压的增减而变化和水压力对强度的弱化作用随水压升高而线性增大;主要影响强度参数中的黏聚力,对内摩擦系数的影响较小;裂隙岩体中静水压力的弱化作用强于动水压力。试验与分析还获得水对裂隙岩体的饱和软化以及静水压力综合作用的定量表达,并对这些成果的工程应用进行讨论。     

不同饱和度土层分界面上剪切波的反射与透射

基于多相孔隙介质弹性理论,给出了非饱和土中不同弹性波的传播方程。根据分界面上的边界条件,建立了各势函数波幅值之间的关系式,讨论了入射剪切波在不同饱和度土层分界面上的反射与透射问题。在无限空间非饱和土体中存在3种压缩波和1种剪切波,因此,当剪切波传播到不同饱和度的非饱和土层分界面上将分别在上、下土层激发产生4种反射波和4种透射波。推导出不同反射波和透射波的振幅比例系数和能量比例系数的理论表达式,并且在此基础上进行数值分析。在数值算例中分别研究了各反射波与透射波的能量比例系数（即能量反射率和能量透射率）受入射频率、入射角度以及上、下土层土体饱和度变化的影响情况。计算结果表明：各能量反射率和能量透射率不仅与入射角和入射频率有关,而且其受上、下土层饱和度变化的影响也同样不能忽视。     

一个高饱和度非饱和土的本构模型

高饱和度的非饱和土中由于气体处于封闭状态,其内部气压的变化必将对土体的行为产生影响。首先,对高饱和度非饱和土特性进行探讨和研究,随后,在已有非饱和土模型框架基础上,采用广义有效应力原理,建立一个适用于高饱和度条件下的非饱和土的弹塑性本构模型。模型中引入气相耗散的影响,在硬化方程中考虑封闭气体压力改变的影响。最后,利用已有的试验结果来对模型进行验证,并将模型预测结果与前人模型进行对比,表明模型预测可以很好地预测土体的行为,尤其是在高饱和度条件下其结果比其他模型更加接近实际情况。     

冻土动荷载直剪仪的研制

冻土的动力学参数是工程设计的重要依据之一,也是数值模拟时不可或缺的因素,动力学参数的正确与否直接影响了工程设计和数值模拟的正确性。通过分析其他学者做过的冻土动荷载三轴试验,以及参考普通直剪仪器的构造,北京交通大学冻土室研制了一种新型的冻土动荷载直剪仪,该仪器将传统直剪仪的水平静载部分改造为能够提供动荷载作动器,可以提供一个0.1~6 Hz、20kN以内的动荷载,用于测定冻土的动力学参数。介绍了动荷载直剪仪的结构组成、动力系统、测控系统等,并详细分析了仪器框架、直剪盒、动荷载作动器等的参数选取方法。最后使用该仪器进行了一组验证试验,试验结果表明,动荷载直剪仪能够完成其设计目的,可以测量出冻土在动荷载下的应力-应变曲线,从而求出动弹性模量、动阻尼比等,为冻土的动力学参数测定开辟了一条新的道路。     

沙漠化地区两种生态治理政策交易成本的比较研究

本文将交易成本分析引入沙漠化地区生态治理政策分析过程,构建生态治理政策交易成本分析框架,确定交易成本计算方法,估算内蒙古乌审旗退耕还林政策执行期间的交易成本为每年4 931.92元·hm-2。其中,政府直接支付占交易成本的50.06%,农户支付占交易成本的46.86%,政府直接支付是退耕还林机会成本的118.75%。草原休牧政策执行期间的交易成本为每年906.07元·hm-2,政府直接支付占交易成本的12.86%,农户支付占交易成本的80.35%,政府直接支付是草原休牧机会成本的23.30%。退耕还林政策的政府支付与退耕还林的机会成本大致相同,因此该政策执行效果良好,并且实现了退耕还林地区的全面禁牧。草原休牧政策的政府支付达不到休牧机会成本的1/4,牧民利益受到损失,牧民偷牧率达到100%,致使草原休牧流于形式。生态治理政策的交易成本分析,将为不同生态治理政策的比较和绩效评价提供一个新的角度,具有重要意义。     

沙质草地放牧和封育下物种丰富度和生物量关系的季节变化

研究了科尔沁沙质草地放牧和封育下植被盖度、密度、丰富度与地上生物量关系的季节变化。结果表明:放牧和封育草地4月的植被盖度、丰富度和生物量均低于生长旺季8月,而4月植物密度要高于8月;封育草地生长季盖度高于放牧草地,6月和8月生物量高于放牧草地, 4月和6月植物密度则低于放牧草地。封育草地8月物种丰富度与生物量呈极显著的负线性关系（p<0.01）;放牧草地植物密度与生物量4月表现出极显著的正线性关系（p<0.01）、8月为极显著的负线性关系（p<0.01）。放牧草地优势植物糙隐子草4月的密度和生物量呈极显著的正线性关系（p<0.01）、8月为极显著的负线性关系（p<0.01）;黄蒿和狗尾草8月的密度和生物量均呈极显著的负线性关系（p<0.01）;猪毛菜4月和6月的密度和生物量呈极显著的正线性关系（p<0.01）。封育草地达乌里胡枝子、猪毛菜8月的植物密度和生物量呈极显著的正线性关系（p<0.01）。持续放牧和季节变化及其二者的交互作用对植被盖度、密度和生物量均有重要的影响（p<0.05）;放牧通过影响草地生长季中的优势植物密度变化和生物量积累,引起了草地植物密度和生物量关系的季节变化,也导致生长季物种丰富度和生物量无显著关系;封育草地植物的竞争导致了物种丰富度和生物量关系的季节变化。