利用SEM照片获取土的孔隙结构参数

以土工实验和计算机图像处理技术为基础, 探讨利用SEM照片获取土的孔隙结构参数的方法, 并以重塑粘性土为例进行实证分析.为获取孔隙结构参数, 首先分3个步骤对土样的SEM照片进行图像处理: 即照片格式转换、颗粒边际线探测和颜色充填; 然后针对黑白二元图像测算孔隙结构参数.从设计制备的重塑粘性土的三轴试验样品中, 选择了12个不同水分状态和密度状态的样品, 经风干和烘干后, 进行SEM测试, 每个样品拍摄了3个尺度的SEM照片, 放大倍数依次为500倍、1000倍、2000倍.之后, 对所获得的SEM照片进行了图像处理分析, 计算了相应的平面孔隙比和平面孔隙率.数据分析表明: SEM照片测算的孔隙参数与通常三相图计算的孔隙参数有关联, 测算数据可以反映土的孔隙结构特征; 样品的不同脱水方式对SEM照片测算的孔隙参数有影响, 与三相图法计算数据相比, 风干土样测算的数据略有偏大, 烘干土样测算的数据偏小; 同一土样不同比例尺的SEM照片测算出的孔隙参数有所不同, 邻近三相图法计算结果上下波动; 利用SEM照片提取土的结构信息是可行的, 对SEM照片进行图像处理分析是获取土的孔隙结构参数的有效办法.      

大直径钻孔灌注桩桩身倾斜数值模拟分析研究

本文验证了有限差分法模型模拟大直径钻孔灌注桩的可靠性。在此基础上对某工程灌注桩底部分桩身发生倾斜的情况进行了FLAC3D模拟,分析了其承载力及稳定性的变化,从而得出在一定倾斜范围内,桩的承载力及稳定性变化不会对工程实际产生太大的影响。     

新型抗滑结构围桩-土的耦合效应分析

在引入围桩-土耦合式抗滑结构的基础上建立数值分析模型;通过分析该抗滑结构中围桩-土的应力、应变分布规律,详细探讨围桩-土整个结构的耦合效应特征。进一步开展模型试验,测试并分析围桩前、后土压力和桩身弯矩分布特征,论证了围桩-土耦合式抗滑结构的作用机制。最后,分析了桩后距离、不同深度及不同土体强度参数对土拱效应的影响。得到：（1）围桩与桩内土体耦合呈现出4种应力拱形态：紧邻围桩后为扩肩型拱、围桩间双曲线型拱、围桩间凸向桩外的抛物线型拱、围桩间凸向桩内的抛物线型拱;（2）相邻围桩采用约4倍桩径间距、正六边形布置并顶部用圈梁固结、锚固一定深度可形成一种耦合式抗滑结构。该结论对于该新型抗滑结构的推广应用具有一定的指导意义。     

华北地区砂性土的卸荷回弹试验研究

超采深层地下水引起的地面沉降、地裂缝等灾害已经成为华北地区大中城市的主要地质灾害。本文以华北地区地下水开采漏斗边缘的砂性土为研究对象,通过反复加荷卸荷试验,分析了砂性土的卸荷回弹特征,阐述了砂土并不是完全弹性的,它同样存在一定的塑性特征,并且说明了砂土的回弹量的大小是个变量,其回弹能力随着反复回弹次数、回弹应力大小及哪一应力进行回弹而变化。该研究结果对治理开采深层地下水引起的地面沉降等灾害有重要意义。     

土工格栅加筋膨胀土渠坡数值模拟研究

对土工格栅加筋膨胀土渠坡这种较新的膨胀土处理措施进行研究,在考虑土工格栅与填土之间的相互作用、膨胀土吸水膨胀、软化特性等膨胀土渠坡关键影响因素的基础上,提出了土工格栅加筋膨胀土渠坡数值计算的新思路,并采用有限差分软件Flac3D进行了验证。数值算例结果表明,土工格栅对膨胀土渠坡有明显的水平位移约束作用,是有效的处理措施,可以在实际工程中采用。     

Inelastic seismic behavior of soil–pile raft–structure system under bi-directional ground motion

Performance based design of structure requires a reasonably accurate prediction of displacement or ductility demand. Generally, displacement demand of structure is estimated assuming fixity at base and considering base motion in one direction. In reality, ground motions occur in two orthogonal directions simultaneously resulting in bidirectional interaction in inelastic range, and soil–structure interaction (SSI) may change structural response too. Present study is an attempt to develop insight on the influence of bi-directional interaction and soil–pile raft–structure interaction for predicting the inelastic response of soil–pile raft–structure system in a more reasonably accurate manner. A recently developed hysteresis model capable to simulate biaxial interaction between deformations in two principal directions of any structural member under two orthogonal components of ground motion has been used. This study primarily shows that a considerable change may occur in inelastic demand of structures due to the combined effect of such phenomena.     

A plasticity constitutive model for unsaturated,anisotropic, nonexpansive soils

The paper describes and evaluates an incremental plasticity constitutive model for unsaturated, anisotropic, nonexpansive soils (CMUA). It is based on the modified Cam-Clay (MCC) model for saturated soils and enhances it by introducing anisotropy (via rotation of the MCC yield surface) and an unsaturated compressibility framework describing a double dependence of compressibility on suction and on the degree of saturation of macroporosity. As the anisotropic and unsaturated features can be activated independently, the model is downwards compatible with the MCC model. The CMUA model can simulate effectively: the dependence of compressibility on the level of developed anisotropy, uniqueness of critical state independent of the initial anisotropy, an evolving compressibility during constant suction compression, and a maximum of collapse. The model uses Bishop's average skeleton stress as its first constitutive variable, favouring its numerical implementation in commercial numerical analysis codes (eg, finite element codes) and a unified treatment of saturated and unsaturated material states.     

硅灰加固宁波软土的试验研究

为探索硅灰对软土的力学性质的影响,以宁波鄞州地区一种淤泥质黏土为试样,掺入不同量的硅灰,对硅灰加固土的力学性质和结构特征进行了测试。采用三轴不固结不排水剪切试验,测试分析了不同掺入量的硅灰加固土的应力应变关系,通过扫描电镜SEM照片分析了不同硅灰掺入量的硅灰加固土的结构特征。结果表明:(1)硅灰可以提高软土的黏聚力,黏聚力随着硅灰掺入量的增加而增大;(2)随着硅灰掺入量的增加,硅灰加固土的抗变形能力呈先增加后减小的趋势;(3)同一围压条件下,随着硅灰掺入量的增加,硅灰加固土的破坏偏应力逐渐增加;(4)随着硅灰掺入量的增加,硅灰加固土中大孔隙逐渐减少,小孔隙逐渐数量增加,孔径<1μm的小孔隙组分逐渐占优。     

某金矿区农田土壤重金属元素Pb的累积速率

以某金矿区农田土壤重金属Pb为研究对象,分别以2004和2012年采集样品的测试结果作为计算农田土壤重金属Pb累积速率的依据,以2004—2012年作为计算时间区间,以农田土壤重金属Pb的累积速率为研究内容,采用对比分析方法,分析区域Pb的累积速率特征,阐明人类工程活动极大地影响着农田土壤重金属Pb的累积过程。研究结果表明,全区农田土壤Pb平均累积速率为31.8mg/kg·a-1。选取选矿厂、冶炼厂、尾矿库、污水灌溉区、车载尾矿弃渣等典型污染源,对周边农田土壤Pb累积的时空变化特征进行分析。结果显示,选矿厂对农田土壤Pb累积的影响最大,其周边农田土壤Pb累积速率相当于全区Pb累积速率的4倍,该结论对防治重金属污染及保障人体健康具有实际指导意义。     

耐久性设计下水土腐蚀性评价体系的一种解决方案

水土腐蚀性评价标准与混凝土结构耐久性设计的防护标准是相互作用,相互影响的。本文通过2个地下水实例,比较了桩基础和地下室底板在不同规范体系下水土腐蚀性评价标准和防护标准的差异。腐蚀环境越严重,混凝土结构耐久性设计差异越大,因此,有必要统一水土腐蚀性评价标准和混凝土结构耐久性设计的防护标准。针对SO42-和CL-腐蚀性评价差异较大的情况,本文给出了干湿交替作用及其强度的定义,提出了一种统一水土腐蚀性评价指标及其分级的建议方案。干湿交替作用是指在固体表面能够形成液相水与气相水交替转换或持续转换的一种现象,干湿交替作用强度定义为固体表面液态水的相对蒸发速率和固体表层饱和度的乘积。