冻土动力学参数研究的成果综述与展望

通过对前人的试验成果进行整理, 得到冻土动力学参数随温度、频率、应变幅、含水量和围压等因素的整体变化规律. 整体上看, 冻土的动弹性模量和动剪切模量随温度的降低而增大、随荷载振动频率的增加而增大、随动应变幅的增加而减小、随含水量的增加先增大后减小、随围压的增加而增大; 冻土的泊松比随温度的降低而增大; 冻土的阻尼比随温度的降低而减小, 随频率、应变幅、含水量、围压的变化规律性不强. 通过对试验条件和数值模拟时的实际工况对比分析, 给出如下建议: 动弹性模量和动剪切模量的预估适合用两段式线性模型, -5℃可以作为两段式的分界点; 列车荷载作用下冻土的动力响应属于小应变幅的振动, 冻土动力学参数应选择波速法的试验结果.     

细砂层埋深对堤基管涌影响的试验研究

不同土层结构的堤基,其管涌发生和发展的情形不同。以前的研究多集中于双层堤基的情况。事实上,含夹砂层堤基中,位于砂砾石层内的细砂层会对堤基管涌的发生产生重大影响,并且这些影响随细砂层在砂砾石层中的位置不同而不尽相同。利用室内砂槽试验,模拟当细砂层位于砂砾石层内部不同深度时含夹砂层堤基管涌的发展过程,研究细砂层埋深对 堤基管涌的影响。试验结果表明,细砂层埋深存在一个临界深度,当细砂层埋深较浅时,堤基的临界水力梯度较小,易于发生管涌,且管涌发生以后,堤基被侵蚀的速率较大,出砂较多;堤基破坏的临界水力梯度随着细砂层埋深的增加而增大,当细砂层埋深大于临界埋深时,堤基的临界水力梯度基本不变,同时堤基抵抗管涌破坏的能力较强,其破坏形式与双层堤基 相类似。     

降雨条件下浅层滑坡稳定性探讨

降雨条件下浅层滑坡是一种常见、多发的地质灾害现象,为了解边坡稳定性随降雨入渗过程的变化情况,以Green-Ampt入渗模型为基础,并考虑了动水压力的作用,建立了降雨入渗条件下浅层滑坡的概念模型,分别推导了降雨前有、无地下水位条件下的边坡安全系数与降雨时间的关系表达式。从分析结果中可以看出,对于这两种情况下边坡稳定性发生突变的主要原因归结于：前者为在湿润锋与地下水位面接触的短时间内,滑带处的孔隙水压力迅速增高;后者为滑带在浸水饱和情况下,岩土体的强度迅速降低。在此基础上,根据降雨过程中边坡是否达到饱和,提出边坡饱和临界时间的概念,考虑了初始降雨强度小于土壤入渗能力的情况。这个时间可以作为一个参数指标用于浅层滑坡的预警。     

以剪切波速与地表峰值加速度为依据的地震液化确定性及概率判别法

剪切波速作为土性的基本参数,为评价土体抵抗地震液化的能力提供了一种方法。回顾了以剪切波速和地表峰值加速度为依据的场地地震液化判别方法的演化历史,依据他人收集的现场液化资料,合计49次地震、618例液化/不液化场地数据,提出了确定液化临界曲线的基本原则,给出了基于修正剪切波速与地表峰值加速度的液化临界曲线,验证了液化临界曲线的位置对细粒含量、有效上覆压力、震级等因素取值变化的合理性,分析了估计土层循环应力比CSR的剪应力折减系数、震级标定系数、有效上覆压力修正系数等因素的不确定性对液化临界曲线的敏感性。结果表明：液化临界曲线对各种影响因素具有很好的适用性。利用Monte Carlo模拟、加权最大似然法和加权经验概率法,给出了建议的液化临界曲线的名义抗液化安全系数与液化概率的经验关系式及概率等值线,并对核电厂Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类抗震物项地基,分别建议了相应的液化临界曲线。该方法以丰富的现场液化数据为依据,具有广泛的应用前景。     

基于能量变化率法自动拾取场地剪切波速

提出了一种提高单孔法剪切波速测量精度的新方法--能量变化率的自回归曲线法。首先把剪切波的时程曲线变换为能量变化率时程曲线;然后对能量变化率时程曲线进行长短平均处理,拾取各测点P波和S波的大致初至;最后提出采用一种二次方自回归模型对初至附近的能量变化率曲线进行二次方自回归处理,精确拾取出各测点P波和S波的精确到时。采用此方法、互相关函数法和人工拾取法对某场地的剪切波速进行了对比分析。分析结果表明：此方法相比互相关函数法,具有更好的噪声抑制能力,不仅能精确地自动拾取出各测点的S波的到时差,也能更准确地自动拾取出各测点的P波的到时差。以人工拾取结果为参考,此方法在实际测试中具有很高的准确率和稳定性。此方法丰富了场地剪切波速分析方法。基于此方法、互相关函数法和人工拾取法,设计了一套剪切波波速的测试系统,此系统能自动分析出各测点的剪切波速和形成完整的报告。     

虎林市低平原区地下水优化管理研究

以地下水循环与水量平衡理论为基础,以盐渍化的潜水埋深临界深度作为约束条件,综合考虑生态环境用水,针对东北三江平原特征开发了地下水实时模拟技术、水资源优化管理技术,为水资源主管部门决策提供了科学支撑,效果显著.     

地震的超临界水流体退相爆发成因——以汶川大地震震中“爆裂式泥火山”场景为例

汶川地震震中＂爆烈式泥火山＂引发Ms8.0大地震,造成巨大破坏和惨重损失,但此多点的泥火山群场景,较2009年提名为＂世界最有价值自然遗产——爱沙尼亚泥火山＂,更具人类解密地内超临界水流（熔）体奥秘的典型意义。5.12地震中泥火山（群）的地下深处,临震前聚集能量的超临界流体（SCW）,与常态水比较,它在壳幔地体中,表明张力和粘度极低,扩散迁移能力极强;密度、热导率、电性能、比热容及对地内物质的溶解力均有成百至数千倍的差异;巨大的内能;在临瞬间爆发退相,造成体积流率达N×109m3的气流动能等,SCW的这一切自燃特征决定了他是地震的成因,也是地内壳幔中一切内生地质作用的原动力。SCW引发的地震分为三类：主震有喷发活动的汶川型泥火山-地震（包括：2009—3—18汤加浅海边气火山伴Ms7.9地震）、主震无喷发活动的唐山型（包括中源深源地震）及主要在深海喷发海啸-地震（印尼2004-12-26海啸伴8.7级地震）。SCW为高温高压热流体,它的大量运移,集聚地及临震减压排气进而退相爆发等特点,采用当代地球物理探测技术,至少对浅源的SCW＂看得见、摸得着＂,成功短临预报现实用地-空红外探测技术即可实现。     

偏压隧道偏压应力比特征分析

偏压隧道是公路和铁路建设中经常遇到的隧道类型,由于其受力的不对称性及设计、施工的特殊性,一直是隧道施工研究的热点。以往针对偏压隧道的研究主要集中在偏压隧道的成因、围岩稳定性、应力应变分布规律及施工影响等方面,但缺少对偏压隧道偏压应力比以及公路、铁路设计规范给出条件的偏压应力比的研究,而且公路和铁路设计规范中给出的偏压隧道对应的坡面倾角和隧道埋置深度缺少相关理论来支撑。本文针对铁路双线隧道设计规范给出的临界坡度和覆盖层厚度条件,采用数值模拟的方法,求出地形偏压隧道对称位置的应力比值,定量分析了规范给定条件下偏压应力比的特征值。结果表明：在保证安全的前提下,当Ⅲ级围岩拱肩应力比大于7.45、Ⅳ（土）级围岩拱肩应力比大于2.23、Ⅳ（石）级围岩拱肩应力比大于3.34、Ⅴ级围岩拱肩处应力比大于1.06时,可将隧道考虑成偏压隧道,从而为定量判别偏压隧道提供理论依据。     

无黏性土中筒型基础负压下沉模型试验

筒型基础是海洋结构物特别是海上风力机的重要基础型式之一,其下沉阻力的研究是该种基础型式成功应用的关键。目前对于无黏性土中下沉负压的计算方法主要有以静力触探为基础的(CPT-Based)方法与基于贯入过程中筒体受力平衡的解析方法,但计算结果与工程实测数据均存在偏差。开展了3种不同厚径比筒型基础的负压下沉模型试验,测量了下沉过程中筒内外侧壁、端部土压力以及周围土体的孔压变化;分析了2种方法中计算参数对结果的影响,给出了推荐的参数取值范围;根据实测孔压与数值模拟结果建立了临界负压计算公式。研究表明：砂土中筒型基础负压下沉时筒土间摩擦系数约为0.2,推荐CPT-Based方法中的外侧摩阻力系数为0.002 6～0.007 0,内侧摩阻力系数为0.001,端阻力系数为0.2～0.6;解析法中侧向土压力系数介于静止土压力系数与被动土压力系数之间,端阻力承载系数为40;考虑土体渗透破坏保护机制的临界负压计算公式可以有效地提高筒型基础下沉控制的临界负压,更加接近实际情况。     

基于颗粒接触状态理论的砂-粉混合料剪切波速试验

为探究细粒含量FC、相对密实度D_r、初始有效围压■对饱和砂-粉混合料剪切波速V_s的影响,对不同FC、D_r和■组合情况的混合料开展了一系列弯曲元试验。试验表明:随着FC的增加,松散-中密混合料的V_s先减小再增大,而密实混合料的V_s呈减小趋势;FC相同时混合料的V_s与固结后孔隙比e_c呈负线性关系,但不同FC的混合料的V_s与e_c没有单一的负线性关系;不同FC、D_r、■组合的砂-粉混合料的V_s与等效骨架孔隙比e_(sk)*具有很好的负线性关系。文献中三类砂-粉混合料的V_s试验数据也佐证了这一结论。这说明e_(sk)*是与砂-粉混合料V_s唯一具有负线性相关的物理状态指标。