曲线翼型裂纹扩展路径理论分析及试验验证

采用数值和试验的方法对翼型裂纹的扩展路径进行分析,发现单轴下张开型裂纹的翼型裂纹的扩展路径逼近于过原主裂纹中心点、平行于最大主应力的一条直线。基于翼型裂纹路径这个特点,采用了双曲线参数方程近似表达真实翼型裂纹的扩展路径,通过翼型裂纹的起裂角、起裂点及翼型裂纹的渐近线方程求解了双曲线方程中的未知参数。采用双曲线翼型裂纹路径和试验中所得翼型裂纹路径进行了对比分析,二者吻合得很好,验证了采用双曲线近似表示真实存在的翼型裂纹模型的正确性。应用双曲线翼型裂纹模型对翼型裂纹的扩展和失稳进行分析,采用ABAQUS求解了双曲线翼型裂纹模型的应力强度因子,并与试验进行对比,发现双曲线翼型裂纹模型能很好地解释翼型裂纹的实际扩展规律,这表明了采用双曲线近似表示真实翼型裂纹路径的有效性。     

土石坝拟静力抗震稳定分析的强度折减有限元法

基于拟静力抗震设计概念,提出利用强度折减有限单元法分析土石坝的抗震稳定性,给出了两种确定地震惯性力的方法：（1）依据《水工建筑物抗震设计规范》[1],并结合有关土石坝动态分布系数计算了沿坝高分布的地震惯性力;（2）直接利用土石坝有限元地震动力反应分析得到的单元节点加速度反应,依据建议的方法确定坝体各单元节点的地震惯性力。将上述计算确定的地震惯性力与其他形式的外荷载共同作用到土石坝上,采用强度折减有限元法确定土石坝坝体的拟静力抗震安全系数。对于稳定渗流期,水位降落期等不同工况,或需要考虑振动孔隙水压力作用的饱和无黏性土填筑坝等不同计算条件,给出了使用折减强度有限元法分析坝体抗震稳定性的实现途径和方法。研究表明,有限元法对边界条件、复杂断面条件和材料分区及荷载组合均具有较强的适应能力,因此,使用有限元法分析土石坝抗震稳定性具有显著的优越性。     

油气管道穿越黄土冲沟的管线设计参数研究

长输油气管道经过黄土冲沟边坡时常常采用斜井穿越的方式,采用数值强度折减法与实际地形建模结合的方法,以陕西千阳黄土冲沟边坡为例,通过对黄土力学参数的不断折减,以收敛性准则作为边坡是否产生滑动的破坏判据,根据边坡滑动时的位移等值线图确定了边坡潜在滑动面的形状及位置,确定了管线穿越斜井的初始安全设计参数;基于初步设计参数研究了管线斜井开挖过程中井周土体的位移变化规律,并对斜井开挖后黄土冲沟边坡的稳定性安全系数进行了进一步分析计算。分析结果表明,所给出的管线穿越斜井设计参数的确定方法,能在设计阶段有效避开冲沟边坡潜在滑动区,基于这种设计参数使得管道斜井施工对边坡稳定性影响很小,边坡安全系数由1.162变为1.156,变化不大。根据计算结果,对斜井支护区域也提出了合理的建议。     

黏土单层击实试验与制样因子研究

使用非标准击实仪进行单层击样,获取非标准击实状态下单层击实样的密度与击实功及含水率之间的关系,并进一步以得到的击实样获得其抗剪强度。发现当击实功小到一定程度时,击实密度随含水率的增大而不断增大,两者近似线性变化,无峰值出现。密度峰值对应的含水率与抗剪强度峰值对应的含水率有一个差值,其值在3.4%～5.7%之间。内摩擦角随含水率增大而减小的规律仅适合于一定的击实功。内摩擦角在较小的击实功下有峰值出现,但随着击实功的增大,内摩擦角的变化呈线性而非曲线形式。另外,针对土工室内模型试验的重塑土样制备问题,结合试验数据,给出了试验最优制样参数,并初步提供了评价指标?。     

考虑含水率影响的非饱和原状黄土冻融强度试验研究

提出了用于非饱和原状黄土增湿的蒸汽增湿方法,给出了蒸汽增湿试验步骤,通过对比试验分析确定了适宜的试验参数,从增湿后水分分布是否均匀、土体密度是否改变等方面论证了蒸汽增湿方法的有效性。对含水率的测试结果表明,微波炉法测试结果能满足精度要求,酒精燃烧法在测试较高含水率时误差较大。进一步应用蒸汽增湿法得到的不同含水率原状土样测定了非饱和黄土冻融后的强度指标,揭示出当非饱和原状黄土含水率过低时,冻融作用对黄土的粘聚力值基本没有影响,当含水率较高时,经历冻融循环后黄土粘聚力值较冻融前降低,冻结温度越低以及冻融循环次数越多,降低值越大。经历冻融循环后黄土内摩擦角值较冻融前增加,冻结温度越低,增加值越大。在含水率较低时冻融循环次数几乎不引起内摩擦角值发生变化,在含水率较高时冻融循环次数越多,引起内摩擦角增加值越大。     

SBPT测定饱和黏土不排水强度的数值分析

自钻式旁压试验（SBPT）因其扰动小、测试深度大、可以获得应力-应变、超孔隙水压力-时间等数据,在确定地基土性参数和地基承载力上有广阔的应用前景。然而由于用以解释SBPT的柱孔扩张理论（Gibson解）所采用的平面应变假设与实际旁压腔几何特征存在差异,导致试验所确定的黏土不排水剪切强度su与其他原位试验或室内试验结果存在差别。针对旁压腔几何尺寸及应变区间的选择对确定su的影响,基于修正剑桥模型,采用低渗透系数控制加载过程中不排水条件,利用有限元法模拟SBPT,建议了不同应力历史下确定su的应变区间,并给出考虑几何尺寸影响时相应应变区间上su的修正系数。     

山地森林采伐作业的环境成本定量研究

在森林采运作业的成本核算中,不仅要考虑采运作业的各项劳动消耗和物化劳动,还应合理考虑到森林采运作业的环境成本.以天然林择伐试验样地的跟踪调查数据为基础,从涵养水源价值、保持水土价值、固碳释氧价值3方面对南方丘陵山地不同强度采伐经营的环境成本进行定量研究.结果表明,弱度择伐环境成本较小,仅1.7 元/m~3,中度、强度择伐环境成本分别为弱度的5.1、12.2倍,极强度择伐的环境成本最大,达到25.3 元/m~3,是弱度择伐的16.2倍;皆伐由于收获量大,其单位采伐量环境成本为弱度择伐的14.9倍,低于极强度采伐.研究结果有助于人们对林业生产的效益有进一步的认识,也期待能对继续本领域的研究有参考价值.     

2009年兰州市九州石峡口滑坡成因及其西侧高边坡稳定性研究

2009年5月16日兰州市九州石峡口小区西侧山体发生滑坡灾害,造成重大生命和财产损失。本文对石峡口滑坡的特征和成因进行了系统研究,认为滑坡区高陡的地形、不合理的绿化灌溉和不良的岩土体工程地质性质是诱发该滑坡的主要因素。在分析石峡口滑坡成因的基础上对与该滑坡相邻的西侧高边坡进行了稳定性研究,采用有限元强度折减法计算出潜在滑面的位置和稳定系数,并和极限平衡法计算结果做比较,结果表明有限元强度折减法与传统极限平衡法计算的稳定性系数很接近,增强了计算结果的可靠性。     

形变强度与地壳变形分析

本文利用GNSS等观测所获得的地壳位移速度结果并应用数值逼近理论, 提出了具有解析式的形变强度分析与计算方法。 根据形变的性质或类型将它们分别定义为形变强度、 水平形变强度、 水平剪切形变强度、 水平张压形变强度、 垂直剪切形变强度。 文中最后以GNSS 1999—2007年观测数据所产生的运动结果为例, 分析了川滇地区的地壳运动和形变, 并给出了不同性质形变强度的空间变化结果。     

粉煤灰改良膨胀土的动强度试验研究

环境污染以及矿物资源的枯竭等因素强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发。粉煤灰改良作为地基的一种处理方法,越来越广泛地应用于公路路基的建设中。随着车辆速度的提高、车辆荷载的增加,动载对路基的影响引起人们的关注。本文以粉煤灰改良的膨胀土为研究对象,通过压实非饱和试件的动三轴试验,考察了粉煤灰掺入量确定的条件下,循环次数、动荷大小、围压等对土体动强度的影响。由试验结果绘出振次—轴向应变、动强度破坏振次关系曲线。结果表明:粉煤灰改良的非饱和膨胀土没有显著的屈服特征,可采用常规应变标准对应的振次作为破坏振次。