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期刊信息
  • 岩土力学
    Rock and Soil Mechanics
    (月刊,1979年创刊)
    主管:中国科学院
    主办:中国科学院武汉岩土力学研究所
    主编:孔令伟
    编辑:《岩土力学》编辑部
    ISSN 1000-7598 CN 42-1199/O3
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1. 钙质砂的休止角研究与工程应用
金宗川
null    2018, 39 (7): 2583-2590.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2326
摘要453)      PDF(pc) (835KB)(184)    收藏
砂土的天然休止角对土堆设计、基坑设计和边坡稳定性研判有重要的指导意义。砂土的天然休止角受土颗粒的摩擦特性、颗粒形状、粒径和含水状态等诸多因素的影响。开展了钙质砂的天然休止角试验,研究了多种因素对钙质砂天然休止角的影响规律。结果表明:钙质砂3种常见颗粒形状中,片状休止角最大,枝棒状次之,块状最小;钙质砂天然休止角随着粒径的增大而增大;当平均粒径相同时,天然休止角随着不均匀系数的增大而增大,随着曲率系数的增大而减少;通过与标准石英砂的对比试验发现,石英砂的天然休止角小于钙质砂天然休止角。对现场钙质砂边坡测量后表明,钙质砂地基经过振冲挤密后基坑开挖最大坡角略大于室内测得的天然休止角。研究结果对钙质砂土堆和基坑设计等工程实践有一定指导意义。
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2. 重塑黏土的高压次固结特性初探
商翔宇,郝 飞,顾建祥,况联飞,周国庆,郑秀忠,
null    2018, 39 (7): 2387-2394.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.3000
摘要428)      PDF(pc) (521KB)(174)    收藏
利用自行研制的高压固结试验系统,对重塑黏土试样进行了竖向压力从0.25 MPa到12.00 MPa的一维固结试验;并利用三轴设备对该土样进行了0.3~2.5 MPa的等向固结试验。试验结果表明:一维固结试验获得的各级压力固结曲线均有明显的次固结阶段,重塑黏土的次固结系数随竖向压力增大而非线性变化;具体而言,当固结压力小于2 MPa,次固结系数随竖向压力增大而显著减小,当固结压力大于2 MPa后,次固结系数则几乎不变;等向固结试验获得的次固结系数则远小于一维固结试验获得的相应值,其随固结压力的变化规律也与一维固结不同。此外,从微观角度对试验结果进行的分析表明,高压下黏土次固结变形的物理机制不同于低压。即低压下黏土次固结变形的主因是颗粒间的相对滑移,而高压下则是结合水膜的蠕变;而且低压下偏应力对次固结变形有控制性影响,但高压下其影响很小。
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3. 基于核磁共振技术研究渗流作用下土石混体细观结构的变化
冯上鑫,柴军瑞,许增光,覃 源,陈 玺
null    2018, 39 (8): 2886-2894.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2545
摘要400)      PDF(pc) (1168KB)(260)    收藏
为研究土石混合体在渗流作用下细观结构的变化。选取土石比例为7:3的重塑土石混合体试样进行室内渗流试验,采用核磁共振(NMR)实时监测试样在不同水力坡降和不同时间段下的细观结构信息,如孔隙分布和自由水孔隙等。结果表明:(1)渗透压力变化导致土石混合体孔隙分布发生改变,促使孔隙扩大及孔隙连通性变好,并破坏土石混合体结构特性等;(2)随着水力坡降和时间的增加,自由水孔隙、总孔隙及NMR渗透率均有不同程度增长,NMR渗透率增长速率持续升高,且自由水孔隙在对NMR渗透率贡献上大于束缚水孔隙;(3)低水力坡降下土石混合体孔隙分布曲线的不均匀系数Kua和曲率系数Kca系数变化较小,土石混合体侵蚀程度小,渗透破坏程度低。高水力坡降下Kua和Kca系数变化明显,土石混合体侵蚀程度较高,土石混合体形成渗流通道并发生渗透破坏。
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4. TBM滚刀破岩的广义粒子动力学数值模拟
翟淑芳,周小平,毕 靖,
null    2018, 39 (7): 2699-2707.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2389
摘要397)      PDF(pc) (851KB)(183)    收藏
提出了一种新的无网格数值模拟计算方法——广义粒子动力学法(GPD),并在GPD算法中引入了粒子损伤理论。运用GPD方法,建立了TBM单滚刀、双滚刀作用下的完整岩体破岩模型,成功模拟了TBM滚刀破岩过程。通过与数值模拟结果及室内试验结果的对比分析,验证了GPD法模拟TBM滚刀破岩过程的有效性。同时,运用GPD方法建立了含节理岩体及高围压条件下岩体的TBM滚刀破岩模型,研究了节理及围压条件下TBM滚动破岩过程。得到了节理对TBM滚刀破岩效率的影响,既可能是促进作用又可能是抑制作用,高围压对TBM滚刀破岩过程中裂纹的起裂及扩展和破岩深度有较大的影响。
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5. 侵入岩脉风化壳对中林村残积土滑坡渗流场和稳定性的影响
张晨阳,张 明,张泰丽,孙 强,杨 龙,
null    2018, 39 (7): 2617-2625.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.1916
摘要389)      PDF(pc) (941KB)(173)    收藏
岩脉侵入是一种普遍的地质现象,侵入岩脉及其风化壳对斜坡的渗流场和稳定性具有重要影响,但目前国内外在该方面的研究鲜见报道。我国东南沿海约50×104 km2的白垩系火山岩地层中广泛分布侵入岩脉及其风化壳,改变了该地区残积土斜坡的失稳机制。以浙江省文成县中林滑坡为对象,研究花岗岩脉风化壳对其渗流场和稳定性的影响。中林滑坡主要由凝灰岩及其残积土组成,后部有侵入的花岗岩脉及其残积土,利用室内土柱试验获取降雨作用下两种残积土渗透性质的差异,利用不同含水率下的直剪试验获取非饱和抗剪强度参数;利用Geo-studio软件中的Seep/W模块反演土柱降雨试验,获取两种土体的非饱和渗透参数;接着将上述参数应用于中林滑坡的渗流场模拟,获取降雨入渗下坡体的渗流场;将渗流场耦合到坡体稳定性计算中,获取了坡体的稳定性变化曲线及最危险滑面。结果表明,降雨通过侵入岩脉风化壳快速入渗,并顺着基覆面向凝灰岩残积土区侧向渗流,导致侵入区与原始斜坡的交界处以及基覆面附近的地下水位快速升高,孔隙水压力迅速增大,斜坡在该位置最易变形破坏,且失稳深度远大于普通的浅层残积土斜坡,可达6~10 m。该研究成果可为东南沿海地区有岩脉侵入的残积土斜坡的稳定性评价与防治设计提供理论依据。
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6. 基于载荷试验的土体回弹再压缩变形规律及计算方法
李建民,滕延京
null    2018, 39 (S1): 113-121.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0576
摘要384)      PDF(pc) (2642KB)(104)    收藏
载荷试验成果多用于判断土的变形特性和求得土的变形模量、极限荷载等数据。借助卸荷比、回弹比率、再加荷比、再压缩比率等参数对载荷试验成果中的卸荷及再压缩段的变形特征进行分析,发现其发展变化规律与由固结压缩试验得到的规律一致,载荷试验的特点又恰好弥补了固结压缩试验的一些不足,将其成果应用于回弹再压缩变形的计算中是一种有益的探索性研究。结合工程实例,在固结压缩试验数据处理方法的基础上进行合理改进,将载荷试验成果应用于基坑开挖回弹变形与再压缩沉降的计算,计算结果与原有方法的计算结果、工程实测数据对比分析,验证了该种方法的有效性。现有载荷试验数据也有着明显的不足之处,结合变形计算需要,对载荷试验的试验方法提出了改进性意见,为进一步的研究指出了方向。
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7. 爆破开挖诱发的地下交叉洞室微震特性及破裂机制分析
赵金帅,冯夏庭,王鹏飞,江 权,陈炳瑞,周扬一,裴书锋,
null    2018, 39 (7): 2563-2573.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2133
摘要379)      PDF(pc) (1084KB)(177)    收藏
白鹤滩水电站右岸地下多洞室间相互施工扰动,使得母线洞等交叉洞室围岩的微震活动规律及破裂机制十分复杂。引进南非IMS微震监测系统,研究高地应力、多面临空卸荷应力环境下交叉洞室围岩的微震特性及破裂孕育机制。根据地下厂房区围岩岩性、错动带及断层分布,选取监测效果较佳的传感器并合理布置;通过定点敲击试验进行波速反演,分析震源定位的精度;以10#母线洞掉块案例为工程背景,分析爆破开挖诱发的交叉洞室岩体破裂微震事件与能量释放时空演化规律,并基于S波和P波的能量比(ES /EP),归纳、总结了掉块发生过程中岩体破裂演化机制:大量张拉事件发生(爆破冲击诱发)→拉剪、压剪事件发生→张拉事件、剪切事件交替发生(集中应力和节理综合影响)→掉块发生(重力和节理综合作用)。研究结果有利于优化白鹤滩水电站右岸地下洞室群交叉部位的开挖方案,同时对类似工程的开挖和支护具有重要借鉴意义。
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8. 深部切顶沿空成巷关键参数研究及工程应用
陈上元, 赵 菲, 王洪建, 袁广祥, 郭志飚, 杨 军,
岩土力学    2019, 40 (1): 332-342.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2194
摘要379)      PDF(pc) (68675KB)(91)    收藏
传统充填沿空留巷工艺繁琐﹑留巷速度慢,与现代化高强度开采要求不相适应,由此提出了切顶沿空成巷无煤柱开采新技术,其中关键参数设计是该技术的核心问题之一,对留巷的稳定性具有较大影响。以城郊煤矿21304工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法,对切顶沿空成巷关键参数进行了系统研究。基于岩石碎胀自承特性和围岩结构“S-R”稳定原理,推导出切顶高度﹑切顶角度的理论计算公式;建立了聚能爆破力学模型,并结合数值模拟和现场试验,确定了聚能爆破装药量及钻孔间距。研究结果表明:合理的切顶参数能够切断巷道顶板与采空区岩层间的力学关系,使采空区顶板沿切缝顺利垮落,碎胀的矸石可有效支撑上覆顶板,限制其回转下沉,减弱覆岩运动对留巷的扰动作用,沿空巷道围岩变形量明显减小。根据理论计算﹑数值分析和现场试验研究成果,确定了城郊煤矿21304工作面切顶沿空成巷关键参数,并在现场进行了应用,回采后沿空巷道侧向顶板能够迅速切落形成巷帮,留巷稳定后各项指标均能满足现场使用要求。
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9. 应力波斜入射对岩体节理端部的影响
费鸿禄,包士杰,杨智广
null    2018, 39 (7): 2327-2335.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2288
摘要369)      PDF(pc) (949KB)(166)    收藏
岩体节理在受到应力波扰动时端部受力会发生不同程度的连续性变化,为具体分析这种动态变化与应力波入射角度之间的关系,引用岩石非线性法向本构关系与线性切向本构关系的组合模型以及相应的在P波斜入射节理的应力波传播方程,结合岩石断裂力学中Ⅰ、Ⅱ型裂纹尖端应力和位移场的相关理论,得出组合形式下的节理端部应力场和位移场随质点振速变化的计算公式。通过不同入射角的模拟脉冲信号作用对端部应力位移的变化分析:应力波斜入射节理导致节理端部上、下两侧应力与位移场非对称分布,随着入射波质点振速的增减变化,应力集中位置会出现变化;计算并整理模型中节理端部上、下两侧0.005 m位置的数据,节理法向刚度由入射波质点振速带来的变化直接影响到应力波的透射与反射,进而会导致端部的应力与位移出现滞后效应;节理端部横向位移值与入射角度并非单调变化,而竖向位移会随着入射角的增大呈现下降趋势。
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10. 三轴应力下不同粒径破碎砂岩渗透特性试验
张天军,尚宏波,李树刚,魏文伟,包若羽,潘红宇,
null    2018, 39 (7): 2361-2370.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2271
摘要369)      PDF(pc) (1170KB)(192)    收藏
地下工程中破碎岩体往往处于三向应力状态,此类岩体具有孔隙率大、渗透性高等特点,在地应力与高水头作用下易发生渗流失稳破坏,诱发突水灾害。为研究三轴应力下破碎砂岩的渗透特性,运用自主研发的破碎岩石三轴渗流试验系统,采用稳态渗透法进行5种粒径破碎砂岩的渗流试验,得到了三轴应力下破碎砂岩渗透特性变化规律,推导了有效应力与渗流速度之间的关系。试验结果表明:三轴应力下破碎砂岩的有效应力与渗流速度呈线性关系,且轴向位移越大时,随有效应力的增加渗流速度减小的幅度越小;三轴应力下5种粒径破碎砂岩的孔压梯度与渗流速度服从Forchheimer关系,两者之间的相关系数达0.95以上;轴向位移恒定时,随着围压的增大,破碎砂岩渗透率k减小,非Darcy流β因子增大,各级轴向位移下,破碎砂岩的渗透率与围压之间呈指数函数关系;随着孔隙率的减小,5种粒径的破碎砂岩渗透率呈减小趋势,非Darcy流β因子整体增大,且渗透率量级为10-14~10-11 m2,非Darcy流β因子的量级为106~1012 m-1。
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11. 苏州粉土地层地连墙施工对地层扰动影响研究
朱 宁,周 洋,刘 维,史培新,吴 奔,
null    2018, 39 (S1): 529-536.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0162
摘要362)      PDF(pc) (4447KB)(159)    收藏
采用三维有限差分软件FLAC3D对地下连续墙施工进行模拟,分析苏州地区粉土地层中地连墙施工对土体扰动及周边建筑物影响。利用UBCSAND硬化规律对外部扰动作用下土体强度逐步发挥的力学特性进行表征,模拟开挖过程中浅层土体变形,并对地连墙施工中成槽开挖、钢筋混凝土施工及混凝土硬化进行全过程模拟。计算结果表明,硬化模型较好地反映地连墙施工扰动下浅层土体力学特性;地连墙成槽阶段地层变形随深度的增加而减小,地表以下20 m范围内地层变形显著,而深部土体变形较小;钢筋混凝土浇筑施工对地层变形起到抑制作用;混凝土硬化阶段地层变形趋于稳定。在该基础上采用硬化模型对苏州某基坑地连墙施工进行数值仿真,模拟结果和现场实测吻合较好。
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12. 修正Hoek-Brown强度准则在钻孔稳定性 分析中的应用
吴顺川, 姜日华, 张诗淮, 张 敏,
岩土力学    2018, 39 (S2): 1-13.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.1526
摘要362)      PDF(pc) (1660KB)(247)    收藏
钻孔稳定性分析是深部钻探工程的重要科学问题之一,选择合理的强度准则有助于提高钻孔稳定性预测的准确性,可有效地减少钻孔崩落事件的发生。由于广泛使用的Hoek-Brown准则忽略了中间主应力的影响,应用时无法充分发挥岩石强度潜能。引入一种有效克服诸多经典强度准则的奇异性与非外凸性缺陷的修正Hoek-Brown强度准则,将其应用于水平、垂直和倾斜钻孔稳定性分析中的最小泥浆压力计算,同时与Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Hoek-Brown、3D Hoek-Brown、Mogi-Coulomb和修正Lade准则等经典强度准则预测值进行对比。研究结果表明,修正Hoek-Brown准则与修正Lade、Mogi-Coulomb和3D Hoek-Brown准则的预测结果相近,且修正Hoek-Brown预测值与实际工程所用泥浆的相对误差分别为2.1%和0.76%,证明修正Hoek-Brown准则应用于钻孔稳定性分析的适用性与准确性;最小泥浆压力随钻孔深度增加呈线性递增,且受钻孔方位角和倾斜角的影响;Mohr-Coulomb与Hoek-Brown准则所预测的最小泥浆压力值最大,增加了实际工程泥浆的用量,Drucker-Prager准则所预测的最小泥浆压力最小,但给出的预测结果偏于危险,易发生钻孔失稳;基于修正Hoek-Brown准则可得到理论上最佳的钻孔位置(即所需最小泥浆压力值达到最小),为钻井工程师进行钻孔位置优化提供有益参考。
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13. 采空区建筑地基适宜性及沉降变形计算工程实例分析
任连伟,周桂林,顿志林,何停印,杨权威,张敏霞,
null    2018, 39 (8): 2922-2932.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0538
摘要361)      PDF(pc) (1101KB)(240)    收藏
基于稳定采空区场地并结合某一工程实例进行建筑地基沉降变形计算分析,并对采空区地基适宜性进行综合评判。提出一种适合于采空区地基的荷载影响深度 确定方法,采用概率积分法对采空区场地不同区域剩余变形进行预测,提出考虑活化变形、剩余变形、附加变形的采空区建筑地基沉降变形计算方法,研究结果表明:(1)建筑荷载相同时判别系数越小(0.10 (自重应力)、0.08 、0.07 、0.05 ),荷载影响深度越大;判别系数相同时建筑荷载越大,荷载影响深度也随之非线性增大。(2)对于一般采空区地基,宜采用 (附加应力)= 0.10 判别标准确定荷载影响深度;对于复杂采空区地基,宜采用 0.05 判别标准确定荷载影响深度。(3)在常规方法上( 0.20 )确定的荷载影响深度 ,对于采空区地基经对比分析,1.4 和1.8 荷载影响深度可作为一般采空区地基和复杂采空区地基工程设计参考。(4)在不引起活化变形的最高层数建筑荷载下,地表剩余变形量非常小可忽略不计,采空区建筑地基沉降变形主要是土层附加压缩变形。(5)数值模拟结果表明,采空区内边缘沉降较大、不均匀沉降明显,不宜作为建设场地;采空区中央沉降较小,没有明显不均匀沉降,宜作为建设场地。
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14. 锚固长度对锚杆受力影响分析及其临界值计算
黄明华,赵明华,陈昌富
null    2018, 39 (11): 4033-4041.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.0475
摘要354)      PDF(pc) (571KB)(167)    收藏
基于锚固界面的一种非线性剪切滑移模型,采用荷载传递方法分析了锚固长度对锚杆受力特性的影响,建立了锚杆临界锚固长度的计算方法,并通过工程案例检验其可行性。结果表明:锚固长度较小时,锚杆荷载-位移曲线为承载力较小的单峰曲线;随着锚固长度的增加,逐渐衍生出一个平缓变化区段;锚固长度越小,界面剪应力分布越均匀,但整体承载力也越小;随着锚固长度增加,界面剪应力分布的不均匀特征逐渐明显,整体承载力也随之提高;锚固长度超过一定取值时,锚固界面软化荷载、抗拔荷载以及整体承载力均趋于定值,与锚固长度无关;计算得到的临界锚固长度与工程实际的锚固长度具有较好的一致性,验证了方法的可行性。
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15. 上海黏土压缩指数和回弹指数经验关系
何 平,王卫东,徐中华,
null    2018, 39 (10): 3773-3782.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0231
摘要350)      PDF(pc) (810KB)(151)    收藏
压缩指数Cc和回弹指数Cs是土力学中表征土体变形特性的两个重要参数指标,可通过室内一维固结试验获得。但是试验过程耗时长,因此,很多学者提出了压缩指数Cc与物理指标(尤其是液限wL、天然含水率wn、初始孔隙比e0和塑性指数Ip)的经验关系。通过对比国内外压缩指数经验关系,发现压缩指数与天然含水率和孔隙比关系离散性较小,分别给出了一个统一的经验关系。采用薄壁取土器从上海某一场地取得第②~⑥层土的原状土样进行固结试验,并搜集整理分析已有文献中的试验数据和上海69个场地的岩土勘察数据,给出了上海典型土层压缩指数Cc与wL、wn、e0、Ip的经验关系。同时发现,Cc/n0与Cc以及Cs/n0与Cs(n0为初始孔隙率)之间具有高度的线性关系,从而给出了基于初始孔隙率n0预测上海黏土压缩指数Cc和回弹指数Cs的经验关系。分析了压缩指数和回弹指数的关系,结果表明,上海正常固结黏土Cc/Cs分布在4.8~6.9之间,平均值约为5.8;超固结黏土Cc/Cs分布在3.3~5.2之间,平均值约为4.3。
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16. 黏土地基中能量桩力学特性数值分析
费 康,钱 健,洪 伟,刘汉龙,
null    2018, 39 (7): 2651-2661.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2368
摘要345)      PDF(pc) (1287KB)(252)    收藏
能量桩是将地源热泵系统中的换热管埋置在桩体内部,桩同时起到承载和换热的作用,是一种新型的基础型式。为了合理分析黏土地基中能量桩的力学特性,需要了解能量桩运行过程中桩和地基土的温度响应,并考虑温度变化对土体力学性能的影响。基于有限元软件ABAQUS建立了能量桩传热分析三维有限元模型,把能量桩的传热简化为换热管内液体与管壁之间的对流传热、桩体中的热传导和地基中的热传导,将计算结果与常规理论和实测数据进行了对比验证。对热力耦合边界面本构模型进行了二次开发,通过算例验证了模型对土体压缩和剪切性状温度效应的模拟能力。利用所提出的能量桩传热分析方法和热边界面模型,考虑不同的桩顶工作荷载水平,对正常固结黏土地基中能量桩单桩的长期性能进行了研究,分析了温度循环对桩顶沉降、桩侧摩阻力和桩身轴力的影响。结果表明,工作荷载越高,温度循环次数越多,桩顶累积沉降越大。
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17. 现场岩体三轴流变试验设备研制
刘泉声, 罗慈友, 陈自由, 刘 鹤, 桑昊旻, 万文恺,
岩土力学    2018, 39 (S2): 473-479.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0886
摘要344)      PDF(pc) (960KB)(67)    收藏
深部煤矿巷道围岩存在大量软弱破碎岩体,其流变特性对井下的采矿工程具有重要的影响。为研究深部煤矿巷道围岩软弱破碎岩体的流变力学特性,研制了现场岩体三轴流变试验设备,主要包括加压稳压系统、位移测量装置和整体框架三部分,通过矿用防爆电动液压泵站驱动和控制液压油缸实现对岩体试样的加卸压和保压功能,并由位移测量装置测得岩体试样的各个方向变形,整体框架实现各部分的连接及系统荷载的传递。采用该设备对煤矿井下巷道底板上现场制备的岩体试样进行分级加载蠕变试验。结果表明,该设备可实现对在煤矿井下巷道底板上现场制备的岩体试样的压缩蠕变试验,岩体试样在同一级应力水平下表现出不同的阶段流变特征,在高低应力水平下的流变特征也各不相同,应力水平增加到破裂应力时岩体试样迅速进入加速蠕变阶段并很快发生破坏。
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18. 新型装配式基坑支护结构设计与试验
欧孝夺,全守岳,彭远胜,江 杰,吕 波,蒋 华,
null    2018, 39 (9): 3433-3439.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2964
摘要339)      PDF(pc) (4298KB)(227)    收藏
基坑支护结构作为一种临时支挡设施,如何做到确保安全的前提下降低工程造价、提高施工速度是工程界普遍关心的问题。为此,结合实际工程需要,提出一种施工安全快速、造价低、可回收利用、绿色环保的新型基坑支护型式——十字形装配式基坑支护结构。介绍并设计了该支护结构格构单元的结构选型和计算方法。依托南宁市五象新区某项目做了基坑支护现场试验,结果表明试验值与计算值相近,证明了设计方法的正确性。在该基坑支护结构支护下,基坑稳定性、基坑变形、支护结构强度均满足规范要求,可以在类似的工程中推广应用。
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19. 川南龙马溪组页岩不同应力条件下脆性破坏特征室内实验与数值模拟研究
申海萌, 李 琦, 李霞颖, 马建力,
岩土力学    2018, 39 (S2): 254-262.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0978
摘要335)      PDF(pc) (1178KB)(175)    收藏
四川盆地龙马溪组页岩具有较好的生烃潜力。为研究龙马溪组页岩力学特性,首先对完整页岩试样开展了单轴压缩试验,基于颗粒流离散单元法反演单轴压缩岩石动态破坏过程,通过模拟常规三轴压缩试验,研究不同应力条件下页岩脆性破坏特征。研究表明,该龙马溪组页岩脆性矿物含量高,强度大,脆性特征明显;不同应力条件下龙马溪组页岩发生脆性破坏时具有相似的破坏特征,且峰值强度符合Mohr-Coulomb线性规律。加载到岩石损伤应力以前,微裂纹的分布无明显方向性和区域性,该时微裂纹的分布应与岩石的非均质性有关;损伤应力后微裂纹的萌生、聚集和贯通将受应力影响。页岩的特征应力(起裂应力、损伤应力、峰值强度)与围压表现出强相关性,但围压对峰值应力的影响程度比对损伤应力和起裂应力的影响程度更大,因裂纹稳定扩展阶段,微裂纹独立产生无相互影响,峰值应力还需考虑微裂纹间的相互作用及形成的宏观破裂面粗糙性的影响。
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20. 基于MeshPy的3DGIS与三维有限元数值计算无缝耦合方法
刘振平,杜根明,蔡 洁,周 凡,刘 建,卞 康,
null    2018, 39 (10): 3841-3852.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.0221
摘要320)      PDF(pc) (1214KB)(227)    收藏
3DGIS与有限元数值计算耦合方法及其系统开发,是目前GIS与岩土工程交叉学科的重要研究内容。通过对MeshPy、GRASS GIS、vtkPython以及Scipy等多个开源库的探索与编程实践,以Python为“黏合剂”,构建了GIS与三维有限元数值计算无缝耦合的平台框架。在满足几何形状、Delaunay特性、角度、面积以及体积等约束条件下,通过MeshPy包含的Triangle与TetGen库获得能用于有限元数值计算的三角形与四面体网格,并阐述了限定Delaunay三角化(CDT)节点插入算法与四面体网格质量控制方法。以排土场为例,针对CDT网格建立的地表模型,结合vtkPython封装的模块与算法,提出了根据节点分布位置综合采用线性与三角形重心坐标的插值方法,有效消除了其他插值手段导致的部分地表高程畸变的现象。借助Scipy提供的矩阵运算模块,开发了邓肯-张E-? 模型,给出了采用中点增量法进行非线性求解的算法,并通过对室内大型三轴剪切试验的数值模拟验证了程序的正确性。最后,对准东露天煤矿北部排土场堆排过程开展三维有限元数值计算,结合GRASS GIS对排弃物料高度与厚度空间分布规律的分析结果,对排土场边坡位移变化规律进行初步研究,结果表明,排土场垂直位移与排弃料高度及厚度相关,而最大水平位移则出现在各台阶坡体边缘位置,与实际情况一致。
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21. 深基坑桩锚支护结构和土体之间协同作用
周 勇,朱亚薇,
null    2018, 39 (9): 3246-3252.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2524
摘要312)      PDF(pc) (960KB)(268)    收藏
目前深基坑桩锚支护结构的研究已引起学者的高度关注,支护结构与土体之间协同工作的研究仍然是一个亟待深入研究的课题。以桩锚支护结构与土体相互作用体系为研究对象,考虑桩后土抗力与锚杆拉力共同作用,建立静力平衡方程,在前人总结的桩锚变形协调条件的基础上,对其进行改进,并与变形协调条件的其他3种算法对比。结果表明,改进的方法更能反映桩锚支护结构受力变形的实际情况,由此算得的锚杆设计拉力较其他方法算得的锚杆设计拉力偏大,这是因为克服了前述方法中忽略锚杆倾角、增大了锚杆的伸长量以及未考虑桩锚实际受力状态的缺点。结合工程实例,应用FLAC3D模拟的桩身内力与改进方法算得的桩身内力基本吻合,说明改进方法的优越性。
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22. 非饱和土与特殊土力学及工程应用研究的新进展
陈正汉, 郭 楠、
岩土力学    2019, 40 (1): 1-54.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2577
摘要311)      PDF(pc) (794KB)(370)    收藏
对非饱和土与特殊土力学及其工程应用的近期进展做了全面系统的总结,内容包括仪器研发、基本特性、理论模型和工程应用。对非饱和土的应力理论和本构模型及缓冲材料的热力学特性等前沿科学问题做了重点阐述。在非饱和土的基本问题研究进展方面,详细讨论了持水特性、水气运移特性、结构演化、强度特性、应力理论、本构模型和数值分析;在特殊土研究进展方面,涉及16类土,主要介绍了我国广泛分布的黄土和膨胀土及用于高放废物地质处置库的缓冲材料,对其土压力、增湿变形、蠕变特性、浸水试验、边坡、动力特性和地质灾害等有关问题作了详细讨论;在非饱和土与特殊土力学的应用方面,介绍了两方面的进展:理论成果的工程应用和实用技术的研发;文末对今后的研究工作提出了若干建议。
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23. 考虑结构性的冻融作用对黄土湿陷系数的影响
丑亚玲,郏书胜,张庆海,曹 伟,盛 煜,
null    2018, 39 (8): 2715-2722.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2784
摘要309)      PDF(pc) (726KB)(320)    收藏
结构性是黄土的基本属性,黄土的湿陷特性与其结构性之间有着必然的联系。针对冻融作用对不同结构性黄土湿陷性的影响,以水泥作为模拟土颗粒间的联结材料制备了人工结构性土,开展了不同水泥含量的人工结构性土与相应的原状土、重塑土的湿陷试验,分析了结构性、冻融作用、初始含水率、湿重度及荷载大小对湿陷系数的影响规律。试验结果表明:冻融前后,人工结构性黄土的湿陷系数均比原状土、重塑土的湿陷系数小,且随着水泥含量的增加,湿陷系数有所减小;冻融之后,各土样的湿陷系数几乎均有所增加,但增加的程度和土样初始结构、含水率、干密度(压实系数)及竖向荷载关系密切,尤其当含水率接近最优含水率和土样为重塑土或水泥含量较低的人工结构性土时,冻融后湿陷系数增大幅度显著。在标准荷载200 kPa下,冻融前后原状土、重塑土的湿陷系数与其湿重度之间基本呈较好的线性负相关关系,而人工结构性黄土湿陷系数与湿重度之间并不呈线性关系;竖向荷载为50 kPa时,重塑黄土和5%水泥含量黄土的湿陷系数与冻融次数之间存在着较好的对数关系。以水泥作为土颗粒间联结材料,制备的人工结构性土是否能很好地代替原状土反映结构性黄土的湿陷特性,还需更进一步深入研究。
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24. 边坡稳定性分析条分法的细胞自动机求解和应用
陈文胜,谢亚军,刘龙武,曾红春
null    2018, 39 (10): 3505-3514.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.0982
摘要302)      PDF(pc) (1092KB)(335)    收藏
边坡稳定性分析的条分法如瑞典条分法、毕肖普条分法等,现仍是边坡分析和评估的主要方法。由于刚体条分的假定,如何简化和计算条间力,是各种方法里最为关键的问题。合理的简化成为不同方法的求解途径,也是影响其计算结果差别的主要和直接的原因。然而,带着这一简化的遗憾,各种条分法仍是我们目前分析边坡稳定性的主要手段。针对研究现状,尝试更合理求解条分法条间力的求解方法,对条块刚性接触的条间力,不做简化,而引入细胞自动机求解方法,通过迭代得到条间力的解,从而使超静定的边坡条分力学模型,得到了唯一收敛的静定解。编制了相应的程序软件CASlope。结果表明,这一求解途径是可行的,所求解的结果是合理的。
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25. 海底泥流的流变试验及强度模型
范 宁,年廷凯,赵 维,鲁 双,宋 雷,印 萍,
null    2018, 39 (9): 3195-3202.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.1227
摘要298)      PDF(pc) (4175KB)(239)    收藏
海底泥流是海底斜坡发生失稳滑动后,经复杂的水土交换作用演变成的稀式海底滑坡体,表现出土体和流体的双重特征,而现有的测试方法难以获得低剪切应变率下连续变化的强度值,不能很好地揭示其综合强度特性。利用新型全流动贯入仪和RST流变仪,对模拟海底泥流在不同剪切应变率下的流变和强度特性进行了多组试验研究,并基于试验结果分析了不排水剪切强度、屈服应力和表观黏度与含水率的相关性。基于剪切稀化理论,提出分阶段拟合模式来描述海底泥流从低剪切应变率到中高剪切应变率的流变关系;通过多种常规流变模式拟合结果的对比分析,显示出新流变模式的适用性和优势。考虑强度软化的影响,建立了全剪切应变率范围内海底泥流的不排水剪切强度模型,为海底泥流运动过程的数值模拟和灾害评价提供科学依据。
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26. 自适应锚索锚固岩质边坡地震动力响应分析
许 明,唐亚锋,刘先珊,罗 斌,唐道勇,
null    2018, 39 (7): 2379-2386.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.2028
摘要297)      PDF(pc) (654KB)(185)    收藏
强震作用下常规锚索往往会因材料变形能力不足导致应力过载而被拉断,一旦锚索失效将直接危及整个锚固结构的安全。为研究自适应锚索的动力响应规律以及在自适应锚索支护下锚固边坡的动力特性,以新型抗震锚索为原型,设计自适应锚索锚固岩质边坡试验模型,并利用振动台试验系统对试验模型进行加载。试验中采用正弦波、天津波、EI波以及Taft波等4种地震波进行研究,监测锚索的应变和边坡动力响应。结果表明:锚索的轴力和地震波幅值、类型、地震激励频率等因素密切相关;锚固边坡坡面加速度及位移沿边坡高程均有不同程度的放大,相对于无锚索支护边坡,锚固边坡坡面加速度和位移峰值均有减小;自适应锚索随着预设滑移恒阻力的不同,锚索会产生不滑移、瞬间滑移、逐步滑移3种工况,对应的锚索应变时程曲线和锚固边坡动力安全系数时程具有显著不同的特征;自适应锚索滑移工况下,滑体的安全系数虽然有局部减小的阶段,但是锚固结构的安全储备较大,可适应边坡大变形和瞬态冲击荷载的作用。试验结果可为强震区路堑边坡的支护和自适应锚索抗震设计提供一定参考。
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27. 裂隙岩体块体化程度评价方法的若干问题修正
陈庆发,牛文静,郑文师,刘俊广,尹庭昌,范秋雁,
null    2018, 39 (10): 3727-3734.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2312
摘要296)      PDF(pc) (743KB)(119)    收藏
块体化程度是评价岩体完整性的一种新指标,能从三维角度表征岩体破碎程度,但目前该方法仍存在未充分考虑岩体切割程度及块体规模、未限定基础应用条件、块体化程度等级划分不合理等缺陷。针对上述缺陷,深入分析了其产生原因,并借鉴岩体切割程度、三维块度模数、体积RQD等计算原理,限定了块体体积百分比相关概念,提出了考虑岩体完整性块度尺寸效应的块体体积综合百分比计算方法,确立了块体化程度等级及分级指标取值依据,建立了修正的块体化程度评价方法。通过对比块体化程度评价修正方法、岩土工程规范对岩体完整性的划分结果,分析了修正方法的合理性。分别以广西铜坑矿锌多金属矿体、乌东德水电工程的块体研究数据为基础,开展了修正块体化程度评价方法的实例验证,结果表明:利用修正块体化程度评价方法计算的铜坑矿+255 m中段4#试验区岩体块体体积百分比为11.18%,属轻度块状化岩体;乌东德水电站PD49-1平硐、PD4支硐块体体积百分比分别为12.847%、10.168%,均属于轻度块状化岩体,岩体完整性程度为较完整级别。与现有块体化程度评价方法比较,修正方法计算的块体体积百分比能够更准确地从三维角度表征真实岩体的完整性。研究成果对精确刻画岩体三维完整性具有重要意义。
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28. 基于摩尔-库仑准则的断续节理岩体复合损伤本构模型
陈 松,乔春生,叶 青,邓 斌
null    2018, 39 (10): 3612-3622.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.0184
摘要295)      PDF(pc) (652KB)(164)    收藏
针对工程实际中断续节理裂隙岩体的损伤本构模型,假设岩石微元强度服从Weibull随机分布,以摩尔-库仑破坏准则作为描述微元强度的表示方法,推导出细观损伤变量。利用能量和断裂力学理论,综合考虑节理几何特征及力学特性,推导宏观损伤变量计算公式。基于Lemaitre应变等效假设,考虑宏细观缺陷耦合作用,推导出复合损伤变量,建立了基于摩尔-库仑准则的宏细观缺陷耦合作用的断续裂隙岩体损伤本构模型。研究结果表明:(1)采用摩尔-库仑准则作为描述微元强度的统计分布变量建立的损伤模型能够较好地反映岩石内部缺陷分布和变形特征,该模型真实地反映岩石微元强度受应力状态的影响。(2)该模型建立的理论曲线与断续节理岩体的试验曲线吻合较好。(3)节理裂隙岩体宏观损伤变量及峰值强度随节理倾角的变化规律与综合考虑宏细观耦合作用下的损伤变量及裂隙岩体峰值强度随节理倾角的变化规律基本一致。(4)宏细观耦合作用下的等效弹性模量与节理贯通率呈非线性负相关;在节理倾角一定的情况下,损伤变量与节理长度呈非线性正相关;在贯通率较小时,岩体的宏观损伤变量与内摩擦角的关系呈线性负相关变化,贯通率达到一定程度,线性关系变成非线性关系。
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29. 基于黏弹塑性本构模型的泥石流数值模拟
李兆华,胡 杰,冯吉利,龚文俊
null    2018, 39 (S1): 513-520.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0532
摘要293)      PDF(pc) (2364KB)(184)    收藏
泥石流是一个世界范围的地质灾害问题,多年来受到广泛而深入的研究。大多数工作致力于分离地研究岩土材料破坏前的失稳机制和失稳后的快速流动扩展。尝试以一种连续方法模拟完整的泥石流过程,仅用一个本构模型描述泥石流的起始、扩展和停滞。首先讨论了重力增大和基质吸力降低诱发泥石流的力学机制,描述了泥石流过程中岩土材料力学性质的弹塑性–黏性转变现象,对泥石流进行了黏弹塑性的全程模拟,并对挡土墙的冲击效应进行了启发性研究,证明了研究中所使用的本构模型可以准确地描述岩土材料的固流转化现象,数值方法可以很好地对均质连续介质进行大位移模拟。
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30. 渗透压–应力耦合作用下页岩渗透性试验
左宇军,孙文吉斌,邬忠虎,许云飞,
null    2018, 39 (9): 3253-3260.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2796
摘要292)      PDF(pc) (4404KB)(245)    收藏
为了探究渗透压-应力耦合作用下页岩的渗透性,选用岩石伺服三轴试验系统,在不同渗透压差和围压条件下对页岩进行全应力、应变渗透性试验。分析页岩不同变形阶段与渗透率的关系,探讨页岩破坏过程中形成的局部压缩带与渗透性的关联性。试验结果表明:相同渗透压差、不同围压下,初始渗透率随着围压增大而呈不同程度的减小,峰值强度随着围压增加而增大;相同围压、不同渗透压差下,试样渗透率随着渗透压差增加而呈不同程度的增大,但是峰值强度有一定程度的降低;试验结果表明,页岩出现了局部压缩带的现象,压缩带的出现对渗透率增加有着抑制的作用,它的出现并不是页岩脆-延转换临界点出现的特征,而是孔裂隙萌生、扩展并开始软化的标志性特征;页岩试样在高围压条件下出现硬化现象,在低围压条件下的页岩试样内部孔裂隙渗流网络的形成早于高围压下硬化的页岩试样,破坏模式以高角度剪切破坏为主。研究页岩不同应力环境下的渗透性,对揭示页岩气开发过程中页岩的渗流机制具有实际意义。
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31. 橡皮膜嵌入解析解及试验验证
吉恩跃,朱俊高,余 挺,金 伟,
null    2018, 39 (8): 2780-2786.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2767
摘要292)      PDF(pc) (2223KB)(235)    收藏
对于粗颗粒土三轴固结排水剪试验,橡皮膜嵌入是影响试验体变测量的最重要因素。通过分析橡皮膜嵌入机制,指出影响膜嵌入量的主要因素如下:有效净压力p、平均粒径 、橡皮膜厚度 、弹性模量 、接触面积 ,以及初始孔隙比 。基于Kramer等给出的膜变形模式,根据板壳理论和弹性力学的基本方程,利用能量守恒定律推导出了考虑初始孔隙比的橡皮膜嵌入量解析解。同时,采用在中三轴试样中埋置不同直径铁棒的方法进行等向固结试验,获得各个围压下粗颗粒土试样的橡皮膜嵌入量。最后,将解析解与试验结果以及前人的解析解进行对比。结果表明,解析解计算得到的膜嵌入量和试验值吻合度较高,验证了所推导解析解的正确性与适用性。
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32. 不同加载方向条件下堆石料剪胀特性试验研究
孔宪京,朱发勇,刘京茂,邹德高,宁凡伟,
null    2018, 39 (11): 3915-3920.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.0329
摘要289)      PDF(pc) (477KB)(333)    收藏
剪胀方程描述的是塑性应变增量比例大小的变化规律,是构建弹塑性模型的重要组成部分。然而目前堆石料的剪胀方程大都是根据等围压 路径得到的,这些剪胀方程是否能反映不同应力路径条件下堆石料的剪胀规律还尚不明了。开展了等围压 、等轴向力 、等平均主应力p、等主应力比 共4种应力路径下的堆石料大型三轴试验,研究了应力路径对堆石料剪胀规律的影响。试验表明:不同路径的剪胀比 和应力比 均呈近似线性关系,但剪胀比与应力比不存在一致的关系,表现出明显的应力路径相关性;在 - 空间中,剪胀线随着应力增量方向的变化会发生平移和转动,其斜率 和截距参数 均随 ( )的增大而增大;目前的剪胀理论不能较好地描述剪胀的应力路径相关性,提出了一个考虑应力增量方向影响的修正剪胀方程并对其进行了试验验证。
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33. 地震波振幅对黄土-泥岩边坡动力响应规律的影响
张泽林, 吴树仁, 王 涛, 唐辉明, 梁昌玉,
岩土力学    2018, 39 (7): 2403-2412.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2335
摘要287)      PDF(pc) (1005KB)(228)    收藏
研究地震作用下黄土-泥岩边坡动力响应特征,对边坡的稳定性评价和抗震设计具有重要指导意义。基于边坡的离心机振动台试验和数值模拟分析,研究地震波振幅对边坡地震动响应的影响规律,结果表明:由坡体深部至浅表层,黄土-泥岩边坡的水平向和垂向加速度放大效应呈非线性增加,且水平向大于垂直向,在坡体顶部到达最大,表现为趋表效应和高程效应;在边坡内部岩性接触部位,黄土层内动力响应较大,泥岩中动力响应较小,表现为岩性效应;随着输入地震波振幅的增加,坡体动力响应表现为先增大后减小的趋势,当输入振幅达0.3g时,坡体动力响应最大。黄土-泥岩边坡的变形破坏过程为:随输入地震波振幅增加,坡顶逐渐形成拉张裂缝,不断扩展,坡体中上部溜土,产生向临空面方向的位移,坡体中部发生鼓胀隆起,局部坡体振动松散,岩土体滑落至坡脚堆积。
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34. 吸力历史对非饱和粉土动力变形特性的影响
李 宣, 孙德安,张俊然,
null    2018, 39 (8): 2829-2836.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.0667
摘要286)      PDF(pc) (777KB)(156)    收藏
以非饱和粉土为研究对象,利用吸力可控的动三轴仪对其进行动力变形试验,得到了在不同净围压和不同吸力路径下非饱和粉土试样的骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,研究了先脱湿后吸湿的吸力历史对其动力变形特性的影响。结果表明,在同一净围压和吸力下,非饱和粉土试样经历过先脱湿后吸湿的骨架曲线和动弹性模量比仅经过脱湿的要高,而试样经历过先脱湿后吸湿的阻尼比比仅经过脱湿的要小;此外,随着非饱和粉土试样经历过最大吸力的增大,其骨架曲线和动弹性模量增大,而阻尼比减小。试验结果可用非饱和土的平均骨架应力和弯液面水的表面张力作用来解释,并用两项联合预测非饱和土试样的最大剪切模量。
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35. 基于冻融交界面直剪试验的冻土斜坡失稳过程研究
高 樯,温 智,王大雁,牛富俊,谢艳丽,苟廷韬,
null    2018, 39 (8): 2814-2822.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2552
摘要285)      PDF(pc) (1253KB)(204)    收藏
为了探讨多年冻土区自然斜坡失稳机制,开展了不同含水率黏土、粉土、砂土的土-冰交界面直接剪切试验和相应融土的直接剪切试验。结果表明,砂土和砂土-冰冻融交界面剪切应力-变形特性主要表现为弹性变形,且剪应力存在明显峰值;粉土、黏土及相应的冻融交界面在很小的变形范围内表现为塑性变形,且剪应力无峰值。水分对砂土活动层抗剪强度影响较弱,表现为水分增高,内摩擦角小幅降低。水分对粉黏土活动层抗剪强度影响剧烈,表现为水分增高,粉黏土黏聚力急剧减小。研究发现,冻土区斜坡失稳更易发生于细颗粒粉黏土中。相对于粉土,粉土-冰冻融交界面抵抗剪切变形的能力更强,粉土斜坡潜在滑动面更易发育在冻融交界面上层附近;相对于黏土,黏土-冰冻融交界面抵抗剪切变形的能力更弱,黏土斜坡更易在冻融交界面处发生滑动。同时,细粒土斜坡极易在达到最大融化深度前提前失稳,斜坡坡度越高,失稳时间越提前。融化期活动层水分增多导致潜在滑动面黏聚力降低是细粒土冻土斜坡失稳的最主要原因,孔隙水压对冻土斜坡具有一定影响,在稳定性评价时要考虑活动层水位的影响。
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36. 考虑砂土抗剪强度空间变异性的盾构开挖面稳定性分析
程红战,陈 健,胡之锋,黄珏皓,
null    2018, 39 (8): 3047-3054.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.2721
摘要284)      PDF(pc) (1068KB)(185)    收藏
采用传统研究方法对盾构开挖面稳定性的分析多基于土体是均质、各向同性材料的假设,显然与其本身的非均质性相违背。为此,开展了考虑土体抗剪强度参数的空间变异性对盾构开挖面稳定性的影响研究。在随机场理论的基础上,采用协方差矩阵分解法建立了描述砂土内摩擦角空间变异性的三维随机场模型,借助于数值分析软件平台研究了内摩擦角的变异系数、自相关距离对开挖面失稳模式、极限支护应力的影响规律,并采用概率分析法探讨了极限支护应力特征值的选取。结果表明:砂土内摩擦角的空间变异性对开挖面稳定性有重要的影响;随内摩擦角的变异系数的增大,极限支护应力的概率分布离散性越大;开挖面失稳模式与自相关距离的大小密切相关,当自相关距离与隧道直径比较接近时,开挖面可能出现局部失稳;提出了开挖面极限支护应力特征值的概念,并结合失稳概率给出了其初步确定方法。
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37. 滑坡作用下既有隧道锚索加固的物理模型试验与数值模拟研究
张治国,张成平,马兵兵,宫剑飞,叶 铜,
null    2018, 39 (S1): 51-60.   DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0625
摘要283)      PDF(pc) (6276KB)(120)    收藏
工程实践中有些隧道不可避免的需要穿越滑坡变形区,在后期地质演变作用及施工扰动荷载作用下原来没有明显变形的斜坡会出现较大变形,甚至发展成滑坡,对既有隧道结构产生不同程度的病害。国内外多数学者针对隧道开挖引起的滑坡体变形影响研究较多,针对滑坡体作用下既有隧道结构的受力变形及加固措施效果研究较少。为研究山体滑坡区域既有隧道锚索加固措施下的系统力学机制,首先建立地质力学模型试验,研究不同数量锚索加固后滑坡体与隧道结构的相互作用规律,并与无锚索加固措施工况进行对比,发现增加锚索加固后滑坡体沉降、隧道弯矩、滑坡体与隧道表面接触力明显减小,而不同数量加固锚索工况下上述观测值变化不大。此外,建立了相应工况的数值模型,与物理试验结果进行了对比得到较好一致性。研究成果可为山体滑坡区域隧道锚索加固方法改进提供一定的理论依据。
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38. 干湿-冻融循环下延吉膨胀岩的力学特性及其应力-应变归一化
曾志雄,孔令伟,李晶晶,李聚昭,
null    2018, 39 (8): 2895-2904.   DOI: 10.16285/j.rsm.2017.0048
摘要277)      PDF(pc) (1594KB)(243)    收藏
为了研究干湿、冻融和干湿-冻融循环作用对延吉膨胀岩的应力-应变关系、体变特性、抗剪强度的影响,开展了一系列的固结排水剪切试验。结果表明:未循环试样的应力-应变关系曲线表现为稳定型或弱应变软化型,3种环境作用后试样应力-应变关系曲线呈现出一定的应变软化特性,剪胀明显,而且围压越小、循环次数越高的试样软化和剪胀的程度越高;随着循环次数的增加,3种环境作用下试样的黏聚力急剧减小,而内摩擦角略有增加;干湿-冻融循环作用下试样的应力-应变关系软化程度最高,剪胀最显著,试样的黏聚力降低的幅度最大。基于Konder双曲线模型,对循环处理前后试样的应力-应变特性进行归一化分析,建立了考虑干湿-冻融循环次数和围压影响,能同时描述应变软化型和硬化型的应力-应变关系式,并对不同干湿-冻融循环次数试样的应力-应变曲线进行预测,预测值与实测值较为接近,预测效果较好。
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39. 非饱和土的承载结构与岩土广义结构性
段晓梦,曾立峰,
null    2018, 39 (9): 3103-3112.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.3004
摘要276)      PDF(pc) (662KB)(349)    收藏
鉴于非饱和土的复杂性,经典的3相模型过于简单,不利于分析相间相互作用及正确定义土中应力。将非饱和土视为一种特殊结构,并细分为6相,定义了其承载结构——广义土结构,进而分析了饱和土与非饱和土的主要差异:承载结构和孔隙流体均不同。基于承载结构的共性,提出了一套定性描述土体结构特点的指标——广义结构性,其普遍适用于描述不同土的承载结构特点。结合实际现象,分析了各指标的合理性,指出湿陷的本质是广义土结构的弱化。此后,分析了两种代表性相间相互作用,揭示了中性应力的物理意义,并合理定义了吸应力,最终明确了土骨架总应力就是“有效应力”。
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40. 软土虹吸排水完整井非稳定流模型及解析解
吴 纲,孙红月,付崔伟,陈永珍,汤碧辉,
null    2018, 39 (9): 3355-3361.   DOI: 10.16285/j.rsm.2016.3005
摘要274)      PDF(pc) (1311KB)(223)    收藏
软土地基的处理一直是工程界的难题,大多数处理方式采用排出软土中水的措施。虹吸排水免动力,且操作简单,可以降低地下水。根据该技术的这些优点,可以将其应用于软土地基处理领域。为了得到虹吸排水作用下土体内部的水位及虹吸管内流量的变化,针对软土中地下水运动进行理论分析。基于Theis理论,针对潜水含水层完整井的轴对称井流微分方程,采用Boltzmann变换,推求得到虹吸过程中软土地基中的水位和流量的显式解析解,并进行室内物理模拟试验验证。结果表明,解析解与试验数据较吻合。与前人经典解析解进行对比,表明相对误差绝对值范围为0~15%,误差较小。推导得到的解析解相比经典解析解而言,计算更简单,更有利于工程应用。
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