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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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2015年, 第36卷, 第S1期 刊出日期:2015-07-11
基础理论与实验研究
超固结土热黏弹塑性本构关系
孔令明,姚仰平
. 2015 (S1):  1-8.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.001
摘要 ( 1636 )   PDF(513KB) ( 1592 )  
热黏弹塑性本构模型是描述土在温度(热)和时间(黏)耦合作用下的应力-应变关系的本构模型。在一些新型岩土工程诸如高放核废料地质处置、地热资源开发与贮存的建设中,需要同时考虑温度和时间对土的影响,所以建立一个热黏弹塑性本构模型具有理论和实际意义。将温度变化对黏土体积和强度参数的影响引入笔者之前提出的超固结土等向应力-应变-时间关系,建立了一个等向应力条件下的应力-应变-时间-温度关系。随后,基于该关系推导了屈服面硬化定律,并将其与超固结土统一硬化模型的屈服方程和流动法则结合,建立了超固结土的热黏弹塑性本构模型。最后,使用新模型预测室内试验,证明新模型能够反映时间和温度对土体积、一维压缩曲线和前期固结压力的耦合影响。
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粒间胶结接触力学特性的三维试验研究
蒋明镜 ,金树楼 ,刘 蔚 ,刘 俊 ,
. 2015 (S1):  9-13.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.002
摘要 ( 1260 )   PDF(943KB) ( 1531 )  
为实现结构性砂土离散元接触模型合理性的三维试验验证,设计了一套可用于三维半球形理想胶结颗粒成型及实现不同加载条件下的接触力学特性测试装置,制备了一定胶结尺寸的环氧树脂半球形颗粒胶结试样,在一系列辅助加载装置中初步开展了不同加载条件(拉伸、压缩、剪切、弯转、扭转)下的力学性能测试。结果表明,该装置可用于实现三维情况下胶结颗粒接触力学特性测试;不同加载条件下的实测试验结果与二维试验成果基本一致;峰值剪切、弯矩、扭矩随着法向荷载的增大呈现先增大后减小的趋势,存在一个相同的临界法向荷载。
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考虑吸附水的非饱和土耗散本构关系研究
胡亚元
. 2015 (S1):  14-18.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.003
摘要 ( 1154 )   PDF(442KB) ( 1375 )  
为了探索土水吸附特征对非饱和土力学特性的影响,根据赋存环境把土中水分为储存在毛细管内液面张力吸纳作用占主导的自由水和包裹在土颗粒周围基质静电吸着作用占主导的吸附水。通过把土颗粒基质与吸附水一起共同视为非饱和土骨架相,自由水视为液相、土中气视为气相,获得了考虑吸附水的非饱和土功表达式。根据热力学耗散理论,利用功表达式和局部热力学平衡假定,获得非饱和土在绝热变形过程中的熵流和熵产。基于热力学吸附平衡理论获得土中吸附水的吸附方程,进而提出具有实用性的吸附水土-水特征曲线。利用熵产表达式中的热力学共轭量和耗散空间的Drucker 塑性公设,采用纯简化有效应力和有效吸力这一对双应力变量,建立了考虑吸附水的土水完全耦合的非饱和土弹塑性理论框架,据此获得采用净应力和吸力表示的弹塑性柔度矩阵,用于采用上述本构理论建模时理论模型与土工试验成果之间直接相互验证。
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湛江强结构性黏土强度特性的应力路径效应
孔令伟 ,臧 濛 ,郭爱国 ,拓勇飞,
. 2015 (S1):  19-24.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.004
摘要 ( 1288 )   PDF(1341KB) ( 1382 )  
为探讨湛江强结构性原状土与相应重塑土在不同应力路径下的强度特性及其与结构性的关联性,开展了在不同固结条件下的主动压缩、被动压缩、主动伸长3种应力路径试验,分析了该强结构性黏土在不同应力条件下的力学性状与强度特性。结果表明,湛江黏土的剪切破坏形态主要是单一型、双交叉剪切带与“腰鼓”型3类,应力-应变特性主要为轻度应变软化、强烈应变软化、轻度应变硬化、强烈应变硬化4类;偏压固结下试样破坏应变小于等压固结相应值,破坏强度及初始弹性模量比后者大;不同应力路径下土的强度差异主要反映在结构屈服前有效黏聚力的不同,结构屈服前,原状土的黏聚力高于重塑土的黏聚力,内摩擦角小于后者;结构屈服后,黏聚力逐渐减小,内摩擦角略有增大。原状土到重塑土的转变过程是黏聚力与内摩擦力在土体内部相互消长的过程,强结构性黏土在结构屈服前的强度指标具有较强应力路径依赖性。
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花岗岩残积土冲击损伤与损伤演化特性试验研究
胡 华 ,蔡 亮 ,梁健业 ,程 剑 ,李祥华 ,
. 2015 (S1):  25-30.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.005
摘要 ( 1169 )   PDF(870KB) ( 1440 )  
选取东南沿海某建筑工程地基浅层残积土为试样,运用超声波岩土损伤检测技术,测试计算在不同冲击荷载作用下试样纵波波速。选用纵波波速为损伤变量进行损伤度计算,分析了冲击荷载冲击频率、冲量等参数对试样损伤度的影响关系。同时结合试样试验破坏实际情况,分析了冲击荷载作用下试样损伤演化破坏特性。结果表明,随着冲击频率和冲量的增大,残积土试样损伤度都有增大上升趋势;随着损伤度的增加,残积土冲击损伤演化过程可分为小变形、端部出现裂纹、前端1/3处鼓胀或出现裂纹、前端裂纹扩展与表面剥落等几个不同破坏阶段。研究结论为揭示动荷载作用下残积土动力损伤演化规律提供科学依据和量化参数。
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硬化土模型体积屈服机制及其本构积分算法研究
黄伯麒 ,朱合华 ,
. 2015 (S1):  31-37.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.006
摘要 ( 1284 )   PDF(4166KB) ( 1336 )  
剪切-体积双屈服机制的硬化土(Hardening-Soil)模型能够相对准确地反映土体复杂应力路径的影响在岩土工程中已得到广泛的应用,国内的相关研究对于其体积屈服机制的理解上普遍存在着偏差,相关文献对于其内部控制参数解法的描述并不正确,无法体现该模型准确模拟单轴压缩及K0固结特性等方面的优势。笔者从对其体积屈服和硬化内部控制参数的物理意义的着手,解释了该模型体积屈服机制的工作过程,并进一步给出了其内部控制参数的显式解析算法及推导过程。针对于该模型的非线性弹性-多屈服机制塑性所导致的数值求解复杂性,给出了其基于改进欧拉中点法的本构积分算法,结合相关研究的参考试验及数值计算结果进行了验证。
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楔形桩和等截面桩中性点位置可视化对比模型试验
孔纲强 ,孙学谨 ,曹兆虎 ,周 杨 ,
. 2015 (S1):  38-42.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.007
摘要 ( 1821 )   PDF(528KB) ( 1619 )  
地面堆载作用下楔形桩中楔形角的存在可以降低桩身下拽力,但针对倒楔形角的存在与中性点位置关系的研究却相对较少。为了分析地面堆载作用下楔形桩和等截面桩的桩-土相互作用机制,基于透明土材料和PIV(particle image velocimetry)技术,采用非插入式测试方法开展地面堆载作用下楔形桩和等截面桩中性点位置的对比模型试验研究,测得不同地面堆载等级作用下桩体沉降与桩周土体沉降等变化规律,探讨了桩-土相对位移、中性点位置与地面荷载等级的变化规律。研究结果表明,利用透明土材料来研究桩基中性点位置的试验方法在技术上是可行的;文中试验条件下楔形桩和等截面桩中性点位置均随着地面堆载等级的增加而降低。
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抛石挤淤深度的计算方法和模型试验
闫澍旺,陈 静,孙立强,陈 浩,林 澍
. 2015 (S1):  43-48.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.008
摘要 ( 2276 )   PDF(826KB) ( 2405 )  
在含水率大、抗剪强度低的淤泥中采用抛石挤淤的办法加固地基或建造围埝,处理效果好且经济效益显著,因此得到了广泛地应用。抛石在软弱地基中下沉,直至其重力与地基承载力平衡为止。挤淤所形成截面的形状及抛石下沉深度的计算是此项研究的重点,基于抛石截面为倒梯形和矩形两种形状的假定,考虑淤泥表面隆起对承载力的影响,利用土体极限平衡理论,推导出抛石挤淤深度与抛石高度的关系。通过抛石挤淤的模型试验和现场挤淤的数据,分析比较两种假定下挤淤公式的准确性和适用性,试验结果与公式吻合性很好,该研究结果可为相关工程的设计和施工提供参考。
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非饱和粉质黏土坡面降雨非正交入渗试验研究
王成华,万正义
. 2015 (S1):  49-54.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.009
摘要 ( 1127 )   PDF(4393KB) ( 1199 )  
传统降雨入渗分析是以降雨强度在坡面上的正交分量作为边界条件,不符合实际降雨的非正交入渗规律。为了研究非饱和粉质黏土的非正交入渗规律性,首先通过对正交入渗理论的综述,揭示并分析目前降雨入渗理论在坡面流模型和边界条件方面的缺陷。采用自行研制的室内降雨试验装置对非饱和粉质黏土进行不同降雨强度、坡角和孔隙比的降雨入渗试验,结果表明,非饱和粉质黏土坡面降雨入渗是并非简单正交分解入渗而是非正交入渗;对于坡角和孔隙比为定值的土坡,具有最大坡面入渗的最优雨强;土的孔隙比越小,降雨初期入渗率随时间变化越快,入渗率趋于稳定状态越快;入渗率和累积入渗量并不是随坡角的增大呈单调变化,而存在对应入渗水量最少的最优坡角。
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基于颗粒介质的桩承式路堤土拱效应试验分析
房营光 ,侯明勋 ,谷任国 ,冯德銮 ,陈 平,
. 2015 (S1):  55-60.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.010
摘要 ( 1842 )   PDF(1077KB) ( 1599 )  
土拱效应的形成和荷载传递机制是进行桩承式路堤中桩土相互作用分析的关键性技术问题。为了探究宏观土拱效应形态的演化过程,借助于传统的光弹试验技术,研制出一种直径为3 mm的聚碳酸酯颗粒,通过自制的加载装置和光测力学图像处理系统,实现了桩承式路堤内部应力分布的可视化,直接观测到模型内部力链网格的产生、分布及变化,求得不同高跨比下桩土应力比变化,并与数值模拟的对比分析。结果表明,随着高跨比的减小,土拱形状由三角形变为半圆形,桩土应力比逐渐减小,当填土高度与桩间距的比值 时,可以形成完整的土拱;当 时,土拱效应开始消失。
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轴向荷载作用下管与软土相互作用模型试验
王建华 ,杨召焕 ,
. 2015 (S1):  61-65.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.011
摘要 ( 1571 )   PDF(789KB) ( 1504 )  
开展室内模型试验研究了PE涂层足尺管道在软弱黏土中发生纵向位移时静置时间、加载速率以及土层不排水抗剪强度3个因素对轴向摩擦特性的影响。研究表明,管与软黏土纵向相互作用的抗力-位移曲线存在硬化型和软化型两种形式,前者的峰值摩擦阻力一般出现在加载过程的最后阶段,而后者的峰值摩擦阻力则出现在相对位移为(0.005~0.02)D(D为 管直径)范围内;试验测得的峰值摩擦系数取值介于0.12~0.23之间,且该值比美国API规范推荐值偏小;管土纵向峰值摩擦系数与加载速率成正相关关系,且加载速率对抗力-位移曲线类型无显著影响;常见的不排水抗剪强度范围内,土层的不排水抗剪强度值越低,纵向摩擦系数越大。上述结论可为海底埋设管线与软黏土纵向相互作用摩擦系数的确定提供参考依据。
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结构性黄土的剪切带及强度特性的真三轴试验研究
邵生俊 ,陈 菲 ,代亚锋 ,陆 嫄 ,
. 2015 (S1):  66-70.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.012
摘要 ( 1825 )   PDF(565KB) ( 1578 )  
采用西安理工大学自主研发的真三轴仪,对西安白鹿原黄土进行了不同中主应力比值、不同固结围压的试验研究,探讨了黄土剪切带形成与峰值强度、中主应变与大主应变关系曲线、体应变与大主应变关系曲线特征点之间的联系以及子午平面、 平面上的强度变化规律。分析了真三轴应力条件下黄土强度变形规律和试样剪切带破坏模式和黄土在复杂应力状态下剪切带形成的判断依据和原因,研究表明,真三轴压缩原状黄土具有明显的剪切带,围压和中主应力比值较小时表现为软化,围压和中主应力比值较大时则表现为硬化;中主应变、体应变与大主应变关系曲线较为一致的转折点反映了土变形性状发生变化;与中主应变方向一致的剪切带两侧土结构块体产生相对滑移,剪切带开始形成和发展;土应变曲线的转折点可以作为土固结结构内剪切带形成的判断依据;子午平面上强度线呈线性变化规律, 平面上呈曲边三角形非线性变化规律,并且与 -SMP强度准则较为接近。不同应力条件下剪切带变化复杂的破坏模式与黄土原生的结构特征和加载共同作用的变化有密切联系。
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极限平衡条件的拓展与土工结构稳定分析
邵龙潭,刘士乙
. 2015 (S1):  71-75.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.013
摘要 ( 5605 )   PDF(1035KB) ( 1605 )  
与土体稳定有关的工程问题诸如挡土结构物上的土压力、地基承载力以及土坡稳定性都与土的极限平衡状态相关 联。将土体一点(单元)的极限平衡条件推广,给出土体沿滑动面的极限平衡条件,证明了该条件的充分必要性。依据该条件,提出了有限元应力分析与极限平衡结合的有限元极限平衡法及土体稳定的安全系数,并明确了安全系数的物理意义,以评价土工结构的稳定性。随后,列举了该方法在土工结构稳定分析中的一些具有代表性的应用,证明了该法是有效的,可以用于分析岩土工程中的稳定问题。
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刚性桩复合地基沉降计算的简化方法
杨光华 ,范 泽 ,姜 燕 ,张玉成 ,
. 2015 (S1):  76-84.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.014
摘要 ( 1375 )   PDF(699KB) ( 1445 )  
既简便又具有较好精度的刚性桩复合地基沉降计算方法仍是工程实践中迫切需要而又有待于解决的问题,文中提出了一个解决的简化方法。在刚性桩复合地基中,由于桩间土荷载水平不高,将桩间土荷载-沉降曲线近似为线性。当桩的荷载水平不高时,对桩的沉降可按线性考虑,线性关系可按线弹性方程计算得到。若桩可能进入非线性甚至塑性,则假设桩的荷载-沉降曲线满足双曲线规律,可较好地考虑桩的非线性沉降过程。通过计算单桩承载力特征值下的沉降,然后通过双曲线方程特点得到桩的非线性沉降方程。对于有单桩静载试验的情况,提出直接利用单桩试验曲线建立单桩的双曲线方程。最后依据共同作用时桩和桩间土的变形协调条件和静力平衡方程,即可计算其实际基础下复合地基的沉降,从而得到一个刚性桩复合地基沉降计算的简化方法。工程实例表明,简化是方法既简便又具有较好的精度,可为工程实践提供一个有效实用的计算方法。
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基于热力学的临界状态模型的返回映射算法及实现
孙 翔 ,郭晓霞 ,邵龙潭 ,
. 2015 (S1):  85-93.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.015
摘要 ( 1503 )   PDF(4522KB) ( 1457 )  
相对于其他临界状态模型,基于热力学的临界状态(TCS)模型不需要引入塑性势假设,能够自动满足热力学定律。通过对TCS的修正,使其能够模拟初始K0固结的影响,利用了返回映射算法进行了TCS模型的ABAQUS本构二次开发,通过与ABAQUS内嵌的修正剑桥模型(MCC)计算结果的对比,证实了该程序的可靠性。对模型中的2个控制屈服面形状的参数进行了讨论,分析了它们对应力-应变关系与剪胀关系的影响,修改TCS模型参数可以实现非椭圆的屈服面,进而拓展了模型的适用范围,不同的参数对于屈服面形状和大小的影响也有所不同。同时还比较了采用考虑K0固结及旋转硬化的TCS模型与不考虑K0固结及旋转硬化的MCC模型所得到的应力-应变关系与剪胀关系的差异。对于真实土体,K0固结及旋转硬化是土体的基本力学特性。最后证明了TCS模型较MCC模型(模型中没有考虑旋转硬化与K0固结对硬化规律的影响)可以很好地模拟该特性,所以更加有效。
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岩石单轴压缩下能量与损伤演化规律研究
张国凯,李海波,夏 祥,李俊如,于 崇,刘景森
. 2015 (S1):  94-100.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.016
摘要 ( 1513 )   PDF(923KB) ( 1965 )  
能量变化是材料各参数变化的本质特征。通过颗粒流模拟岩石单轴压缩试验,从细观力学角度分析能量转化、裂纹扩展及损伤演化规律。颗粒流利用细观颗粒的运动克服了宏观力学理论不易实现试件多裂纹破坏形态的缺点,以此研究能量变化更加合理。应力-应变各阶段能量与微裂纹及损伤存在着相互对应的发展关系。通过3种工况论证了宏-细观力学参数对应关系,采用最小二乘法拟合得出微裂纹与轴向应变呈幂次函数关系。采用割线模量定义损伤变量,取模量加速下降处(对应裂纹加速扩展)为损伤门槛,对应损伤阈值为0.158。3种工况下微裂纹数量与损伤呈线性发展关系,为损伤演化的深入研究提供参考。
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天然沉积结构性黏土原位压缩规律及预测模型研究
刘维正 ,瞿 帅 ,张军辉,
. 2015 (S1):  101-108.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.017
摘要 ( 1260 )   PDF(789KB) ( 1394 )  
通过天然沉积黏土的原状样与重塑样的压缩对比试验,揭示了屈服后土结构性的渐进性破损过程以及由常规 曲线确定的压缩指数 随固结压力呈非线性变化性状给实际工程沉降计算参数选取带来不便。采用 双对数坐标表示方法,通过不同初始结构大小的黏土试验数据证实了 压缩曲线在屈服前后段具有良好的线性关系,实现了结构屈服应力、屈服前后压缩指标有效统一确定。在该坐标体系下给出了考虑取样扰动影响的原位压缩曲线恢复方法,建立了结构性黏土的双线性压缩模型,结合文中与文献中试验数据给出了结构屈服应力与不排水强度、屈服后压缩指标与稳定指数SI和液限wL的经验关系。研究结果可为天然沉积土地基固结沉降计算参数的合理选取提供依据。
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复合衬层中变系数有机污染物迁移规律分析
徐江伟 ,余 闯 ,蔡晓庆 ,杨 萌,
. 2015 (S1):  109-114.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.018
摘要 ( 1003 )   PDF(434KB) ( 1365 )  
土工膜和下伏压实黏土组成的复合衬层已被广泛用作填埋场的防渗屏障系统。有机污染物在复合衬层中迁移时,其主要运移机制是扩散作用。假设有机污染物在土工膜中稳态扩散,并假设在下伏衬层中扩散系数为迁移距离的线性函数,且考虑降解作用的影响,建立了有机污染物在复合衬层中的一维扩散模型,针对零浓度下边界条件,获得了模型解析解。基于该解析解,分析讨论了相关参数的敏感性。结果表明,相关参数对计算结果影响很大,降解半衰期对污染物运移同样存在较大影响。该解析模型仅适用于有机污染物在两层复合衬垫中的迁移问题,可为填埋场的初步设计提供参考
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干湿循环下南阳膨胀土的土水和变形特性
孙德安,黄丁俊
. 2015 (S1):  115-119.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.019
摘要 ( 1433 )   PDF(611KB) ( 1460 )  
对初始状态相同南阳膨胀土试样进行1~6次干湿循环,选取其中的1、3、6次循环后的试样,采用饱和盐溶液蒸汽平衡法测定其含水率、孔隙比、饱和度等与吸力的关系,并对比分析干湿循环对南阳膨胀土的持水能力影响。在1~6次干湿循环过程中,以环刀为参照物拍摄每次烘干后试样上表面照片,用数字图像处理提取图像中的裂隙与收缩面积,以此分析试样烘干过程中裂隙与收缩与干湿循环次数的关系。试验结果表明,干湿循环过程中相同吸力的试样含水率略降低、孔隙比略增大、持水能力略降低,烘干过程中试样收缩面积增大,裂隙展开面积增大,但上述性质变化幅度都随干湿循环次数增加而减小。试验成果为研究膨胀土的持水能力和湿胀干缩变形性质随干湿循环的变化规律提供实测数据。
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吹填场区软黏土地基的次固结特性研究
雷华阳 ,李 宾 ,仇王维 ,卢海滨 ,任 倩,
. 2015 (S1):  120-124.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.020
摘要 ( 1084 )   PDF(652KB) ( 1349 )  
针对天津中心渔港吹填场区软黏土地基进行了一系列的固结压缩试验,获得应力、应变与时间的关系,对比分析了吹填土层和天然沉积土层的固结和次固结特性,为吹填场区软黏土地基变形模型建立及长期工后沉降预测提供理论依据。研究表明,吹填土和天然沉积土的应变速率与时间双对数曲线具有很好的线性相关性;处理后吹填土含水率和压缩性较低,天然沉积土含水率和压缩性高;随荷载P增大,吹填土的次固结系数Ca?变化不大,天然沉积土的次固结系数Ca先增大后减小,最终趋于稳定;次固结系数Ca与压缩指数Cc具有良好的线性相关性,其随时间的增加均呈对数下降趋势。
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考虑孔压积累-消散耦合的等效有限元方法
钱建固 ,林志果 ,马 霄 ,
. 2015 (S1):  125-130.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.021
摘要 ( 1283 )   PDF(4428KB) ( 1225 )  
交通荷载往复作用下饱和软土路基会发生显著的工后沉降,并引起不均匀沉降。采用基于室内循环三轴或空心圆柱扭转试验建立的经验显式模型与等效有限元相结合方式,在预测路基长期沉降方面取得了较好的效果。然而,其采用的瞬时积累、逐步消散的孔压模型与实际工程中孔压积累与消散同时进行有着明显的差异。忽略这种差异将会使得计算结果低于实际值。采用能反映自然排水条件下震动孔压长消规律的解析公式,对以上的不足作出改进,并用改进的孔压模型计算了上海浦东国际机场第一跑道的长期运营沉降。分析表明,与瞬时积累、逐步消散的孔压模型相比,考虑孔压积累与消散耦合效应的孔压模型,计算结果更接近实测资料。
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基于旁压试验土体弹塑性本构模型初探
苏 辉,杨石飞,顾国荣
. 2015 (S1):  131-136.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.022
摘要 ( 1284 )   PDF(501KB) ( 1524 )  
在大量旁压试验数据分析的基础上,通过曲线拟合,建立了旁压试验弹塑性阶段曲线的椭圆方程,利用土体SMP屈服准则和Rowe流动法则,推导出土体塑性阶段应力增量与应变增量间关系矩阵。在弹性阶段,假设土体应力-应变服从广义虎克定律,建立了基于旁压试验的土体弹塑性本构模型。编制了相应的计算程序,将文中模型计算结果与实际旁压试验曲线进行对比,初步验证了模型的正确性。将本构模型编译为ABAQUS自定义材料子程序UMAT,通过有限元对比分析,文中模型计算变形较弹性模型小,较摩尔-库仑模型大,与模型建立的假设一致。基于旁压试验的土体弹塑性本构模型参数少,且易于获取,便于在实际工程中应用。
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大规模群桩基础相互作用近似解耦方法
杨 威 ,梁发云 ,陈海兵 ,
. 2015 (S1):  137-141.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.023
摘要 ( 1057 )   PDF(455KB) ( 1298 )  
针对传统弹性理论法过高地估计了桩-桩相互作用效应,基于杆件有限单元法建立了半无限土体中群桩基础的桩侧剪应力求解方程,通过简化桩-桩的相互作用效应,将群桩基础桩侧摩阻力的求解方程近似解耦,实现了群桩基础桩身剪应力和位移的快速求解目标。通过两桩相互作用系数以及柔性承台下群桩基础差异沉降的对比分析,验证了该简化方法的合理性。参数分析结果表明,该简化方法计算得到的相互作用系数与严格的边界积分方程法解答较为接近,稍小于Poulos弹性理论法的计算结果;柔性承台下群桩的差异沉降在桩间距较小时与经典解答较为接近,而在桩间距较大时则存在一定的差别。该简化方法大幅减少了群桩计算工作量,适用于大规模群桩基础的快速计算要求。
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一种基于修正西原模型的冻土蠕变本构关系
孙 凯 ,陈正林 ,陈 剑 ,徐学燕 ,
. 2015 (S1):  142-146.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.024
摘要 ( 1241 )   PDF(466KB) ( 1763 )  
冻土在高应力水平下通常会表现出加速蠕变特性。经典西原(Nishihara)模型可以反映衰减蠕变和稳态蠕变,但不适用于描述加速蠕变。通过对Nishihara模型中黏性元件进行修正,将黏弹性元件中的定常的黏滞系数修正为时间的函数,并在黏塑性元件中采用非定常、非牛顿黏性元件,得到的蠕变柔量可以考虑应力水平和时间的影响,使其能够反映其加速蠕变的过程。用提出的模型分别对一维和三维应力、不同应力水平下的冻土蠕变试验数据进行了拟合,拟合结果能够反映冻土从衰减蠕变和稳定蠕变状态进入加速蠕变的过程,说明了该模型对于描述冻土在不同应力下不同蠕变状态的适用性。
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高填方地基的蠕变沉降计算方法
姚仰平,刘 林,王 琳,罗 汀
. 2015 (S1):  154-158.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.026
摘要 ( 1963 )   PDF(532KB) ( 1489 )  
高填方地基的填方体量大、填方高度高的特征决定了高填方地基具有较大的工后沉降,可能会影响工程的实际应用,研究高填方地基工后沉降的计算方法对于控制工后沉降具有重要意义。蠕变沉降是高填方地基工后沉降的重要组成部分,试验表明,土的蠕变变形主要受时间和应力历史等因素影响。基于考虑时间效应的统一硬化模型,以瞬时正常压缩线为参考线,引入弹性瞬时压缩线,建立了可以同时考虑时间和应力历史影响的高填方地基一维蠕变沉降计算方法,并对室内试验进行了计算,计算结果与试验结果基本一致。所建计算方法所用参数除一个参数外其余都为常见参数,而新参数可以通过常规试验确定,该计算方法便于工程应用。
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基于多场耦合数值分析的膨胀土边坡浅层膨胀变形破坏机制研究
丁金华 ,陈仁朋 ,童 军 ,龚壁卫,
. 2015 (S1):  159-168.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.027
摘要 ( 1556 )   PDF(799KB) ( 1570 )  
膨胀土地区大量工程实践表明,发生在膨胀土边坡浅表层一定深度范围内的牵引式滑坡现象非常普遍,对于该种渐进性边坡破坏模式,传统极限平衡分析无法反映其失稳状态和破坏机制。借鉴温度场中温度膨胀系数的定义和数值处理方法,以室内无荷/有荷膨胀率试验成果为依据,对膨胀土的湿度膨胀系数进行了反演拟合,得到低荷载条件下含水率-膨胀系数近似符合线性关系。基于降雨作用下膨胀土边坡破坏的大型静力物理模型试验成果,采用FLAC非饱和二相流模型模拟降雨引起的边坡湿度场分布变化状态,引入含水率-膨胀系数的线性关系,提出一种适用于膨胀土边坡的湿度场-膨胀变形场-应力场的多场耦合数值分析方法,并藉此对物理模型试验进行仿真。结合模型试验和多场耦合数值分析,阐述膨胀土边坡浅层渐进性破坏机制的本质是水力边界条件变化引起的膨胀土膨胀变形作用。
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考虑前期降雨的边坡稳定降雨阈值曲面
杨 攀,杨 军
. 2015 (S1):  169-174.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.028
摘要 ( 1502 )   PDF(1073KB) ( 1647 )  
在经验性降雨阈值和边坡稳定性数值分析两大类研究的基础上,考虑了降雨入渗和非饱和土性质,使用岩土有限元软件Plaxis高级模式对滑坡预警降雨阈值进行研究分析。算例表明,将降雨量在降雨时间范围内分成2段后,得到的边坡稳定性变化与实际情况更接近,重新定义前期降雨为在给定初始条件下引起边坡最危险滑裂面到坡面之间土体吸力分布发生变化的降雨。前期降雨时长与潜在滑裂面最大深度成正比,与饱和渗透系数成反比。将前期降雨量引入到降雨强度—持时曲线中作为第三个空间坐标轴,将该曲线拓展为前期降雨量-降雨强度-持时曲面。通过一基岩型边坡算例展示了阈值曲面的建立方法,并通过与模型试验数据的对比验证了其可靠性。
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水土压力统一计算理论的提出和发展
王洪新
. 2015 (S1):  175-180.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.029
摘要 ( 1267 )   PDF(419KB) ( 1388 )  
地下结构上水土压力的合算与分算既关系到基坑围护的设计,又关系到地下结构的抗拔桩设置。现场数据表明,砂性土采用水土压力分算是合理的,但黏性土采用水土压力合算是否合理一直是学术界与工程界争论的焦点问题。为解决争议,笔者提出了可以统一水土压力合算与分算的方法,作为一个逻辑上自洽的理论,实现了水土分算与合算之间的过渡,为水土合算提供了理论基础。回顾该理论的提出过程,对其合理性做了进一步说明,分析了该理论的学术价值和发展前景。
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颗粒物质在等比例应变加载下的分散性失稳模式
马 刚 ,常晓林 ,刘嘉英 ,周 伟 ,
. 2015 (S1):  181-186.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.030
摘要 ( 1377 )   PDF(1229KB) ( 1341 )  
由地下水引起的静力液化可能是边坡失稳的隐含机制之一,松砂在不排水剪切条件下可能发生静力液化,密实的颗粒集合体在特定的应变路径下也会出现相似的现象,即试样整体发生急剧的失稳,应力状态尚处于峰值强度线以内。该种失稳模式称为分散性失稳,是为了强调失稳模式中没有出现应变局部化或者剪切带。采用连续-离散耦合分析方法,研究由不规则形状颗粒组成的密实集合体在等比例应变加载路径下的力学特性。根据Hill的材料失稳理论,当试样的应力增量 和应变增量 对应的2阶功 为负时,试样即发生不可逆的整体失稳破坏。以根据不同等比例应变路径得到 曲线为界,在 平面内将试样的应力状态分为剪缩区、剪胀-稳定区和剪胀-非稳定区,连接不同围压下试样发生分散性失稳时的应力状态形成失稳线发现,峰值强度线高于临界状态线,临界状态线高于失稳线。
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垃圾填埋场污泥灰改性黏土衬垫的强度特性及微观结构
董祎挈,陆海军,李继祥,徐文颖
. 2015 (S1):  187-192.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.031
摘要 ( 1282 )   PDF(715KB) ( 1347 )  
为评价污泥灰改性黏土作为填埋场衬垫防渗材料的可行性,分析污泥灰改性黏土强度特性及孔隙结构,针对受垃圾渗沥液腐蚀的纯黏土与污泥灰掺量为1%~5%的改性黏土,采用直接剪切试验分析其抗剪强度变化规律,采用低温氮气吸附试验分析剪切变形后试样的孔隙结构组成。结果表明,改性黏土属于VI型等温线,并存在H3型滞后环,且2~6 nm介孔的数量占比较大。受垃圾渗沥液腐蚀后,黏土抗剪强度大幅下降,黏聚力与内摩擦角分别下降60.12%和19.17%;黏土的最大氮气吸附量降低16.19%,且孔隙分布双肩峰发育不完全;随污泥灰添加量的增加,改性黏土抗剪强度增大,且孔隙分布逐渐恢复双肩峰形式,总孔容增大。
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考虑循环弱化的饱和黏土简化非线性模型
刘 莹 ,黄茂松 ,江 杰 ,马少坤 ,
. 2015 (S1):  193-198.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.032
摘要 ( 1123 )   PDF(911KB) ( 1511 )  
随着海洋工程建设的快速发展,海洋环境中的地基稳定性逐渐成为学者和工程师关注的热点问题,建立一个简化的饱和黏土循环加载模型对于长期循环荷载下海上构筑物的设计具有重要意义。针对饱和黏土的循环弱化特性,在Hardin-Drnevich等效非线性模型的基础上,建立了考虑循环弱化的饱和黏土简化非线性模型来描述循环加载下饱和黏土的应力-应变关系,模型中引入了由循环加载期间产生的累积塑性变形控制的强度和模量衰减比公式。通过参数分析,说明了形状参数 与n以及残余衰减比与衰减系数等参数的意义和作用。通过对文献中单向循环试验和双向循环试验结果的模拟,验证了该简化模型可以较好地描述循环加载时饱和黏土应力应变滞回圈的演变规律以及循环加载后饱和黏土的强度和刚度弱化现象。简化模型大大提高了计算效率,与传统的土体弹塑性模型相比更加便于工程应用。
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上海规范重力式围护墙稳定性若干问题探讨
梁发云 ,杨开彪 ,李镜培,
. 2015 (S1):  199-203.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.033
摘要 ( 1458 )   PDF(903KB) ( 1257 )  
重力式围护墙是软土地区常用的基坑支护形式,目前关于重力式围护墙的可靠度分析还不够完善,各因素对稳定性的影响机制等也存在一些疑问。以收集到的上海地区重力式围护墙实际工程为例进行可靠度分析,对水泥土重力式围护墙稳定性分析中的相关问题进行了探讨。分析结果表明,上海地区实际工程的设计安全水准通常高于规范规定值,其中水平滑动多为重力式围护工程稳定性验算的控制失效模式;通过提高插入比和墙体宽度可改善水泥土重力式围护基坑的抗倾覆、抗水平滑动稳定性的安全状态;对于整体稳定性,提高插入比较有效,墙体宽度的变化对其影响不敏感。
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土工格栅加筋膨胀土拉拔试验研究
蔡剑韬
. 2015 (S1):  204-208.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.034
摘要 ( 1285 )   PDF(778KB) ( 1420 )  
土工格栅加筋技术对膨胀土地质灾害的防治具有特殊效果,但目前对土工格栅与膨胀土界面特性的研究不足。采用南水北调中线工程新乡段的膨胀性泥灰岩风化土作填料,塑料单向拉伸土工格栅作为加筋体,在叠环式剪切试验机上通过施加不同的竖向荷载对其界面特性进行了拉拔试验研究。研究结果表明,土工格栅在膨胀土中的拔出过程主要经过3个阶段,分别是界面静摩擦力阶段、渐进剪切阶段和整体运动阶段,各阶段受力特性有明显差异;随着法向应力的增大,静摩擦力在界面抗剪强度比值呈对数级增大,从50 kPa时0.20增大至400 kPa时0.57,极限值可达到0.75;对挡土墙、高边坡等加筋设计中应考虑最大静摩擦力所占比重,在格栅的不同竖向高度处所受垂直应力不同,分段设计更加合理。
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土体力学特性颗粒尺度效应的理论与试验研究
冯德銮 ,房营光 ,侯明勋,
. 2015 (S1):  209-214.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.035
摘要 ( 1193 )   PDF(1259KB) ( 1806 )  
土体是一种复杂的颗粒体系,其强度与变形具有显著的颗粒尺度效应。为考虑土体不同尺度土颗粒对其宏观力学特性的影响,根据土颗粒间相互作用产生的黏聚和摩擦物理效应而非纯粹几何尺寸,划分土颗粒尺度层次以构造反映土体内部材料信息和颗粒特征信息的土体胞元。基于土体不同尺度结构层次上力学响应的特征,引入微重比的概念,建立具有多尺度分层次理论框架的胞元土体理论,解释土体力学特性颗粒尺度效应的物理机制,把微细观土力学理论从定性分析推进到定量计算的水平。设计一系列饱和重塑土的三轴不固结不排水剪切试验对土体的颗粒尺度效应进行测试,并定量计算胞元土体理论的应变梯度和內禀尺度等微细观计算参数。试验和理论计算结果均表明,土体强度和变形的颗粒尺度效应随加强颗粒的体分比增加以及粒径减小而增强,反映出土体强度和变形显著的颗粒尺度效应;土体强度和变形尺度效应的理论预测与试验结果具有较好的一致性。
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冻融循环下含磷材料固化锌铅污染土的强度及溶出特性研究
魏明俐,伍浩良,杜延军,夏威夷
. 2015 (S1):  215-219.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.036
摘要 ( 1712 )   PDF(623KB) ( 2022 )  
采用新型含磷材料(KMP)及水泥(PC)固化稳定化锌(Zn)、铅(Pb)重金属污染土,研究试验土经冻融循环后的毒性浸出(CLP)、无侧限抗压强度(UCT)、压汞试验(MIP)及化学形态分析(BCR),探究固化污染土的力学特性及耐久特性。试验结果表明,经冻融循环后,未处理污染土Zn、Pb浸出值均超过中国土壤标准;采用KMP和PC固化后,Zn、Pb浸出浓度明显低于未处理污染土;KMP固化污染土比PC固化污染土重金属固化效果更为显著,并能达到中国土壤标准;与常规养护相比,冻融循环之后的固化土体强度明显减小;经过12级冻融循环的KMP固化复合Zn、Pb重金属污染污染土强度高于PC固化试样8.6倍。压汞试验表明,经12级冻融循环后固化污染土孔隙体积增大,化学形态分析结果表明,采用KMP、PC固化重金属污染土中可交换态Zn随着养护龄期的增长而减少,残渣态Zn增加。
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干砂弹性参数测定的弯曲-伸展元试验
顾晓强 ,杨 峻 ,黄茂松 ,高广运 ,
. 2015 (S1):  220-224.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.037
摘要 ( 1431 )   PDF(1099KB) ( 1539 )  
利用安装在共振柱测试系统中的弯曲-伸展元,开展了干砂中P波(压缩波)和S波(剪切波)的室内试验,详细地分析了干砂中P波和S波的信号特征,研究了输入频率、土体密实度和有效围压对输出信号的影响。对比各种信号分析方法,并参考共振柱试验结果确定了S波的传播时间。根据实测波速和波动理论,确定了土体的弹性参数,包括剪切模量,侧限模量和泊松比。研究结果表明,P波和S波的输出信号频率在一定程度上随输入信号频率、土体密实度和有效围压的增加而增加,且P波信号比S波信号更容易确定波的传播时间;土体的弹性模量随土体密实度和有效围压的增加而增加,但剪切模量增长比侧限模量快;土体的泊松比并非一个常数,随着土体密实度和有效围压的增加而下降。初步探讨了利用剪切模量估算泊松比,以方便实际工程应用。
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考虑渗流条件下开挖面失稳离心试验研究
陈仁朋 ,尹鑫晟 ,汤旅军 ,陈云敏 ,
. 2015 (S1):  225-229.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.038
摘要 ( 1482 )   PDF(473KB) ( 1577 )  
当土压平衡盾构穿越高水位地层(如穿越江河)时,地下水与土舱之间的高水压差会产生过大的渗透力,导致开挖面失稳。为了研究渗流条件下开挖面失稳问题,开发了一套隧道离心模型试验装置,主要包括刚性模型箱、模型盾构、开挖面伺服加载系统、水位控制系统、储水箱。针对饱和砂质粉土地层,开展了一系列不同水位高度的稳态渗流开挖面失稳模型试验。结果显示,开挖面失稳过程中随着开挖面位移的增加,有效支护压力迅速下降;在达到最小值 之后缓慢回升并趋于稳定;极限有效支护压力 与水头压力 呈线性关系。
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基于盾构隧道纵向沉降的纵向等效刚度反分析
殷建国 ,黄宏伟 ,
. 2015 (S1):  230-234.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.039
摘要 ( 1203 )   PDF(776KB) ( 1782 )  
随着我国经济建设的深化,城市轨道交通建设得到迅速发展。在盾构隧道常见病害中,盾构隧道纵向沉降会对隧道纵向性能造成不利影响。盾构隧道结构刚度是结构性能的重要力学性能指标之一,采用盾构隧道纵向等效连续化模型,分别对于纵向等效刚度为常数以及沿盾构隧道纵向变化的情况,基于盾构隧道纵向沉降对纵向等效刚度进行反分析,探究盾构隧道纵向沉降对隧道纵向等效刚度的影响。分析得出,(1)当隧道纵向刚度有效率? 沿隧道纵向为常数时,随着实际沉降的增大,隧道纵向刚度有效率? 变小,且随着实际沉降的增大趋于平稳;(2)当隧道纵向刚度有效率 沿隧道纵向变化时,实际沉降与理论沉降之比小于1时,反算出得到的隧道纵向刚度有效率 沿纵向中间大,两边小;实际沉降与理论沉降之比大于1时,反算得到的隧道纵向刚度有效率 沿纵向中间小,两边大;(3)根据反算出的纵向刚度有效率 计算所得到的沉降曲线与实际沉降曲线有所差异。
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隔离桩及盾构近接施工对高铁桩基的影响分析
李 雪 ,周顺华 ,王培鑫 ,李晓龙,
. 2015 (S1):  235-240.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.040
摘要 ( 1200 )   PDF(476KB) ( 1650 )  
针对饱和砂土地区盾构隧道超近接高铁桥墩摩擦桩的工程问题,采用钻孔灌注桩及高压旋喷桩组合隔断隧桩间位移。分别对钻孔灌注桩、高压旋喷桩及盾构上下行线近接高铁桥梁桩基引起的高铁桩基的变形及变位开展现场试验,对现场实测数据及规律进行分析。结果表明,钻孔灌注桩施工使高铁桥墩产生沉降,占施工过程最大沉降量的 75%~125%;高压旋喷桩施工导致桥墩产生隆起,占施工过程最大沉降量的-50%,旋喷桩施工完成后将持续一段时间;盾构施工对高铁桥墩竖向变形产生影响,距离高铁桩基越近影响越大,同时累计沉降跟盾构施工控制有较大关系。
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砂土中隧道开挖对邻近桩基竖向影响的简化计算方法
靳军伟 ,杨 敏 ,邓友生 ,刘晨晖 ,
. 2015 (S1):  241-246.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.041
摘要 ( 1323 )   PDF(613KB) ( 1345 )  
基于砂土中隧道开挖引起的土体竖向位移经验公式,分析隧道开挖对邻近桩基础的竖向影响。采用两阶段计算方法,将邻近桩基础视为竖向被动桩,依据砂土中隧道开挖引起地表及地表以下土体产生的沉降槽,考虑桩土相互作用的非线性,得到砂土中隧道开挖对邻近桩基础轴力影响的简化计算方法,并与土工离心试验结果进行对比,验证了该方法的合理性。在研究过程中,分析了隧道覆盖层厚度、隧道直径、隧道与桩之间的距离、隧道土体损失率、桩长、桩径等因素。研究结果表明,桩身轴力随着覆盖层厚度的增加而减小,随隧道直径和土体损失率的增大而增加;隧道与桩之间距离为2.5倍隧道直径时对轴力的影响最大;随着桩长、桩径的增加,桩身轴力逐渐增加。
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软土中吸力式桶形基础倾覆承载性能离心模型试验
朱 斌 ,应盼盼 ,邢月龙,
. 2015 (S1):  247-252.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.042
摘要 ( 1539 )   PDF(803KB) ( 1505 )  
输电杆塔和风电机组基础主要承受上部结构倾覆弯矩荷载,倾覆承载性能是该类基础设计中的关键问题。针对饱和软黏土地基中的杆式结构桶形基础,通过开展位移控制循环加载、位移维持加载、力控制循环加载和单调静力加载离心模型试验,研究其倾覆承载能力。试验发现,当桶形基础达到极限承载力时其转动中心位置约在桶盖正下方0.8倍桶裙高度处;当循环倾覆弯矩幅值与极限抗弯承载力比值小于3/5时,桶形基础在循环过程中转角的累积难以持续增长,并逐渐趋于稳定;循环加载作用下土与结构相互作用刚度出现明显弱化,所获得的桶形基础循环弱化因子阈值约为0.15;位移维持加载的峰值荷载-位移曲线与单调静力加载的荷载-位移曲线较为一致,位移维持加载的谷值荷载-位移曲线对应的承载力较峰值荷载-位移曲线对应的承载力明显偏小,减少约30%~40%。
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太湖软土地基沉降特性分析
张 涛 ,刘松玉 ,蔡国军 ,
. 2015 (S1):  253-259.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.043
摘要 ( 1357 )   PDF(563KB) ( 1576 )  
根据太湖地区某高速公路路基沉降实测资料,通过现场原位取样结合室内试验,分析了太湖冲湖积相软土的压缩特性,总结出软土路基的沉降变化规律,研究了工程地质条件和填土高度对路基沉降的影响,并采用归一化指标得到不同地基处理方式下的沉降估算公式,同时对两种常用全过程路基沉降预测方法进行了比较。结果表明,太湖冲湖积相软土具有较强的结构性;相似地质条件下的路基沉降差异较大,土体结构性是影响路基沉降的重要因素之一;归一化指标分析可得到不同路基处理方式下的简单沉降估算式;常用的全过程沉降量预测方法对于最终沉降量的预测均存在一定的偏差,可综合分析预测结果得到较为准确的预测值。
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单一粒径组颗粒材料破碎规律及破碎极限研究
童晨曦 ,张 升 ,李 希 ,盛岱超 ,
. 2015 (S1):  260-264.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.044
摘要 ( 1309 )   PDF(4229KB) ( 1424 )  
岩土材料颗粒破碎演化规律是颗粒破碎过程复杂性的集中体现,对单一粒径组颗粒材料破碎规律的研究是进行多粒径组颗粒材料破碎规律的基础。从概率统计角度入手,先对前期研究中所提出的描述单一粒径组颗粒材料破碎规律的3个参数-破碎概率p、破碎状态参数a、b的演化规律进行了研究。通过对3组不同类型(不同试验材料、试验类型)的试验数据的研究,发现随着破碎的发展3个参数趋于定值,表明破碎极限的存在。基于上述研究,最后提出了计算单一粒径组颗粒材料破碎极限的方法,分别得到了3组试样的最终分形维数分别为2.3、2.34、2.28。
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列车荷载作用下高铁路基速度传递规律模型试验研究
姜领发 ,熊署丹 ,陈善雄 ,许锡昌,
. 2015 (S1):  265-269.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.045
摘要 ( 1712 )   PDF(494KB) ( 1583 )  
列车运行速度的提高会加剧轨道路基结构的振动,削弱其动力稳定性,并可能产生过大的附加沉降,严重时可导致轨道路基结构失稳破坏,因此,在列车荷载作用下高铁路基结构的动力响应是世界各国高速铁路建设及运营过程中亟待解决的课题。依托典型高速铁路路基工程,利用自主研制的伺服激振控制系统,开展了大比例尺的高铁路基激振模型试验研究,通过激振器模拟列车轮轴循环加载,得到了不同频率激振力作用下路基不同层位的速度的时程变化曲线及幅值空间分布特征;揭示了列车荷载作用下路基速度幅值传递及衰减规律。研究表明,不同频率的激振力作用下路基土体的速度曲线具有明显的周期性峰值;同一频率作用下路基土体中速度幅值沿深度方向不断减小,呈指数衰减趋势,随着深度的增加。研究成果为相应实际工程的设计、施工及运营提供了一定的参考及借鉴。
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隧道模型试验中几何比尺相似程度的差异性及影响比较
江 浩 ,李荣建 ,闫 蕊 ,刘军定 ,张 媛,
. 2015 (S1):  270-276.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.046
摘要 ( 2567 )   PDF(451KB) ( 1907 )  
模型试验研究是探讨土体-结构系统的力学响应机制的重要手段之一。针对西安地铁二号线地铁隧道模型模拟中存在的问题,首先讨论了隧道结构模型试验相似比尺关系,分析了模型试验中相似材料的选用原则和关键问题,然后基于两种不同的几何相似程度,比较讨论了模型几何相似程度对隧道模型和隧道原型结构之间应力与弯矩结果的影响程度,在同等条件下两种不同的几何相似比尺设计的缩尺模型导致隧道原型结构的应力值的差异超过12%,隧道原型结构的弯矩值的差异超过140%。研究结果表明,几何相似程度决定了模型相似比尺设计的合理性,从而成为模型试验能否合理、高精度地反映和模拟原型结构力学响应的关键性制约因素之一。
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软土中浅埋法向承力锚位移破坏标准模型试验
王建华 ,李一峰 ,程星磊 ,
. 2015 (S1):  277-280.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.047
摘要 ( 1544 )   PDF(592KB) ( 1496 )  
为确定浅埋软黏土中法向承力锚的位移破坏标准,利用实验室自行开发的电动伺服加载控制装置,对埋置在饱和软黏土中深度为3倍锚板宽度、系缆力角度为30°的法向承力锚模型进行了荷载和位移控制的静力加载试验。依据试验结果,以极限承载力与锚板宽度为参考,对锚板法向荷载与位移进行归一化处理,通过归一化曲线确定了法向承力锚的位移破坏标准,即破坏位移约为0.38倍锚板宽度。另外,依据锚板的尺寸、埋深及试验土体的强度条件,利用经验公式对锚的极限承载力进行了计算。结果表明,以该位移破坏标准确定的极限承载力与经验公式计算结果基本一致,两者相差均不超过10%,初步验证了该位移破坏标准的合理性。
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高吸水材料改善高含水率淤泥流动性的试验研究
纪文栋 ,张宇亭 ,颜容涛 ,王 欢 ,孟 毅 ,
. 2015 (S1):  281-286.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.048
摘要 ( 1211 )   PDF(1462KB) ( 1494 )  
城市疏浚和建设过程中产生的高含水率淤泥具有高流动性的典型特点,导致此类淤泥运输、周转都极为不便。开展了利用高吸水材料改善淤泥流动性的试验,研究结果表明,淤泥的流动性随着含水率的升高而显著上升,曲线拟合结果显示两者之间近似成二次函数关系。通过添加较少量的高吸水材料就可以使淤泥的流动性迅速降低到非常利于运输和周转的程度;引入“净流动值”定量地描述高吸水材料对淤泥流动性的改善效果,不同初始含水率的淤泥在添加一定比例的高吸水材料后其“净流动值”降低比例处于相同水平;高吸水材料对淤泥流动性的改善效果在极短时间内可以得到显著体现,未进行充分搅拌混合的情况下淤泥流动值改善就已接近最优值,搅拌的持续时间和强度对淤泥流动性改善效果并无明显影响,工程应用时的工作耗时和工作强度将会明显降低。
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黄土地层地铁暗挖隧道地表纵向沉降规律及其预测分析方法
佘芳涛 ,王永鑫 ,张 玉,
. 2015 (S1):  287-292.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.049
摘要 ( 1522 )   PDF(453KB) ( 1543 )  
地铁隧道施工过程中,地表纵向沉降槽最大倾斜率及其出现的时机对地面和地下建筑物的安全评价非常重要。针对目前采用累积概率曲线描述纵向沉降曲线的不足,依据黄土地区地铁隧道暗挖施工引起地表纵向沉降槽特征的研究,寻求一种能反映地表纵向沉降规律的函数,引入掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率2个特征值,提出基于特征值的地表纵向沉降预测方法。研究结果表明,黄土地区暗挖法地铁隧道施工过程,老黄土-古土壤地层掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率均较大,饱和软黄土地层的较小。经过数学严密推导,提出一种考虑掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率的地表纵向沉降预测分析方法,分析了其随着特征值的敏感性,验证了预测方法的可靠性和合理性。研究成果对于分析和预测地铁隧道施工引起地表不均匀沉降对地面与地下建筑的影响具有重要的意义。
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软土地基上影响预应力钢筒混凝土管相对转角关键因素研究
孙立强 ,张京京 ,李 恒 ,闫澍旺 ,霍知亮 ,
. 2015 (S1):  293-298.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.050
摘要 ( 1336 )   PDF(2347KB) ( 1140 )  
预应力钢筒混凝土输水管线(PCCP)已广泛应用于地下输水工程,特别是南水北调工程。管道接口属于半刚性结构,相邻管道可产生一定的自由转角,在自由转角范围内两管之间不会产生内力。当相对转角大于自由转角时,两管会产生相互作用力,作用力过大会导致PCCP管的破坏,如何有效地控制不均匀软土地基上相邻管道转角成为研究管道安全的关键问题之一。首先分析了导致PCCP管线产生相对转角的机制,结合现场试验和数值分析对控制PCCP管线相对转角的关键因素进行研究。研究表明,相对转角的敏感因素为管道底部碎石垫层厚度、腰部以下砂垫层(砂包角)厚度和压实度,随着碎石垫层厚度增大、砂垫层(砂包角)厚度和压实度增加,管线相对转角降低,通过控制这3个因素可有效控制PCCP管的相对转角。研究成果可为软土地基上PCCP输水工程设计提供依据和指导。
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由滞回曲线的形态特征分析冻结黏土的动力特性
罗 飞 ,赵淑萍 ,马 巍 ,焦贵德,
. 2015 (S1):  299-304.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.051
摘要 ( 1347 )   PDF(533KB) ( 1460 )  
利用滞回曲线研究冻结黏土的动力学特性。结果表明,当土体温度为-0.5 ℃~-4 ℃、荷载频率为1~10 Hz时,随温度的降低和动荷载振动频率的增加,冻结黏土的刚度逐渐增大,黏滞性、细观损伤程度、塑性变形和能量耗散能力逐渐减小,当土中温度低于-4 ℃或荷载频率高于10 Hz时,土的动力特性变化不明显;随动应力幅值的增大,刚度逐渐减小,黏滞性、细观损伤程度、塑性变形和能量耗散能力逐渐增大;相同动应力幅值下,刚度、黏滞性、细观损伤程度、塑性变形和能量耗散能力受温度影响最大,围压影响最小,频率影响居中;试验温度、频率和围压三因素对冻结黏土的细观损伤程度和塑性变形能力影响程度最大,对黏滞性和耗能能力的影响程度基本相同,位于第二,对刚度的影响程度最小。
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基于线性拟合的颗粒材料破碎状态表征
李 希 ,张 升 ,童晨曦 ,盛岱超 ,李 鹏,
. 2015 (S1):  305-309.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.052
摘要 ( 1215 )   PDF(626KB) ( 1395 )  
在荷载等因素作用下发生颗粒破碎是岩土材料的固有属性,选择合适的颗粒破碎状态表征指标是颗粒破碎问题研究中首先要解决的问题。基于颗粒破碎导致细颗粒含量增加,级配曲线抬升并趋向于分形的客观事实,提出了利用级配曲线的拟合直线的斜率和相关系数的变化规律描述颗粒破碎状态及其演化的新方法。在该基础上,提出了表征颗粒破碎状态的破碎分形指数及破碎分形相关性指数的概念,阐述了二者随颗粒破碎的发展规律。与试验结果对比表明,提出的状态指标与试验结果能够很好的吻合,颗粒破碎状态存在明确的对应关系,能够表征颗粒破碎难易程度及其发展趋势,为研究颗粒破碎问题提供了新思路。
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湖泊相软土真空堆载联合预压法的离心机试验研究
刘春原,朱 楠,赵献辉,王文静
. 2015 (S1):  310-314.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.053
摘要 ( 1161 )   PDF(496KB) ( 1431 )  
依托高速公路试验段真空堆载联合预压加固软土路基的现场试验,根据实际路基情况建立离心模型,对真空堆载联合预压加固湖泊相软土地基进行离心机试验,分析了在真空预压和堆载预压联合作用下软土路基的沉降规律,并将试验结果与现场监测结果进行对比,研究了两者沉降的关系。通过对比分析可知,采用真空堆载联合预压加固湖泊相软土路基,地基土在工期内的沉降占总沉降87%以上,加固效果明显;用该方法加固后软基的工后沉降发展缓慢,两年内工后沉降最多为2.5 cm,路堤断面沉降差不超过5 mm,不会影响公路正常使用;试验结果与现场实测值沉降趋势基本相同,但由于现场试验条件及离心试验误差影响,导致两者沉降值存在差异。
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高能强夯下地基土体的变形特性
王 威,王建华
. 2015 (S1):  315-319.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.054
摘要 ( 1125 )   PDF(568KB) ( 1448 )  
为了掌握高能级强夯作用下土体的变形特性,在LS-DYNA的框架内,采用非线性大变形显示有限元算法和“帽子”本构模型,计算了强夯作用下地基土体的变形。首先,根据现场施工的实际情况建立了有限元基本模型,并与实际的监测数据进行比较,其计算结果与测试结果基本一致,该模型能较好地反映出土体的隆起和侧向位移特点。其次,以该基本模型和夯坑的变形为考察对象进行参数分析,研究了不同能级、同能级不同动量以及夯锤与地基土间的水平摩擦力对土体变形的影响。结果表明,高能级强夯作用下夯锤与地基土间的水平力是不可忽略;夯锤与地基土之间的摩擦力,对夯坑侧向的土体位移和地表的隆起有明显的影响
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挤密砂桩加固水下软土大型原位载荷试验研究
王延宁 ,蒋斌松 ,胥新伟 ,高 潮,
. 2015 (S1):  320-326.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.055
摘要 ( 1534 )   PDF(891KB) ( 1862 )  
港珠澳大桥岛隧工程水下深厚软土采用挤密砂桩进行加固,设计了一套大型原位载荷试验系统对水下挤密砂桩 (sand compaction pile,SCP)复合地基的力学和变形特性进行研究,通过在水下设置高精度静力水准系统获得了良好的沉降观测结果。试验结果表明,水下挤密砂桩复合地基在同一置换率下的应力分担比与载荷水平以及时间效应密切相关;应力分担比比值随荷载级别的升高表现出先减小后增大的趋势,在同一荷载级别下比值随着时间逐步衰减,并最终趋于某一定值。对比分析了几种散体材料桩复合地基承载力理论的计算结果,表明按被动土压力法得到的复合地基承载力与载荷试验结果较为接近。对于高置换率的挤密砂桩复合地基,采用建筑地基处理技术规范提出的沉降折减系数计算得到的复合地基沉降与实测值最为接近,采用日本经验公式计算得到的沉降量偏大。研究结果对于水下挤密砂桩复合地基的设计计算和深水原位测试具有一定的参考意义。
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大型石化地基振冲碎石桩处理现场试验研究
马永峰 ,周丁恒 ,张志豪 ,曹力桥,
. 2015 (S1):  327-333.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.056
摘要 ( 1107 )   PDF(524KB) ( 1596 )  
针对大型炼厂工程地基处理的复杂性,开展了振冲碎石桩的现场试验。利用静力触探试验检测桩体密实度和判别饱和砂土液化。基于旁压试验、标准贯入试验和重型动力触探试验结果,分析了施工前后地基承载力和土体工程特性变化情况。以单桩和复合地基载荷试验结果验证了桩间土、单桩及复合地基的承载性能。研究结果表明,振冲碎石桩对桩长范围的砂土具有明显的挤密效应,工程特性和场地的均匀性在处理后有了明显改善和提高,有效地消除了桩长范围内砂土的液化可能性。静载荷试验结果表明,振冲碎石桩复合地基承载力能达到设计要求;振冲碎石桩对砂土层下卧黏性土层的加固作用不明显,部分深度范围内土体强度降低;当地面以下10 m内不存在厚度大于5 m的软土夹层时,较薄的软土夹层状对挤密加固其余深度的砂土未产生明显影响,对地基承载力影响亦较小。
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软土地区注浆成型螺纹桩抗拔承载力的计算
赵 赟 ,张陈蓉 ,凌巧龙 ,黄茂松 ,胡玉银,
. 2015 (S1):  334-340.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.057
摘要 ( 1223 )   PDF(981KB) ( 1625 )  
注浆成型螺纹桩采用后注浆技术形成桩侧螺纹,有利于在软土地区施工,目前已开始应用。基于螺纹桩上拔过程中螺牙附近土体的应力条件改变,采用摩尔应力圆分析螺牙附近破坏滑裂面的开展,得到了螺牙间距与螺牙突出尺寸的比值与滑裂面展开角之间的关系,给出了螺牙间土体从圆柱形滑裂面破坏向圆台形滑裂面破坏的判别条件。根据滑裂面的开展,将螺纹桩的抗拔承载力计算分为3种情况,采用极限平衡法得到了相应的螺纹桩抗拔承载力计算公式。最后,通过与有限元数值模拟以及实际工程算例对比,验证了文中方法的合理性。
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Green-Ampt模型渗透系数取值方法研究
吕 特 ,张 洁 ,薛建峰 ,黄宏伟 ,于永堂,
. 2015 (S1):  341-345.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.058
摘要 ( 1459 )   PDF(4258KB) ( 1809 )  
格林-安姆普特(Green-Ampt)模型原理简单、使用方便,在浅层滑坡的降雨入渗分析中有很大的应用潜力。渗透系数是Green-Ampt模型中的一个主要参数,该渗透系数并不一定等于土体的饱和渗透系数。通过与理查茲(Richards)方程求解进行比较,研究了Green-Ampt模型中渗透系数的取值方法。研究发现,为获得与Richards方程相同的入渗量计算结果,需对饱和渗透系数进行修正,该修正系数的大小与入渗深度和土体类型有关。对于文中研究的土体,当Green-Ampt模型中渗透系数取为0.7倍饱和渗透系数时,由Green-Ampt模型计算的孔隙水压力分布与Richards方程计算结果最为接近,建议Green-Ampt模型中渗透系数修正系数取0.7。
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中高龄期模型固体废弃物三轴试验与强度特性分析
吕玺琳 ,翟新乐 ,黄茂松 ,赖海波 ,
. 2015 (S1):  346-350.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.059
摘要 ( 1492 )   PDF(1270KB) ( 1289 )  
为揭示中、高龄期城市固体废弃物(MSW)的力学特性,通过向石英砂、高岭土混合物中加入不同质量比的草炭人工配制模型固废试样,开展了三轴固结排水剪切和固结不排水剪切试验研究。试验结果表明,中高龄期模型固废均表现出持续硬化的应力应变特性,固结排水试验中中龄期模型固废的体变略大于高龄期,固结不排水试验中高龄期模型固废的孔压略高于中龄期。采用15%轴向应变对应的剪应力描述其抗剪强度,并根据Skempton有效应力原理,通过对比固结排水试验和固结不排水试验结果,得出了固废的孔隙水压力折减系数和抗剪强度参数,孔隙水压力折减系数随龄期增加而增大,高龄期模型固废得到的黏聚力低于中龄期,高龄期固废得到的内摩擦角则高于中龄期。
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高温下花岗岩的细观结构与声发射特性研究
吴 刚 ,翟松韬 ,王 宇,
. 2015 (S1):  351-356.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.060
摘要 ( 1327 )   PDF(2208KB) ( 1741 )  
利用LEICA DM4500P偏光显微镜对实时温度作用下山东临沂花岗岩的细观形态进行了观测,结合其在高温下单轴压缩与声发射检测试验结果,对不同温度下花岗岩的强度和声发射与细观结构形态关系进行了初步的探讨。研究表明,高温下花岗岩细观结构形态的变化主要体现在不同温度下裂纹萌生及扩展速度的不同;随温度的升高,花岗岩内部形成的裂纹越多,内部损伤越严重,单轴压缩下其声发射活动越频繁;花岗岩的力学特性及声发射特征与岩样内部裂纹网络的形成具有对应的关系,裂纹扩展缓慢则其峰值应力曲线和振铃累计数曲线走势平稳,而裂纹网络急剧扩展则峰值应力曲线和振铃累计数曲线出现拐点导致突变。通过观测岩石在热作用下内部结构形态的变化,以期推断其在热破裂过程中物理力学特征参量发生变化的原因。
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CM桩复合地基桩土应力比及垫层效应现场试验研究
张旭群 ,杨光华 ,陈 锐 ,温 勇 ,张玉成,
. 2015 (S1):  357-361.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.061
摘要 ( 1509 )   PDF(420KB) ( 1288 )  
通过现场4桩大压板静载试验,布置土压力盒,测定并分析C桩(刚性桩)桩顶、M桩(亚刚性桩)桩顶和桩间土体应力,计算桩(C桩+M桩)土荷载分担比,分析CM桩复合地基静载试验过程中桩、土的受力特性。通过设置不同垫层厚度,对比大压板试验P-S曲线,结合单桩静载试验,分析CM桩复合地基垫层的破坏模式及垫层效应。试验结果表明,CM桩复合地基工作时C桩桩顶应力集中现象明显,C桩桩土应力比大于10,M桩桩土应力比小于10;随着试验加载,桩土应力比逐渐增大,C桩桩土应力比增大幅度大于M桩;在复合地基设计荷载条件下,桩土荷载分担比接近6:3:1;将M桩和桩间土体视为一整体,即地基处理后相对于C桩的“桩间土”,则桩土荷载分担比为6:4,设计较为合理;随着垫层厚度增大,CM桩复合地基沉降值增大;当C桩成桩质量较好时,垫层破坏模式为C桩桩顶刺入破坏,试验时应合理选取褥垫层的材料和厚度。
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气泡混合轻质土干湿循环和硫酸钠耐久性试验研究
刘 楷 ,李仁民 ,杜延军 ,魏明俐 ,
. 2015 (S1):  362-366.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.062
摘要 ( 1337 )   PDF(446KB) ( 1672 )  
采用水泥和地聚合物作为固化剂制备气泡混合轻质土,测试水泥轻质土(LCSC)和地聚合物轻质土(LGSC)在干湿循环和硫酸钠长期浸泡环境下的无侧限抗压强度和质量变化率,并相互进行对比,分析干湿循环级数和硫酸钠浸泡环境对其强度特性的影响规律。结果表明,标准养护地聚合物轻质土强度约为水泥轻质土的2倍;干湿循环后地聚合物轻质土强度随干湿循环级数衰减较快且破坏程度逐渐增大,水泥轻质土强度未出现明显衰减,与水泥轻质土相比,地聚合物轻质土抗干湿能力较差;硫酸钠溶液浸泡120 d后,地聚合物轻质土强度出现小幅下降,约为标准养护28 d试样的80%;水泥轻质土出现开裂破坏,与水泥轻质土相比,地聚合物轻质土抗硫酸钠侵蚀能力较强。
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用于砂岩加固的锚杆的承载性能试验研究
张 琰,郑卫锋,朱照清
. 2015 (S1):  367-371.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.063
摘要 ( 1398 )   PDF(864KB) ( 1126 )  
针对中风化砂岩地质条件,开展了单锚基础和承台式群锚基础的现场足尺试验研究,得到了荷载-位移曲线,分析了基础的破坏模式和承载性能。通过锚筋应变测试,研究了锚杆基础的内力分布规律和有效锚固深度。研究结果表明,岩石锚杆基础应用于中风化砂岩地基分布地区,满足输电线路上部结构对基础承载力的要求,具有良好的经济和社会效益;当锚杆锚固深度小于有效锚固深度时,增加锚固深度和承台嵌岩深度能够有效地提高基础的抗拔承载性能;水平荷载不是基础发生破坏的控制因素,但水平荷载对群锚基础上拔稳定存在不利影响。
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聚丙烯纤维加筋对高岭土固结压缩特性影响试验研究
陈 乐 ,刘志彬 ,周书中,
. 2015 (S1):  372-376.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.064
摘要 ( 1229 )   PDF(385KB) ( 1382 )  
工程中为了改良压实黏土的强度和抗干裂性能,将分散的聚丙烯纤维均匀掺入土体中制成纤维加筋土。利用聚丙烯纤维与高岭土在室内人工拌和并压制成纤维加筋土样,基于一维固结试验研究了控制干密度条件下纤维加筋掺量与长度对加筋高岭土固结、压缩特性的影响规律。研究结果表明,在控制干密度和纤维长度条件下,随着纤维掺量的增加,加筋土的固结系数和压缩模量均先增大后减小;掺量为0.2%时固结系数最大,掺量为0.1%~0.15%时压缩模量最大;在控制干密度和纤维掺量条件下,随着纤维长度的增加,加筋土的固结系数先减小后增大,纤维长度为10 mm时固结系数最小;当固结压力较高(≥400 kPa)时,加筋土的压缩模量随纤维长度增大而减小。此外,加筋土的压缩指数总体上随纤维掺量和纤维长度的增大而增大,但纤维掺量为0.15%~0.20%以及纤维长度为10 mm时压缩指数有一极小值。
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干湿路径影响粉土小应变剪切模量的试验研究
徐 洁 ,周 超,
. 2015 (S1):  377-381.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.065
摘要 ( 1302 )   PDF(445KB) ( 1492 )  
天然土尤其是地表浅层土常处于非饱和状态,其小应变剪切模量是预测地基变形及土工结构物动力反应的一个重要参数。通过对非饱和压实粉土三轴样进行弯曲元试验,研究了吸力和干湿路径对其小应变剪切模量的影响。试验结果表明,非饱和压实粉土样的小应变剪切模量各向异性忽略不计;小应变剪切模量G0(vh)、G0(hh)和G0(hv)均随吸力增大而非线性增大;同一吸力下不同干湿路径上的土样,饱和度不同,其小应变剪切模量随饱和度升高而减小,主要原因是土的平均骨架应力和土中毛细水的作用。根据试验结果对非饱和土小应变剪切模量的半经验公式进行了改进,同时考虑了吸力与饱和度的作用。
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桩端后注浆超长灌注桩桩侧极限摩阻力计算方法
李永辉 ,王卫东 ,吴江斌,
. 2015 (S1):  382-386.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.066
摘要 ( 1498 )   PDF(565KB) ( 1597 )  
目前超长灌注桩普遍应用于大型桥梁、超高层建筑工程中,且常采用桩端后注浆技术,但其桩侧极限摩阻力的确定尚未有切合其实际特点的方法。大量现场实测数据反分析表明,采用 法计算时,存在桩侧土压力大于土层静止土压力的现象。在探讨桩侧土压力增大机制的基础上,对 法进行改进,建立了桩侧土压力确定方法,并给出了桩侧土压力系数的取值公式。工程实例计算结果与试桩实测结果比较分析表明,所建立的桩端后注浆超长灌注桩桩侧极限摩阻力计算方法具有合理性与可行性。
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上海软土动剪切模量衰减规律的试验研究
冷 建,叶冠林,王建华,杜守继
. 2015 (S1):  387-391.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.067
摘要 ( 1449 )   PDF(435KB) ( 1505 )  
为了获得上海软土在循环动力荷载作用下的动力特性,特别是动剪切模量的衰减规律,采用原状第④层上海软土进行等向固结不排水动三轴试验,分析了加载频率和动应力比 对动剪切模量的影响。试验结果表明,对于上海第④层软土,动应力比达到0.2时,土样才发生破坏;土样的剪切模量-累积轴应变曲线不受加载频率和动应力比的影响;剪切模量的衰减下降主要发生在轴应变0~1%区间。最后提出了一个描述剪切模量衰减规律的数学模型。
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化学处理方式对微生物固化砂土强度影响研究
崔明娟,郑俊杰,章荣军,苗晨曦,张君洁
. 2015 (S1):  392-396.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.068
摘要 ( 1380 )   PDF(995KB) ( 1688 )  
微生物固化(microbial-induced calcite precipitation, 简称为MICP)技术是岩土工程领域新兴起的一种地基处理技术,利用微生物诱导产生的碳酸钙晶体胶结松散土颗粒,改善土体的力学特性。选用巴氏芽孢杆菌作为固化细菌,采用单一浓度(0.5、1.0 mol)和多浓度相结合(前期采用0.5 mol,后期采用1.0 mol)的化学处理方式注射胶结液(尿素/氯化钙混合液),研究化学处理方式对微生物固化砂土强度的影响。基于试验测试分析了固化砂土试样的强度、破坏模式以及碳酸钙含量。试验结果表明,化学处理方式对固化砂土试样的强度有显著影响,对破坏模式和碳酸钙含量无明显影响;多浓度相结合的化学处理方式能够以较少的灌浆次数获取较高强度的试样。最后,对化学处理方式对强度影响的机制进行深入分析。
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砾石土层中注浆扩散参数的研究
杨志全 ,牛向东 ,侯克鹏 ,周宗红 ,梁 维 ,郭延辉 ,程 涌 ,杨八九,
. 2015 (S1):  397-402.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.069
摘要 ( 1144 )   PDF(578KB) ( 1386 )  
采用注浆模拟试验与数值分析等研究方法,探讨了砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体抗压强度等参数预测计算模型,并设计试验对其进行了验证。试验结果表明,砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及结石体的抗压强度等参数预测计算模型计算的注浆量、浆液扩散半径与注浆结石体抗压强度的理论值与试验实测值间虽分别有10%、5%、10%左右的差异,但均相差不大,因此,可用来预测砾石土层实际注浆工程中的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体的抗压强度等参数。研究成果不仅可为砾石土层实际注浆工程实践提供理论支撑,还可为砾石土诱发的滑坡、泥石流等灾害的防灾减灾提供技术参考。
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基于地质统计学方法的孔压静力触探锥尖阻力固有空间变异性研究
邹海峰,蔡国军,刘松玉,林 军
. 2015 (S1):  403-407.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.070
摘要 ( 1458 )   PDF(1237KB) ( 1651 )  
地质统计学是用于模拟土体固有空间变异性的方法之一,以变差函数为工具,采用Kriging插值提供未采样点处土工参数值的最优线性无偏估计。将地质统计学方法应用于宿-新(宿迁至新沂)高速公路某试验段内孔压静力触探(piezocone penetration test,CPTU)锥尖阻力qt空间变异性研究中,采用回归分析移除数据中的趋势项,从而获得具有弱平稳性的残差数据。指数型理论变差函数能够准确描述试验段内土体的连续空间变异性特征。根据估计结果,试验段内锥尖阻力qt残差的变程具有显著各向异性,在水平方向和竖直方向分别为4.05 m和1.2 m。采用普通Kriging插值结合趋势分析,绘制了qt在试验段的空间分布图和平面投影图,用于指导工程实践。结果表明,普通Kriging插值的估计结果能够与试验段内实测资料形成较好的对比,仅仅在部分极值变化和远离采样点的位置处估计值可靠性会降低。
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基于灰色系统理论的改进SMR法初探
刘帝旭,曹 平
. 2015 (S1):  408-412.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.071
摘要 ( 1141 )   PDF(415KB) ( 1364 )  
综合灰色系统理论与传统的边坡岩体质量分级方法(SMR法),提出改进SMR法。传统的岩体质量分级方法中定量指标取值离散性很大,造成质量分级结果阶梯变化。灰色系统理论的灰度特征对解决这类小样本、离散性的问题有很好的适用性。首先对传统质量分级方法的评价指标进行灰类划分,确定各指标所占权重,再构建评价指标的三角白化权函数,并基于最大隶属度准则对边坡岩体进行质量分级。最后结合工程边坡实例,与一般工程RMR(岩体质量分级)与SMR法比较,改进SMR法的评价结果更加吻合工程现状,且质量分级稳定性高,表明其应用于边坡岩体质量分级是科学和准确的。
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侧装式弯曲元测量软黏土剪切波速的试验研究
李 青
. 2015 (S1):  413-416.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.072
摘要 ( 1059 )   PDF(593KB) ( 1497 )  
判断剪切波到达时间并计算相应的剪切波速是弯曲元试验的关键问题之一。受到试验仪器差异和研究者波速判断主观性的影响,很难客观地、准确地获得土体的剪切波速。针对该问题,提出采用侧装式弯曲元测试系统测量剪切波传播时间和土体的剪切波速,利用上海典型的淤泥质黏土进行试验,分别采用初达波法、特征值法和互相关法计算土体的剪切波速。试验结果表明,(1)初达波法在信号判定过程主观性较大,土体剪切波速受发射信号频率的影响明显;(2)采用第二峰值点(特征点法)得到的试验结果波动性较小;(3)在满足相似性的前提下,互相关法在一定频率范围内(20~30 kHz)提高了确定剪切波速的客观性,降低了因试验者或激发频率的不同对试验结果产生较大影响的可能性。
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粗粒料级配缩尺方法对其最大干密度的影响研究
左永振,张 伟,潘家军,赵 娜
. 2015 (S1):  417-422.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.073
摘要 ( 1176 )   PDF(600KB) ( 1522 )  
对某原型级配粗粒料,按规范要求采用剔除法、等量替代法、相似级配法、混合法等4种缩尺方法,获得15条模拟级配,相应的最大颗粒粒径分别为60、40、20 mm。在相同振动功能条件下,对模拟级配进行了最大干密度试验,研究同一原型级配经不同级配缩尺方法后其最大干密度值的变化规律。分析认为,最大干密度与缩尺后级配的不均匀系数、曲率系数、最大颗粒粒径、小于5 mm粒组含量等参量相关,提出了修正级配参数方法,即将最大干密度与级配相关参量归一化。最后进行了试样尺寸直径为1 m的原型级配粗粒料的击实试验,验证了归一化公式的合理性。
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掺砾黏土样的大型三轴流变特性试验研究
赵 娜,周 密,何晓民
. 2015 (S1):  423-429.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.074
摘要 ( 1282 )   PDF(492KB) ( 1166 )  
高心墙堆石坝的砾质土筑坝材料含有较大颗粒,又含有大比例的黏性土,渗透系数较低,试验需要用大尺寸的仪器。大尺寸试验排水、饱和困难、试验周期长、难度大,一直是试验工作的难点,在砾质土试样中预留砂芯加速排水饱和的方法可以有效地解决该问题。对掺砾黏土样进行了大型三轴流变试验,通过实测蠕变量和蠕变模型参数对掺砾后黏土样的流变特性进行了分析。研究结果表明,掺砾黏土样的蠕变量与时间关系呈现较好的幂函数关系,采用长江科学院蠕变模型可准确地描述其流变特性;在相同饱和状态下掺砾样的蠕变量和蠕变模型参数指标较低,说明掺砾起到了改善土样工程性状的功能;在均为土样或者掺砾样条件下非饱和状态的蠕变指标明显低于饱和状态下的蠕变指标,说明预留砂芯加速排水的方法起到了明显的作用,促进了试样的充分饱和。
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岩土工程研究
复杂岩溶场地下的高层建筑地基处理
姜 燕 ,杨光华 ,黄忠铭 ,乔有梁 ,张玉成 ,
. 2015 (S1):  430-438.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.075
摘要 ( 1250 )   PDF(1462KB) ( 1627 )  
岩溶地区上高层建筑的基础设计是建筑工程中地基处理的难点。岩溶地基存在土洞溶洞多,岩面起伏大、地下水不可预见等特点,使得岩溶地基高层建筑基础设计具有极大的挑战性。对一个卵石土岩溶地基高层建筑进行基础设计,通过现场土的载荷板试验、夯扩桩复合地基载荷试验、冲孔桩复合地基载荷试验等现场原位试验,获得了丰富可靠的资料,根据试验结果和场地覆盖层厚度、岩溶发育情况进行科学的计算分析,最后采用筏板下多桩型复合地基处理方案,该方案既能满足承载力及沉降的要求,又同时考虑了溶洞坍塌及沉降不均的风险,且更为经济。将计算沉降与实际观测结果进行了比较,说明了地基处理方案的合理性,为高层建筑复杂岩溶地基处理提供了较好的借鉴。
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移动荷载下高铁路基段振动加速度频谱衰减特性
薛富春 ,张建民 ,  
. 2015 (S1):  445-451.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.077
摘要 ( 1263 )   PDF(882KB) ( 2162 )  
采用精细化和多尺度建模技术,建立了设计速度为350 km/h的双线高速铁路轨道-路基-地基非线性耦合系统的真三维动力分析模型,将地基土和路基填筑材料的非线性纳入分析模型中,采用三维黏弹性静-动力统一人工边界技术对地基无限域进行模拟,采用动接触算法模拟底座板底面和基床表层表面之间的相互作用,考虑移动荷载作用前路基-地基中客观的静应力状态对后续动力计算的影响,依托大规模并行计算技术和单元生死技术,模拟了地基的初始应力场生成、路基结构和轨道系统的施工过程,在此基础上模拟了与8辆编组的某型动车组轮对空间位置相对应的、作用于钢轨顶部的压力荷载的移动过程。基于分析结果,归纳了移动荷载作用下高速铁路轨道-路基-地基系统中振动加速度频谱的衰减特性。
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基于克里金模型的边坡稳定可靠度分析方法
罗正东 ,董 辉 ,陈 铖 ,苏永华,
. 2015 (S1):  439-444.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.076
摘要 ( 1261 )   PDF(4101KB) ( 1553 )  
边坡工程的复杂性不仅表现为各岩土参数的变异性和非确定性,而且还在于其极限状态功能函数的非解析性及隐式性。以Janbu 法为例,研究了隐式功能函数下易于执行的边坡工程稳定可靠度计算方法。首先,调用边坡极限平衡模式获得岩土基本参数,并利用拉丁超立方试验设计抽取影响边坡稳定性基本参数的适量初始样本。其次,采用地质统计学中的克里金(Kriging)各向异性关联映射方法,将边坡功能函数值表述为随机过程。然后,结合主动学习方法,基于搜索规则调整训练样本,通过反复迭代循环确定满足实际工程精度的随机过程所表示的边坡功能函数。最后,调用随机过程函数通过验算点法(JC法)获得边坡的失效概率。工程算例分析表明,文中方法的求解精度与蒙特卡洛模拟方法相当,但计算过程简明,效率高,更具工程实用性。
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原位贯入装置标定罐模型试验研究与发展
储 亚 ,刘松玉 ,蔡国军 ,  
. 2015 (S1):  452-458.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.078
摘要 ( 2178 )   PDF(917KB) ( 1450 )  
为明确标定罐模型试验在室内模拟原位测试技术领域中的研究现状,根据国内外大量文献中相关标定罐模型试验的报道,对现今世界上已有的大型标定罐进行了总结,并对比分析了各个标定罐的优缺点以及标定罐的改进历程。介绍了国内外使用最为广泛的两种标定罐体系的相关研究内容,论述了影响标定罐模型试验的相关参数以及影响因素,并归纳了标定罐试验的应用研究结果。分析结果表明,标定罐模型试验在原位测试技术的应用研究具有很好的应用前景,且集边界条件控制、应力状态控制、土样控制等各种特点于一身;通过标定罐试验进行相关的土体参数的推算与验算,与之相应的原位试验进行对比,分析了不同土层的现场经验公式,可为原位试验的评价与分析提供依据。但是,标定罐试验的相关研究还需进一步的加强与扩展,目前主要是砂质土的相关研究,对于黏性土和特殊土尚缺少相关研究;原位测试参数方面也应加强对侧摩阻力、孔隙水压力等相关参数的试验研究。
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海洋沉积土动剪切模量与阻尼比的试验研究
尹 松 ,张先伟 ,孔令伟 ,Hossain Md Sayem ,  
. 2015 (S1):  459-464.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.079
摘要 ( 1106 )   PDF(477KB) ( 1679 )  
动剪切模量和阻尼比是工程场地地震安全性评价及地基动力反应分析的重要动力学参数。为评价某海域海洋土的动力学特性,对10.3~84.2 m深度范围内的海底淤泥质粉质黏土、粉砂及细砂开展共振柱试验。利用双对数模型建立了最大动剪切模量随上覆压力的递增关系。研究发现,现有规范的剪切模量比与阻尼比的推荐取值并不适用于海洋沉积土,即使考虑借鉴以往研究成果也必须将其限制在一定的应变范围,并应考虑土体的天然应力状态取值。利用马丁-达维登科夫(Martin- Davidenkov)模型及阻尼比与剪应变的经验关系建立了剪切模量比和阻尼比随剪应变的变化规律,并由此提出了适用于海洋沉积土的5×10-6~10-3应变范围内剪切模量比及阻尼比的推荐值。研究成果可为海洋工程场地的设计、施工及抗震分析提供技术参考依据。
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任意柔性挡墙变位诱发地表沉降的解析理论预测
顾剑波 ,钱建固 ,
. 2015 (S1):  465-470.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.080
摘要 ( 1204 )  
将任意挡墙水平变位模式分解为抛物线柔性模式和梯形刚性模式,并通过求解平面应变方程,得到挡墙在抛物线柔性变位模式下的理论解,给出地表土体的沉降曲线,分析土体沉降规律,同时将理论解应用于工程案例分析,通过与4个基坑开挖实例沉降归一化曲线的对比,分析解的适用性。结果显示,当挡墙发生抛物线变位模式时,地表沉降整体规律为向下凹槽型,最大沉降发生在距离墙背一定距离处,与实际情况相符。理论解形式表明,最终的表达式与弹性参量无关;归一化的沉降曲线显示,理论预测的最大沉降位置与实测值接近,且土体沉降模式与实测结果一致,说明理论解是合理的。
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单轴压缩条件下花岗岩中不同矿物的形状变化
安晨昊,徐金明,孙 皓,刘 芳
. 2015 (S1):  471-476.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.081
摘要 ( 1035 )   PDF(922KB) ( 1040 )  
岩石中不同矿物的形状变化反映了岩石的变形破坏过程。在分析花岗岩试样表面图像不同矿物纹理特征基础上,使用室内单轴压缩试验视频图像和灰度分界阈值分割法,研究了单帧图像中不同矿物的分布特征,使用形状参数描述了岩石变形过程中不同成分的形状特征,探讨了不同成分区域形状变化与裂隙扩展过程的关系。结果表明,花岗岩变形过程中圆形度的大小顺序为长石>黑云母>石英,内切圆半径的大小顺序为黑云母>长石>石英;离散指数的大小顺序为长石>石英>黑云母;长石承受了轴向力的主要部分,形状变化与所处位置关系较大;破坏过程中裂隙面积出现大小顺序为长石、石.英、黑云母,裂隙扩展较快时裂隙大多出现在长石和石英区域。
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基础理论与实验研究
深部软弱岩体置换体对岩质边坡支护效果分析
宛良朋 ,汤开宇 ,李建林 ,曹 毅 ,胡 静,
. 2015 (S1):  476-480.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.082
摘要 ( 1015 )   PDF(663KB) ( 1279 )  
大岗山水电站右岸边坡位于大渡河断裂和磨西断裂所切割的断块上,地震发生频繁且烈度高,岩体卸荷强烈,构造稳定性差,裂隙发育集中。已有研究成果显示出边坡开挖过程中锚索支护的重要性,也有较多学者对抗剪洞支护的设计进行了较全面的研究。在已有的锚索支护基础上,基于卸荷理论对设计抗剪洞的再次支护效果和和采用拟静力法模拟的抗震效果进行评估,通过不同高程的关键点的位移响应,较系统地论证抗剪洞设置的必要性。通过研究应力的变化发现锚索支护段和抗剪洞支护段之间形成较为明显的拉裂区域。对工程后期监测提出建议。
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岩土工程研究
疏浚耙齿松土机制及土体孔压响应试验
谢立全 ,王喜伟 ,梁 鑫 ,刘功勋 ,洪国军,
. 2015 (S1):  481-485.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.083
摘要 ( 1052 )   PDF(4260KB) ( 1308 )  
耙吸式挖泥船在疏浚过程中主要采用机械切削方式将海床土体耙松,其土体切削阻力形成机制一直是疏浚技术改进的关键科研问题之一。针对海床土体切削阻力的形成机制,应用自行研制的耙齿切削土体监测装置,对黄骅港粉土进行了耙齿切削试验。试验可直观再现和测试土体被耙齿切削的动态过程及其孔隙水压力演化规律,结果显示,土体在耙齿切削过程中,由于土体在短时间内发生挤压、剪切变形,外部水体难以完成内外流体的交换,致使其土体因剪胀效应而孔隙水压力骤减(甚至成为负压),土体有效应力骤升,使得切削阻力成倍增加。
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地铁循环荷载作用下交叉隧道沉降分析
高广运 ,李绍毅 ,涂美吉 ,张先林,
. 2015 (S1):  486-490.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.084
摘要 ( 1235 )   PDF(756KB) ( 953 )  
采用FLAC3D软件建立了交叉隧道的三维有限差分模型,以人工数定激励力模拟列车荷载,计算列车动荷载作用下土体的变形和应力。采用修正动偏应力长期沉降计算模型,结合分层总和法计算软土的沉降,预测交叉隧道的长期沉降规律。分析3种不同行车工况下地基长期沉降,工况1为一辆列车单独通过1#隧道,工况2为一辆列车单独通过2#隧道,工况3为两辆列车同时通过1#和2#隧道。对比不同的列车行驶速度、隧道衬砌刚度及厚度对隧道地基的长期影响。结果表明,由列车荷载引起的地基沉降主要集中在距隧道中心轴20 m范围内;在工况3下土体沉降大于工况1、2沉降之和;车速越快,沉降越小;衬砌刚度和厚度越小,沉降越大,且衬砌厚度对沉降的影响较大,衬砌刚度影响较小。
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HDPE和PET土工格栅加筋路堤作用的对比研究
贾敏才 ,强 晓 ,叶建忠,
. 2015 (S1):  491-495.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.085
摘要 ( 1532 )   PDF(654KB) ( 1138 )  
为了研究高密度聚乙烯(HDPE)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)两种土工格栅在返包式加筋路堤中的加筋效果,基于HDPE和PET的拉伸试验结果,采用FLAC3D有限差分程序并结合现场监测数据对比,分析了加筋路堤中两种土工格栅的受力变形规律。结果表明,土工格栅特性对返包式加筋路堤变形具有明显影响,影响程度与其上部土压力大小密切相关;在加筋土路堤的中下部,土压力较大,HDPE格栅前1/3段和后1/3段的应变存在较大差别,PET格栅的应变沿长度分布相对均匀;随着上部土压力的减小,格栅材料特性的影响减弱,两种格栅的应变曲线趋于接近;PET格栅对加筋路堤水平变形的控制作用更为明显;HDPE格栅加筋路堤的垂直和水平土压力值及其分布与PET加筋路堤差别很小。
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地铁振动荷载对下穿越盾构开挖面孔隙水压力的影响
武 军 ,廖少明 ,霍晓波,
. 2015 (S1):  496-500.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.086
摘要 ( 1318 )   PDF(408KB) ( 1010 )  
盾构穿越饱和砂土地层中的运营地铁时,在地铁列车振动荷载的作用下开挖面前方土体中会产生超孔隙水压力,影响开挖面稳定,通过动三轴试验对不同类型砂土在地铁列车振动荷载的作用下的超孔隙水压力增长规律进行了研究。研究表明,随着地铁列车振动荷载振幅的增大,超孔隙水压力逐渐增大,当振幅不大于10 kPa时,超孔隙水压力的增加并不明显;开挖面支护力减小,会使振动荷载对超孔隙水压力的影响增强,而且这种影响对土体竖向应力卸荷比土体水平应力卸荷更为敏感;在饱和松散细砂地层中,地铁列车振动荷载对超孔隙水压力的影响最为显著;地铁列车振动荷载引起的开挖面超孔隙水压力绝对数值不大,但能使泥水盾构泥膜承受的压力差至少减小约33%。
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微型桩与帷幕的不同位置对复合土钉墙力学性状的影响分析
李连祥 ,王春华 ,周婷婷 ,扈学波 ,张树龙 ,
. 2015 (S1):  501-505.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.087
摘要 ( 1123 )   PDF(952KB) ( 894 )  
基坑工程中微型桩和止水帷幕的复合土钉墙是常用支护结构型式之一。在支护结构设计和施工时布置微型桩与帷幕的位置具有随意性,普遍忽视微型桩在帷幕内外不同位置对于支护结构力学性状的影响。依托济南某基坑工程,通过现场测试和数值模拟的对比分析,获得微型桩在帷幕内外两种位置条件下支护结构位移、土钉内力等变形及受力特征。分析结果表明,微型桩的位置不影响支护结构变形和内力的总体趋势;无坡顶荷载时,微型桩位置不同产生的差别不大;存在坡顶荷载时微型桩位于帷幕内侧时支护结构变形较小,土钉受力更合理,建议实际工程优先采用。
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浙江地区软弱土深基坑变形特点及预测分析
丁 智,王 达,王金艳,魏新江
. 2015 (S1):  506-512.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.088
摘要 ( 1140 )   PDF(445KB) ( 997 )  
由于影响深基坑变形的因素较多,根据基坑开挖深度等条件的不同,对浙江地区(杭州地区居多)37个深基坑工程实测数据进行了统一归纳研究,分析了在浙江软弱土大背景下的深基坑侧移曲线与周边沉降曲线的特点,得出了基坑最大侧移量与开挖深度等之间的关系。研究结果表明,浙江软土深基坑的最大侧移点在开挖面以上4 m与开挖面以下7 m之间;抛物线形沉降曲线的最大沉降一般发生在距坑边0.5倍开挖深度处;最大沉降量、最大侧移量与开挖深度呈线性增长;最大侧移量与最大沉降量的关系受土质影响较大。进一步根据实测统计数据,结合软弱土基坑侧移曲线特点,提出了一种预测基坑侧移曲线的方法,该法预测基坑侧移量与实测值较为吻合。
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后压浆钻孔灌注桩承载特性研究
姚建平 ,蔡德钩 ,朱 健 ,王立伟,
. 2015 (S1):  513-517.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.089
摘要 ( 1145 )   PDF(543KB) ( 1165 )  
以中铁西安中心超高层建筑为工程背景,采用后压浆钻孔灌注桩技术对该工程进行地基处理。工程中测试钻孔灌注桩压浆前、后单桩竖向抗压静载试验及桩身内力。采用建筑桩基技术规范、侧阻、端阻分项增强系数法、基于极限承载力增强系数法和只考虑桩端改善承载力5种方法进行了后压浆桩的桩基极限承载力计算。结果表明,后压浆后桩基极限承载力提高了24%,侧阻、端阻分项增强系数法和基于极限承载力增强系数法与现场实测最接近;建筑桩基技术规范与只考虑桩端承载力改善与现场实测结果相差较大,其计算值偏于安全保守。
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双排钢板桩围堰的冗余度分析
江 杰 ,顾倩燕 ,胡 何 ,俞梅欣 ,马少坤 ,
. 2015 (S1):  518-522.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.090
摘要 ( 1545 )   PDF(4049KB) ( 935 )  
将冗余度理论引入到双排钢板桩围堰的设计中,提出双排钢板桩围堰支护体系冗余度的定义与设计方法的初步框 架。以拉杆系统的冗余度分析为例,采用拆除构件法,对其冗余度进行了定量分析。结果表明,下道拉杆的冗余度参数明显低于上道拉杆,其失效后会明显降低整个围堰支护体系的刚度、强度和稳定性,会导致整个围堰的破坏坍塌,这与工程实际相吻合。以上分析验证了冗余度理论在双排钢板桩围堰工程中适用性及可行性。
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降雨对路堤斜坡稳定性影响的时间效应
涂国祥,黄润秋
. 2015 (S1):  523-530.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.091
摘要 ( 1397 )   PDF(619KB) ( 1130 )  
以某高速公路填筑试验路堤为例,基于非饱和土渗透及强度理论,采用渗流场与应力场、稳定性计算耦合的方法,对两种不同透水特性的路堤在降雨过程中孔隙水压力和稳定性系数随时间变化的特点及规律进行较为深入的探讨。结果表明,(1)透水性能较好的路堤斜坡下部降雨入渗要强于斜坡上部,透水性能较差的路堤斜坡,雨水往往以近似于均匀的形式入渗;(2)透水能力强的路堤斜坡在短暂的超强降雨或者强度较低但持续时间超长的降雨过程中,其最小稳定性系数易于出现滞后现象,一般滞后0.5~3 d,透水能力差的路堤斜坡最小稳定性系数有显著滞后特点,一般滞后7~15 d;(3)总降雨量一定、雨强大于等于50 mm/d条件下透水能力强斜坡能达到的最小稳定性系数随降雨时间增长而降低,而透水能力差的斜坡最小稳定性系数受雨强和降雨时间共同影响。
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围堰防渗墙与复合土工膜联接型式试验研究
刘 军,李 波
. 2015 (S1):  531-536.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.092
摘要 ( 995 )   PDF(5547KB) ( 1264 )  
防渗墙上接土工膜是围堰常用的防渗体系,两者变形是否协调是决定防渗成败的关键。以某围堰工程为例,通过围堰防渗体系中复合土工膜的受力分析和复合土工膜与砂砾料界面的直剪摩擦试验,研究了土工膜与填料之间的相互作用,提出了保证土工膜不被拉断应满足的条件。另外,通过离心模型试验监测复合土工膜在堰体与防渗墙变形过程中的应变,揭示了复合土工膜的受力性状和联接部位的破坏机制。结果表明,在一定上覆荷载作用下复合土工膜与堰体之间的摩阻力超过其所承受的拉伸力,导致预留伸缩节不能发挥作用;复合土工膜下部风化砂的固结变形使之与刚性防渗墙之间产生较大的差异沉降以及防渗墙与上游堰体的水平脱离,两种变形不协调均可导致与防渗墙联接部位的土工膜因受拉而破坏,在该基础上提出了改进的土工膜与防渗墙的联接型式和铺设方法。试验成果为指导围堰防渗体系的分析和设计提供了可靠的依据。
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盾构近距离穿越高架桩基的施工影响与保护措施
李新星,杨志豪
. 2015 (S1):  537-541.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.093
摘要 ( 1310 )   PDF(4837KB) ( 1031 )  
上海长江西路越江工程规模为双洞6车道盾构法隧道,采用外径为15.43 m的超大泥水盾构进行掘进施工。根据线路规划方案,该隧道需要近距离往返2次穿越逸仙路高架和地铁3号线高架桥墩桩基。盾构隧道的直径较大,并与高架桩基间的距离约为1 m,且不符合相关工程保护条例的要求,因此,有必要对盾构隧道近距离穿越高架桩基的施工影响和保护措施进行研究。借助有限元数值分析,模拟隧道近距离穿越高架桩基的施工过程,在考虑盾构施工引起地层损失的基础上,采用全方位高压喷射工法(MJS)加固桩基,并考虑不同的加固范围,分析施工对桩基变形和承载力的影响,提出一种安全经济的桩基保护措施。通过与实测数据对比,验证了提出的桩基保护方案的合理性。
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考虑含水率影响的压实黄土路堤稳定性研究
吴文彪,郑俊杰,曹文昭
. 2015 (S1):  542-546.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.094
摘要 ( 2134 )   PDF(523KB) ( 1050 )  
压实黄土路堤是主要的路基型式之一,由降雨引起的压实黄土含水率增大导致的高填方路堤边坡失稳时有发生。通过对山-平(山阴至平鲁)高速公路黄土路堤填料进行室内击实试验和三轴压缩试验,分析了填土含水率对填土密度、干密度及填土抗剪强度的影响。结果表明,含水率对黄土填料密度和干密度的影响都较大;随着含水率的变化,填土黏聚力和内摩擦角呈现一增一减的变化规律。根据试验结果,采用FLAC3D建立现场试验段加筋路堤数值模型,基于强度折减法分析4种加筋工况下含水率对黄土填土路堤稳定性的影响表明,随着填土含水率的增大,路堤安全系数不断减小,路堤稳定性降低;路堤安全系数随土工格栅铺设层数的增加而增大,在路堤中铺设土工格栅能够提高路堤整体性,很好地防止路堤失稳。
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大口径三维曲线顶管顶力估算及实测分析
陈孝湘 ,张培勇 ,丁士君 ,唐自强,
. 2015 (S1):  547-552.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.095
摘要 ( 1663 )   PDF(1177KB) ( 1285 )  
顶管顶进阻力由顶管机的迎面阻力和管节与土体间的摩阻力两部分组成,现有的顶力估算公式都具有一定的适用条件,虽然物理意义明确,但参数取值范围较大,往往估算顶力与实际工程顶力的匹配程度较低,尤其是在三维曲线顶管工程中受曲线段的影响,准确估算顶力的难度更大。以长413.0 m,外径为3.8 m,最小曲率半径为313.7 m的三维曲线顶管工程为研究对象,基于现有的顶力公式估算所需顶力大小并布设中继间,在该工程实测数据的基础上分析顶力组成及其与顶程、顶进曲率半径等影响因素之间的关系和顶管在平面曲线和垂直剖面曲线以不同曲率半径顶进的摩阻力变化规律。分析结果显示,曲线顶管摩阻力附加系数是真实存在的,且工程实测值与经验值有所偏差,但顶管在淤泥或黏土层中顶进时的摩阻力按规程推荐取值能够满足工程实践需求。最后提出了顶力估算及中继间的布置建议,为类似工程提供依据。
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广州岩溶地区深基坑开挖对周围环境影响的研究
崔庆龙 ,沈水龙 ,吴怀娜 ,许烨霜 ,
. 2015 (S1):  553-557.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.096
摘要 ( 1483 )   PDF(516KB) ( 1041 )  
以广州地铁9号线在岩溶地区施工深基坑为例,研究岩溶地层基坑施工对周围环境的影响。该车站基坑长259.7 m,宽18.7 m,深15.8 m。基坑深度范围内包括溶洞和砂层,溶洞地层富水、稳定性差、物理力学性质差,砂层厚0~15 m,有较大的渗透性,基坑施工过程中对地下连续墙的侧向位移和地面沉降进行了监测。监测结果表明,基坑开挖结束时地下连续墙的最大侧向位移为12 mm,地面沉降的最大值为10.1 mm,基坑开挖过程中对周围环境的影响很小。研究成果可为今后类似工程施工提供经验借鉴。
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孔隙溶液对粉质黏土界限含水率的影响
张 芹 ,颜荣涛 ,韦昌富 ,杨德欢 ,于明波 ,杨丽雅 ,
. 2015 (S1):  558-52.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.097
摘要 ( 1313 )   PDF(771KB) ( 1367 )  
针对桂林地区的粉质黏土,运用液、塑限联合测定法探讨了不同孔隙溶液作用下土体的界限含水率,并利用扫描电镜(SEM)技术从微观层面分析了水化学环境变异下土体的水化学-力学耦合作用对结构特性造成的影响。试验结果表明,随着孔隙溶液浓度的增大,粉质黏土的界限含水率均减小,且在相同浓度下同价阳离子半径较小的水溶液使得粉质黏土界限含水率下降的较为明显,随着阳离子价位的增高,其下降的幅度更大;该现象的产生主要是由于离子浓度及离子价位的增大,使得扩散双电层的厚度减小,而双电层对于土体界限含水率存在直接的控制作用。除此以外,通过探测土体的微观结构发现,水化学-力学耦合作用使得粉质黏土颗粒间发生絮凝作用,致使土粒形成粒团,土颗粒间孔隙增大,架空孔隙变多。
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饱和软土层地铁列车运行引起的环境振动研究
黄 强 ,黄宏伟 ,张 锋 ,叶 斌 ,张冬梅 ,
. 2015 (S1):  563-567.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.098
摘要 ( 1320 )   PDF(1068KB) ( 1095 )  
我国沿海地区大量的地铁隧道都修建在饱和软土地层,饱和软土地层中地铁列车运行引起的环境振动逐渐成为社会关注的问题。以上海2号线某地铁区间隧道为研究对象,采用循环运动模型本构模型和水土耦合动力分析方法,分析了饱和软土中地铁列车运行引起的地表振动加速度以及振动位移响应规律,采用加速度振级对地表的振动强度进行了评价,分析了单次列车通过时引起的隧道下卧土层超孔隙水压力(EPWP)响应规律。计算结果表明,饱和土的振动响应比干土要小得多,地表水平向与竖向的振动规律明显的不同,超孔隙水压力沿隧道下方沿向是不断减少的,在距离隧道中心的纵断面上是先增加后减少。分析饱和土中地铁运行引起的环境响应规律,可为地铁沿线建筑物减隔振设计及沉降控制提供一定依据。
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盾构近距离下穿引起已建地铁隧道纵向变形理论研究
张琼方 ,林存刚 ,丁 智 ,夏唐代 ,单华峰 ,
. 2015 (S1):  568-572.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.099
摘要 ( 1045 )   PDF(3876KB) ( 1017 )  
盾构下穿会引起邻近已建隧道附加应力的变化,使已建隧道产生变形,对已建隧道的结构和运营安全造成一定的影响。基于明德林(Mindlin)解,经数值积分可以计算出盾构产生的刀盘附加推力q、盾壳摩擦力f及同步注浆附加压力p作用下所引起的已建隧道轴线处的附加应力。同时,利用镜像法算出在土体损失作用下已建隧道轴线处的附加应力,再将已建隧道视为温克勒(Winkler)地基梁,应用Winkler地基梁理论即可算出上述4个参数作用下已建隧道的变形,根据盾构穿越的不同工况,将上述参数作用下的变形进行叠加得到已建隧道总变形。通过杭州4号线盾构隧道下穿1号线隧道的工程实例将理论计算结果与实测结果对比分析,证明了该方法的有效性。
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考虑卸荷效应钻孔灌注桩孔径时空变化规律研究
赵春风 ,陈洪祥 ,赵 程 ,薛金贤,
. 2015 (S1):  573-576.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.100
摘要 ( 1153 )   PDF(383KB) ( 994 )  
对上海地区某实际工程的钻孔灌注桩试成孔进行成孔测试,首先,统计分析测试所得孔径数据,得出了钻孔灌注桩考虑成孔卸荷效应的孔径随时间及空间的变化规律,孔径缩小量与时间呈正相关,且缩小幅度逐渐减小,最后趋于稳定;不同土层的孔径变化量不同,黏聚力c越小,内摩擦角φ越大,孔壁稳定性就越差,表现为该土层的孔径变化量越大。其次,采用科学合理的拟合公式对不同土层孔径变化进行拟合,拟合度较高,能够真实反映出孔径变化的特点和规律。最后,基于Kelvin模型,运用弹性理论,结合拟合公式,推导出更符合实际的孔径变化公式和反映孔壁稳定性的公式,并合理地解释了不同土层稳定性存在差异的原因。得出的结论对上海地区的成孔施工质量控制具有重要的价值。
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数值分析
各向异性结构性砂土离散元分析
蒋明镜 ,付 昌 ,刘静德 ,李 涛 ,
. 2015 (S1):  577-584.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.101
摘要 ( 1369 )   PDF(820KB) ( 1062 )  
天然沉积砂土力学特性受各向异性及结构性影响明显,实际工程中不能忽视。为探究二者的影响,首先在二维离散元程序NS2D中采用椭圆颗粒模拟了重力场中颗粒长轴主方向为水平的各向异性净砂样,随后基于结构性砂土胶结厚度分布规律及室内试验提出了一个新的微观胶结接触模型并将其引入各向异性净砂样以模拟天然各向异性结构性砂土,最后对该离散元试样进行了双轴试验模拟,将模拟结果与室内试验结果对比以验证该模型的适用性,并对其微观力学特性变化进行研 究。分析结果表明,随着剪切进行,各向异性结构性砂土呈明显应变软化及剪胀现象;胶结接触逐渐减少,且主方向始终为竖向方向;胶结破坏速率及胶结破坏率变化情况与宏观力学响应较一致,且胶结物多为拉剪破坏;土颗粒排列主方向始终为水平向,且水平向排列颗粒所占比例略微增大。
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嵌岩桩承载变形特性的数值分析
王向军
. 2015 (S1):  585-591.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.102
摘要 ( 1225 )   PDF(623KB) ( 1017 )  
嵌岩桩的单桩极限承载力高,现场试桩试验加载至极限状态代价和难度均较大,试验取得的数据较难全面反映嵌岩桩的承载变形特性。基于武汉绿地中心嵌岩桩试桩试验成果,采用ABAQUS有限元软件建立桩-土-岩共同作用模型,分析了基岩岩性、嵌岩深径比以及上覆土层厚度等对嵌岩桩承载变形特性的影响。数值计算表明,基于合理的本构模型、合理地参数取值,采用有限元方法对嵌岩桩试桩试验开展模拟分析,可以取得较为合理的拟合结果。基岩岩性、嵌岩深径比、上覆土层厚度对嵌岩桩的承载变形特性均有较大的影响。基岩岩性和嵌岩深度对上覆土层段侧摩阻力的发挥影响不大。嵌岩段的承载力是嵌岩桩总承载力的主要组成部分,但对穿越深厚上覆土层的嵌岩桩,上覆土层段桩侧摩阻力是嵌岩桩总承载力的重要组成部分,不应忽视。
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地基排水控制法的沉降和孔压数值分析
刘远锋 ,郑 刚,
. 2015 (S1):  592-596.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.103
摘要 ( 1139 )   PDF(586KB) ( 1053 )  
地基排水控制法是一种通过加速施工期间地基超孔压消散并限制工程运营期间地基的超孔压消散,一方面促进沉降在施工期间尽可能多地发生,另一方面使工程使用年限内的工后沉降发生的速度尽可能降低,从而达到最大限度地控制地基工后沉降目的的新型地基处理方法。采用基于六面体孔压单元及塑料排水板线性单元等三维有限元技术,分析了排水控制法处理后地基的工后沉降与竖向防渗帷幕及塑料排水板深度的关系、工后沉降和超孔压随时间和空间的分布规律,得出了排水控制法具有以相对低廉的工程造价,在较短的工期内获得工后沉降为0的特殊处理效果,可以设置较浅的竖向防渗帷幕深度和较深的塑料排水板深度来寻求较高的性价比,工程运营期间密封区域以内超孔压上升导致的有效应力减小是排水控制法减小地基工后沉降的重要原因等结论。
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基于土体小应变本构模型的TRD工法成墙试验数值模拟
何 平 ,徐中华 ,王卫东 ,李 青 ,
. 2015 (S1):  597-601.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.104
摘要 ( 2122 )   PDF(1065KB) ( 1192 )  
等厚度水泥土搅拌墙技术即TRD工法,近年来在深基坑工程中得到了广泛应用。以上海国际金融中心基坑工程开展的0.7 m厚、8 m宽、56.7 m深TRD成墙试验为背景,采用有限元方法,并基于土体小应变本构模型对其成墙过程进行了模拟,得到了土体侧向位移和地表沉降曲线,并与实测数据进行了对比。结果表明,距离墙体5 m处两者的土体侧向位移曲线基本一致,而距离墙体1.4 m处的土体侧向位移在深度大于20 m后的计算结果较实测值偏小;地表沉降在靠近墙体处最大,随着距墙体的距离增大而逐渐减小。最后分析了成墙深度对地表沉降和土体侧向变形的影响,结果表明,深度越深,引起的土体侧向变形和地表沉降也越大。通过不同成墙深度引起的地表沉降归一化曲线可看出,TRD成墙引起的最大地表沉降约为0.05%H(H为成墙深度),沉降影响区域约为1.8H。
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考虑颗粒棱角影响的直剪试验的离散元模拟
赵仕威,周小文,刘文辉,刘 攀
. 2015 (S1):  602-608.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.105
摘要 ( 1341 )   PDF(1403KB) ( 1498 )  
为了研究颗粒棱角对颗粒材料力学行为的影响,建立了具有不同棱角度的对称多面体颗粒,采用了一种简单并适合任意颗粒形状的接触本构模型,对三维离散元开源程序YADE进行了修改,研究了颗粒棱角度在模拟直剪试验中的影响以及接触力各向异性在剪切过程中的演化规律。研究结果表明,颗粒棱角度越小,颗粒间相互咬合自锁的作用越小,颗粒受剪更易转动,致使颗粒体系的剪切强度和剪胀性下降;竖向加载力越大,颗粒棱角度的影响越明显;法向接触力的各向异性在剪切过程中表现为先增后减最后趋向稳定的趋势;法向接触力的各向异性变化程度随颗粒棱角度的增大而增大。
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水位波动下非饱和心墙土坝体的渗流和稳定性
陈 曦 ,张训维 ,陈佳林 ,金 锋 ,于玉贞,
. 2015 (S1):  609-613.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.106
摘要 ( 1947 )   PDF(5028KB) ( 892 )  
基于Richards方程,对坝体的饱和-非饱和渗流场进行了模拟,再根据饱和-非饱和渗流场和非饱和土抗剪强度公式,对坝体的稳定性进行了分析。结果表明,水位骤降过程中坝体的安全系数通常呈现先缓慢增加后迅速减小的变化过程,分析坝体失稳时塑性区和位移场发现,水位下降的初期,坝体左侧坡体的安全系数要低于坝体右侧坡体,但水位下降到一定程度,右侧坡体的安全系数迅速减小,并先于左侧坡体失稳;采用有限元强度折减法用于多坡面边坡稳定分析时,只能获得最小安全系数的包络线;心墙具有隔水防渗的作用,对水位变化渗流具有阻尼作用。
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基于非等温管道流竖井地基热排水固结模拟
范高飞 ,刘干斌 ,黎 明 ,尹铁锋 ,陶海冰,
. 2015 (S1):  614-618.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.107
摘要 ( 1234 )   PDF(807KB) ( 1092 )  
针对新技术热排水固结法,采用非等温管道流模拟竖井中U型导热管的传热过程,考虑温度对竖井扰动区和未扰动区渗透性的影响,在COMSOL Multiphysics有限元软件中进行二次开发,建立了竖井地基热排水固结法的有限元模型。以热排水固结软基处理原型试验为例,重点分析了模型耦合、部分耦合和不耦合情况下软土地基的固结度。结果表明,相对于传统排水固结法的不耦合模型,部分耦合模型下因温度产生的孔压增量延缓了地基固结的发展,固结速率有所减慢;耦合模型下温度虽也产生一定的孔压增量,但温度有效地改善了竖井涂抹区土的渗透特性,地基的固结速率加快,固结周期缩短,与试验结果一致。
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含细粒砂土反常剪切行为的数值模拟研究
戴北冰 ,杨 峻,
. 2015 (S1):  619-623.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.108
摘要 ( 1278 )   PDF(413KB) ( 850 )  
针对含细颗粒砂土的反常剪切行为,开展了双轴剪切试验的数值模拟,从宏细观角度分析了其反常剪切行为发生的内在机制。数值模拟结果表明,增加围压能提高含细颗粒砂土的抗剪切液化能力,该反常行为的根本原因在于围压上升使得粗细颗粒更有效地参与了力链传递,增加了颗粒间的接触,增强了土体的密实度。细颗粒在土骨架中的移动对砂土的液化起着至关重要的作用,而粗颗粒仅起次要作用。研究表明,细颗粒在剪切过程中会持续从有效土骨架中移出成为无效颗粒,而部分粗颗粒也因失去细颗粒的支撑作用会脱离土骨架,直至试样最终液化。细颗粒一般参与土骨架中的弱力链,而粗颗粒则一般参与强力链,导致细颗粒较粗颗粒更容易在土骨架中移动。
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基于离散元法的静止土压力系数分析
胡 靖 ,顾晓强 ,黄茂松 ,
. 2015 (S1):  624-628.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.109
摘要 ( 1307 )   PDF(484KB) ( 1350 )  
采用三维离散元法(DEM)对不同初始孔隙比的粒状土进行一维压缩 试验模拟。对比了传统定义静止土压力系数 以及增量型定义静止土压力系数 ,分析了静止土压力系数的影响因素(初始应力状态、初始孔隙比和应力历史),检验了Jaky公式及Mayne和Kulhawy公式的适用性。结果表明,对于初始等向围压试样,随着竖向压力的增大, 减小,则 先增大到峰值后再减小;对于初始 状态试样, 、 随着竖向压力的增大均减小。 、 分别在竖向压力达到初始等向围压6~10倍及4倍左右达到稳定值,即真实的 值; 、 随孔隙比减小而明显减小。应力历史对 有显著影响,对于相同应力状态的加载和卸载阶段 差别很大。Jaky公式及Mayne和Kulhawy公式计算结果与数值模拟结果有一定差 异,采用峰值摩擦角比采用残余摩擦角的公式计算结果更接近数值模拟结果。
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考虑参数空间变异性多层土坡系统可靠度分析
蒋水华 ,李典庆,
. 2015 (S1):  629-633.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.110
摘要 ( 1077 )   PDF(896KB) ( 1011 )  
多层土坡在岩土工程实际中十分常见,不仅土体参数存在一定的空间变异性,而且土体框架呈现明显的层状分布特征,然而目前对考虑土体参数空间变异性的多层土坡稳定可靠度研究的远远不够。提出了基于多重响应面边坡系统可靠度分析的蒙特卡洛模拟(MCS)方法,给出了计算流程图,系统地研究了考虑土体参数空间变异性的多层土坡系统可靠度问题。结果表明,提出方法能够有效地分析考虑参数空间变异性低失效概率水平的多层土坡系统可靠度问题,并且具有较高的参数敏感性分析计算效率。
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基于GRLWEAP的桩基可打入性影响因素研究
张志鹏,刘 润
. 2015 (S1):  634-638.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.111
摘要 ( 1253 )   PDF(560KB) ( 1411 )  
桩基的可打入性分析对桩的设计十分重要。实际工程中精确的可打入性分析可以避免由于未能将桩打入设计入土深度而导致的截桩和桩头损坏等事故,也能避免在桩的贯入深度已经超过设计贯入深度时仍不能满足设计承载力的情况发生。为精确桩基的可打入性分析,研究了影响桩基可打入性的多种敏感因素,采用正交实验法设计了32组试验,由GRLWEAP软件完成试验,得出打桩分析结果。结合渤海某油田平台工程实例得出桩基可打入性影响因素敏感度规律,即桩基可打入性影响因素敏感度由大到小依次是打桩能量、桩径、地质条件、桩长、垫层厚度、桩壁厚、停锤时间、停锤位置、桩段数量。
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考虑土体非线性的CCSG桩复合地基固结解
蔡燕燕 ,王 海 ,戚志博 ,关云飞,
. 2015 (S1):  639-645.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.112
摘要 ( 1342 )   PDF(1711KB) ( 941 )  
混凝土芯砂石桩(CCSG)桩复合地基是一种新型多元复合地基。通过引入地基土体的e-lgσ和e-lgk对数模型,考虑地基土体固结过程中压缩模量和渗透系数非线性变化的特征,推导出基于等应变假设的CCSG桩复合地基非线性固结解析解,且现有的考虑土体非线性的砂井固结解和碎石桩复合地基固结解均是文中解的特例。根据该解析解得到桩土模量比、土体压缩指数与渗透指数比、荷载增量等无量纲参数变化时,CCSG桩复合地基的固结度曲线。分析结果表明,按应力和按变形定义的两种固结度不相等,通常按变形定义的固结速度较快;土体压缩模量和渗透系数的非线性变化对固结影响较大。最后通过和由实测数据获得的固结度曲线对比,验证了解析解的正确性。
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桩承式路堤土拱形成及荷载传递机制离散元分析
赖汉江 ,郑俊杰 ,章荣军 ,张 军 ,崔明娟,
. 2015 (S1):  646-650.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.113
摘要 ( 1117 )   PDF(1194KB) ( 1145 )  
土拱效应是桩承式路堤中影响荷载传递的关键因素。基于前人的室内模型试验,建立了桩承式路堤离散元(DEM)数值分析模型。基于路堤中应力偏转规律对土拱随桩土相对位移的形成规律进行了分析。在该基础上提出了合理拱轴线土拱模型,并引入荷载传递系数? 对土拱与土拱下方路堤填料间的荷载传递进行量化分析。模拟结果表明,桩土相对位移引起路堤中应力主方向发生偏转并形成虚拟土拱;土拱形态及高度随桩土相对位移的变化而变化,最大拱高约0.8倍桩净间距;? 随土拱高度的增加呈对数关系减小。
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静钻根植竹节桩桩端承载性能数值模拟研究
周佳锦 ,龚晓南 ,王奎华 ,张日红 ,许远荣,
. 2015 (S1):  651-656.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.114
摘要 ( 1070 )   PDF(1662KB) ( 1271 )  
静钻根植竹节桩是一种新型组合桩基,桩端处存在的水泥土扩大头使其桩端承载性能优于传统桩基。通过模型试验以及ABAQUS三维建模计算对静钻根植竹节桩的桩端承载性能进行研究时发现,当桩端土体为砂土或黏性土时,预制竹节桩桩端处于水泥土扩大头中间位置附近时桩端极限承载力最大;当桩端持力层为岩石层时,竹节桩桩端与岩石层之间水泥土层厚度越小,桩端承载性能越好。由于现阶段静钻根植竹节桩主要用于东南沿海软土地区,实际工程中竹节桩桩端处于水泥土扩大头中间位置附近时桩端承载性能最好;桩端水泥土的内摩擦角、黏聚力以及弹性模量对静钻根植竹节桩桩端承载性能影响不大;增加水泥土扩大头的直径能够提高静钻根植竹节桩的桩端承载力。
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基于极限承载力试验的扩底抗拔桩承载特性数值模拟分析
常林越,王卫东,吴江斌
. 2015 (S1):  657-663.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.115
摘要 ( 1389 )   PDF(782KB) ( 1210 )  
基于天津于家堡南地下车库工程扩底桩抗拔极限承载力试验,结合数值模拟手段对扩底桩抗拔承载特性、破坏模式和受力机制开展了分析研究。计算分析表明,扩底桩(有效桩长19 m)相比等截面桩抗拔极限承载力提高约50%,材料增加仅8.5%,扩底桩扩大头周边土体提供的抗力显著提高了抗拔承载力;荷载较小时抗拔力主要由等截面段侧摩阻力提供,扩头段抗拔力占桩顶加载的比值随加载近似呈线性增加;扩底桩等截面段沿桩土界面先发生剪切破坏,扩头段周边土体后发生受压破坏,抗拔承载力达到极限;扩头段位于同一土层时,不同桩长扩头段提供的极限抗拔力相差不大,桩长越长,扩头段抗拔力贡献率越低;扩头段抗拔力主要由自重、扩头段法向力竖向分力和侧摩阻力组成,其中法向力竖向分量提供了扩头段的主要抗拔力,占扩头段总抗拔力约70%。
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考虑膨胀效应UH模型的有限元实现
张盼盼,罗 汀,姚仰平
. 2015 (S1):  664-668.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.116
摘要 ( 1382 )   PDF(5308KB) ( 862 )  
高庙子膨润土已被确定为我国高放废物地质处置的首选缓冲/回填材料,进行其力学特性及应用模拟研究对合理设计处置库具有十分重要的意义。考虑膨胀效应的UH模型是在超固结非饱和土本构模型(非饱和土UH模型)的基础上提出的,因引入了土体团粒的吸水膨胀作用,使其适用于非饱和膨润土。基于有限元软件ABAQUS的二次开发平台,利用Fortran语言编制模型的UMAT(user-difined material)材料子程序,进行了考虑膨胀效应UH模型的有限元实现。然后针对高放废物处置概念模型,利用编制的模型子程序对高放废物处置系统进行了三维有限元模拟,并对渗流场和应力场的演化规律进行了初步探究。模拟结果显示处置系统中膨润土的内应力增加,土体的稳定性较好,说明选择高庙子膨润土作为缓冲/回填材料的合理性,也同时验证了程序的正确性。
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测试技术
数字图像测量技术在土工三轴试验中的应用
邵龙潭 ,郭晓霞 ,刘 港 ,刘 潇,
. 2015 (S1):  669-684.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.117
摘要 ( 1232 )   PDF(2481KB) ( 1193 )  
将数字图像测量技术应用于常规土工三轴试验,解决了常规土工三轴试验传统变形测量中的一系列难题。自主研发了三轴图像测量系统,发展历程可概括为3个阶段:(1)基于边缘识别的三轴试样变形图像测量,通过跟踪边缘位置的变化确定土样的径向变形,识别橡皮膜上的白色标志线确定土样的轴向变形;(2)基于角点识别的三轴试样变形图像测量,用方形标志块将橡皮膜表面离散成若干单元,测量跟踪单元每一角点(节点)的位置,可得任意时刻的土样表面节点的位移,应用有限元技术,可以得到土样表面的位移(变形)场和应变场;(3)三轴土样变形全表面数字图像测量,以基于角点识别的前表面三轴试样变形测量为基础,增设一组平面镜,用一台摄像机实现了圆柱体土样360度全表面的变形测量,得到每一时刻的表面变形场和应变场。三轴土样变形数字图像测量系统具有传统测量方法无可比拟的优点,对于推动土力学,特别是土的本构关系研究具有重要价值。
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ND-CPT测量非均质地层密度剖面的研究
加 瑞 ,张稳军 ,  
. 2015 (S1):  685-690.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.118
摘要 ( 1187 )   PDF(570KB) ( 916 )  
同位素密度静力触探仪(ND-CPT)是一种把同位素密度仪并入到静力触探仪的探头中,同时测量锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力和密度的新型原位测试仪器。根据ND-CPT测量的密度为 射线源和检测器之间回转椭球体内土体的平均密度 的原理,首先建立了可以计算回转椭球体内土体的平均密度 的后向散射模型和平均值模型,然后调查了ND-CPT贯入各种非均质地层时的测量密度 剖面与实际密度 剖面的区别,结果表明在地层分界处附近的测量密度 与实际密度 有较大差别,最后对ND-CPT在实际工程中测量的有明海底泥的测量密度 剖面进行了理解,得到了海底泥的实际密度 剖面。研究结果可为利用ND-CPT准确划分地层提供依据。
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一种伺服液压加载双室三轴仪的研制与开发
邵生俊 ,褚 峰 ,陆 嫄 ,李玮峰,
. 2015 (S1):  691-696.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.119
摘要 ( 990 )   PDF(1456KB) ( 973 )  
三轴试验是土力学领域控制试样固结条件和加载剪切排水条件测试土的强度、变形特性参数的常用试验,也是研究土的强度及本构关系的重要手段。针对国产三轴试验中分别通过压力室体积变化和密封轴向传力杆量测试样应变和轴向荷载的不足,研制了试样的双室压力室,3组独立的伺服步进电机驱动液压缸活塞的液压体变控制器,开发了能够控制不同加载方式、加载或变形速率的自动控制系统和计算控制程序及操作界面。双室压力室的内外腔各自由一组伺服步进电机驱动液压缸活塞的液压体变控制器施加与固结围压相同的液压;试样上端部轴向传力轴固定于压力室顶部,且连接荷载传感器量测试样承受的轴向荷载,试样下端部承受竖向加载轴作用,且与压力室底座密封,竖向加载轴的荷载由一组独立的伺服步进电机驱动液压缸活塞的液压体变控制器控制竖向加载轴下端连接的液压缸加载。该仪器能够自动量测轴向荷载、轴向变形、试样外体变、试验孔隙水压力、压力室内外腔压力。试验验证表明,该仪器系统性能稳定,提高了量测精度,具有构造简单、操作简便、自动化程度高、生产成本低等特点。
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重塑黏土空心圆柱试样制备技术改进及应用
沈 扬 ,王保光 ,陶明安 ,王 鑫 ,杜文汉,
. 2015 (S1):  697-701.  DOI: 10.16285/j.rsm.2015.S1.120
摘要 ( 1157 )   PDF(630KB) ( 1097 )  
受大体积制样降低土体均衡性及取芯扰动试样的影响,目前在包括主应力轴旋转等复杂应力路径下所开展的重塑软黏土力学特性试验研究的可靠性有待进一步提高。基于真空预压技术设计了制备重塑样的新型装置及方法,具有渗透排水与内壁成型双重作用的竖向排水体、分级施加真空负压以及多个试样同时制作等部件和技术,可快速制备大量空心圆柱试样,所制试样含水率具有较好的均匀性和一致性,减小了后期取芯对试样造成的扰动。开展了主应力轴旋转路径下的相关验证试验,从土体力学性能方面证明了所制试样用于研究复杂应力路径条件下土体性态演变规律的可靠性,为系统研究软黏土静动力学特性与长期稳定性提供了前提。
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