Please wait a minute...
在线办公
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
访问统计
  • 总访问量
    今日访问
    在线人数
目录列表
2021年, 第42卷, 第4期 刊出日期:2021-04-12
基础理论与实验研究
混合非齐次边界下非饱和土一维固结解析解
凌道盛, 赵天浩, 钮家军, 朱松, 单振东,
岩土力学. 2021 (4):  883-891.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1286
摘要 ( 458 )   PDF(7040KB) ( 281 )   PDF(English)(2027KB) ( 26 )  
非饱和土的固结研究对道路工程、软土地基处理工程等具有十分重要的意义。基于Fredlund和Hasan提出的非饱和土一维固结理论,给出了土体内孔隙水压力和孔隙气压力变化的控制方程,并给出了单层非饱和土的初始条件与一类随时间变化的混合非齐次边界条件,构成了非饱和土一维固结的定解问题。通过非齐次边界条件齐次化和特征函数展开法,得到了土体内孔隙水压力和孔隙气压力消散的精确时域解析解。最后,通过对比验证了解析方法的正确性,并分析了边界条件指数变化对非饱和土体内孔隙水压力和孔隙气压力的消散以及土体沉降的影响。结果表明,边界处孔压或孔压梯度随时间的指数变化对非饱和土固结过程有明显影响。
相关文章 | 计量指标
非均匀地基与均匀地基解答之间的相似关系: 弹性波速
周凤玺, 周志雄, 柳鸿博,
岩土力学. 2021 (4):  892-898.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1289
摘要 ( 345 )   PDF(5050KB) ( 181 )  
考虑物理力学特性沿深度连续变化的非均匀地基,研究了非均匀弹性体波相速度和群速度与相应均匀弹性地基解答之间的转换关系。首先,基于弹性动力学基本方程,获得了任意非均匀变化的地基中平面弹性体波相速度以及群速度的解析表达式;与均匀地基弹性波相速度的经典解答进行了比较,发现可将非均匀地基的解答用均匀地基解答线性表示,从而获得了两种解答之间的相似转换关系;最后,作为数值算例,考虑材料特性沿厚度按幂律连续变化的非均匀地基,分析了地基非均匀程度、泊松比以及相位角等对相似转换系数的影响。研究表明,借助于均匀地基中弹性波速的经典解答,可将非均匀地基中波速的求解转化为对相似转换系数的计算,从而使得求解过程得以简化。
相关文章 | 计量指标
含水率对红砂岩特征应力及声发射特性的影响
赵奎, 冉珊瑚, 曾鹏, 杨道学, 腾天野,
岩土力学. 2021 (4):  899-908.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1201
摘要 ( 429 )   PDF(9579KB) ( 250 )   PDF(English)(16324KB) ( 19 )  
为了探讨含水率对红砂岩特征应力及声发射响应特征的影响,利用RMT-150C岩石力学压力试验机和PCI-II AE win型声发射系统开展了不同含水率条件下红砂岩试件单轴压缩试验。对水侵蚀作用下红砂岩的物理力学参数及特征应力演化机制进行了分析,探究在不同含水率条件下声发射(宽、窄频带)时间序列模式的演化规律,同时基于累计声发射事件数与统计力学理论构建了红砂岩的损伤演化模型。试验结果表明:(1)P波波速随着含水率增加呈现先减小后增加的变化趋势,当含水饱和度达到临界值时,P波波速会降到最低值;(2)窄频带接收传感器接收的声发射信号与红砂岩内部颗粒间的摩擦作用息息相关,而宽频带接收传感器接收的声发射信号与红砂岩内部裂纹演化存在着内在联系;(3)水对声发射事件率(宽频带)在裂纹非稳定扩展阶段影响相对较为显著,对特征应力与强度的比值影响甚微,但对各阶段应变百分比作用效果相对较为明显,随着含水率的增加,红砂岩试件的失效模式由脆性破坏逐渐向延展性破坏转变;(4)随着含水率的增加,声发射事件率(窄频带)活跃期呈现后移的变化趋势,干燥、自然与饱和状态下岩石试件声发射模式分别为主震型、前震–主震–后震型和群震型;(5)基于声发射累计事件数(宽、窄频带)与统计力学理论构建的损伤演化模型可将不同含水率条件下红砂岩试件的损伤过程分为4个阶段:初始损伤阶段、损伤稳定发展阶段、损伤加速发展阶段及损伤破坏阶段。
相关文章 | 计量指标
钙质粉土的固结特性试验研究
雷学文, 丁豪, 王新志, 沈建华, 孟庆山,
岩土力学. 2021 (4):  909-920.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.0993
摘要 ( 445 )   PDF(10987KB) ( 424 )  
由于水力吹填的分选作用,南海吹填珊瑚礁地基中含有厚度不均的细颗粒钙质粉土夹层。相比粗颗粒礁砂而言,钙质粉土的压缩性高、承载力低、沉降变形大,对建筑物安全造成不利影响。通过室内固结试验,查明了钙质粉土的压缩特性,揭示了钙质粉土的主固结沉降量、次固结沉降量、固结时间和固结速率特征,为更好地了解钙质粉土的工程性质和珊瑚礁地基沉降计算提供科学依据。试验结果表明:钙质粉土压缩系数在0.03~0.37 MPa?1之间,压缩模量在6.67~54.79 MPa之间;压缩系数与含水率成正比,与干密度成反比。其中,含水率小于15%的中密和密实钙质粉土的压缩系数小于0.1 MPa?1,压缩模量大于20.0 MPa,属于低压缩性土;松散的钙质粉土均属于中压缩性土。与相同干密度和含水率的石英砂相比,石英砂的压缩系数比钙质粉土大,即钙质粉土比石英砂压缩性更低;与相同干密度和含水率的杭州湾粉土相比,两者均属于中压缩性土,但钙质粉土的压缩模量比杭州湾粉土略大,压缩系数略小;当荷载大于200 kPa时,钙质粉土在固结试验前5 h固结度达到了0.95,因此,建议钙质粉土的固结试验在荷载小于200 kPa时固结时间仍取24 h,当荷载大于200 kPa时取5 h,此举将大大节省测试时间,提高测试效率。
相关文章 | 计量指标
轮胎衍生骨料级配碎石混合料应力−应变关系 大型三轴试验研究
陈晓斌, 杨宁宇, 朱禹, 张俊麒, 乔世范,
岩土力学. 2021 (4):  921-931.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.0838
摘要 ( 264 )   PDF(8836KB) ( 175 )  
掌握轮胎衍生骨料(TDA)级配碎石混合料临界状态变化是TDA在道床中安全应用的重要前提,目前对此研究存在不足。通过大型静三轴试验,分析了3种围压、4种TDA体积含量的TDA级配碎石混合的应力?应变特性,研究了围压、TDA含量对TDA级配碎石混合料的临界状态变化影响。结果表明:当TDA体积掺量小于20%时,混合料的剪切特性为应变软化型;当TDA体积掺量大于20%时,混合料的剪切特性为应变硬化型。试验结果分析发现,TDA级配碎石混合料的临界状态线在 平面上为直线,并且临界状态参数与TDA体积含量呈现线性变化。因此,基于临界状态理论,通过构建临界状态参数和TDA含量的关系,推导了能够正确描述TDA级配碎石混合料的应力?应变特征和体积变形特征的预测公式。通过预测值与试验值之间的对比,证实了该公式的合理性。
相关文章 | 计量指标
不同高温作用后石灰岩物理与动力特性试验研究
平琦, 苏海鹏, 马冬冬, 张号, 张传亮,
岩土力学. 2021 (4):  932-942.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1170
摘要 ( 496 )   PDF(20261KB) ( 304 )  
为研究石灰岩物理和动力学性质受高温作用影响的规律,对常温和经历100~800 ℃高温作用后石灰岩试件进行物理参数测试,利用SHPB试验装置开展相同加载条件冲击压缩试验。研究结果表明:石灰岩主要矿物成分为方解石和白云石,常温石灰岩结构致密,随作用温度升高,白云石逐渐分解形成微米级颗粒,试件颜色由灰白色逐渐变浅至白色,体积增大,质量、密度和纵波波速减小,且变化速率与作用温度密切相关。不同高温作用后动压缩应力–应变曲线变化规律基本一致;动抗压强度和动弹性模量随作用温度升高表现为先小幅增加后大幅降低,与作用温度呈负相关二次函数关系,200 ℃时最大;动应变和应变率与作用温度呈正相关二次函数关系;破坏形态表现为由脆性向延脆性破坏转化,200 ℃时破坏程度最小,随作用温度升高破坏程度加剧、碎块粒径逐渐变小,800 ℃时碎块基本呈现为粉末状。
相关文章 | 计量指标
基于气体运移规律的增压式真空预压法 加固机制分析
雷华阳, 王鹏, 刘旭, 王磊,
岩土力学. 2021 (4):  943-953.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.0751
摘要 ( 385 )   PDF(11186KB) ( 212 )   PDF(English)(5035KB) ( 7 )  
针对天津地区高含水率的吹填淤泥,进行不同增压深度的室内增压式真空预压模型试验,结合土中气体运移规律,进行增压机制及加固效果影响因素分析。研究结果表明,采用注气增压方法可以有效加固高含水率吹填淤泥,其中排水板中下部注气增压对土体排水量、沉降量、超静孔隙水压力累积消散量以及十字板强度提升有明显促进作用。加固初期,流塑状态的土体中,注入气体易形成气泡并在浮力作用下快速上升运移,带动深部土颗粒向上运动,形成类似搅拌的扰动,使土体均匀加固;随着土体含水率逐渐降低,气体在土体内部赋存形式以具有一定气压的封闭空间为主,使得注气管与排水板之间的压力差增大;加固后期,注入气体发生断裂形式扩张,导致土体形成微劈裂裂缝,加速土中水的排出,提高了加固效果。
相关文章 | 计量指标
基于拉拔试验和离散元模拟的单、双层土工 格栅加固道砟的研究
陈成, 段永达, 芮瑞, 汪伦
岩土力学. 2021 (4):  954-962.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1191
摘要 ( 322 )   PDF(11230KB) ( 188 )  
工程中运用土工格栅加固道床,以通过增强水平约束来减少道砟层竖向累积沉降和侧向位移。为深入研究土工格栅对道砟的加固机制,采用自制多层格栅拉拔设备,在静荷载下进行了大、小孔径土工格栅的单、双层铺设抗拔试验,分析了格栅孔径、铺设深度及层数对拉拔阻力的影响。通过单层铺设得到不同深度的拉拔阻力标准值,提出了双层加固效应系数?,量化了双层铺设加固能力并探讨了最佳铺设方式。通过离散元方法模拟了65 mm孔径格栅双层铺设于200~300 mm的工况,从细观角度分析拉拔过程中双层格栅加筋道砟内部应力链的和法向接触力矢量的分布情况。结果表明:对于现行规范的级配道砟,65 mm孔径格栅加固能力优于32 mm孔径格栅;双层铺设时的极限拉拔阻力均不同程度地大于单层铺设时两层的拉拔阻力标准值之和,双层加固效应的发挥与格栅孔径及双层间距有一定的联系。模拟结果也验证了在拉拔过程中,双层格栅之间形成加固效应的叠加,法向接触力矢量分布情况表明双层格栅存在联锁加固效应。
相关文章 | 计量指标
冻融循环作用下城市污泥固化土三维力学 特性及其破坏准则
杨爱武, 徐彩丽, 郎瑞卿, 王韬,
岩土力学. 2021 (4):  963-975.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.0833
摘要 ( 357 )   PDF(9734KB) ( 218 )  
为了研究城市污泥固化土在经过不同冻融循环次数后的强度和变形特性,通过真三轴试验,对CJYT-1型固化剂固化的污泥土进行了试验研究。得到了在经过冻融循环次数N=0、1、3、5、8、10后的应力?应变关系曲线及强度和变形特性,并分析研究污泥固化土的中主应力比b及冻融循环次数N对土体强度参数的影响。试验结果表明:冻融循环试验中,污泥固化土的无侧限抗压强度及密度都随冻融循环次数的增加而逐渐减小,在8次循环后变化减缓趋于稳定;黏聚力 及内摩擦角 都表现为随b增大而增大,与b=0相比,b=1时 、 增长率最大分别可达16.77%和12.3%;随着冻融循环次数N的增加,土体的破坏强度逐渐减小,破坏应力比Mb总体呈减小的趋势,试样剪胀现象变化不明显,黏聚力 和内摩擦角 随着冻融循环次数N的增大而减小。基于Lade-Duncan及Matsuoka-Nakai两个常用破坏准则,结合污泥固化土真三轴试验数据,提出并验证了适用于污泥固化土的破坏准则,并根据该准则的 -b关系曲线分析了b值对其的影响。对比提出的破坏准则、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai破坏准则,试验结果更趋近于新提出的破坏准则。
相关文章 | 计量指标
层状反倾边坡破坏机制及NPR锚索控制效果 物理模型试验
陶志刚, 任树林, 郝宇, 李强, 付强, 何满潮,
岩土力学. 2021 (4):  976-990.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.0384
摘要 ( 523 )   PDF(19067KB) ( 322 )   PDF(English)(45565KB) ( 17 )  
以内蒙古长山壕露天矿区大规模倾倒失稳反倾边坡为工程背景。首先基于相似理论构建层状反倾边坡地质概化物理模型,开展在未加固、普通锚索加固(PR锚索)及恒阻大变形锚索加固(NPR锚索)3种不同工况条件下边坡控制效果物理模型试验。然后使用红外热成像系统、应变监测系统和数字散斑位移测量系统,对反倾边坡开挖试验全过程的温度场、应变场和位移场进行综合监测。最后,研究层状反倾边坡变形特征和失稳机制,对比分析不同加固对策下的加固效果。研究结果表明:层状反倾边坡变形过程具有明显的“叠合悬臂梁”变形特征,其倾倒机制主要表现为岩层初始裂纹产生、岩层裂纹发育以及滑动面贯通边坡失稳3个阶段。PR锚索在边坡开挖过程中断裂失效,无法抵抗边坡大变形失稳。NPR锚索具有高恒阻、大变形以及吸收能量的超强特性,有效防止反倾边坡倾倒失稳的发生,为边坡工程加固提供了一种新的思路。
相关文章 | 计量指标
结构性花岗岩残积土三轴试验研究
汪华斌, 周宇, 余刚, 周博, 张爱军,
岩土力学. 2021 (4):  991-1002.  DOI: 10.16285/j.rsm.2019.2117
摘要 ( 439 )   PDF(10912KB) ( 206 )  
花岗岩残积土作为一种特殊土,在我国东南地区分布广泛,但其特殊的结构特性使得该类土体的工程事故频发。针对广东省肇庆市播植县某边坡残积土进行了一系列三轴试验,研究结构性花岗岩残积土在三轴应力状态时的应变和孔压变化特征,以及结构性花岗岩残积土的剪切结构性屈服特性,为相关工程提供借鉴。三轴压缩试验分别针对原状土、重塑正常固结土和重塑超固结土,试验结果表明,原状土和重塑超固结土均表现出一定的结构性,排水剪切时均表现出明显的剪胀性,应力?应变曲线均表现出应变软化,不排水剪切的超静孔压均为先增大后减小,但原状土超静孔压减小的幅度更大;超固结土的不排水抗剪强度符合SHANSEP理论,试验常数 为0.67;重塑正常固结土的归一化刚度随着加载的进行缓慢减小, =15%左右时完全屈服;原状土和重塑超固结土的归一化刚度曲线不能重合,分别于 =1.5%和 =1%左右发生结构性屈服,并且均在 =15%左右发生整体破坏,围压越大,结构性土的刚度曲线变化规律越接近于扰动土。
相关文章 | 计量指标
悬索桥隧道式锚碇夹持效应的试验研究
王东英, 尹小涛, 杨光华,
岩土力学. 2021 (4):  1003-1011.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1373
摘要 ( 274 )   PDF(7699KB) ( 132 )  
隧道式锚碇的夹持效应机制及其破坏形态的研究尚不充分,不利于隧道式锚碇设计理论的优化。通过开展锚碇的二维室内模型试验,分析了锚碇和岩体联合承载的过程、机制及锚碇自岩体内拔出时的破坏形态,并针对锚碇的楔形角和埋深等几何要素对锚碇的承载力和破坏特征的影响做了简单分析,在一定程度上揭示了隧道式锚碇夹持效应的本质。所得结论主要有:(1)锚碇加速非线性移动挤压土体产生附加应力,激发夹持效应发挥抗力作用,调动周围岩土体联合承载。(2)隧道式锚碇的承载力由自重效应和夹持效应组成,自重效应不足以平衡主缆荷载时,夹持效应才发挥作用。从经济和安全角度,应对锚碇的体型进行合理设计,使得夹持效应得到有效发挥。(3)锚碇的楔形角影响锚碇的极限承载力,设计时应通过优化分析确定优势角。(4)锚碇的埋深越大,承载力越大,两者基本成线性关系。在实际工程中应把握施工难易性、经济性及承载力之间的关系综合确定埋深。(5)锚碇裂纹的产生和发展与锚碇及岩体的应力位移响应具有相关性。锚碇与土体相对静止时无裂纹产生,破坏形态基本形成的时间与锚碇加速非线性位移阶段相对应。
相关文章 | 计量指标
均质土中竖向受荷X形混凝土桩的三维弹性变分解
周航, 李籼橙, 刘汉龙, 王增亮,
岩土力学. 2021 (4):  1012-1024.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1262
摘要 ( 409 )   PDF(11206KB) ( 221 )  

现浇X形混凝土桩(简称XCC桩)是一种典型的横截面异形桩,其受力特性不同于常规圆形桩,即存在所谓的“异形效应”,目前仍缺乏考虑XCC桩?土相互作用更严格的理论分析方法。为研究均质土中竖向受荷XCC单桩异形效应对桩基沉降的影响,基于变分原理导出考虑土体竖向和水平位移的桩?土体系控制方程,并对复杂边界平面内的控制方程进行了保角变换,借助Matlab编写差分程序,获得桩身位移函数、土体竖向和水平位移函数的半解析解。以桩身位移函数为例对差分程序的进行了收敛性验证,将所求桩位移函数与现有理论解对比,结果吻合较好;与ABAQUS有限元结果比较,也具有合理的一致性。最后,对影响桩沉降的主要因素进行了参数分析,同时将XCC桩与等截面圆桩以及等周长圆桩对比,探讨了其异形效应对无量纲化桩体刚度的影响,而后,给出了XCC桩相对于等横截面圆桩无量纲化桩顶刚度增加百分比的拟合公式。

相关文章 | 计量指标
花岗岩高温−水冷循环作用下的试验研究
余莉, 彭海旺, 李国伟, 张钰, 韩子豪, 祝瀚政
岩土力学. 2021 (4):  1025-1035.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1154
摘要 ( 399 )   PDF(11575KB) ( 230 )  
为了研究花岗岩在不同温度的多次高温?水冷循环作用下物理力学性质的损伤机制及演化规律,通过对花岗岩开展不同温度下高温?水冷循环试验、单轴抗压强度试验、超声波测试试验,分析研究了相关物理力学参数的变化规律,结果表明:(1)在相同温度作用下,随着高温?水冷循环次数的增加导致岩样内部裂隙的萌生和扩展,表现为花岗岩试样质量损失率的逐渐增加,抗压强度和弹性模量先下降、后小幅上升、最后持续下降。(2)在相同高温?水冷循环次数下,随着温度的增加,花岗岩试样的质量损失不断增加,抗压强度与弹性模量呈持续下降趋势。(3)温度对花岗岩的纵波波速影响较大,随着温度的增加,波速快速下降波幅变得不稳定。(4)温度的升高和高温?水冷循环次数的增加都使花岗岩的损伤程度增大,损伤变量增加。(5)随着温度与高温?水冷循环次数的增加,试样逐渐软化,单轴压缩破坏模式从张拉劈裂破坏向锥形剪切破坏过渡,破坏时表面的裂缝数逐渐增加,400 ℃之后出现树状裂缝并逐渐贯穿整个表面。可见花岗岩的物理力学性质在高温?水冷循环作用后将发生严重的劣化。
相关文章 | 计量指标
基于颗粒间应变的饱和黏土小应变各向异性 非线性本构模型
时振昊, 黄茂松, 倪雨萍,
岩土力学. 2021 (4):  1036-1044.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1208
摘要 ( 363 )   PDF(7224KB) ( 192 )  
饱和黏土的各向异性小应变特性对软土地下工程及其环境影响分析具有重要意义。现有小应变本构模型因较为复杂而无法直接应用于预测土体变形和分析土与结构相互作用的简化方法,且小应变模量常被假设为各向同性。基于颗粒间应变(IGS),建立了形式简单、参数易于确定的非线性弹性模型,其考虑了小应变刚度的各向异性、剪切模量随应变幅衰减、最近应力历史效应以及大应变阶段剪切体变耦合特性。通过对芝加哥黏土不同应力路径单元体试验的模拟,得到以下主要结论:(1)新建模型可以较好模拟不同应力路径下小应变刚度衰减、大应变阶段应力?应变关系、孔隙水压发展以及剪胀性,同时可较好近似高等弹塑性模型;(2)IGS模型较现有Overlay模型可以更好地模拟处于单调加载和应力完全反转之间的应力旋转对小应变刚度的影响;(3)各向异性可显著影响应变非常小时的土体刚度,导致路径旋转角较小的应力路径具有更高的初始模量,但随着应变的增长,最近应力历史会成为左右小应变刚度的主要因素。
相关文章 | 计量指标
循环荷载作用下击实粉土累积塑性变形研究
任华平, 刘希重, 宣明敏, 叶新宇, 李强, 张升,
岩土力学. 2021 (4):  1045-1055.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1198
摘要 ( 365 )   PDF(9518KB) ( 308 )  
在飞机荷载长期作用下,粉土道基累积塑性应变发展特性会发生改变。为揭示荷载频率和压实度对粉土道基累积塑性变形的影响规律,开展了室内大型动三轴试验。试验结果表明,不同循环应力比条件下,击实粉土试样的累积塑性应变发展规律可分为3种:塑性安定、塑性蠕变和增量破坏,压实度对累积塑性应变及临界循环应力比均有影响,荷载频率对加载前期的累积塑性变形发展速率影响较为显著;同时,较小压力水平条件下,压实度对试样回弹特性影响较大,压实度越大,试样回弹模量越大。针对稳定型粉土试样累积塑性应变的发展特点,提出了考虑压实度和荷载频率共同影响的累积塑性应变模型,并利用试验数据对模型拟合,发现相同压实度或荷载频率下,各拟合参数与循环应力比呈较好的线性关系;在此基础上对各参数进行归一处理,确定了各参数与循环应力比、压实度和荷载频率的变化关系。
相关文章 | 计量指标
锁定方式对锚固节理剪切特性影响的试验研究
郑罗斌, 王亮清, 朱林锋, 姜耀飞, 王斌
岩土力学. 2021 (4):  1056-1064.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1050
摘要 ( 327 )   PDF(9131KB) ( 161 )  
锚杆广泛运用于节理岩体的加固,为了探究锚固节理的剪切力学行为,在开展室内直剪试验的基础上研究了两端锁定和无锁定两种锁定方式对锚固节理剪切特性的影响,分析了法向应力、预应力对锚固节理抗剪强度的增强作用。试验过程中通过应变片记录了锚杆各个监测点轴力的变化规律,研究了不同锁定方式下锚杆轴向受力机制。观测剪切试验完成后锚杆的变形特征,分析了法向应力对锚杆弯曲变形的影响。试验结果表明,两端锁定方式的应力?位移曲线呈现弹性阶段、弹塑性阶段、塑性硬化阶段3个阶段,无锁定方式的应力?位移曲线呈现弹性阶段、弹塑性阶段、塑性软化阶段3个阶段;锁定方式对锚固节理的抗剪强度及锚杆轴向变形有重大影响,两端锁定相较于无锁定更有利于发挥锚杆的抗剪作用。分析锚杆剪切试验后塑性铰位置可知,法向应力对锚杆塑性铰位置有重要影响,塑性铰点间的距离随法向应力的增加而减小。根据试验结果,提出了一种预测锚杆塑性铰位置的分析模型,新模型考虑了法向应力的影响,与试验结果吻合较好。
相关文章 | 计量指标
间歇性循环荷载下路基细粒土填料永久 变形特性及预测模型
李亚峰, 聂如松, 李元军, 冷伍明, 阮波,
岩土力学. 2021 (4):  1065-1077.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1210
摘要 ( 292 )   PDF(15902KB) ( 236 )  
实际列车运营条件下相邻列车间存在一定的时间间隔,因此,列车对路基的长期作用由列车通过时的振动加载和无列车通过时的荷载间歇组成,即间歇性循环荷载。为探究路基在列车间歇性动荷载作用下的变形特性,开展了连续加载与间歇加载(单级、多级加载)的动三轴试验,研究了间歇加载下累积塑性应变的发展规律,并提出了相应的累积塑性应变预测模型。研究结果表明,间歇加载提高了试样抵抗荷载的能力、降低了累积塑性变形的发展;间歇加载下试样的累积塑性应变曲线呈“阶段式”增长,不同于连续加载下累积塑性应变曲线“平顺型”发展的特点;基于时间硬化方法对双曲线模型进行改进,并对间歇加载(单级、多级加载)下稳定型和临界型试样的累积塑性应变进行预测,取得了良好的预测效果。研究结果对于深入分析实际列车荷载作用下路基土体的变形特性和沉降预测具有一定的指导意义。
相关文章 | 计量指标
线性加载条件下考虑应力历史的饱和黏土一维非线性固结渗透试验研究
张乐, 党发宁, 高俊, 丁九龙
岩土力学. 2021 (4):  1078-1087.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1227
摘要 ( 268 )   PDF(10104KB) ( 191 )   PDF(English)(14979KB) ( 11 )  
为研究线性加载条件下不同应力历史的饱和黏土的渗透性,利用改装后的GDS三轴仪进行了一维固结渗透联合试验,对陕西洛川粉质黏土重塑样的渗透系数变化规律进行了研究。研究结果表明,正常固结与超固结饱和黏土的渗透系数均随固结应力的增大而呈非线性减小,且两者的孔隙比与渗透系数随固结应力的变化趋势一致。处于超固结状态土体的压缩性和渗透性要比处于正常固结状态小得多。在同一固结应力下,渗透系数和孔隙比均随渗透压差的增大而减小。最后,将实测值与文献[12]中修正后的达西渗透系数公式、修正后的柯森?卡门公式、斯托克斯孔隙流渗透系数公式以及固结度渗透公式计算得到的渗透系数进行了比较。结果表明,用修正后的柯森–卡门渗透系数公式计算得到的渗透系数与实测值吻合较好,因此,推荐使用修正后的柯森–卡门渗透系数公式来预测洛川饱和黏土渗透系数。
相关文章 | 计量指标
基于孔扩张理论的螺旋桩抗拔承载力计算分析
李青松, 文磊, 孔纲强, 高洪梅, 申志福,
岩土力学. 2021 (4):  1088-1094.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1329
摘要 ( 565 )   PDF(5950KB) ( 249 )  
螺旋桩以其施工方便快捷、承载力好等技术优点在输电线路、光伏支架等工程基础中广泛使用;然而,既有螺旋桩抗拔承载力理论计算方法的误差仍相对较大。基于圆孔扩张理论,采用Tresca屈服准则修正了螺旋桩抗拔承载力计算方法;开展了砂土地基中螺旋桩抗拔承载力原型足尺试验,实测了不同类型螺旋桩的荷载?位移关系曲线,分析了其抗拔极限承载力;通过试验结果和既有文献实测数据的对比分析,验证了理论计算方法的准确性和可靠性。研究结果表明,锚盘的抗拔承载力系数随着首叶埋深的增大而变大,其上限值主要受土体的刚性指数约束;提出的螺旋桩抗拔极限承载力理论计算方法较传统计算方法精度有所提高,计算误差约为10%。
相关文章 | 计量指标
振冲碎石桩复合地基抗剪机制的模型试验研究
王家辉, 饶锡保, 江洎洧, 姚劲松, 熊诗湖, 卢一为, 李浩民,
岩土力学. 2021 (4):  1095-1103.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1214
摘要 ( 220 )   PDF(10415KB) ( 185 )  
为了研究某工程振冲碎石桩砂质粉土复合地基剪切变形机制和强度特性,采用大型叠环剪切仪开展了两组不同桩体置换率下的碎石桩复合地基模型试验。对剪应力与剪应变、不同应力状态下复合地基变形及开挖断面进行了系统分析,研究结果表明:砂质粉土复合地基呈弹塑性体的特征,应力水平线S=0.5可大致作为弹塑性体的分界线;在复合地基大变形剪切过程中,桩土具有很好的变形协调性,且随着桩体置换率的提升复合地基剪切变形是被抑制的;目前少数明确提出复合地基抗剪强度计算公式的国家规范都建议桩土应力比n取1,即仅考虑面积置换率因素,这导致不同置换率下复合地基的抗剪强度计算结果相差较小,按规范22.7%置换率相较40.3%置换率? 值仅小1.32°,而试验结果22.7%置换率相较40.3%置换率?值小3.65°,这表明碎石桩对复合地基抗剪能力的加固机制不仅限于置换率因素,也应考虑其对复合地基整体排水效果的改变等因素。
相关文章 | 计量指标
基于微生物诱导碳酸钙沉淀的天然海水 加固钙质砂效果评价
董博文, 刘士雨, 俞缙, 肖杨, 蔡燕燕, 涂兵雄
岩土力学. 2021 (4):  1104-1114.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1068
摘要 ( 887 )   PDF(11812KB) ( 329 )   PDF(English)(24569KB) ( 47 )  
使用天然海水进行微生物培养并诱导碳酸钙沉淀(MICP)加固钙质砂试验,首先通过微生物的生长繁殖情况和脲酶活性的变化研究海水对微生物的影响。然后,根据MICP加固前后钙质砂渗透性和无侧限抗压强度(UCS)的变化评价海水对MICP加固效果的影响。最后,利用SEM和XRD测试分析海水影响MICP加固钙质砂效果的机制。结果表明:(1)天然海水使微生物的生长出现滞后期,但稳定期的微生物数量和脲酶活性与淡水环境下相差不大;(2)使用海水MICP加固钙质砂的效果与淡水条件下相比差别较小,钙质砂的渗透系数可降低一个数量级,UCS值可达1.7 MPa;(3)海水条件下MICP过程受到海水成分、微生物、钙离子浓度、尿素浓度和pH值等因素的调控,主要沉积的碳酸钙晶型为方解石,方解石填充了粒间孔隙,使砂颗粒胶结为整体,这是钙质砂力学性能提高的主要原因。
相关文章 | 计量指标
不同预制裂缝方法及长度对岩石三点弯曲 试验的影响
卢浩, 冯夏庭, 杨成祥, 张希巍,
岩土力学. 2021 (4):  1115-1125.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1336
摘要 ( 468 )   PDF(12178KB) ( 458 )   PDF(English)(38556KB) ( 24 )  
为选择岩石三点弯曲试验合适的预制裂缝方法和裂缝长度以获得相对准确可靠的岩石I型断裂韧度KIC,并了解岩石三点弯曲宏观断裂过程和细观断裂特征,采用线切割、锯片切割和水刀切割3种方法预制花岗岩和大理岩三点弯曲梁试样直切槽裂缝,以研究不同预制裂缝方法对岩石KIC的影响,结合场发射扫描电镜比较了不同切割方法岩样的细观断裂特征,试验结果表明线切割方法对岩石KIC测试结果的影响最小。另对含无量纲裂缝长度0.1、0.2、0.3、0.4和0.5的花岗岩及大理岩试样进行试验测得岩石KIC随裂缝长度增加呈先增大后减小的趋势,建议使用? =0.3的裂缝长度进行试验以得到有代表性的岩石KIC值。岩样破坏宏观上经历变形局部化带萌生、局部化带发展、裂纹起裂、最终扩展断裂的过程,声发射过程显示岩样破坏的脆性特征明显,裂缝开口位移与声发射累计曲线趋势一致,可视为试样内部破坏发展过程的宏观表征。
相关文章 | 计量指标
注浆支盘式锚杆拉拔试验及极限承载力计算
杨坚, 简文彬, 黄炜, 黄聪惠, 罗金妹, 李先忠,
岩土力学. 2021 (4):  1126-1132.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1362
摘要 ( 414 )   PDF(9581KB) ( 221 )  
注浆支盘式锚杆是自主研发的一种新型锚杆,具有广阔的应用前景。为了探究支盘式锚杆的承载特性,构建室内试验模型,针对不同的埋置深度、支盘直径和双支盘间距等条件进行拉拔试验,获取相应的荷载?位移曲线,并对部分数据采取无量纲化处理得到埋深比与荷载系数关系曲线,最后通过简化力学模型推导出支盘式锚杆的端阻力与拉拔极限承载力的计算公式。研究结果表明,埋置深度与极限承载力呈非线性关系且存在临界埋深;盘径对抗拔承载力的影响最为显著,与极限承载力呈线性增长关系,极限承载力较普通锚杆提高了2~5倍多;双支盘的分界间距为4倍支盘直径时可充分调用双支盘的承载力,由于双支盘锚杆在加载初期时土体主要为剪切变形,故其荷载?位移曲线开始阶段斜率较单支盘锚杆要大得多;埋深比与荷载系数关系曲线的斜率突变点为临界埋深比,其值为3.02;该计算公式所得结果与4组试验结果基本一致,验证了计算公式的有效性。研究结果对支盘式锚杆的设计和工程应用具有重要的理论及实际意义。
相关文章 | 计量指标
岩土工程研究
岩体体积节理数表征岩体完整系数的结构面 类别修正研究
殷明伦, 张晋勋, 江玉生, 江华, 商晓旭,
岩土力学. 2021 (4):  1133-1140.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.0663
摘要 ( 632 )   PDF(7122KB) ( 220 )  
岩体完整性是评价工程岩体稳定性的重要指标之一。众多研究结果表明,岩体完整性系数Kv能比较全面地体现岩体的完整性,但其测试难度高,且不利于现场测试工作的频繁开展,需要一种更易于测量的指标。基于文献调研及大量工程实测数据,通过研究岩体体积节理数Jv与岩体完整系数Kv的关系,提出了考虑结构面类别的Jv表征Kv的修正方法。修正方法中将结构面划分为5类,明确了结构面性状定性、定量划分依据,并依据实测数据确定了结构面修正系数Jp的取值方法。对比实际工程中的实测Kv值、国标推荐换算得到的Kv值、线性拟合得到的Kv值、修正换算方法得到的Kv值,结果表明,采用修正方法得到的Kv值与实测Kv值的拟合优度更高,绝对残差较国标推荐算法和线性拟合换算结果分别减少了58%和32%,换算准确度更高。这证明了研究提出的岩体体积节理数表征岩体完整系数的结构面类别修正方法在工程应用上是可行的,可以在后续工程中推广使用。
相关文章 | 计量指标
基于间接边界元法的近断层沉积谷地地震动模拟
刘中宪, 刘英, 孟思博, 黄磊,
岩土力学. 2021 (4):  1141-1155.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1217
摘要 ( 431 )   PDF(15476KB) ( 519 )  
将间接边界元方法拓展到近断层复杂场地地震动模拟求解,通过建立有限断层二维运动学模型,量化分析了走滑型断层逐次破裂错动下近场沉积谷地地震动放大效应。首先,将断层上、下盘以及沉积谷地分为不同的计算域;其次,在频域内通过利用不同交界面的应力、位移边界条件来建立边界积分方程,离散求解得到虚拟荷载密度,进而得到频域内场地的地震反应,时域结果由傅里叶变换得到;然后,通过与解析解对比验证了该方法的准确性;最后,分析了近断层沉积谷地地震动放大规律;研究了断层上界埋深、断层倾角、沉积谷地断层距以及断层单元的破裂速度等参数变化对场地地震反应的影响。结果表明:沉积谷地对近断层地震动幅值具有明显的放大效应,所分析模型加速度反应谱峰值可放大4.64倍;在沉积谷地内部,地震动持时明显延长,同时会出现幅值更大的长周期速度大脉冲;近断层地震动震害具有典型的集中效应,断层距增大10 km,半空间地表位移衰减大于50%。为近断层复杂场地地震动模拟提供了一种新的有效方法,对近断层复杂场地地震区划和工程结构抗震设计具有重要意义。
相关文章 | 计量指标
岭回归在岩体初始地应力场反演中的应用
蒙伟, 何川, 陈子全, 郭德平, 周子寒, 寇昊, 吴枋胤,
岩土力学. 2021 (4):  1156-1169.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1317
摘要 ( 210 )   PDF(13092KB) ( 396 )  
为使反演得到的岩体初始地应力场更加符合实际,提出岩体初始地应力场应采用压缩应力场进行叠加,反演得到边界构造荷载的大小不应过大,反演得到应力场的组成应与实测原位地应力的组成一致。依据多元线性回归相关理论,在岩体初始地应力场反演中,首先揭示了负回归系数、过大回归系数以及不显著回归系数的原因,即若采用最小二乘法求解回归系数,自变量之间的多重共线性可能会导致负的、过大的以及不显著的回归系数;然后给出了出现多重共线性的来源,即测得原位地应力的范围过窄会导致自变量之间存在多重共线性,以及采用多元多方程表示岩体初始地应力场易导致自变量之间接近完全多重共线性;最后给出了检验以及避免多重共线性的一些方法,并通过斑竹林隧道岩体初始地应力场的反演进行应用,发现在岩体初始地应力场的反演过程中,若自变量之间存在多重共线性,则岭回归可有效替代最小二乘法求解回归系数。
相关文章 | 计量指标
数值分析
多源数据融合的规则体元分裂三维地质建模方法
李健, 刘沛溶, 梁转信, 王心宇, 王广印,
岩土力学. 2021 (4):  1170-1177.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1197
摘要 ( 492 )   PDF(7923KB) ( 211 )  
针对传统地质建模方法中地层模型表达不精确,地层边界存在锯齿现象和模型数据量大,不能在Web端流畅加载和渲染等问题,提出了一种基于规则体元分裂的三维地质建模方法。该方法首先利用地质勘察中的钻孔与地质剖面资料进行数据转换融合,通过插值算法加密地层矢量点,然后构建规则体元并进行体元类划分,设计5种不同的规则体元分裂类型,与此同时进行体元分裂模型的数据结构设计,并通过Three.js对不规则体元数据结构进行解析和展示。在此基础上,以郑州市某区域的勘测资料为基础数据构建了三维地质模型,并进行了Web端可视化。试验证明,所构建的模型能够精确、光滑地表达不同地层结构,且能够在浏览器中实现地质体内部信息的快速渲染、空间查询和分析。
相关文章 | 计量指标
波流作用下大直径单桩的局部冲刷特征分析
王兆耀, 刘红军, 杨奇, 赵真, 胡瑞庚,
岩土力学. 2021 (4):  1178-1185.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1260
摘要 ( 516 )   PDF(7378KB) ( 235 )  
局部冲刷是水利和海洋工程中常见的现象,波流耦合和桩径效应使得这一问题更加复杂。为了进一步研究波流作用下大直径单桩的局部冲刷特征,在CFD软件FLOW 3D中建立波浪水槽的数值模型,并设计物理模型试验,通过对比局部冲刷的时空特征,验证了数值模拟的准确性。基于某海上风电场桩基工程,采用随机波描述波浪运动,大涡模拟计算湍流运动,分析了波流耦合作用下大直径单桩的局部冲刷特征。结果表明:局部冲刷的空间发展可以分为纵向切蚀、横向扩展和基本稳定3个阶段。最大冲刷深度出现在桩前,为4.9 m,约为0.9倍的桩径。相对应地,局部冲刷的时间发展同样为3个阶段,即快速增长、缓慢增加和冲淤平衡。在20 h后,最大冲刷深度基本不变,冲刷达到稳定状态。
相关文章 | 计量指标
考虑土颗粒微细观运动的多尺度耦合 有限元分析方法
刘嘉, 冯德銮,
岩土力学. 2021 (4):  1186-1200.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1058
摘要 ( 397 )   PDF(15160KB) ( 330 )   PDF(English)(25078KB) ( 13 )  
土体是一种多相碎散性颗粒材料,具有显著的非均匀非连续力学特性。建立在单一宏观尺度上的经典弹塑性有限元法忽略了土体微细观尺度上的控制机制,不能模拟和预测土体跨尺度层次演化的变形?破坏过程。为研究土体微细观尺度上的物理细节和运动特征对宏观力学响应的影响规律,基于多尺度分层次的土体胞元模型,建立考虑土颗粒转动自由度的多尺度耦合颗粒微转动理论,并编制相应的颗粒微转动理论多尺度耦合有限元程序,对地基塑性区的开展深度进行模拟和预测。结果表明:颗粒微转动理论能有效地实现土颗粒微细观运动细节与土体宏观力学响应的跨尺度耦合关联,且可有效地克服经典有限元法的病态网格依赖性问题;土颗粒的转动位移主要集中在地基塑性区范围内,颗粒转动位移最大值为4°;地基塑性区的开展深度随地基土的颗粒粒径和弹性模量的增加而增大。地基塑性区跨尺度演化的微细观物理机制可解释为:土颗粒的微观转动削弱了颗粒之间应变的传递能力,进而形成塑性应变的集中和发展,最终导致地基的塑性区贯通而发生破坏。
相关文章 | 计量指标