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7期 刊出日期:2021-07-12
基础理论与实验研究
基于非稳态渗流过程的压气储能 洞室空气渗漏率计算
夏才初, 徐英俊, 王辰霖, 赵海鸥, 薛小代,
岩土力学. 2021 (7):  1765-1773.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1385
摘要 ( 484 )   PDF(7304KB) ( 372 )  
为评估压缩空气储能洞室的密封性,基于多孔介质渗流力学理论推导了一种能考虑洞室空气渗漏过程和混凝土衬砌孔隙影响的压气储能洞室空气非稳态渗流方程,给出了计算洞室衬砌内空气压强分布的近似解析解。为精确求解此类非线性抛物型方程,通过有限差分法构造了一个无条件稳定的隐式差分格式,该格式具有二阶精度。进一步,对算例与现有计算结果进行对比,结果表明:与传统基于稳态径向渗流理论得到的空气渗漏估算公式相比,考虑空气非稳态渗流过程后计算得到空气渗漏量略微偏小;当混凝土衬砌渗透率小于6×10?20 m2时,衬砌厚度为0.5 m的洞室在一个压缩空气储能循环下空气渗漏百分比小于1%,普通的抗渗混凝土均不能满足空气渗漏控制要求,需要采取特殊的密封措施;压气储能洞室的空气渗漏百分比与衬砌渗透率、储气压强、衬砌厚度等因素有关,渗透率越低、初始压强越大、衬砌厚度越大,空气渗漏百分比越小,衬砌厚度对空气渗漏的控制效果随着衬砌厚度的增大而减弱。
相关文章 | 计量指标
温度对颗粒膨润土热传导特性的影响
胡云世, 徐云山, 孙德安, 陈波, 曾召田,
岩土力学. 2021 (7):  1774-1782.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1899
摘要 ( 494 )   PDF(8494KB) ( 320 )  
颗粒膨润土作为优良的接缝和间隙回填材料,在高放废物深地质处置库中具有较大的应用前景。以颗粒高庙子膨润土为研究对象,采用热探针法测试颗粒膨润土在不同条件下的热传导性能,探讨了温度、干密度和含水率等因素的影响。试验结果表明:相同含水率和干密度下,粉末膨润土压制样的热传导系数大于颗粒膨润土压制样;相同含水率下,随着干密度的增大,粉末压制样和颗粒压制样之间的热传导系数差异渐小。温度越高,含水率越大,干密度越小,颗粒压制样热传导系数的温度效应越显著。相同干密度下,粉末压制样内集聚体间大孔隙的孔径较颗粒压制样的孔径要小,更有利于热量在土中的传递,其热传导系数也就更大;随着干密度的增大,颗粒压制样内集聚体间孔隙减少,削弱了水汽潜热传输的影响,温度效应有所减弱。
相关文章 | 计量指标
深部复合地层TBM隧道围岩应力与变形 规律模型试验研究
李元海, 刘德柱, 杨硕, 孔骏,
岩土力学. 2021 (7):  1783-1793.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1910
摘要 ( 403 )   PDF(14276KB) ( 488 )   PDF(English)(35371KB) ( 20 )  
为研究深部复合地层TBM隧道有、无支护条件下围岩应力变形破裂与地层效应之间的关系,采用自行研制的双轴平面应变相似模型试验系统,运用应力、应变量测装置及自主开发的精细化岩土数字照相量测系统PhotoInfor,对深部复合地层TBM隧道进行了试验研究。结果表明:上软下硬地层中,应力分布不均,硬岩部分应力较大,变形破裂的模式差异大,不均匀性明显,地层效应显著;有、无支护条件下围岩内部应力随围压增大而增大,且沿洞径方向呈先增后减的变化趋势;再现了无支护条件下围岩变形破裂及松动圈发展全过程,上部软岩以坍塌为主,下部硬岩以破裂为主;获得了硐周岩体径向位移发展阶段;支护结构可有效改善围岩应力重分布情况、减缓围岩卸载速度,提高围岩的自承载能力和隧道的整体稳定性。
相关文章 | 计量指标
复合式整体刚性面板加筋土挡墙 结构行为试验研究
杨广庆, 牛笑笛, 周诗广, 李安洪, 王智猛, 王志杰,
岩土力学. 2021 (7):  1794-1802.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1884
摘要 ( 508 )   PDF(7408KB) ( 204 )  
复合式整体刚性面板加筋土挡墙是近年研制的新型加筋土挡墙,其面板由预制混凝土板和现浇混凝土组合而成。依托成昆铁路试验段进行此类加筋土挡墙的现场原位试验,并针对其结构特性提出设计原理。施工过程中,在挡墙内部不同部位安装传感器,进行长期监测。分析施工期和工后挡墙基底垂直应力、墙背土压力、土工格栅应变、基底及墙顶沉降、墙面水平位移的演化规律。在面板完成后发生2次地震,监测了地震前后挡墙的变化,研究地震对挡墙结构行为的影响。结果表明:基底垂直应力和墙背土压力随着填筑的增加,逐渐由线性分布演化为非线性分布。土工格栅沿墙高分布的应变峰值平面形状类似“0.3H法(H为墙高)”破裂面。地震后,基底垂直应力、基底及墙顶沉降和墙面水平位移增大,而墙背土压力和土工格栅应变先增大后减小。
相关文章 | 计量指标
整体式桥台−混凝土桩−土相互作用拟静力试验
黄福云, 何凌峰, 单玉麟, 胡晨曦, 周志明,
岩土力学. 2021 (7):  1803-1814.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1599
摘要 ( 494 )   PDF(10594KB) ( 212 )  
由于整体式桥台无缝桥(以下简称整体桥)具有诸多优点,因而在欧美等国得到广泛应用。不过,整体桥结构的特殊性会引起复杂的结构?土相互作用。为了适应整体桥上部结构的纵向变形,国外多采用H型钢桩,而我国以混凝土桩(RC桩)为主。大量研究及工程实例表明,采用RC桩能够满足整体桥变形要求,但台后土对RC桩内力的影响尚不明确。为此,选取国内某整体桥为背景,以RC桩的配筋率及截面形状为设计参数制作了4个整体式桥台?RC桩试验模型,对其开展整体式桥台?RC桩?土相互作用低周往复荷载拟静力试验研究,主要研究了整体式桥台?RC桩?土体系的破坏形态、滞回耗能性能、水平变形规律和相互作用机制等。试验研究表明,往复位移加载下台后填土会出现脱空现象,试件破坏位置主要集中于桥台底部与桩顶连接头处及其下部一定埋深范围内,增大RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩可使破坏位置下移,改善其受力性能。整体式桥台?RC桩?土体系的滞回曲线在第一象限较为饱满,表现出较好的耗能能力,而第三象限滞回曲线包裹面积较小。增大RC桩的配筋率或采用矩形截面RC桩可增大整体式桥台?RC桩?土体系的耗能能力与承载力,并可增大RC桩的弹性开裂位移,使其更晚屈服和破坏,同时其刚度退化速率和退化幅度也可显著减小。试验研究还表明,当加载位移超过弹性极限位移时,整体桥混凝土桩基的水平变形会出现明显的累积现象。同时,桥台与桩身连接头的相对转角随着损坏程度的增加而增大。提高RC桩配筋率或采用矩形截面RC桩后,桥台与桩身连接头的破坏明显减轻,累积变形显著减小。
相关文章 | 计量指标
静力触探试验的宏细观耦合分析方法与应用
王长虹, 汤道飞, 王昆, 吴昭欣
岩土力学. 2021 (7):  1815-1827.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1724
摘要 ( 580 )   PDF(13670KB) ( 242 )   PDF(English)(35043KB) ( 14 )  
圆锥静力触探试验(CPT)是一种准确获取常规岩土参数的土工原位测试方法,但是CPT数据一般不能直接转化为岩土力学宏观本构模型参数(即一类精细的岩土参数),根本原因是对宏细观贯入机制的研究不足。以Mohr-Coulomb屈服准则的圆柱(锥)孔扩张理论为基础,建立静力触探试验过程的宏细观耦合分析方法。根据圆柱(锥)孔扩张理论求解极限扩孔应力,推导了锥尖阻力、侧摩阻力与极限扩孔应力之间的关系。以上海地区浅部持力层第②1粉质黏土为对象,通过相同尺度的三轴压缩试验,建立宏观Mohr-Coulomb理想弹塑性模型参数与细观线性平行黏结模型参数的转化公式,并通过Fish语言编入到FLAC3D软件。以上海第②1层粉质黏土和第⑤1-1层灰色黏土为对象,验证了宏细观转化公式对于上海黏土或者粉质黏土的适用性。以第②1层粉质黏土为对象,从宏观的角度分析锥尖阻力、侧摩阻力和极限扩孔应力的理论解、数值解与实测值的误差,从细观角度分析土体颗粒位移和接触力链分布。圆柱(锥)孔扩张理论计算的极限扩孔应力、锥尖阻力和侧摩阻力与实测值的误差分别为1.30%、0.45%和0.77%。宏细观耦合数值计算得到的极限扩孔应力、锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力与实测值的误差分别为9.68%、2.99%、9.34%和8.42%。宏细观耦合数值的计算结果不仅和圆柱(锥)孔扩张理论的计算结果以及实测值接近,还能考虑孔隙水压力的作用。以上研究为认识静力触探试验机制,获取岩土力学本构模型参数提供了宏细观耦合分析方法和基础。
相关文章 | 计量指标
考虑真空加载过程及堆载随时间变化下 砂井地基的普遍固结解析解
林伟岸, 江文豪, 詹良通
岩土力学. 2021 (7):  1828-1838.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1649
摘要 ( 355 )   PDF(8171KB) ( 235 )   PDF(English)(391KB) ( 14 )  
基于Barron砂井地基等应变固结理论,考虑了真空加载过程及堆载随时间变化,同时还考虑了真空压力沿深度及径向的衰减、砂井的涂抹效应及竖向渗流等因素,推导建立了真空联合堆载预压下砂井地基的固结控制方程,并求解得到了一个较为普遍的固结解析解。通过将退化解析解与已有的解析解及文中解析解与有限差分解分别进行对比,验证了解答的正确性。基于解析解,分析了砂井地基的固结性状。分析表明:砂井地基的固结速率随真空加载因子? 的增大而增大,但当? 增大到一定程度时,真空加载过程对砂井地基固结速率的影响可以忽略;随着负压衰减系数k1和k2的增大,砂井地基的固结速率发生减小;砂井地基的固结速率随真空压力p0的增大而减小,随最终堆载qu的增大而增大;随着加载时间Th1的增大,砂井地基的固结速率逐渐减小,堆载为瞬时加载下的固结速率最快。
相关文章 | 计量指标
刚性墙后有限宽度土体被动滑裂面特征试验研究
王崇宇, 刘晓平, 张家强, 曹周红,
岩土力学. 2021 (7):  1839-1849.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1848
摘要 ( 362 )   PDF(12218KB) ( 173 )  
利用无黏性粗砂开展刚性墙后有限宽度被动土体模型试验,采用高速相机监测了试验过程的土体变形图像,基于数字图像相关法对土体变形、剪切应变进行了分析,以揭示平动(T模式)、绕墙顶转动(RT模式)、绕墙底转动(RB模式)3种变位模式下土体滑裂面的特征。结果表明:有限被动宽度土体宽高比(B/H)界限值为T模式B/H≤2.0、RT模式B/H≤1.6、RB模式B/H≤1.1;T模式下,当1.6≤B/H≤2.0时,被动滑裂面由两个不连续的破裂面组成,下、上破裂面起点分别为移动挡墙墙踵、固定挡墙墙顶,当1.10≤B/H≤1.35时,滑裂面为一条曲面,两端点分别为移动挡墙墙踵、固定挡墙墙顶,当B/H≤0.75时,滑裂面为多条直线组成的“反射折线”,由移动挡墙、固定挡墙为起点的滑裂线与水平夹角差别明显;RT模式下,被动滑裂面为移动挡墙墙踵后H/4点、固定挡墙墙顶两点形成的曲面;RB模式下,被动滑裂面以固定挡墙墙顶为起点,向移动挡墙墙身中部延伸,延伸点高度随B/H减少逐步抬高。
相关文章 | 计量指标
法向应力作用下砂岩错位裂隙变形行为研究
李博, 崔逍峰, 莫洋洋, 邹良超, 伍法权,
岩土力学. 2021 (7):  1850-1860.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1802
摘要 ( 331 )   PDF(11774KB) ( 432 )  
受地质活动影响,天然裂隙往往存在不同程度的变形错位,对此类裂隙在法向应力作用下的变形行为尚缺乏定量的描述和评价,文献中经典裂隙变形模型的适用性尚未得到试验和数值模拟的验证。通过法向加载试验和弹塑性接触数值计算研究了具有不同错位的砂岩裂隙在法向应力作用下的变形破坏行为。采用经典的双曲线模型、统一指数模型和对数模型拟合了应力?位移曲线,确定了模型中参数的变化规律。结果表明:试验得到的应力?位移曲线与塑性破坏区域与数值计算结果基本吻合,验证了自主开发的弹塑性接触计算程序的可靠性;双曲线模型和对数模型在应力水平较小的阶段与数值计算结果存在较大偏离,而统一指数模型通过引入系数n,能够较好地匹配整个加载过程中的应力?位移关系;模型中的最大闭合量Vmax与裂隙最大开度正相关,初始法向刚度Kni与岩石弹性模量正相关,与裂隙表面粗糙度和错位率负相关,系数n与裂隙表面粗糙度和错位率正相关;基于上述规律建立了针对Vmax、Kni和n的预测公式,预测结果与试验结果吻合良好。
相关文章 | 计量指标
一种新的软−硬节理峰值剪切强度模型
范祥, 邓志颖, 崔志猛, 何忠明, 林杭,
岩土力学. 2021 (7):  1861-1870.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1923
摘要 ( 350 )   PDF(9150KB) ( 192 )  
岩体中常存在强度不同的界面,其剪切强度影响岩体稳定,剪切强度的评估较为重要。利用3D技术打印的树脂节理板,浇注含不同粗糙度软?硬节理的不同强度水泥砂浆试样,在常法向应力下进行直剪试验和数值模拟研究,得到的剪切应力?位移的试验曲线与模拟曲线相一致。基于试验结果,引入比例系数T表征软?硬节理的组合壁面强度CCS,引入影响因子? 描述节理粗糙系数JRC、节理壁面强度JCS和法向应力?n对软?硬节理峰值剪切强度τp的综合影响效果,利用数值分析方法推导出一种估算软?硬节理峰值剪切强度的模型。试验发现:软?硬节理的残余剪切强度τr主要由JCS较低侧控制,且这种控制作用随JRC增大而增强;CCS值小的剪切应力?位移曲线率先达到峰值和进入残余阶段。研究表明:软?硬节理峰值剪切强度模型综合了JRC、JCS和?n对节理τp的影响机制,可用来评估粗糙软?硬节理的峰值剪切强度。
相关文章 | 计量指标
海水环境下钙质砂水泥土加固体的 微观侵蚀机制试验研究
万志辉, 戴国亮, 龚维明, 高鲁超,
岩土力学. 2021 (7):  1871-1882.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.0776
摘要 ( 347 )   PDF(11589KB) ( 207 )  
针对海洋环境下钙质砂中的后压浆桩耐久性问题,通过微型贯入、扫描电镜、能谱、X射线衍射及无侧限抗压强度等多种试验手段,研究了养护时间与水泥掺量对海水环境下钙质砂水泥土加固体的强度变化规律,建立了钙质砂水泥土加固体的无侧限抗压强度与贯入阻力的关系,并与硅质砂水泥土加固体的试验结果进行了对比,揭示了钙质砂水泥土加固体的微观侵蚀机制。结果表明,根据贯入阻力的分布特征,可将海水环境中水泥土加固体分为侵蚀层与未侵蚀层,侵蚀深度随养护时间的增长和水泥掺量的减少而增加;与未侵蚀层相比,随着养护时间的增长,侵蚀层的孔隙增加,水化产物减少,且Ca的含量明显降低。根据水泥土加固体的强度时空变化、微观结构及物相成分的分布规律发现,海水侵蚀环境下水泥土加固体的强度变化是水化反应对水泥土加固体强度的增强作用和侵蚀反应对水泥土加固体强度的削弱作用的共同结果。研究成果可为评价钙质砂中的后压浆桩耐久性与长期安全稳定性提供参考依据。
相关文章 | 计量指标
比表面积对土冻结特征曲线影响的试验研究
孔令明, 梁珂, 彭丽云
岩土力学. 2021 (7):  1883-1893.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1754
摘要 ( 424 )   PDF(10889KB) ( 398 )  
土冻结特征曲线受土颗粒比表面积的影响显著。目前关于冻结特征曲线与比表面积关系的研究一般以天然土为研究对象,无法完全排除干密度、总含水率等其他因素的干扰,所获得的试验结果较为离散。将青藏粉质黏土和膨润土以不同比例混合,人工配置具有不同比表面积的土样,对土样开展低温核磁共振测试和冻结温度试验,结果表明:与常见的3段式冻结特征曲线不同,混合土样的冻结特征曲线分为4段,即过冷段、快速下降段、缓慢下降段和稳定冻结段。随着比表面积增大,快速下降段中未冻水含量变化幅值减小,缓慢下降段中未冻水含量变化率增大,而稳定冻结段中最终未冻水含量增多;在冻结温度试验获得的温度?时间曲线中,恒温段持续时间随比表面积的增大而缩短,相应的冻结温度则降低;通过分析横向弛豫时间T2分布曲线随温度变化的规律,发现比表面积大的土样结合水相对含量高,而结合水受土颗粒束缚作用强、冻结温度低,从而导致比表面积大的土样难以冻结。这是比表面积对冻结特征曲线产生影响的根本原因。
相关文章 | 计量指标
基于Weibull分布的高温岩石统计损伤 本构模型及其验证
蒋浩鹏, 姜谙男, 杨秀荣
岩土力学. 2021 (7):  1894-1902.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1461
摘要 ( 713 )   PDF(7660KB) ( 437 )   PDF(English)(4400KB) ( 37 )  
处在高温环境下的岩石力学性质可能发生劣化进而导致岩体稳定性降低,因此研究高温作用下岩石的本构行为具有重要意义。基于现有岩石统计损伤本构模型研究,引入Weibull分布函数和热损伤变量,在微元体强度服从Mohr-Coulomb(简称M-C)准则的条件下,建立了高温作用岩石统计损伤本构模型,并确定了参数表达式。验证阶段首先与文献中的理论曲线进行对比分析,验证了模型的合理性,最后采用不同温度条件下(25、80、100、150 ℃)砂岩三轴压缩试验结果对模型进行了验证。结果表明:建立的高温岩石统计损伤本构模型理论曲线与文献中的理论曲线具有相同的趋势,体现了本构模型的合理性和准确性。同时模型理论曲线与砂岩三轴试验曲线具有较高的吻合度,说明本构模型能够反映出砂岩的破裂应力?应变过程,能够体现出模型的适用性,且本模型不包含非常规力学参数,物理意义明确。研究成果可为高温热处理岩石力学的相关计算与数值模拟提供理论支撑。
相关文章 | 计量指标
基于对数动骨架的可考虑液化大变形本构
董青, 周正华, 苏杰, 李小军, 郝冰,
岩土力学. 2021 (7):  1903-1910.  DOI: 10.16285/j.rsm.2019.1957
摘要 ( 363 )   PDF(5992KB) ( 199 )   PDF(English)(367KB) ( 9 )  
可用于液化分析的本构模型在土层地震反应分析时难以模拟液化后引起的饱和砂土大变形反应,且适用于饱和砂土场地地震反应分析的非线性时域大变形本构的研究也相对较少。现针对饱和砂土液化大变形条件下的动力反应分析缺少相应的时域大变形本构开展研究,以期通过试验分析和理论研究提出一种可行的、简单适用的时域大变形本构。基于不排水循环三轴试验数据分析得到的饱和砂土液化后大变形应力?应变行为的规律,提出适用于饱和砂土液化后大变形的加卸载准则。结合笔者提出的基于对数动骨架曲线的有效应力本构,得到能定量描述饱和砂土液化大变形途径的大变形本构。该本构依据实际试验结果,可以系统地模拟饱和砂土整个液化过程的变形规律。通过自行编制的土层地震反应分析程序Soilresp1D,实现了含可液化饱和砂土场地动力反应分析,结果表明,基于对数动骨架本构、有效应力修正对数动骨架本构及液化大变形本构提出的时域非线性大变形本构能直接应用于含饱和砂土场地的动力反应分析。
相关文章 | 计量指标
恒阻大变形锚杆非线性力学模型 及恒阻行为影响参数分析
朱淳, 何满潮, 张晓虎, 陶志刚, 尹乾, 李利峰,
岩土力学. 2021 (7):  1911-1924.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1764
摘要 ( 468 )   PDF(14901KB) ( 231 )  
恒阻大变形锚杆具有高恒阻力、大变形和高吸能的优良特性,它在巷道、隧道和边坡工程的加固和监测中具有广泛的应用。从恒阻锚杆的特性分析出发,建立了恒阻大变形锚杆的非线性力学模型,该模型能够将恒阻锚杆的力?位移曲线的上升段和黏滑段统一起来,能够更完整地对恒阻大变形锚杆的力学行为进行描述,并且用无量纲方法对影响恒阻大变形锚杆力学行为的4个参量?、?、?d和f进行了分析,得出各个参量对系统黏滑阶段的恒阻力均值、振幅、振动周期和主振频率的影响特征。基于有限元数值模拟方法对该非线性模型进行了计算验证,证明了建立的非线性力学模型的正确性,并探究了恒阻体体积模量、套管体积模量和拉伸速度对恒阻大变形锚杆的恒阻黏滑行为的影响特征,为恒阻大变形锚杆后续的优化设计和工程应用提供了理论依据。
相关文章 | 计量指标
基于D-P准则和西原模型的圆形隧道 黏弹−黏塑性解
曹朔, 喻勇, 汪波,
岩土力学. 2021 (7):  1925-1932.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1637
摘要 ( 361 )   PDF(6178KB) ( 250 )  
为了较好地描述圆形隧道开挖后围岩的流变特性,假设围岩本构模型为西原模型,选用Drucker-Prager屈服准则,考虑塑性区的黏性与剪胀特性,推导了圆形隧道开挖后围岩塑性区半径、应力、位移的理论解。当剪胀角 =0°时,这些解答转化为体积不变假设下基于Mohr-Coulomb准则和西原模型的黏弹?黏塑性解。通过具体算例,分析了剪胀角对塑性区半径、洞壁位移和应力场的影响。将黏弹?黏塑性位移解和黏弹?塑性位移解进行了对比分析。结果表明:围岩达到稳态之前,剪胀角对应力场和塑性区半径影响较小,对洞壁位移影响较大。稳态围岩的应力场和塑性区半径与剪胀角取值无关。稳态围岩洞壁位移随着剪胀角的增大有较为明显的增加。塑性区的黏性特性对围岩的稳态应力没有影响,对围岩的稳态洞壁位移有较大的影响。剪胀角较大时,应考虑塑性区的黏性,否则会低估稳态围岩洞壁位移。研究结果对实际工程有一定的参考价值。
相关文章 | 计量指标
干湿循环下考虑裂隙发育的残积土边坡响应分析
刘越, 陈东霞, 王晖, 于佳静,
岩土力学. 2021 (7):  1933-1943.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1504
摘要 ( 385 )   PDF(12669KB) ( 274 )   PDF(English)(38449KB) ( 13 )  
为研究带裂隙的花岗岩残积土边坡在反复干湿循环作用下的响应规律,利用模型试验模拟干湿循环过程,通过处理裂隙图像量化裂隙宽度扩展,结合坡内土体直剪试验,推导强度衰减规律和裂隙深度相关的计算公式。对比模型试验和数值模拟结果,分析考虑裂隙发育下的残积土边坡响应情况,结果如下:干湿循环下残积土裂隙宽度扩展符合Logistic模型,裂隙深度与强度衰减有确定的量化关系,且随着干湿循环次数增加,裂隙深度趋于稳定;干湿循环次数较少时,坡底位置含水率变化明显滞后于坡顶和坡中位置,但随着干湿循环次数增加及裂隙扩展,边坡各位置的含水率变化趋于一致。裂隙扩展对边坡各位置变形均有影响,随着干湿循环次数增加,考虑裂隙扩展的坡底和坡中位置变形与不考虑裂隙的情况趋于一致,但坡顶区域变形更大,致使裂隙边坡的坡顶与坡底的变形差距增加。
相关文章 | 计量指标
砂土地基中倾斜螺旋桩群桩上拔与水平 承载特性模型试验
刘志鹏, 孔纲强, 文磊, 王志华, 秦红玉,
岩土力学. 2021 (7):  1944-1950.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1243
摘要 ( 293 )   PDF(6343KB) ( 220 )  
螺旋桩广泛应用于太阳能光伏板支架及输电塔基础等工程中;然而,目前针对其竖向与水平向承载特性的研究仍相对不足,尤其是倾斜螺旋桩群桩的承载性能与受力机制尚不明确。开展砂土地基中螺旋桩竖直群桩和倾斜群桩(桩体与竖向线成15°)的对比模型试验,测试竖向上拔或水平向荷载作用下螺旋桩群桩的桩顶荷载?位移关系、桩侧土压力分布等变化规律;通过与竖直群桩试验结果的对比分析,探讨了竖向上拔或水平向荷载作用下倾斜群桩的极限承载力、叶片荷载分担比及群桩效应等特性。研究结果表明,试验条件下,砂土地基中15°倾斜螺旋桩群桩的竖向抗拔与水平极限承载力均略高于竖直群桩;竖向上拔荷载作用下,15°倾斜群桩叶片荷载分配比峰值低于竖直群桩;水平向荷载作用下,15°倾斜群桩前排桩和后排桩的最大桩侧土压力均大于竖直群桩相同位置处的土压力值。
相关文章 | 计量指标
循环加载方向对饱和珊瑚砂液化特性的影响
刘抗, 陈国兴, 吴琪, 马维嘉, 秦悠,
岩土力学. 2021 (7):  1951-1960.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1728
摘要 ( 315 )   PDF(8983KB) ( 318 )   PDF(English)(587KB) ( 16 )  
随着南沙珊瑚岛礁及近岸军事和民事功能设施的不断建设,珊瑚岛礁工程的地震安全已成为一个具有挑战性的问题。细粒含量FC对陆域饱和石英砂液化特性的影响已被广泛研究,但FC对吹填珊瑚岛礁的饱和珊瑚砂液化特性的影响鲜有报道。利用GDS空心圆柱扭剪仪,对南海珊瑚砂进行了一系列不同循环加载方向角的均等固结不排水试验,探讨了90°突变应力路径下主应力方向角?d和细粒含量FC对饱和珊瑚砂液化特性的影响。试验发现:以零有效应力状态作为初始液化判据,当0°≤ ?d ≤45°时,饱和珊瑚砂的液化强度随?d的增加而减小;当0%≤FC≤30%时,液化强度随FC的增加而减小。提出了基于广义剪应变幅值?ga和细粒含量FC的饱和珊瑚砂超静孔压发展模型;引入单元体液化强度指标USR的定义,基于二元介质理论,建立了不同试验条件下饱和珊瑚砂15次循环加载的液化强度USR15与等效骨架孔隙比 的统一表达式,并用文献中的试验数据独立验证了该方法的适用性。
相关文章 | 计量指标
岩土工程研究
透水管桩现场试验光纤监测与承载性能研究
王静, 肖涛, 朱鸿鹄, 梅国雄, 刘拯源, 魏广庆,
岩土力学. 2021 (7):  1961-1970.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1648
摘要 ( 417 )   PDF(10009KB) ( 231 )   PDF(English)(5396KB) ( 22 )  
在软土地基中设置透水管桩可以加快沉桩引起的超静孔隙水的消散速率,进而加速桩周土的固结。目前,国内外对透水管桩承载力和透水性能的模型试验和数值模拟研究较多,但深入探究桩基承载力时间效应和荷载传递规律的现场试验研究较少。通过基于光纤布拉格光栅(FBG)的现场静载试验,研究了软土地基中透水管桩桩身应变分布及内力传递规律,并分析了桩身不同位置处桩?土界面超孔隙水压力随时间的变化规律与桩基承载力时间效应的关系。试验结果表明:沉桩结束前期,透水管桩的单桩竖向抗压承载力增长率较高,并且随时间逐渐降低;试验场地条件下,沉桩后10 d内透水管桩承载力的提高主要来源于桩侧摩阻力,10~24 d内桩端阻力对桩基承载力提高的贡献明显增加;桩?土界面的超孔压沿桩深度增加,随着桩端附近超孔压加速消散,土体有效应力增大,桩侧摩阻力和桩端阻力也随之增大。研究成果对软土地基中透水管桩的设计和施工具有一定的指导意义。
相关文章 | 计量指标
多级拼装悬臂式挡墙地震永久位移计算方法
何江, 肖世国,
岩土力学. 2021 (7):  1971-1982.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1471
摘要 ( 436 )   PDF(10358KB) ( 186 )  
为确定新型的多级拼装悬臂式挡墙的地震永久位移,基于墙?坡系统整体滑面过最下一级墙踵板下边缘的旋转滑动破坏模式,采用极限分析上限法及拟静力法,得出墙?坡系统地震屈服加速度系数表达式,进而结合Newmark滑块法,对系统产生的转动角加速度进行二次积分得到其角位移,分别推导出了Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级拼装悬臂式挡墙各级墙顶地震水平永久位移计算公式。通过与Ⅲ级墙、Ⅱ级墙模型振动台试验及数值模拟对比,表明在不同地震波作用下,理论算法得到的Ⅲ级墙、Ⅱ级墙模型各级墙顶水平永久位移比试验值分别约大10%~40%、10%~30%,但其与数值模拟结果较为接近。实例分析进一步表明,理论算法一般比数值模拟结果相对偏保守;填土内摩擦角、黏聚力和单级墙体高度对墙?坡系统的水平屈服加速度分别呈较显著的正相关和负相关影响,而各级墙体间的平台宽度、单级墙底板长度和厚度对其影响较小;多级墙的分级数对水平屈服加速度有明显的非线性与正相关的影响特征;填料颗粒越细,对限制墙?坡系统地震永久位移的效果就越显著。
相关文章 | 计量指标
溶蚀孔隙型白云岩浆−水径向扩散模型及工程应用
周禹良, 侯公羽, 袁东锋, 李生生, 丁振宇,
岩土力学. 2021 (7):  1983-1994.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1940
摘要 ( 295 )   PDF(11446KB) ( 159 )  
为解决我国西南地区巨厚溶蚀孔隙型白云岩含水层井筒防治水难题,基于达西定律建立孔隙型地层浆?水两相流径向扩散模型,研究了孔隙型地层注浆过程中浆液扩散规律,推导了浆相饱和度演化方程,并得到了浆相饱和度沿径向距离计算公式。浆相饱和度沿径向可分为浆相区、浆水混相区和水区,浆水混相区和水区分界面为浆相前沿。浆相饱和度面随浆液注入而不断向前推进,满足堵水要求的浆液有效扩散距离明显小于浆相前沿扩散距离。同时,采用现场注浆试验结合数值模拟,对老虎洞磷矿回风井溶蚀孔隙型白云岩含水层地面预注浆技术参数进行研究,分析了钻孔布置最优孔间距和浆液有效扩散距离,并据此提出回风井地面预注浆方案。回风井后续注浆完成后,通过压水试验得到注浆堵水效率为98.04%。该研究成果可为类似孔隙型地层注浆堵水工程提供技术参考。
相关文章 | 计量指标
基于高性能有限单元法的多层地基水平 受荷桩受力分析
赵海鹏, 黎学优, 万建宏, 郑翔之, 刘思威,
岩土力学. 2021 (7):  1995-2003.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1763
摘要 ( 451 )   PDF(6855KB) ( 208 )   PDF(English)(425KB) ( 22 )  
多层地基水平受荷桩的受力变形特性分析是设计中的关键步骤。针对传统有限单元法在准确性与计算效率上的不足,提出了一种用于分析该类桩基的高性能有限单元法。该法构建了一种桩单元,并采用分布在单元内部的连续“土体弹簧”反映非线性桩?土相互作用。其最大特点是在桩单元内部整合了“土体弹簧”,即桩单元同时包含了桩体与土体信息。推导了适用于多层地基中的桩单元,并引入高斯?勒让德方法简化总势能求和过程;推导了单元刚度矩阵并运用在牛顿?拉夫逊增量迭代数值分析中,引入割线关系减少迭代过程中的累计误差。此外,该法还通过更新拉格朗日方法来考虑几何大变形。算例结果表明:高性能有限单元法与解析解及现场试验结果吻合较好;在多层地基条件下,桩单元模型较离散弹簧单元模型可大幅减少单元数目及计算时长,可有效提高计算效率。
相关文章 | 计量指标
灌注桩桩身变形高精度测量现场试验研究
高磊, 周乐, 刘汉龙, 黄坚, 王洋, 韩川,
岩土力学. 2021 (7):  2004-2014. 
摘要 ( 422 )   PDF(12386KB) ( 327 )  
灌注桩是最常见的桩基础形式之一,开展灌注桩桩身变形测量,对研究其桩身承载特性及分析桩身质量非常重要。采用目前国际上最为先进的光频域反射光纤传感技术(optical frequency domain reflectometer,OFDR),开展了灌注桩桩身变形高精度测量现场试验,获得了灌注桩在加载和卸载过程中的桩身变形、桩身轴力及桩身侧摩阻力分布情况,分析了加载和卸载过程中灌注桩桩身变形特征及荷载传递规律。试验结果表明:加载阶段光纤测得的桩身应变随荷载逐级增加,卸载阶段光纤测得的桩身应变随荷载逐级减小,卸载结束后桩身有一定应力残余;同时,通过对比加载、卸载过程中桩身轴力分布曲线,发现桩身轴力在卸载后存在时间滞后效应;结果显示OFDR技术能够实现对灌注桩桩身变形的高精度测量,并能精细化掌握桩身变形特征。
相关文章 | 计量指标
基于可靠度的传递系数法显式与隐式对应关系
郭海强, 李安洪, 徐骏, 李炼
岩土力学. 2021 (7):  2015-2022.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.0087
摘要 ( 470 )   PDF(7084KB) ( 198 )  
传递系数显式解法与隐式解法在设计表达式、抗滑力定义等方面均存在差异,造成两种方法的稳定系数(安全系数)K及拟设工程的抗滑力Pn存在争议。针对以上问题,通过实例对比说明显式解法与隐式解法存在的具体差异;其次,引入可靠度的方法计算边(滑)坡的可靠指标,并通过与安全系数的对应关系分析两种方法差异的原因。研究结果表明,相同安全系数下,隐式解法所得到的拟设工程抗滑力Pn被放大,造成二者所设计的抗滑结构产生较大差异;相同设计参数下,显式解与隐式解法的稳定系数(安全系数)不等价,二者所对应的边(滑)坡可靠指标? 不等,所对应的稳定系数(安全系数)无法统一。研究结论可用于指导工程设计及相关标准编制。
相关文章 | 计量指标
滞后阻尼下场地地震反应等效Rayleigh阻尼优化解
程业, 潘旦光,
岩土力学. 2021 (7):  2023-2030.  DOI: 10.16285/j.rsm.2021.0164
摘要 ( 468 )   PDF(9981KB) ( 144 )  
为将场地地震反应分析中与频率无关的滞后阻尼,等效为便于时域分析的黏滞阻尼,提出了滞后阻尼转换频率优化算法,在此基础上构建等效Rayleigh阻尼计算的优化方法。以单自由度滞后阻尼体系等效黏滞阻尼模型的加速度累积误差最小构造目标函数,建立滞后阻尼转换频率优化算法。以21条地震波作为输入,统计分析了自振频率、滞后阻尼比和卓越频率对滞后阻尼转换频率的影响。计算结果表明最优滞后阻尼转换频率主要受自振频率影响,而滞后阻尼比和卓越频率影响很小。在此基础上,以场地地表加速度反应误差最小为目标函数,建立了滞后阻尼下等效Rayleigh阻尼系数的优化方程。以一个河谷场地地震反应为例,分析比较了所提方法和传统Rayleigh阻尼构造方法的计算精度,验证所提方法的精度与有效性。
相关文章 | 计量指标
太湖湖相黏土层剪切模量衰减特性的 原位测试研究
王斌, 韩幽铭, 周欣, 陈成, 张先伟, 桂蕾,
岩土力学. 2021 (7):  2031-2040.  DOI: 10.16285/j.rsm.2020.1887
摘要 ( 343 )   PDF(9350KB) ( 222 )  
目前围绕土体剪切模量衰减特性开展的原位测试工作比较匮乏,同时,室内试验由于需要取样、运输、制样等步骤,一定程度上会引起对样品的扰动,而准确地描述土体模量的变化特性对于场地评价以及工程设计都非常重要。为此,依托太湖隧道祉区湖相黏土,开展了最大深度为33 m的现场剑桥自钻旁压试验,获得了土体的总应力?应变曲线,并基于此分析了不同土层内土体剪切模量的衰减特性,深入探讨了不同应变下剪切模量随深度变化的分布规律,构建了剪切模量及其衰减速率与塑性指数的相关关系,结果表明:塑性指数可以作为一个可靠的指标去评价不同土体的剪切模量衰减特性。
相关文章 | 计量指标