考虑物态变化的六参数砂土本构模型

以往的大多数砂土本构模型仅采用相对密度作指标,把初始密度不同的砂土当作不同的材料,需采用多组不同的材料参数。本文基于状态参数概念,提出了一个数学描述简单、仅有6个材料参数的砂土本构模型。该模型能够同时考虑相对密度和有效围压两个因素对材料物态变化的影响,并只用一组材料参数即可描述较大的围压和密度范围内砂土的排水应力应变响应。通过不同围压和初始密度条件下的三轴排水试验结果与数值模拟结果的对比,初步验证了模型的有效性。     

一种新型超固结土三维本构模型

本文在Nakai等基于应力张量tij和修正剑桥模型的基础上建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ提出了适用于描述超固结土强度和变形规律的新型超固结土三维本构模型。通过对粉质黏土和砂土的三轴排水压缩及三轴排水拉伸试验的结果与应用提出的新型超固结土三维本构模型进行模拟计算结果进行对比,验证了提出的超固结土三维本构模型的可行性。     

含水层砂土压缩变形特性及数学描述

基于FlowTracⅡ增量固结试验系统,通过控制孔隙水压力设计模拟符合承压含水层砂土应力状态和满足抽水条件应力路径的压缩试验,得到了砂土应变与时间关系曲线,探讨分析不同抽水模式作用对含水层砂土压缩变形特性的影响。试验结果表明:在抽水作用下,砂土压缩变形具有非线性和时效性特征;在相同前期固结压力下,砂土压缩变形量随着抽水强度的增加而增大,且变形稳定所需时间也越长;在稳压抽水作用下,砂土的应变率与时间在双对数坐标中呈现较明显的线性关系,其斜率受抽水强度和抽水速率的影响。建立了考虑抽水强度和抽水速率影响的砂土压缩变形与时间、应力的归一化经验公式。研究成果揭示了不同抽水模式下含水层砂土的压缩变形特性,为合理评价抽水引起的地面沉降提供试验依据。     

盾构隧道壁后注浆体固结变形特性试验研究

为了研究浆液在盾尾空隙中的固结变形特性,采用自制的壁后注浆体固结变形试验装置,对不同注浆材料、不同固结压力、不同土质条件和地下水压力条件下的浆液固结变形特性进行了试验研究.结果表明：随固结压力的增大,浆液的固结变形速率加快,最终的变形量也相应增大,且浆液的固结应变处于4%~12%;在砂土条件下的固结变形速率要远快于黏土条件,在砂土条件下1 h内变形即可趋于稳定,而黏土条件则需要5~6 h;随地下水压力的增大,浆液的排水速率减缓,最终的固结变形量也相应减小.     

长期循环荷载下粉细砂的累积变形特性

在分析循环荷载下粉细砂轴向塑性累积变形受初始孔隙比、有效固结压力及动应力比等因素影响规律基础上,考虑动偏应力水平及初始固结压力影响,建立了一种参数具有明确物理意义的计算粉细砂在循环荷载作用下轴向塑性累积变形的显式模型.通过对上海地区粉细砂非等向固结排水循环三轴试验结果进行模拟,得到了相关参数,验证了模型的有效性和合理性.     

基于修正塑性功函数的砂土硬软化本构模型

基于与应力路径无关的修正塑性功函数,提出了一个新的可以考虑砂土变形强度应力路径效应的弹塑性硬化-软化本构模型.模型所采用的与应力路径不相关的修正塑性硬化函数是基于砂土多应力路径平面应变压缩试验结果、经过数学拟合而得到的.文中建议的本构模型属于等向硬化-软化、考虑非关联流动的弹塑性模型.有限元计算结果与室内试验结果比较表明,该模型不仅可以较好地模拟砂土变形强度的应力路径效应,同时也可以模拟砂土变形强度的应力水平依存性、强度的固有结构性各向异性、初始空隙比依存性,以及砂土伴随剪切破坏的软化效应.     

砂土速率相关黏性特性的有限元分析

根据复杂加载条件下饱和砂土排水平面应变压缩试验,分析了砂土的速率相关的黏性特性.试验发现砂土存在显著的加载速率效应、蠕变变形和应力松弛,并且在应变速率突变、蠕变或应力松弛之后,以新的应变速率重新加载时呈现出高刚度行为.针对砂土的变形强度特性提出了一种非线性有限元计算方法,砂土本构关系采用了三要素弹黏塑性本构模型.将有限元计算结果与试验结果进行比较,表明建议的有限元计算方法不仅可以较为精确地模拟砂土的平均应力-应变关系,同时也可以模拟包含变应变速率加载、蠕变加载、应力松弛加载的全过程黏塑特性.     

益阳膨胀土长期压缩特性试验分析

为探究益阳膨胀土次固结系数变化规律,研究土体长期压缩变形特性,得到方便工程运用的本构模型,以单轴固结试验为基础,延长受载周期,取益娄高速膨胀土进行长期一维固结压缩试验,探究固结压力和干密度对膨胀土样长期压缩特性的影响。试验结果表明,土样干密度对次固结系数影响相对较小,具体变化规律表现为次固结系数随干密度的增大而减小。相比之下,固结压力对次固结系数影响较大,且次固结系数随固结压力增大而增大,并呈现对数函数关系。在分析各因素对膨胀土长期压缩特性影响的基础上,建立了益阳膨胀土非线性本构模型,得到了益阳膨胀土压缩量与时间、固结压力和干密度等的关系。本构模型由主固结部分和次固结部分组成,按照此本构关系得出的计算结果与规范修正法结果几乎一致,并且从物理意义、固结过程划分等方面更显清晰。     

抽注水作用下含水层砂土变形特征试验

基于抽注水条件下含水层土体应力状态和应力路径的理论分析,采用FlowTracⅡ增量固结试验系统,通过控制孔隙水压力实现了对实际含水层抽注水条件下土体应力状态和应力路径的模拟,探讨总应力不变条件下,孔隙水压力诱发的土体变形特征;指出常规单向压缩试验结果描述抽注水条件下含水层土体变形特性存在局限性,验证了土体变形特性随应力水平η变化的规律;不同粒径砂土的孔压加载试验表明抽水条件下含水层砂土的变形不是瞬时产生的,其变形存在滞后效应及蠕变特性,抽水应力路径下砂土的平均应变速率与时间关系在双对数坐标中呈现近似线性关系。     

吹填土热力固结和强度特性试验研究

揭示温度对吹填土固结和强度特性的影响,对合理评价热真空预压加固效果具有重要意义.通过自主研发的温控三轴仪,系统开展了吹填土的热力固结和强度试验研究.重点分析了不同温度下吹填土的排水体积、渗透系数、孔隙水压力和固结度的演化规律,研究了固结后吹填土在排水和不排水条件下有效应力路径和应力应变关系,提出了考虑不同温度的邓肯-张模型参数.结果表明,升温过程中,土体固结变形存在明显的三阶段特征:快速增加阶段、缓慢增加阶段和稳定阶段.排水量呈指数关系增长,渗透系数线性增长,孔隙水压力消散加快,固结度逐渐增大,吹填土排水与不排水抗剪强度均显著提高.不排水条件下CSL线斜率M值大于排水条件下M值.升温不排水条件下吹填土有效球应力p′值基本维持不变,升温排水条件下吹填土偏应力q随着球应力p线性增加.确定了不同温度条件下邓肯-张模型参数,提出升温不排水条件下,可采用邓肯-张模型来描述应力应变关系,但在升温排水条件下,可采用邓肯-张模型和线性模型综合反映应力应变关系.     

土壤侵蚀退化对我国黄土高原土地资源的严重威胁

介绍了土壤退化的概念,总结了土壤退化的种类、原因和土壤(地)退化的后果;分析了我国土壤（地)资源的现状与存在问题以及土壤退化的状况,指出了黄土高原土壤侵蚀中山西高原被侵蚀的严重性。     

福建旱地土壤水肥状况及其影响因素分析

分析了福建省旱地土壤的水肥状况,认为土壤存在着退化现象,其主要表现是土壤水分性质不良和土壤养分亏缺,分析数据表明,这区旱地土壤潜在肥力较低,有机质含量差异较大,大部分土壤氮,磷,钾养分供供应不足,土壤贮水库容小,尤其是土壤有效水库容有限,供水能力差,这容易导致和进一步加剧该区干湿分明的亚热带季风气候造成的夏秋季节干旱,在此基础上,进一步探讨了影响土壤水肥状况的原因和因素。     

紫色土丘陵区典型林地土壤温室气体释放研究

采用动态-密闭气室法(LI-6400-09)对紫色土丘陵区三种典型林地土壤温室气体释放进行连续测定.结果表明,温度是影响土壤呼吸的关键因子,各林地土壤呼吸速率与土壤温度呈正相关,都随温度呈指数增长.在温度较低的冬春季,土壤湿度对土壤呼吸的影响不明显,温度较高的夏季土壤湿度与林地(桤树,柏树)土壤呼吸速率呈显著性抛物线相关(p＜0.05);三种林地中,针叶林柏树林地土壤呼吸与土壤湿度相关性最好,当土壤含水量＜25%时,随着湿度的增加,土壤呼吸速率逐渐增大,之后随着湿度的增大,土壤呼吸速率逐渐减小.各季节的日变化规律表现不一致,冬春两季各林地土壤呼吸都和土壤温度的日变化趋势保持一致,表现为先升后减的趋势;夏秋两季,因为较高的土壤温度和表层土壤相对湿度的剧烈波动,各林地土壤呼吸日变化呈现不规则波动.     

中国表层土壤汞和硒分布空间异质性的因素分析

在大尺度(中国)范围内,季风和降水等因素可能对土壤中挥发性元素汞和硒的含量具有显著影响,但影响表层土壤中汞和硒差异的关键因子及其贡献率仍未知.分析了干、湿沉降,微生物挥发作用对土壤中汞和硒积累的贡献,结果显示表层土壤汞和硒的积累是一个动态的过程.在全国尺度上,湿沉降对表层土壤中硒的贡献率达到91.5％,对汞的贡献率为4...     

盐碱土改良对土壤生态环境的影响

盐碱土在经过客土法与新土源法改良后，土壤生态环境会显著得到改善．能显著提高土壤微生物数量、增强土壤生物活性，能降低土壤盐分、增加土壤有机质含量、改善土壤肥力．通过客土法改良，土壤生物化学作用强度较高。新土法改良后土壤微生物数量较多，新土源更有利于微生物生长繁殖．     

天童常绿阔叶林主要演替阶段的土壤剖面及碳密度特征

选择浙江天童常绿阔叶林次生演替的四个主要阶段：灌草丛、马尾松林、木荷林与栲树林,研究其土壤剖面特征和碳密度的变化规律.结果显示：(1) 随演替进行,演替后期土壤机械组成的细颗粒比例增加,土壤容重显著降低,pH值略有降低（但不显著）,有机质含量显著增加,10~20 cm层含水率显著增加;(2) 碳密度在演替前期和后期高于演替中期,而在剖面中间层（10~20 cm）最低;(3) 土壤细颗粒比例与含水率显著正相关,与土壤容重显著负相关,土壤有机质与碳密度显著正相关（0.01）.可以认为,随着常绿阔叶林次生演替进行,土壤剖面理化性质明显改善.     

内乡宝天曼自然保护区土壤理化性质和酶活性的海拔特征研究

以内乡宝天曼自然保护区为研究区域,选择不同海拔下的土壤为研究对象,通过野外采样和室内测试分析,研究土壤理化性质和酶活性的海拔异质性.结果表明:各海拔梯度土壤均为偏酸性土壤,按照全国第二次土壤普查养分分级标准,有机质含量较丰且在较高海拔位置处含量较高,各海拔高度全氮和碱解氮含量均较低,全磷含量处于中等以上的水平,有效磷含量处于缺或极缺水平,土壤全钾和速效钾含量属于中等以上水平.各土层的土壤脲酶、磷酸化酶与土壤各养分指标之间均无显著的相关关系,单一的土壤酶活性指标不能很好地代表土壤肥力状况.     

青藏高原高寒草甸土壤物理性质及碳组分 对增温和降水改变的响应

自2011年起,在青藏高原高寒草甸实施人工模拟增温和降水改变实验,2013年7月采集实验区土壤样品,监测土壤物理特性(土壤粒径和pH值)以及碳组分(全碳、有机碳、可提取有机碳、微生物生物量碳)的变化,得到如下结果。1)增温显著改变0~20 cm土壤温度和含水量,增水和减水显著提高和降低0~20 cm土壤含水量,但不影响土壤温度。2)在0~10 cm土层深度,增温显著降低土壤微生物生物量碳;增水降低土壤可提取有机碳含量,增加土壤微生物生物量碳;减水显著增加土壤黏粒比例和可提取有机碳含量,降低土壤砂粒比例和微生物生物量碳。在10~20 cm土层深度,增水显著降低土壤可提取有机碳含量。3)增温和降水改变对土壤测定指标的影响不存在交互作用。4)主成分分析结果表明,土壤总体格局发生趋同主要是因为降水改变,而不是增温。结果表明,在未来青藏高原高寒草甸降水持续增加的情景下,土壤黏粒比例和可提取有机碳含量的降低可能会进一步对高寒地区的植物生产力以及微生物群落产生重要影响。     

桂林毛村石灰土和红壤元素生物地球化学特征研究

以桂林毛村作为研究对象,对石灰土和红壤背景条件下的植物根区土的元素全量、微量元素有效态含量、pH值、有机质、全钙含量进行对比分析。结果表明:由于石灰土的全钙含量较高并为红壤的3倍多,土壤pH值比红壤的高2.16个单位,尽管石灰土K、N a、B、M o和I含量比红壤的相应元素含量低,但石灰土其它元素的含量都比红壤的相应元素的含量高;植物体的大量元素,除K元素之外,生长在石灰土上的植物体内的元素含量都比生长在红壤上的高,至于微量元素,除了Cu、M o,生长在石灰土上的植物体含量较高之外,其它元素含量均是生长在石灰土上的植物比红壤上的低;石灰土的微量元素有效态的含量一般都比红壤的低,石灰土的pH值与微量元素有效态含量则主要呈负相关(负相关比例为62.5%),红壤的pH值与土壤微量元素有效态含量的关系以正相关为主(正相关比例为62.5%);所以由于石灰土的偏碱富钙制约了微量元素的有效态含量,导致石灰土的微量元素有效态含量偏低。