上海软土非饱和压缩特征

通过室内吸力控制的非饱和1维压缩试验,获得了上海软土在不同吸力下的压缩—回弹—再压缩曲线,进而获取了非饱和土2个重要压缩性指标——回弹指数和压缩指数;分析探讨了基质吸力对非饱和土强度的影响,并采用Alonso弹塑性模型对试验实测数据进行了拟合分析,获取了前期固结压力随基质吸力的变化关系曲线.试验结果表明,随着基质吸力的增加,土的压缩性不断降低;当前吸力条件下,孔隙比随竖向压力变化曲线阶段特征明显,包括弹性阶段、弹塑性阶段以及回弹与再压缩阶段;非饱和压缩过程中,前期固结压力随基质吸力减小而减小,土的孔隙比与基质吸力和竖向应力之间呈曲面关系.     

原状粉质黏土K_0固结状态变形响应特征

为耦合原状粉质黏土在2种K0固结状态下变形响应的协调性,开展高围压K0固结及一维固结试验,分析K0固结状态下压缩模量及压缩指数的响应特征,建立响应特征参数间的关系,研究压缩模量及K0的发展规律,探讨经验公式用于预测K0的适用性。结果表明:K0固结的压缩模量比一维固结大,其差值随固结应力的增大而减小;当超固结比为1~3时,压缩模量显著增大,正常固结状态下其增幅有限;K0增大呈阶段性特征,正常固结状态下K0比超固结状态提高40.6%左右;加载阶段K0随超固结比的减小先减小后增大,进入正常固结状态后,K0趋于一致,卸载阶段K0与超固结比的关系可以用幂函数较好地描述;正常固结状态K0经验式的计算误差在12%之内,Fraser,Jaky及Brooker法的误差在5%之内,当超固结比大于3时,误差会随超固结比的增大而增大。     

循环荷载作用下海北地区原状黄土动力特性试验研究

为了探究固结应力比、循环动应力比与加载频率对原状黄土动力特性的影响,本文以青海省海北地区原状黄土为研究对象,基于英国GDS双向动态三轴试验系统,考虑土体不同起始应力状态及交通荷载不同动力条件进行试验。结果表明:固结应力比、循环动应力比与加载频率对原状黄土的轴向累积应变、回弹应变与回弹模量均有影响,且固结应力比相较于循环动应力比和加载频率其影响要更为显著,固结应力比K=1.0时土体的回弹应变大致为K=1.67时的2倍;在不同试验条件下,回弹模量均在加载初期变化较大,循环次数达到500次后,回弹模量随循环次数的发展基本不变;当K=1.0,f=3.0,循环动应力比由0.1增加到0.7时,回弹模量衰减程度最大,能达到21.60%,当K=1.67,f=3.0时,回弹模量衰减达到10.52%;回弹模量随固结应力比与加载频率的增大而增大,随循环动应力比的增大而减小;轴向累积应变随固结应力比与循环动应力比的增大而增大,随加载频率的增大而减小,不同试验条件下,在循环次数N=500次时轴向累积应变基本达到稳定状态。     

上海地区基坑底部粉质黏土回弹变形参数分析

根据压缩试验的回弹—再压缩曲线,得到了根据回弹指数及孔隙比计算回弹模量的理论公式.通过对大量上海地区相关土层勘察资料的统计分析,得到了上海地区⑤层、⑥层、⑧层粉质黏土回弹指数、压缩指数与塑性指数和比贯入阻力之间的线性关系.由于塑性指数和比贯入阻力不受取样扰动影响,可利用这些统计公式估算回弹指数,并结合上述理论公式进一步求得回弹模量.经多个实例验证,此方法精度可满足工程实践需要,且方便可行.研究结果可用于缺少回弹变形试验参数工程的回弹变形量验算.     

颗粒组构对黄土压缩特性及其粒间状态的影响

为研究不同颗粒组构黄土的压缩特性,取五个不同地区的黄土过0. 075 mm筛以制作固结试样,通过压缩固结试验,揭示颗粒组构对黄土的压缩指数、压缩模量的影响规律,以及时间-变形和应力-应变的发展规律。再结合骨架孔隙比的概念,从微观结构的角度解释颗粒组构对黄土压缩特性的影响。试验结果表明:黄土颗粒组构中的黏粒含量对其压缩性有显著影响,随着黏粒含量的增加,黄土的压缩系数增大,压缩指数也增大,压缩模量随黏粒含量的增加而减小,且在黏粒含量20%左右急剧变化;随着黏粒含量增加,黄土试样的变形量相对增大,变形达到稳定的时间也相对较长;黏粒含量对低应力水平下的应力-应变关系影响较大,黏粒含量越高,应变随应力的增加而增长越快。用粉粒间孔隙比es表示骨架孔隙比,黏粒含量越高,黏粒在粉粒间赋存位置更复杂,对骨架孔隙比的影响越大。     

生活垃圾腐殖土的固结特性试验

垃圾腐殖土回填可行性对于垃圾填埋场矿化后的资源化具有重要意义。本文以典型垃圾腐殖土为试验材料,开展了不同压实度下腐殖土的固结特性以及回弹特性试验。试验结果表明：腐殖土压缩系数在0.07～1.45 MPa-1之间,压缩模量在1.85～32.32 MPa之间,压缩指数在0.39～0.50之间,当腐殖土的压实度达到90%以上时,属于中高压缩性土；回弹模量在50～60 MPa之间,回弹指数在0.021～0.027之间,卸载-再加载应力变化过程对腐殖土的压缩性影响较小,并且回弹后的固结过程和固结规律基本不变；腐殖土的固结速率与常规土体的固结速率具有相似性。以上研究结果对腐殖土原位回填提供了关键理论和数据支撑。     

含水率和干湿循环对原状黄土变形特性的影响

为研究含水率和干湿循环对原状黄土变形特性的影响,采用室内固结试验结合理论分析的方法进行分析,研究结果表明:在同一垂直压应力下,原状黄土的应变量随含水率的提高而逐渐增加,割线模量随含水率的提高而下降;含水率相同的黄土随垂直压应力的增大,其应变量和割线模量均增加,但变化的速度逐渐减慢;黄土的割线模量随干湿循环次数的增多而减小,1～3次时变化幅度较大,3～5次之后幅度变化不大,且趋于稳定.研究结论建立了不同含水率黄土的应力-应变关系模型和受干湿循环影响的黄土本构方程.     

侧限条件下泡沫轻质土压缩特性研究

为更好地分析泡沫轻质土在侧限条件下的压缩特性,探究轻质土压缩性能与施工后沉降之间的关系,利用GDG系列高压固结仪对在标准养护条件下28 d和120 d的泡沫轻质土进行了压缩试验,分析了其压缩曲线特性和沉降的关系,比较了其与普通混凝土、土体等材料压缩性的差异,并确定了其侧限压缩模量、临界压应力与龄期的关系,以及压缩模量随龄期变化的规律。研究结果表明:泡沫轻质土压缩曲线呈典型的反"S"型,可分为三个阶段;泡沫轻质土养护龄期越长,压缩临界荷载就越大,抵抗变形能力也越强,且龄期主要影响压缩曲线第一阶段;泡沫轻质土侧限压缩模量随荷载的增加而先增加后减小,当荷载超过1 200 kPa时,出现塑性变形,发生破坏。     

重复压缩-回弹条件下土石混填体变形规律与压实指标相关性试验研究

从湖南省龙(山)—永(顺)高速公路大坝隧道弃碴填筑体取样,开展土石混填体压实模拟及压实评价指标室内对比试验。研究结果表明:土石混填体压缩曲线呈上凸型;回弹曲线平缓圆滑,呈微下凹型;第i+1次压缩回弹曲线均位于第i次曲线下方,线形相似;土石混填体变形具有记忆效应;湿化对土石(灰岩)混填体压实变形特征影响不明显;分级加载比1次加载产生的变形大;随着循环荷载和加载次数增加,累积总变形、累积塑性变形和累积塑性变形率增大,压缩5次基本不再增大;分级总变形、分级塑性变形和分级塑性变形率随加载次数增加而减小,减小率也不断减小;当循环荷载超过400 kPa时,分级总变形、分级塑性变形和分级塑性变形率基本接近;在工地碾压过程中,采用高吨位压路机或者轻重机具组合碾压5次,能有效提高土石混填体的压实度;压实评价指标K30(地基系数)、Ev1(静态变形模量)与e(孔隙比)具有较好的相关性,Ev2(静态变形模量)、Evd(动态变形模量)与e(孔隙比)的相关性较差;K30和Ev1可作为土石混填体压实质量评价指标。     

深开挖基坑回弹引起的坑中桩受力与位移计算

深基坑开挖卸载坑底土回弹会对坑底桩的受力性状产生影响.在不考虑桩身自重的情况下以残余应力法和Mindlin解为基础,以桩土位移协调和桩体受力平衡为条件,研究刚性桩桩体回弹量和桩侧摩阻力分布.分析结果表明,桩体的位移量随着桩长和桩径的增长而减小,桩径的变化对中性点的深度位置以及桩侧摩阻力的分布形态影响很小.中性点随着桩长的增加其深度位置逐渐下移.当桩长相对较短时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加为增大;当桩长相对比较长时,桩体的位移量随着基坑开挖深度的增加而增大,最后出现平缓的趋势.中性点随土体回弹再压缩模量的增大而下移,桩体回弹量随土体回弹再压缩模量的增加而减小,后趋于定值.     

孔隙填充型深海能源土的离散元成样

针对孔隙填充型水合物的赋存形态,提出了一种新的制备孔隙填充型能源土试样的数值成样方法.孔隙填充型水合物的砂性能源土试样是由砂粒和水合物颗粒混合而成的特殊的散粒体材料,具有明显的非连续特征.在土骨架的孔隙中,将水合物块体视为由颗粒通过强胶结作用凝聚而成的团簇整体,随机填充生成不同水合物饱和度的沉积物试样,开展能源土宏观力学特性的离散元固结排水三轴压缩试验模拟,并从应力应变、体变、接触组构等方面进行分析.结果表明,水合物饱和度的增大对低饱和度的孔隙填充型能源土试样的初始弹性模量和强度影响较小.有效围压相同时,孔隙填充型能源土试样的体积剪缩量随着水合物饱和度的增大而减小;而水合物饱和度相同时,能源土试样强度及体积剪缩量随着有效围压的增大而增大.能源土试样的剪胀角随有效围压的增大而近似线性减少,随水合物饱和度的增大而趋于线性增大.颗粒间接触方向随着轴向应变的增大而朝竖直方向偏转.     

冻融循环条件下灰岩力学性能试验研究

为研究灰岩在不同冻融循环条件下岩石物理力学性能变化情况,利用快速冻融机和2 000 KN三轴压缩试验机对不同冻融次数下灰岩进行单轴压缩试验,得到冻融灰岩应力-应变关系曲线。结果表明：随着冻融次数的增加,抗压强度、弹性模量、泊松比均逐渐降低,且降低程度服从指数衰减模型,20次冻融之前,岩样应力-应变曲线塑性阶段不明显,随着冻融次数的继续增加,塑性特征逐渐明显,岩样脆性逐渐降低;试验得到不同冻融次数下饱水岩样波速均大于干燥状态下的波速,且随冻融次数的增大呈指数形式降低;最后,基于波速建立以岩石动弹模为损伤变量的冻融损伤方程,拟合结果显示损伤随冻融次数的增加而增大,但增长速率逐渐减少。     

Crystallographic preferred orientation of akimotoite and seismic anisotropy of Tonga slab

The mineral akimotoite, ilmenite-structured MgSiO(3), exists at the bottom of the Earth's mantle transition zone and within the uppermost lower mantle, especially under low-temperature conditions. Akimotoite is thought to be a major constituent of the harzburgite layer of subducting slabs, and the most anisotropic mineral in the mantle transition zone. It has been predicted that if akimotoite crystals are preferentially oriented by plastic deformation, a cold subducted slab would be extremely anisotropic. However, there have been no studies of crystallographic preferred orientations and very few reports of plastic deformation experiments for MgSiO(3) ilmenite. Here we present plastic deformation experiments on polycrystalline akimotoite, which were conducted at confining pressures of 20-22 GPa and temperatures of 1,000-1,300 degrees C. We found a change in crystallographic preferred orientation pattern of akimotoite with temperature, where the c-axis maximum parallel to the compression direction develops at high temperature, whereas the c axes are preferentially oriented parallel to the shear direction or perpendicular to the compression direction at lower temperature. The previously reported difference in compressional-wave seismic anisotropy between the northern and southern segments of the Tonga slab at depths of the mantle transition zone can conceivably be attributed to the difference in the crystallographic preferred orientation pattern of akimotoite at varying temperature within the slab.     

千将坪滑坡变形特征及其机理研究

通过三维有限元方法研究千将坪滑坡.建立滑坡三维有限元计算模型,模拟库水位上升和降雨过程引起的千将坪滑坡变形破坏机理.对千将坪滑坡在不同工况下的计算结果进行比较分析,得出在库水位上升和降雨条件下的滑坡位移场和塑性区的变化规律,从而揭示千将坪滑坡的整体变形破坏机制.     

饱和前后软岩各向异性力学特征的对比试验

以泥质粉砂岩和褐红色泥岩为对象,研究单轴压缩条件下软岩干燥和饱和状态时的各向异性力学特征,包括变形各向异性特征和强度各向异性特征.试验结果表明:泥质粉砂岩和褐红色泥岩的弹性模量、单轴抗压强度饱和后均大幅下降,而泊松比增大;饱水后泥质粉砂岩的弹性模量在垂直于层理方向的降低幅度明显小于平行方向,而单轴抗压强度在垂直于层理方向的降低幅度则略大于平行方向,泊松比的变化幅度相差不大;饱水后褐红色泥岩的泊松比在垂直于层理方向的增大幅度明显小于平行方向,而弹性模量和单轴抗压强度变化幅度相差不大.     

冻融循环条件下粗粒料变形特性试验研究

为揭示粗粒料在冻融环境与复杂应力条件下的变形特性，采用大型三轴压缩试验与蠕变试验研究了粗粒料在不同冻融循环次数、围压与应力水平下的变形特性与蠕变特性。试验结果表明，未冻融粗粒料的应力-应变曲线为应变硬化型曲线，在试验围压100～600 kPa范围内粗粒料剪切过程中均表现为剪胀性；冻融循环后初始弹性模量与破坏应力均呈下降趋势，200 kPa围压时，初始弹性模量降低20%,破坏应力降低37%,600 kPa围压时，初始弹性模量降低5%,破坏应力降低25%;冻融循环后粗粒料轴向蠕变应变随时间的发展为衰减型蠕变规律，轴向蠕变应变随冻融循环次数和应力水平的增大而逐渐增大，8次冻融循环后轴向蠕变应变明显增大；应力水平影响下的粗粒料蠕变时间曲线可采用指数函数形式表达。     

注浆锚杆对围岩加固作用机理及应用案例分析

不良地质条件下进行隧道开挖时,隧道围岩原有应力平衡状态遭到破坏,若控制不当,可能会引起隧道大变形等不良现象的发生。为进一步研究注浆锚杆在隧道开挖过程中的支护作用机理,以圆形隧道开挖过程为例,对其围岩塑性变形区域、围岩潜在破裂面等进行了分析计算,同时对锚杆阵列布置、锚杆有效长度等进行了优化设计,推导出了对应的计算公式。结合一个圆形开挖隧道的锚杆布设方式实例,考虑三种锚杆加固方案,对理论研究成果进行了验证,研究结果表明：(1)隧道围岩的拉应力会通过注浆锚杆向周围进行转移,以增强其开挖隧道围岩的抗压强度和弹性模量;(2)提高隧道围岩的抗压强度、弹性模量,可以有效地降低隧道的土压力和沿径向的变形,且可提高隧道开挖效率;(3)注浆锚杆对围岩的加固作用,受到锚杆材质、长度、抗拉强度、直径以及布设方式等多种因素的影响。     

功能梯度纯弯曲梁弹塑性问题的解析解

在小变形前提下研究了功能梯度材料纯弯曲梁的弹塑性受力变形特征.假定功能梯度材料为理想弹塑性材料,且其弹性模量与屈服强度沿梁高度方向按照指数函数变化,根据Mists屈服条件导出了纯弯曲梁的弹性极限弯矩、截面弹塑性应力以及塑性极限弯矩的解析表达式.算例分析表明功能梯度材料梁的弹塑性性能与均匀材料梁不同,材料屈服不一定首先产生于截面最大应力点,塑性变形的产生、扩展具有多种不同的模式,材料弹性模量与屈服强度沿截面高度的梯度变化对纯弯曲梁的应力分布规律及极限承载能力均有较大影响.研究结果可为功能梯度材料梁的弹塑性分析提供验证的考题,也可为简化理论的建立提供一定的依据.     

水-热循环花岗岩的物理力学性质试验研究

为了研究水-热循环次数对花岗岩物理、力学性质的影响,将花岗岩进行不同次数的高温-水冷循环处理,并将处理后的花岗岩在刚性试验机上进行单轴压缩力学试验.结果表明:在相同水-热循环次数下,随着温度的增加,花岗岩试样的饱和吸水率分阶段增加,峰值强度与弹性模量持续下降,变形模量下降,峰值应变呈现多阶段变化;在相同的温度作用下,随着水-热循环次数的增加,花岗岩试样的饱和吸水率逐渐增加,峰值强度和弹性模量出现先下降、后小幅上升、最后持续下降的变化现象,变形模量出现多阶段变化,峰值应变小幅度上升后下降;花岗岩单轴压缩破坏的应力-应变曲线分为4个阶段,随着温度的升高,花岗岩延性增加,应力-应变曲线幅度逐渐减小,压密阶段与累进性破裂阶段都增长,峰后曲线从光滑跌落过渡到分段跌落,随着循环次数的增加,呈现出相似变化趋势;温度的升高和循环次数的增加都导致了花岗岩内部缺陷和孔隙的增加,即随着饱和吸水率的增加,峰值强度减小,可见花岗岩的物理力学性质在不同温度、不同循环次数水-热循环后发生了不同程度的劣化.研究结果对分析花岗岩变形破坏机理以及实际工程中评价高温岩石工程的稳定性提供了一定的参考依据.