甘肃黑方台突发型黄土滑坡形成过程的物理模拟

中国黑方台地区发育了大量突发型黄土滑坡,这类滑坡变形破坏过程中伴随了显著的超孔隙水压力,通过现场调查概化这类滑坡的特征建立模型进行室内物理模拟,还原了这类滑坡的变形破坏过程,并分析了孔隙水压力与位移的响应规律,结果表明:滑坡变形前地下水产生的孔隙水压力需要达到一定程度,坡体破坏前出现了持续性的缓慢蠕动,在此期间滑坡体后方的孔隙水压力产生波动导致变形加快,进一步促使滑坡体内部产生超孔隙水压力,最终使土体产生显著的超孔隙水压力导致滑坡失稳破坏。黑方台地下水产生的静孔隙水压力是使突发型滑坡产生蠕动变形的原因,而蠕动变形导致的孔隙水压力波动是造成滑坡变形突增失稳破坏的诱因。     

基于热-水-力数值模拟的饱和正常固结黏土热压缩现象

既有饱和正常固结土体加热试验研究表明，温度升高时，土体的体积变化表现为体积收缩，这与热胀冷缩基本通识相违背。针对这一问题，通过热-水-力（THM）完全耦合有限元程序对饱和正常固结黏土的加热试验进行了数值模拟。结果表明，由于黏土的热传导系数及渗透系数都比较低，在升温过程中，试样内部会形成温度差，进而产生超孔隙水压，随着超孔隙水压的消散，最终使土体表现为热压缩现象。当增大土体的渗透系数时，土体内部不产生超孔隙水压，这时土体表现为热膨胀。因此，饱和正常固结土体升温引起的热压缩现象并非土体基本力学特性，而是一个边界值问题。     

循环荷载下天津软黏土不排水强度弱化模型研究及应用

波浪等循环荷载作用下,饱和软黏土产生超孔隙水压力,土体强度弱化,导致地基承载力和防波堤等近海结构稳定性降低.基于土体强度弱化的原理,建立一种表示土体不排水强度在不同动应力水平下随循环荷载作用次数变化的强度弱化模型.模型通过建立软黏土不排水强度与孔隙水压力增长规律的关系,表示出软黏土不排水强度弱化的具体过程.在有限元软件ABAQUS上进行二次开发,对天津港防波堤地基软黏土的动、静三轴试验进行数值模拟运算,并与试验数据对比.结果表明,文中建立的强度弱化模型简单准确,能够较好地表示土体不排水强度弱化过程.将模型应用到波浪荷载作用下部分回填换砂处理的软土地基上沉箱结构进行沉降变形分析,并与未考虑土体强度弱化的静力、拟静力有限元分析结果进行对比,研究了强度弱化对结构沉降变形的影响.     

软弱路基填土中地基超孔隙水压力变化探讨

为了研究软土地基在填土荷载作用下超孔隙水压力的变化特性,利用大型有限元分析软件ADINA,以实际工程条件为例建立数值计算模型,分析了填土荷载变化与超孔隙水压力的关系.结果表明:路基土体中超孔隙水压力由于分级填土加载缘故,在7级加载完成时,土中水来不及排出,超孔隙水压力骤升,之后随着路基土体固结,超孔隙水压力逐渐消散;填土加载完毕时超孔隙水压力增加到最大值;填土结束300d时,超孔隙水压力逐渐降低,超过33％的超孔隙水压力消散完毕.     

粉喷桩施工过程对桩周土影响机理分析

通过对现有粉喷桩施工过程喷粉压力的分析,提出了粉喷桩施工过程喷粉压力对桩周土体作用的分析模型,该模型可以考虑施工过程桩周土体中超静孔隙水压力随深度变化.分析了粉喷桩施工过程的桩周土体超静孔隙水压力产生与消散规律.利用平面圆柱扩张理论分析某一深度处超静孔隙水压力,求解出粉喷桩施工对桩周土体产生塑性区半径大小的解析式.由理论计算结果与实测结果表明,桩边附近的超静孔隙水压力的理论值与实测值较为吻合,而由于假设条件与实际情况存在着一定的差异,导致理论计算结果的塑性区半径偏大.但由理论计算表明,理论公式能较好反映粉喷桩施工对桩周土体的影响规律.     

降雨特性对滑坡孔隙水压力影响的试验研究

【目的】降雨条件是中国诱发滑坡灾害的根本原因,探讨滑坡体内孔隙水压力对降雨特性的响应关系是揭示滑坡成灾机制的关键环节。【方法】递增型降雨和中峰型降雨是重庆境内诱发滑坡灾害的主要降雨型式,据此采用模型试验方法分析滑坡体内孔隙水压力对降雨特性的响应问题。通过模型试验,得到了滑坡体内孔隙水压力随降雨历时的系列变化曲线。【结果】降雨作用下滑坡体内孔隙水压力的变化过程可分成缓变阶段、激增阶段和稳定阶段,且仅在激增阶段后期和稳定阶段时滑坡体才达到饱和状态;递增型降雨条件下各测点记录的孔隙水压力峰值点线斜率小于中峰型降雨条件下孔隙水压力峰值点线斜率,表明中峰型降雨更易使滑坡体达到饱和状态;滑坡表面的裂缝可显著影响降雨入渗特性,裂缝以下部分滑坡体更易发生变形和破坏;运用非饱和土力学理论对试验结果进行了科学解释。【结论】研究成果对于进一步研究降雨对滑坡稳定性的量化作用有积极意义。     

降雨特性对滑坡孔隙水压力影响的试验研究

【目的】降雨条件是中国诱发滑坡灾害的根本原因,探讨滑坡体内孔隙水压力对降雨特性的响应关系是揭示滑坡成灾机制的关键环节。【方法】递增型降雨和中峰型降雨是重庆境内诱发滑坡灾害的主要降雨型式,据此采用模型试验方法分析滑坡体内孔隙水压力对降雨特性的响应问题。通过模型试验,得到了滑坡体内孔隙水压力随降雨历时的系列变化曲线。【结果】降雨作用下滑坡体内孔隙水压力的变化过程可分成缓变阶段、激增阶段和稳定阶段,且仅在激增阶段后期和稳定阶段时滑坡体才达到饱和状态;递增型降雨条件下各测点记录的孔隙水压力峰值点线斜率小于中峰型降雨条件下孔隙水压力峰值点线斜率,表明中峰型降雨更易使滑坡体达到饱和状态;滑坡表面的裂缝可显著影响降雨入渗特性,裂缝以下部分滑坡体更易发生变形和破坏;运用非饱和土力学理论对试验结果进行了科学解释。【结论】研究成果对于进一步研究降雨对滑坡稳定性的量化作用有积极意义。
     

反压饱和对砂土力学特性影响的试验研究

在三轴试验中,反压饱和是一种增加试样饱和度的常见方法,但是现行规范中对三轴试样反压取值没有明确的要求。为了探讨反压饱和对砂土力学特性的影响,采用福建标准砂开展了一系列固结不排水和固结排水三轴试验,获得了反压与饱和度的关系,得到了反压作用下砂土的偏应力、孔隙水压力和体积应变的变化规律,探讨了反压对砂土强度影响的原因。结果表明:砂样的饱和度随施加的反压增大呈非线性增大;对于固结不排水剪切试验,施加的反压越大,产生负的超静孔隙水压力越大,造成有效围压越大,导致砂样的峰值强度增大;而在固结排水剪切试验中,反压对砂土的强度和体积应变基本没有影响。     

考虑孔隙水压力的土质边坡稳定性分析

水位变化是影响土质边坡稳定性的重要因素．通过分析孔隙水压力对滑动面土体应力状态的影响，可以发现：孔隙水压力减小了土体的强度指标，使滑动面上一点最终的应力状态由临界稳定状态变为稳定状态．而采用基于刚体极限平衡理论的传递系数法计算滑动面的稳定系数，则可以发现：在孔隙水压力作用下，边坡稳定系数存在先降低后增加的变化过程。但滑坡初期稳定性的降低仍然是滑坡事故的重要因素．     

竖向荷载作用下复合桩加固液化土沉降分析

为进一步研究复合桩加固液化土在地震荷载作用下桩体沉降变形,利用振动台对钢管—碎石桩加固的复合地基模型在不同荷载作用下进行对比试验。施加0 kg、0.5 kg、1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg、2.5 kg六组竖向荷载下,对复合桩加固模型振动过程中不同埋深处超静孔隙水压力和地基沉降进行对比分析,揭示钢管—碎石桩复合加固模型超静孔隙水压力、沉降随荷载的变化规律。结果表明:同一竖向荷载下埋深越大孔隙水压力越大,孔隙水压力的峰值也越大;不同竖向荷载下,不仅随着荷载增大超静孔隙水压力峰值变大,而且超静孔隙水压力随荷载增大消散明显加快,说明竖向荷载作用加速了碎石桩排水功能;施加不同荷载,桩体沉降均随振动时间先缓慢增加又急速增大最后趋于平缓,竖向加荷1.0 kg成为突变点;随着碎石桩的排水,孔隙水压力逐渐消散,土体变密,超静孔隙水压力减小,液化土强度增强,桩周土体对桩约束力增强,桩体的沉降量减小。说明荷载作用下钢管—碎石桩加固复合地基对预防土体液化和提高地基承载力效果明显,并得出沉降量随时间变化的曲线方程,为今后复合桩加固液化土地基的应用提供一定参考。