非均匀土体受压破坏数值模拟

根据土体颗粒大小的非均匀性，将颗粒之间的接触关系视为符合库仑条件，采用颗粒状离散元对恒速加载条件下土体的崩塌破坏过程及其力场、速度场的演化规律进行了模拟。结果表明，土体内因颗粒间分离而形成的宏观裂缝带是破坏坍塌的前兆，因此，在形成宏观裂缝区以前进行加固是保证土体稳定的基础，这对岩土工程的加固具有重要意义。     

桥台锥坡土体病害及防护措施分析

工程建设部门在桥台锥坡土体的设计及施工方面,往往只追求简单经济,而很少考虑锥坡的实际工程质量,这增加了锥坡土体病害发生的概率,如锥体塌陷、溜坡裂缝、局部脱落等。由于这些病害的发生,当锥坡不能平衡车辆对桥台处路基的冲击力时,台身和耳背墙就会发生裂缝或断裂,影响桥台处路基的稳定性,进而威胁桥头行车的安全。本文将对锥坡土体的病害形式、土体病害的影响因素及土体的防护方法进行介绍分析。锥坡土体病害形式根据破坏规模锥坡土体失稳破坏形式大小,可分为土体整体失稳破坏和坡面破坏两类。其中,土体整体失稳破坏可细分为:崩塌、滑坡、坍塌;坡面破坏可细,分为:坡面侵蚀、坡面剥落。锥坡土体整体往往失稳破坏是坡面破坏     

黄土填方边坡物理模拟过程中微结构变形破坏特征研究

在黑方台地区,常年发生大量的黄土滑坡,对黄土滑坡破坏特征的研究有利于黄土滑坡的预测预报。通过物理模拟实验再现了这类滑坡的破坏过程,利用电镜扫描并借助图像处理软件分析了坡体破坏过程中的土体微结构变化特征,并结合直剪试验研究了土体强度变化特征。得到了以下结论,破坏前黄土颗粒的孔隙率在20%-22%之间,破坏后的黄土颗粒孔隙率13%左右。破坏后的黄土强度低于破坏前,内聚力C、内摩擦角Φ均降低。黄土破坏时,颗粒结构重新排列,颗粒间胶结物肢解分散,是孔隙率降低的主要原因。黄土破坏时颗粒结构的改变导致孔隙水压力突增,与宏观变形破坏特征具有一致性,这说明微结构变形破坏特征具有突发性。     

黄土填方边坡物理模拟过程中微结构变形破坏特征

在黑方台地区,常年发生大量的黄土滑坡,对黄土滑坡破坏特征的研究有利于黄土滑坡的预测预报。通过物理模拟实验再现了这类滑坡的破坏过程,利用电镜扫描并借助图像处理软件分析了坡体破坏过程中的土体微结构变化特征,并结合直剪试验研究了土体强度变化特征。得到了以下结论,破坏前黄土颗粒的孔隙率在20%~22%之间,破坏后的黄土颗粒孔隙率13%左右。破坏后的黄土强度低于破坏前,内聚力C、内摩擦角φ均降低。黄土破坏时,颗粒结构重新排列,颗粒间胶结物肢解分散,是孔隙率降低的主要原因。黄土破坏时颗粒结构的改变导致孔隙水压力突增,与宏观变形破坏特征具有一致性,这说明微结构变形破坏特征具有突发性。     

冻融循环作用下黄土抗剪强度劣化试验研究

黄土地区冻融现象时常发生,这一气候现象对土体强度劣化显著,影响工程安全建设和正常使用。针对黄陵地区Q2黄土开展不同条件下的三轴剪切试验,探讨含水率、初始围压等因素对黄土抗剪强度的影响规律。结果表明:黄土土样处于相同的含水率和围压的条件下,冻融循环次数对土体内部应力值有较大的影响;土体的黏聚力随着冻融循环次数的增加不断减小,且变化幅度逐渐变小,而土体内摩擦角变化不大。获得冻融次数、含水量和黏聚力三者之间的曲线关系,得到三者之间的拟合公式。试样破坏特征显示:试验后土样的破坏形式主要为剪胀、劈裂和剪切三种类型,随冻融循环次数的增加,破坏形式从剪胀破坏过渡到劈裂破坏。     

土体颗粒破裂过程离散元模拟的新方法

土体颗粒的破碎对土体的宏观变形和强度性质有重要影响。数值模拟方法是研究土体颗粒破碎机理的重要手段。采用离散元数值软件PFC模拟土体颗粒的破碎。首先利用PFC内置Fish语言编写颗粒破坏准则,使得单个颗粒在满足破坏函数时破裂成为多个粒径更小的颗粒,从而实现PFC中颗粒的可破碎性,降低了传统方法"团聚颗粒"模拟颗粒破碎时建模和参数选取的复杂性。随后运用Fish编写的程序模拟土体在单轴压缩条件下颗粒破碎的过程;并对土体颗粒破碎特征进行分析。分析可知:颗粒破碎随着加载进行逐步从土体上部向下发展;土体中颗粒的破碎现象在空间上并不均匀发生,主要集中在试样的上部;加载过程中试样孔隙率的变化可以分为两个阶段,第一个阶段与颗粒的位置调整相关;而第二个阶段则与颗粒破碎相关,且第二阶段变化更为明显。颗粒破碎最终导致土体颗粒的粒径分布更为不均匀,最终形成级配较好的土体;但试样初始阶段的颗粒仍然为土体的主要成分。模拟结果与室内试验的部分成果比较,模拟结果与试验观察到的破裂现象基本一致,表明运用新方法模拟颗粒破碎过程合理、可行。     

地铁振动荷载作用下饱和软粘土性状微观研究

位于或穿越饱和软粘土层中的地铁隧道在运营之后，沿轴线产生较大的沉降量，很大程度上与饱和软粘土在地铁振动荷载作用下土体微观结构的变形和破坏、发生残余变形有关．通过扫描电镜试验对饱和软粘土颗粒的微观性状进行了研究，从土的微结构基本单元的形状和大小、基本单元体的接触状态、基本单元体问的联结形式、孔隙的形状和大小以及土体变形3个阶段的力学特性等方面进行较深入的研究．另外，将原状土和循环三轴试验破坏后两种状态的土样作了对比，从微观的角度解释了土体的变形机理．研究成果对有效控制、避免或减轻隧道经过地区地面沉降灾害的发生，指导地铁工程的设计、施工以及地铁运行后沉降的预测评价和防治等提供了有价值的参考．     

地震作用下黏性土坡失稳破坏的颗粒流模拟

利用颗粒流程序建立了黏性土边坡模型,模拟在地震作用下黏性土坡变形破坏全过程,并对其破坏形式和机理进行了研究.结果表明,黏性土坡的变形破坏形式是渐进性破坏,由下至上、由浅入深形成一条贯通的"滑移带",破坏过程表现为:坡脚周围土体先受拉破坏和剪切破坏,逐渐引起坡顶土体受拉产生拉裂缝、土坡深层土体受剪切破坏和挤压破坏.边坡破坏主要发生在地震作用的前段时间,剪切破坏多于拉裂破坏;地震作用的后段时间主要发生土体滑移,拉裂破坏多于剪切破坏.随着坡高、坡度、地震峰值加速度的增加,黏性土边坡破坏程度更加明显,破坏范围增大.     

固体颗粒对滑阀运动副表面的作用

建立了固体颗粒与滑阀运动副的简化模型；讨论了固体颗粒对运动副表面的作用形式，指出：颗粒强度，颗粒与运动副间隙的相对大小及运动副的表面硬度是影响颗粒对运动副表面作用形式的主要因素。     

渠道的冻胀破坏原因分析

通过分析研究,渠道的冻胀破坏是由土壤中的水、土体颗粒物理性质和负温所致,大多发生在灌区的中下部。渠道防冻胀处理可通过改变渠道结构形式、改变渠基土体的基本结构、使用新型建筑材料等方法来实现。     

泡沫流体对堤基土体渗流特性影响分析

针对泡沫流体对土体渗流的影响机制仍不清晰的问题，开展了室内无泡沫流体渗透破坏试验与泡沫流体抑制渗透破坏试验，对土体渗流特征及泡沫流体对土体渗流的影响进行了研究。试验结果表明：泡沫流体对堤基土体渗流具有显著调控作用，可通过滞留在孔隙中的气泡增大渗流阻力，将局部土体转变为非饱和状态，增强土体抗渗性能；泡沫流体可延长渗流路径，降低水力梯度，抑制土体渗透破坏的发展。     

基于位移突变准则的颗粒流强度折减法

采用颗粒流强度折减法评价边坡稳定性的关键是临界破坏状态的判定。以某边坡工程为例,利用PFC~(2D)程序对土体进行双轴压缩试验,标定了土体的细观参数并建立边坡颗粒流模型。对位移突变准则进行改进,通过绘制特征颗粒位移与折减系数关系曲线求解边坡稳定系数,并研究特征颗粒的选取方式。研究结果可重现边坡滑动破坏的形态变化,模拟的边坡破坏形态与有限元强度折减法和Bishop法结果一致,研究结果可为颗粒流强度折减法求解边坡稳定系数及滑坡模拟提供参考和借鉴。     

浅析塔里木垦区衬砌渠道冻害原因及其防治措施

通过分析研究，塔里木垦区衬砌渠道冻害主要有冻胀破坏和冰冻破坏。冻胀破坏是由士壤中的水、土体颗粒物理性质和负温所致，大多发生在渠道的中下部。冰冻破坏是由于渠道结冰后渠道衬砌材料受冰压力使渠道受到破坏变形。渠道防冻害处理可通过设计选线、改变渠道结构形式、改变渠基土体的基本结构、使用新型建筑材料及运行管理等方法来实现。对渠道防冻害处理方式的选择，关系到渠道的造价和施工的难易，在今后的渠道设计与运行管理中不断地总结经验，进一步完善衬砌渠道防冻理论和实际运用研究，总结衬砌渠道防冻害的有效措施，加以推广应用。     

基于离散单元法的一类岩土工程土体破损的细观力学行为研究

将颗粒离散元法应用到盾构隧道端头土体细观力学行为的模拟计算,探讨了砂土地层端头土体滑移破损的宏观现象和细观机理,分析了端头土体滑移破坏形态和位移场的演变,得到了端头土体颗粒内部的孔隙率、配位数及滑动接触数等细观特征.结果表明:端头土体的破损和颗粒位移场是渐进性发展的,起因于洞门土体颗粒的力链初始断裂,最终在土体内部形成明显的非连续位移梯度和剪切滑移面,并在洞门上方形成明显的地表沉降槽.剪切滑移区域内,颗粒细观特征变化明显,孔隙率因剪胀而增大,由初始的0.16左右增大到0.19~0.20;配位数由初始的4.1左右减小到3.0左右;力链因断裂而发生弯曲,方向由柱状逐渐变成环状;颗粒间滑动接触数由初始的0增大到0.20~0.28.说明,剪切滑移面右侧土体处于松动、滑移的非稳定状态,颗粒力链断裂、细小剪切裂纹连接、合并与贯通形成优势剪切滑移面.     

土工合成材料加筋砂土的破坏模式和强度理论

土工合成材料加筋复合土体的破坏是一种多模式的破坏，破坏形式分为3类：筋材料裂型破坏，摩擦型破坏和变形过大型破坏，对于不同的破坏类型应采用不同的强度理论来模拟，应用摩擦等效附加应力的概念和摩尔－库仑理论分析了三轴加筋试样和平面应变条件下加筋复合体的几种破坏类型和相应的强度计算公式，近似地给出了加筋复合体的强度参数，并提出了根据围压的大小来判别破坏类型的方法，这些强度计算公式能够比较完整地模拟加筋复合土体的强度特性，可用于加筋结构的设计计算之中。     

浅议渠道冻胀处理方式的选择

渠道的冻胀破坏是由土壤中的水、土体颗粒物理性质和负温所致,大多发生在灌区的中下部。渠道防冻胀处理可通过改变渠道结构形式、改变渠基土体的基本结构、使用新型建筑材料等来实现。对今后的渠道设计、施工和新型防冻材料的大面积推广提供可借鉴的经验。     

粗粒料颗粒破碎特性研究述评

从颗粒破碎的度量指标、影响因素、对土体强度特性的影响和本构模型4方面对粗粒料在高应力条件下的颗粒破碎特性研究进展进行评述,并就其中存在的问题进行探讨,指出今后的研究方向:分形理论在颗粒破碎度量中的应用;初始应力状态对颗粒破碎率的影响;土体结构性对颗粒破碎的影响;土体尺寸效应对颗粒破碎的影响;考虑微观力学机理的颗粒破碎本构模型。     

胡骏峰1,2

为了探究粘性土剪切断裂韧度特性,使用土体剪切断裂韧度测试仪,在掺入不同粒径大小的砂砾和不同含量砂砾的情况下,通过该仪器探究对土体剪切断裂韧度值的影响。试验结果表明：在土体中掺入砂砾能提高断裂韧度值,并且土体的剪切断裂韧度值随着掺砂量的增高而增高。但掺入不同大小的颗粒粒径的砂砾对断裂韧度值的影响效果是不同的,在相同含砂量下,掺入颗粒的粒径越大,其断裂韧度值提高的幅度越低。掺入砂砾对土体剪切断裂特性的影响特性可以通过砂砾与粘性土的混合土体结构组成来解释说明,其主要的影响作用机理有团粒化作用、填充作用和摩擦作用等3个方面。     

通径系数法边坡面层破坏敏感性分析

边坡开挖后面层土体发生破坏受多种因素影响,不考虑外力作用以及几何参数,就边坡本身而言主要受制于黏聚力、土体重度和内摩擦角等因素。首先在各因素可行的范围内,采用明德林解计算土体物理参数中单个因素变化的情况下该边坡的破坏范围。参照边坡稳定性敏感分析,采用通径系数法对上述曲线进行分析,以水平破坏距离之比作为评价指标,得到影响边坡的因素敏感性由大到小依次为:黏聚力、内摩擦角、土体重度。     

基于颗粒离散元的土石混合体直剪试验模拟研究

土石混合体是一种由高强度块石和低强度土体组成的非连续非均质材料,力学性质受土体、块石及土石接触面三者共同控制.本文为研究块石含量及土体性质对混合体力学特征及变形破坏形态的影响,利用颗粒离散元理论和PFC2D程序,生成了可描述块石非规则形态的团粒(clump)结构,建立了土石混合体直剪试验离散元模型,以室内直剪试验结果作...