土坡破坏过程的离心模型试验研究

为了研究土坡的破坏过程并进一步探讨滑坡的机理,开发了土坡离心模型试验和测量技术以观测加载条件下土坡的变形过程。进行了自重加载情况下的土坡离心模型试验,观察了土坡的破坏过程并测量了土坡的位移场变化。结果表明,新开发的试验测试技术能够较好地测量离心试验过程中土坡的变形。自重加载条件下土坡的破坏过程较为复杂,先后出现了拉裂缝和滑裂面,可以分为相对均匀变形阶段、应变局部化阶段和破坏后阶段等3个阶段。其中应变局部化与破坏过程关系密切,土坡的破坏可能是多种应变局部化的结果。     

土工离心模型试验实践

本文首先阐述土工离心模型的意义和基本原理,导出了相似系数,并对离心模型试验的近似性作了分析。其次,介绍我们所使用的试验装置和方法。最后,讨论了土工离心模型试验的有效性、潜力和局限性。     

降雨时黏性土边坡的离心模型试验

为研究降雨引起的黏性土边坡变形破坏,进行了边坡的降雨离心模型试验。试验中利用自主研制的离心场降雨模拟设备,用图像采集和相关分析方法,观测了降雨过程中土坡的破坏形态和位移场变化过程。结果表明:降雨对边坡稳定性产生很大影响。降雨引起均质土坡发生浅层土体滑移破坏,雨水入渗至土坡较深的位置。降雨引起土坡位移逐渐增大,且变形区域也逐渐扩展,最终形成明显的位移集中区域。土坡中一点位移发展可分为小位移阶段、迅速增大阶段和缓慢增大阶段。     

土工离心模型试验中动力破坏模拟能力分析

 针对土工离心模型试验中模型与原型在动力响应、动力破坏模拟方面的相似程度,研究了不同层次的相似比尺要求下模型结构材料的选择与设计方法;对所研制的4种不同桩径的抗滑桩缩尺模型,通过离心模型试验分析了缩尺模型在不同承载力条件下动力破坏模拟的规律及破坏特点。结果表明,小桩径抗滑桩在静力条件下因承载力不足而开裂,在动力作用下可导致桩底截面裂缝贯通;较大桩径抗滑桩在静力条件下稳定,但在动力作用下可发生开裂破坏;大桩径抗滑桩在静力和动力条件下均未发生开裂,表明其具有足够的静动抗弯能力,但在高水位时大桩径抗滑桩在动力作用下可发生断裂破坏。由于研制的缩尺模型严格满足原型的相似比尺要求,因此模型试验结果能够反映原型抗滑桩的破坏机理。     

堤坝下软基土工织物加筋机理分析

分析了堤坝下软基加筋土工织物的受力和变形过程，讨论了ＲｏｗｅＲＫ提出的允许相容应变计算方法存在的问题，分析了理想的加筋机制，最后提出了提高土工织物加筋效果的预应变加筋法     

土工格栅加筋砂土地基性能模型试验研究

正确评价土S-格栅加筋砂土的地基性能,是进行土工格栅与土之间相互作用分析以及为工程设计、计算与分析确定参数的基础．通过模型试验,对静载条件下土工格栅加筋砂土地基性能进行了研究．由模型试验测量结果得知,在砂土地基中铺设塑料土工格栅,可以使承载力提高10％～40％、侧向位移量减少20％～50％、地基轴线处竖向沉降减少30％～50％．通过比较分析认为,对于条形浅基础加筋地基,最佳加筋层数为2～3层,加筋长度应为基础宽度的3倍．     

充泥过程中土工织物管袋的受力和变形分析

为充分认识大型土工织物充泥管袋受力和变形的时变特性,并为管袋设计提供计算依据,采用无量纲化的方法,推求土工织物管袋在充泥过程中,从管袋顶部压力为零(即自由充填)到大于零(即通过泵压充填阶段)的拉力、变形形状以及充填高度随时间变化过程的解答。结果表明:当采用密度为ρ的泥浆充填横截面周长为L的管袋时,从自由充填到泵压充填的临界充填高度为0.1L,单位长度充填体积为0.04L2,对应的管袋拉力为0.002 5ρg L2;管袋在达到临界充填高度后,需要持续增加泵压才能使其继续充填,所需泵压与管袋拉力均随充填高度呈非线性快速增长。     

水位骤降环境土工织物加固土坡的离心模型试验

土工织物是土石坝堤和土坡的常用加固手段,其在水位骤降环境下对土坡的加固机理尚未阐明。该文进行了水位骤降离心模型试验,观测了土工织物加固土坡与素土坡的变形破坏过程。试验结果表明:土工织物显著减小了土坡的位移并提高了土坡稳定性;土工织物存在着与水位变化无关的分界点,其内侧和外侧分别表现为约束土坡变形和被土坡约束的不同性质;土工织物通过其与土坡的相互作用,将土坡内部的约束传递到坡外部,使土坡的变形分布更均匀,阻碍了变形局部化发展到一定程度这一滑裂面形成的前提条件的发生。     

高强土工格室加筋砂地基模型试验变形分析

高强土工格室采用新型U形钉节点, 材料抗拉强度为传统格室的10倍左右. 将土工格室置于地基, 形成土工格室结构层, 针对纯砂地基和不同格室焊距的土工格室加筋砂地基进行多组模型试验. 分析试验所得荷载-沉降曲线, 结果表明土工格室加筋能明显提高地基承载力,减少地基沉降. 在一定范围内, 格室焊距越小, 加筋效果越明显. 将Winkler弹性地基梁计算方法运用于高强土工格室加筋砂地基沉降计算中, 得出弹性地基梁的有限长梁解, 通过试验所得实测数据较为精确地确定了计算所需参数; 对比试验和计算结果, 给出了高强土工格室加筋砂地基结构层变形计算方法, 并且得出高强土工格室这一新型材料的相关计算参数.     

鸡尾山特大型岩质滑坡的物理模型试验

鸡尾山滑坡的失稳模式为斜倾厚层岩质滑坡视向滑动.为了研究这种独特的特大型岩质斜坡失稳模式,利用土工离心机,对1个包含4组结构面的地质力学模型进行物理模型试验.研究结果表明:随着离心机加速度的不断增大,后部块体首先失稳并推挤前缘关键块体,粘贴在滑块与基座之间的裂缝监测应变片从斜坡后缘到前缘相继发生破坏;当离心加速度达到80g(1g=9.8 m/s2)时,斜坡前缘关键块体发生位移突变,产生瞬时视向滑动破坏,引起整体滑坡;软弱夹层抗剪强度的降低和关键块体瞬时失稳是鸡尾山滑坡发生的主要原因,斜倾厚层岩质滑坡视向滑动具有“后部块体驱动-前缘关键块体失稳”的特征,斜坡的初始变形破坏是一个从稳定到失稳渐进发展的过程.     

土工格栅加筋边坡渐进破坏可靠性分析

多数边坡破坏过程可持续数月或数年的事实,说明边坡破坏是一渐进过程,为此详细阐述了土工格栅加筋边坡渐进破坏二维可靠性分析的基本原理和分析方法,并采用Monte-Carlo随机模拟方法对坡高10m,坡角θ分别为30°、45°、60°的3种均质粘性土加筋边坡进行了渐进破坏可靠性计算.计算结果表明:加筋能明显改善边坡的渐进破坏性能,降低其初始破坏概率和整体破坏概率;随着土工格栅加筋层数或格栅许用拉力的增加,加筋边坡的初始破坏概率和整体破坏概率都会大幅下降.     

边坡变形破坏演化特征的数值分析

边坡的破坏失稳是一个渐进累积的过程。在外部环境作用下,随着应力的升高,坡体内某些部分达到屈服,滑动面逐渐形成,直至完全贯通,随着塑性应变继续增大,边坡最终发生整体破坏。传统的分析方法无法显示坡体的受力、变形和滑动面贯通与破坏的全过程,而采用有限元强度折减法则可以定量显示变形破坏与滑动面发生发展的全过程。文中根据岩土性质和坡体构造对边坡进行了分类。分析不同边坡安全系数条件下各类边坡的变形图和塑性应变云图,可以看到坡体的变形趋势和坡体内滑动面随稳定安全系数的降低逐渐扩展、贯通,直至破坏的全过程,从而直观地揭示了边（滑）坡的破坏机理,为边（滑）坡的防治提供有效依据。     

软弱地基土工织物加筋土挡墙设计

以一软弱地基土工织物加筋土挡墙工程为实例,通过内部稳定性分析和外部稳定性分析,确定了加筋织物的长度。在上述分析的基础上,提出了砼空心砖面墙加钢筋砼联结条的构造设计式样,同时就施工质量与控制应采取的有关措施作出了说明。其方法和结论可供在软弱地基上进行土工织物加筋土挡墙设计与施工时参考。图1,表1,参10。     

轻非水相流体污染物运移的离心模型

用甲苯作为轻非水相流体(LNAPL s)污染物,采用高加速度土工离心试验技术模拟LNAPL s在非饱和土体中的长期迁移过程。利用紫外可见分光光度计分析试验中土样的污染物质量分数。通过图像采集得到了甲苯的时空分布特征和长期迁移规律。结果表明,不同加速度试验得到的甲苯迁移特征相似,因此用较高加速度离心模型试验模拟LNAPL s在非饱和土中迁移过程是可行的。     

有限元离心加载法分析边坡稳定性

从边坡安全系数的基本定义出发,通过边坡"虚拟工况"概念,提出有限元离心加载分析边坡稳定性的方法.在K倍重力场作用下,对边坡岩土内摩擦角进行相应的折减,用有限元计算至极限平衡状态(即边坡综合下滑力增大至K倍,综合抗滑力不变而达到极限平衡状态),从而得到边坡的安全系数K.此法弥补了以往离心加载方法计算边坡稳定性的不足.其计算结果与强度折减法相互认证,表明有限元离心加载法是另一种利用有限元计算边坡稳定性的可靠方法.     

某水电站坝肩顺坡向变倾角岩质边坡变形破坏机制研究

受岩层倾角变化的影响,某电站右坝肩变倾角岩质边坡在工程开挖后,上部和下部岩体均出现不同程度变形破坏迹象,并且其特征存在较大差异.作者在大量现场调查的基础上,从边坡工程地质条件、岩体结构特征着手分析了边坡变形和破坏特征产生差异的内在原因;并结合有限元数值模拟方法,研究了边坡产生变形和破坏的力学机制.在此基础上提出了这类边坡变形破坏特征及其成因机制的概念性模型.