土木工程话土木

Civil Engineering这个学科在中国以两种天然材料土和木命名,称为土木工程,可见华夏文明与这两种材料间的密切关系。中国古代的殿堂庙宇基本都是木结构建筑,这与其他古文明主要以石料建造大型建筑物不同。该文从地理、历史、经济与文明属性对此进行分析,指出华夏文明的特殊性。土为人类提供了栖息、载体、武器、工具和材料,也是人类衣食之源。中国自古至今主要用土治水,所谓“水来土掩”;黄土高原自古至今窑洞都是当地居民重要的居所。几千年来,中国先民在不同的地域创建不同型式的木结构住房,雄伟壮丽的名楼殿宇代表了中国古代木结构工程的高超技艺。在治水过程中,中国古人因地制宜地将土与木相结合,创造了形式多样的加筋土。文章分析土的特殊性与多样性,指出岩土工程仍然需要依靠丰富的经验和成熟的案例进行工程决策。

浅议土的复杂性

土的复杂性使人很难对其严密地定名与分类,几乎不可能精准地预测其行为。土的复杂性来源于其是天然的产物和碎散的颗粒集合体。土的天然属性使其具有三相组成,土中水成为土力学中理论上的难点,也常常是一切地质灾害与工程事故的根源。土力学教学中所谓的土是被简单化了的,与大自然中的原状土有着很大的差别。土的碎散性使其受力变形性状与物理性质相耦合,在受力变形的过程中其组成、状态、结构都处于不断地变化中,这就是其力学性质非常复杂的主要原因。通过DDA(Discontinuous deformation analysis)分析揭示了土颗粒运动与土的各种变形特性间的联系;土的湿化试验表明了塑性应变是度量土的应力-应变特性的主要因素。人类与土之间有着长期的密切的关系,土作为人类的载体、材料、工具与武器,是人类须臾不可离开的东西。在长期的生活与生产过程中,人们积累了关于土的丰富的经验,也吸取了很多教训。至今经验性的方法仍然是在岩土工程的综合判断与工程决策中的基本方法。

蒙古黄芪植株再生及增殖体系建立

以蒙古黄芪种子繁育而来的无菌苗获得的外植体(根、叶片、胚轴)为试材,通过设定不同浓度的生长调控激素6-BA、2,4-D、NAA,研究不同外植体在不同浓度激素的培养条件下对其愈伤组织诱导率、试管苗增殖及生根情况的影响,以期为蒙古黄芪不同组织外植体的愈伤组织诱导、植株分化及增殖培养条件提供参考依据。结果表明:以根、胚轴、叶片为外植体材料均可诱导愈伤组织产生,其中以胚轴为外植体为最优选择,愈伤组织诱导率最高达97.92%,最佳培养基为MS+2,4-D 1.0 mg·L^(-1)+6-BA 0.5 mg·L^(-1)+NAA 0.5 mg·L^(-1)+蔗糖3.0%;试管苗增殖的最佳培养基为1/2MS+6-BA 1.0 mg·L^(-1)+KT 0.5 mg·L^(-1)+蔗糖3.0%,再生植株平均分化率最高为92.67%;生根培养时,最适宜的培养基为1/2MS+NAA 0.5 mg·L^(-1)+白砂糖3.0%。该试验建立了蒙古黄芪植株再生及增殖体系,在黄芪生产实践中具有重要推广价值。

不同生长年限及生长环境下黄芪种子品质评价研究

为探究不同生长年限(三年生、四年生、五年生)及生长环境(野生阳坡、野生阴坡、人工阳坡、人工阴坡)对黄芪种子抗氧化酶活性及内源性营养物质含量的影响,本研究以不同生长年限及生长环境下蒙古黄芪种子为试验材料,测定其抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量以及可溶性糖、粗脂肪、蛋白质含量等指标,对黄芪种子品质进行评价分析。结果表明,蒙古黄芪种子随着生长年限的增加,其抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性呈增长趋势,MDA含量呈下降趋势,内源性营养物质呈上升趋势;野生黄芪种子的抗逆性要优于仿野生黄芪;阳坡种植的黄芪种子品质优于阴坡;蒙古黄芪种植留种宜选择四年生、五年生阳坡植株,其中野生黄芪最佳。

纤维加筋粘性土的试验研究

本文通过对纤维加筋粘性土的剪切试验、拉伸试验、断裂韧度测定试验和水力劈裂试验等系统的试验研究，指出纤维加筋能显著提高粘性土的抗剪强度，增加其在拉应力作用下的塑性和韧性．由于纤维加筋粘性土在受拉时表现为裂而不断，这就能防止土工建筑物由于开裂和渗透而造成的整体破坏，增强了其自愈的能力．

浅析“岩土工程三角形”——译与议

由Burland提出并经不断演进的“岩土工程三角形”,既是一个反映岩土工程各项工作内容的图示化框架,也是一个解决岩土工程问题的思维框架。岩土工程三角形由4个要素构成:(1)地层剖面;(2)量测到的特性;(3)合适的模型;(4)经验。其中,前三个要素分别构成三角形的三个顶点,而经验占据三角形的中心,并与顶点相连。成功的岩土工程必须考虑岩土工程三角形中的各个要素,并使其保持“平衡”。将岩土工程三角形应用于不同的场景,可进一步扩展其外延。文章旨在结合中文语境,对岩土工程三角形的核心思想进行剖析和阐释,力图更加准确地展现原作的意思表达,助力掌握这一具有实用价值的工作方法。

渗透对基坑水土压力的影响

基坑地基土中水的渗流不但可能引起渗透破坏 ,引起水压力 ,而且也对其土压力有重大影响 ,从而决定抗滑稳定性 .本文作者针对有上层滞水、一般自由渗透、有承压水、基坑内排水与基坑外降水以及有超静孔压等情况对基坑支护结构物上的水土压力进行计算分析 ,结果表明 :水土压力大小及分布与静水时的明显不同 ,且此时较宜于用库伦土压力理论 .在有上层滞水情况下 ,用水土合算大体上是可以接受的 .在有承压水情况下 ,其作为抗力的被动土压力可能丧失殆尽 .基坑外人工降水与基坑内排水相比 ,更有利于基坑的稳定 .正的超静孔压大大提高了土压力 ,负的超静孔压明显减少土压力 .在很多有渗流的情况下 ,不宜用朗肯土压力计算土压力 ,而应当用库仑土压力理论的图解法来搜索可能滑裂面 .

非饱和土的清华弹塑性模型

为研究土在非饱和增湿情况下的应力、应变和强度关系,提出将含水率引入清华模型的硬化参数中建立非饱和土的清华弹塑性模型。通过在干土中掺加冰屑的方法进行增湿试验,表明该模型可以预测不同含水率的非饱和土的应力-变形和强度关系,从天然风干状态增湿到其他含水率的应力-应变全过程的计算结果也与试验结果相符合。将含水率直接引入弹塑性模型而不去研究复杂的基质吸力,可能是非饱和土本构模型工程应用的一条简便途径。

土力学课程中的实践教学

土力学与岩石力学和工程地质一起并称为岩土工程的三门专业基础课。土力学具有很强的工程实践背景，在课堂上向本科生引入实践教学环节非常必要。文章介绍了清华大学土力学课程的内容，重点介绍土力学教学实践环节中富有特色的方面。

堤基管涌发生发展过程的试验模拟

通过比例为1∶100的有机玻璃模型槽进行模型试验,模拟二元堤基条件及不同防渗墙深度下,堤基内管涌的发生和发展过程.利用拍照还原等方式,得到管涌口出砂面积;并采用彩色砂作为示踪材料,切片观察测量管涌发生后试样的局部剖面.从而验证了二元结构堤基的渗透破坏模式为:首先在上层弱透水层中发生流土,然后在强、弱透水层之间发生自下游向上游的逐步潜蚀冲刷.并且从试验得到了一些悬挂式防渗墙深度及堤基土密度与管涌发展之间的定量关系.

加筋土体应力变形计算的新途径

在加筋土体中，将筋材的作用当成一个附加的压应力作用在加筋土的土骨架上，无需建立或引进任何新的本构模型，就可对加筋土体进行应力变形计算。

加筋挡土墙在二维超静孔压下的稳定分析

当加筋挡土墙后填土为粘性土时 ,在其中可能会产生超静孔隙水压力。超静孔压的存在使其土压力的大小及分布、潜在滑裂面的位置都有所改变。一维孔压分布情况下朗肯理论仍能适用。但在二维孔压分布情况下 ,用朗肯理论进行计算就不合适。本文推荐采用图解法计算墙后土压力 ,用圆弧滑动法进行稳定校核。

土的卸载体缩与可恢复剪胀

卸载体缩是很多土在剪切试验中表现出的一种变形特性。它与土的物理性质、试验的应力路径、试验的边界条件等因素有关 ,也和土的各向异性有关。卸载体缩源于土的可恢复剪胀变形 ,在剪胀过程中土颗粒一般是从低势能状态向高势能状态变化 ,处于不稳定状态 ,当剪应力消除时 ,有很大部分的剪胀变形将会恢复。

土的卸载体缩的试验研究及其机理探讨

在土的三轴试验中卸载体缩现象普遍存在。卸载体缩随着围压的增加呈下降趋势。不同土和同样土在不同密度下卸载体缩的现象和原因不同。密砂的卸载体缩是剪胀可恢复的宏观体现。松砂的卸载体缩则分为两种 ,一种是塑性体缩的组成部分 ,在加载初期出现 ;另一种则是剪胀可恢复部分 ,随着剪应力的提高而出现。对于粘土 ,卸载体缩完全是塑性体缩 ,表明粘土的结构性随着加卸载过程而遭到破坏。

堤坝复合地基的计算参数研究

在常规三轴试验的基础上得出了用复合试样、混和试样、曲线叠加、数值试验、参数叠加和分层试样确定的堤坝复合地基的Duncan Chang模型参数 ,并用这些参数进行了有限元计算。结果表明 :在复合地基非线性有限元计算参数的选取时应考虑桩土间的相互作用 ,采用复合试样和复合试样数值试验的参数是合理的 ,并在复合地基局部水平应力大于竖直应力的区域改用分层试样参数。

复合载体夯扩桩最优桩距的研究

复合载体夯扩桩的最优桩距的确定对于提高复合载体夯扩桩的技术经济效益有着十分重要的作用。通过半桩模型试验确定了在不同桩距情况下夯扩的相互影响 ,从而把夯扩扰动影响控制在合理范围内 ,并确定最优桩距。同时 ,通过现场取样和室内试验确定了夯扩对夯扩体以下地基的竖向影响范围 ,并用计算下卧层土体的承载力来确定复合载体夯扩桩的最优桩距 ,两种方法得到的最优桩距均接近于 4倍桩径。

土的渗透破坏及其工程问题

人们对土的渗透破坏 (或渗透变形 )的认识不是很清楚和统一 ;土的渗透破坏与渗透引起土的破坏是不同的概念。土体的破坏常常是由土中水及其渗流引起的 ;岩土工程中的许多工程事故也主要是由于人们在这方面基本概念的模糊或疏忽。本文对以上问题进行了讨论 ,并且针对几种工程情况进行了分析。

土体平面应变方向上的主应力

通常认为在土体平面应变的方向上的主应力总是中主应力 ,而文中的试验结果和理论分析表明 :在土体接近破坏时 ,土体平面应变的方向上的主应力是中主应力 ;在保持两个主动主应力比值较小加载时 ,土体平面应变的方向上的主应力一般是小主应力 ;当两个主动主应力减载到应力值或应力水平很低时 ,平面应变方向上的主应力可能变成大主应力 ,并且发生减载屈服。这是由土受力变形的弹塑性性质决定的。

DX桩承力盘抗拔阻力的分析与研究

DX单桩的抗拔阻力不但源于桩身的摩阻力,其承力盘(岔)的阻力也是不可忽视的部分。对于桩身的抗拔摩阻力的研究有不少成果,在有关规范中也规定了折减系数。而各种扩底桩和支盘(岔)桩的抗拔端阻力研究较少,也缺少必要的试验资料。提出和检验了几种抗拔端阻力的分析计算方法,并与竖向受压的端阻力进行比较,且分析了一些试验结果,以期探讨DX桩的承力盘的抗拔承载力的设计计算方法。研究表明,DX桩承力盘拉拔的破坏形式及端阻力与桩周土的性质有关,与承力盘的尺寸和埋深等因素有关;一般讲,它明显小于受压桩的端阻力,其折减系数约为0 .3～0 .4。

等应力比平面应变试验中主应力转换的研究

土的平面应变是岩土工程中常见的状态,其中零应变方向的主应力是十分复杂的。承德中密砂等应力比平面应变试验结果表明,平面应变状态下零应变方向的主应力在不同条件下可能是大主应力、中主应力或者小主应力。利用由等应力比三轴压缩试验确定的切线泊松比,可以合理地预测等应力比平面应变试验中零应变方向主应力的转换过程,这一认识对于一些实际工程问题的分析具有一定的意义。