棕榈纤维加筋黏土的强度试验与本构模型

棕榈树在我国南方广泛种植,剥皮所得棕榈纤维具有一定的抗拉强度和较好的耐久性,近年来利用棕榈纤维加筋黏土在岩土工程中逐渐得到应用。为了研究棕榈纤维加筋黏土单轴应力状态下的力学性能、破坏形式及本构关系,选取长度分别为6、12、18 mm的棕榈纤维,按照纤维含量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%掺入黏土中,开展棕榈纤维加筋黏土的无侧限抗压强度试验。结果表明:黏土中掺加棕榈纤维后强度增加明显,在12 mm的筋材长度和0.8%的纤维含量组合下加筋效果最优,与素土相比,加筋后强度提高27%;加筋后的黏土破坏韧性好,残余强度高,并且破坏的过程比较缓慢,其原因为纤维在土体中形成了三维土网结构,限制了土颗粒的滑移,增强土体整体性,从而使得土体具有较好的延性;引入混凝土单轴受压应力-应变模型,分析棕榈纤维加筋黏土的无侧限抗压强度试验,将试验数据与模型曲线进行拟合,发现模型结果与试验结果具有良好的一致性。研究成果对棕榈纤维加筋土在岩土工程中的应用具有重要借鉴作用。

基于遗传编程技术的强地震动参数预测方法

基于NGA数据库,利用遗传编程技术,给出一套地震动峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和峰值位移(PGD)的预测方程。通过建立地震动参数与震级、断层距、断层机制以及30 m内的场地剪切波速度等关键地震学参数的关联性,在给出显式预测公式的基础上,进行信度检验和模型比对。结果表明:1)与传统的基于非线性回归技术的衰减关系类预测方程相比,遗传编程技术无需指定衰减关系的方程形式,可以对PGA、PGV和PGD的复杂行为进行建模,并给出显式公式,以满足地震工程的实际需要。2)与Campbell-Bozorgnia衰减关系相比,基于遗传编程技术的PGA与PGV的预测效果略优,PGD预测模型的RMSE和MAE分别为5.47和1.64,显著小于Campbell-Bozorgnia模型的45.98和4.61。3)所获得的地震动预测方程具备震级效应、场地放大效应和近场大震饱和效应特征,但未能反映软土减震效应,PGA、PGV和PGD的最大场地放大系数约为1.42、2.53和2.64。

面向应用型本科院校的“道路勘测设计”课程教学改革研究

“道路勘测与设计”是应用型本科院校土木工程(市政工程)专业的一门专业课程,对我国市政道路工程技术人才的培养发挥着重要的作用。本文基于面向应用型本科院校的“道路勘测设计”课程教学改革,在明确课程特点的基础上,对课程教学目前普遍存在的问题进行了深入分析,并针对存在的问题提出了具体的教学改革措施,对进一步提高教学效果存在一定的参考价值。

水力作用下顺层岩质边坡稳定性分析

通过对顺层岩质边坡中地下水力作用进行分析,认为地下水力作用主要为沿结构面分布的裂隙水压力和拖拽力。分析了滑动破坏中的控稳优势结构面,认为该面上的张裂隙静水压力、滑动面扬压力以及拖拽力的大小均取决于后缘张裂隙的充水高度。将典型岩石边坡进行简化假设,利用简化后的边坡水力学分析模型,推导出边坡稳定系数和决定边坡稳定性的张裂隙充水临界高度的表达式。选取实际边坡进行分析和计算,验证了公式的合理性,结果表明地下水作用下边坡稳定系数的降低主要与静水压力有关,而渗透力的影响很小。

考虑温度损伤的盐岩蠕变本构关系研究

根据统计力学原理,以分形岩石力学为桥梁,对盐岩在温度与应力耦合作用下蠕变特性进行了研究,导出了考虑围压效应的损伤变量表达式。综合前人的成果,推导出温度–应力耦合下的盐岩损伤方程。对盐岩在温度与三轴应力共同作用下的蠕变试验数据进行研究,分析了盐岩蠕变过程中衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段的各自特征。对于广义Bingham蠕变模型在衰减和稳态蠕变阶段引入一非线性函数,在加速蠕变阶段引入损伤,建立了盐岩考虑温度损伤的蠕变本构关系。利用盐岩的三轴蠕变试验数据对新的蠕变损伤模型参数进行辩识与比较分析。结果表明,该模型能够很好地反映在不同温度作用下盐岩的衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段的规律,验证了该模型的合理性和正确性。

二元联系数-投影灰靶理论在装配式建筑绿色施工评估中的应用

为了解决装配式建筑绿色施工评价存在定性指标与定量指标混存、评价指标不确定的问题,建立基于二元联系数和投影灰靶决策理论相结合的装配式建筑绿色施工综合评价模型。首先,通过分析装配式建筑绿色施工评价影响因素,综合考虑“四节一环保”建设要求、装配式建筑施工技术特点和社会效益等,从资源节约、绿色管理、生态环境、施工技术和效益协调5个角度,选取32个指标构建装配式建筑绿色施工综合评价指标体系;其次,借助序关系分析(Order Relation Analysis,G1)法、熵权法和组合赋权法计算指标主观、客观和综合权重,采用二元联系数理论对混合指标数据进行处理,并基于投影灰靶决策理论确定待评价对象绿色施工水平;最后,以3个在建项目为例,进行绿色施工综合评估,并与其他模型评估结果进行对比。研究结果显示模型评估结果更合理可靠,与实际情况相符,表明二元联系数-投影灰靶决策理论在装配式建筑绿色施工评估方面具有适用性,可以为类似评估工作提供思路。

高速公路土石混填路堤现场压实试验研究

结合某高速公路工程,对土石混填路堤展开现场压实试验,研究在不同碾压遍数和不同填铺厚度下土石混填路堤的竖向沉降、水平位移、基底竖向应力等的变化规律。结果认为:路堤的累积沉降量随碾压遍数的增加表现出先呈快速增长后逐渐稳定的特征,并且在相同铺填厚度下的差异沉降量随碾压遍数的增加而逐渐减小;水平位移和基底竖向应力也表现出与累积沉降量相似的变化规律,但水平位移量明显比沉降量小很多。通过对试验结果的分析,获得了最佳松铺厚度、碾压遍数等压实工艺参数,为该高速公路路堤施工提供了合理的指导。

高瓦斯低渗透性煤层隧道水力压裂机理研究

含煤层隧道施工中瓦斯抽排是关系到隧道安全施工的关键。利用有限元软件Midas GTS对高瓦斯低渗透性煤层段掌子面处煤层水力压裂过程进行数值模拟,研究注水孔周围煤体裂隙的起裂原因和裂隙发育过程,结果认为:在水力压裂作用下煤体原始裂隙主要受拉压破坏,周围煤体主要受压剪破坏,剪应力随水压力增加而增加,并向四周裂隙移动。针对贵州正在施工的某煤层隧道,分析该工程中利用水力压裂进行瓦斯抽排的技术及过程,并与数值模拟结果进行对比,证实了水力压裂增透技术有助于增加低渗透性煤层的透气性。进一步对比分析认为:由于煤体原始裂隙降低了裂缝起裂条件,而导致实际施工中水压力大小要普遍小于理论模拟结果。论文的研究丰富了水力压裂技术的实验研究资料,为今后煤层隧道揭煤方案提供重要参考。

砂石混合体的导热性能影响因素分析

为了分析地应力等因素对岩土体热力学性质的影响机理,课题组对大型直剪仪进行了改装,并在试样室内安装了加热系统、热流密度传感器、测温系统,组建了能对大颗粒砂石混合体导热系数进行测定的试验装置。基于稳态热平板法原理,利用该试验装置进行了干燥砂土导热系数的测定,并与基于瞬态法原理的DRE-III多功能快速导热测试仪的测定结果进行对比,验证了该试验装置的可靠性。在此基础上,利用改装的试验装置对不同固结压力、不同含石率条件下含有大颗粒粒径的砂石混合体进行了导热系数的测量试验。分析结果表明,增加含石率可以改善砂石混合体颗粒间的接触情况,施加固结压力后砂石混合体的干密度得到了提升,砂石混合体的导热系数随着含石率和固结压力的增大而增大。文章还利用DRE-III多功能快速导热测试仪对不同含水率情况下砂石混合体的导热系数进行测定,得出低含水率时随着含水率的增大砂石混合体的导热系数增幅明显。文章的研究结果为浅层地热开发中地埋管的设计与施工提供了重要的参考。

基于沉降率控制的土石混填路堤压实质量研究

土石混合料往往因为含水量不均、级配不良等缺点,使得压实度不能很好地评价土石混填路堤的压实质量。该文首先在理论分析的基础上建立沉降率与干密度、沉降率与孔隙比的理论公式,通过某高速公路上开展的以沉降率控制的土石混填路堤现场压实试验,分析了不同碾压遍数和不同松铺厚度下土石混填路堤的沉降量、沉降率、干密度和孔隙比的变化规律,探讨了沉降率与干密度、孔隙比之间的关系,并将理论公式的计算值与实测值进行对比分析。结果表明:在碾压遍数和松铺厚度均相同的情况下,碾压后填料的干密度随沉降率的增加而增加,孔隙比随沉降率的增加而减小。因此采用沉降率作为土石混填路堤压实质量控制指标,可以有效地克服土石混合料自身的缺陷,正确评估压实质量。

根土复合体的抗剪强度研究

随着我国高速公路、铁路等基础设施的大量建设,工程边坡的生态修复与防护越来越多,含有植物根系的根土复合体力学性质,是决定生态边坡稳定性的重要因素.通过分析含有两种不同根系不同含根量含根土的直接剪切试验,运用Matlab对试验数据进行不同次数的最小二乘拟合分析,得出如下结论:含根土作为一种复合体材料的强度近似符合库仑定理,其抗剪强度τf随着含根量的增加而增大;含根量对内摩擦角的影响与土本身内摩擦角大小有关,本身内摩擦角小的土影响大,而本身内摩擦角大的土影响小,粘聚力则随着含根量的增大而增大.

屈服面角点奇异性的非平滑处理对塑性应变的影响

Mohr-Coulomb屈服面的边界角点奇异性问题,使得屈服面在这些部位的微分出现不连续现象,给数值分析带来了诸多困难,针对此问题,平滑及非平滑处理方法得以应用,其中,非平滑处理方法中的回代求导法和塑性应变增量求和法等因易于实现而应用较多。这些方法精度的研究多相对于某些典型算例而进行的,而对于塑性应变的发展遵循何规律,非平滑处理方法对塑性应变产生何影响,如何评价这种影响效应等等问题尚未在理论上被深入研究。为此,在传统塑性位势理论的框架内对塑性剪应变的发展规律,以及通过非平滑处理后塑性剪应变的发展规律进行了理论研究。研究发现,在角点奇异性屈服面的非平滑处理方法中,最终推导出的塑性剪应变出现不连续现象。通过对这一现象进行的理论研究和定量分析,结果表明:非平滑处理对塑性应变存在影响效应(即不连续效应),故对于具体问题,应具体分析这些方法的影响效应,具体评估其计算结果的可靠性和对相应问题的适用性,以便正确选择所采用的处理方法。

生态护坡中土壤含根量与抗剪强度关系试验研究

通过对加入草本植物狗牙根根系的根土复合体进行直接剪切试验,研究在不同含根量和在不同垂直压力情况下根土复合体抗剪强度变化情况。结果表明,狗牙根根系具有提高土体抗剪强度的作用,根土复合体的抗剪强度随着含根量的增加而增大,但当含根量达到一定值时根土复合体的强度增加并不明显,即存在最佳含根量区域。

基于模拟退火遗传算法的边坡稳定分析

分析了遗传算法和模拟退火的思想和特点,设计了动态交叉率和动态变异率,提出了一种新的优秀个体保存策略,在此基础上,建立了边坡稳定分析的模拟退火混合自适应遗传算法的数学模型,并利用罚函数优化了该模型.

EPS在桥台台背软土路基处理中的应用研究

结合某大桥北引桥桥台台背软基路段EPS路堤的实际应用,介绍了EPS路堤的设计及填筑方案,并对EPS路堤的施工期和工后实施沉降监测.通过分析沉降监测的相关数据,论证了EPS材料可以通过减轻路堤自重、降低软基的附加应力、减小路基的沉降等方式,来有效地防止桥头跳车现象的发生,并且EPS路堤能够减小路堤对桥台台背的侧压力,改善桥台的受力状态,提高路堤与桥台整体的稳定性.

基坑支护结构水土压力的分算

分析了软土基坑支护结构周围孔隙水压力与静水压力的关系 ,明确了对于砂土基坑支护结构上 的水土压力应采用水土分算 ,提出了对于粘性土则应采用静水压力乘以与粘土液性指数有关的 系数 β ,再加上土压力的水土分算的方法。

基坑开挖软土流变特性的试验研究

考虑基坑开挖土体卸载的应力特点,在室内利用三轴仪模拟这一应力路径,对基坑中软土的流变特性进行了试验研究,推导了蠕变方程,总结出了此种情况下土的流变特点.

基坑开挖基底隆起的估算

本文从卸载模量的概念出发 ,推导出特定条件下基坑隆起的估算公式 。

基坑降水引起地面沉降的分析

利用渗流的基本理论 ,分析了武汉软土地区的基坑降水工程 ,总结了不同围护结构及降水方案的地下水渗流特征 ,提出了按渗流特征计算坑外由于降水引起附加沉降的简单方法 .

土力学实验教学改革初探

目前土力学中实验教学的内容和教学方法陈旧,演示型单一型实验项目偏多,综合型设计型实验偏少,理论教学与实验脱节以及实验设备大量闲置。从倡导创新及个性化教育,倡导理论教学与工程能力的培养相结合,激发学生的学习兴趣出发,提出了综合性开放式土力学实验教学新模式。新模式在培养学生创新能力,提高教师综合素质,规范实验教学及实验中心管理上取得了好的效果。