细聚丙烯纤维混凝土介观离散力学模型及其Ⅰ型断裂强度负效应机理

细聚丙烯(PP,直径小于100μm)纤维混凝土Ⅰ型断裂强度随纤维含量增加呈现先增后减的变化规律,其机理尚不明晰。而且由于纤维数量过多,现有数值方法无法精细刻画细纤维混凝土力学行为。对此通过考虑细PP纤维亲水性提升基体局部水灰比的强度正效应和纤维桥接力强度贡献低于砂浆的强度负效应,并引入纤维直径等效系数(rf),实现介观尺度细聚丙烯纤维混凝土(PFRC)力学行为模拟。研究表明:纤维直径等效系数(rf)建议小于10;当纤维微量添加时,细PP纤维提升基体局部水灰比,使基体强度上升,此时正效应高于负效应;随着纤维含量增加,由于纤维桥接力贡献无法补偿相应面积基体强度,负效应持续增长,PFRC宏观Ⅰ型断裂强度下降。

热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型

建立了热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型,利用COMSOL Multiphysics数值软件对模型进行模拟计算并对相关参数进行参数分析。结果表明,即使渗滤液水头h_(w)增大到10 m,双人工复合衬层底部浓度仅增加了4.9%,这表明渗滤液水头对有机污染物在双人工复合衬层中运移的影响较小。当热渗透系数达到5×10^(-11)m~2·K^(-1)·s^(-1)时衬垫系统底部浓度增加了31.5%;热渗透系数k_(T)>1×10^(-11)m~2·K^(-1)·s^(-1)时,在双人工复合衬层的设计中需要考虑热渗透作用的影响。次衬层中土工膜上连接的褶皱长度和漏洞频率对有机污染物在双人工复合衬层中运移的影响则十分显著,褶皱长度由10 m增加到100 m时底部浓度增加了87%。在双人工复合衬层施工中,严格控制次衬层土工膜施工质量,减少褶皱和漏铜的产生,能有效提高衬垫系统的服役性能。

降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡稳定性研究

基于多孔介质饱和—非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采用极限平衡法与降雨渗流有限元相结合的方法,选取大庆—广州高速公路江西里仁—龙南段某典型高路堑边坡,利用岩土仿真软件GeoStudio建立模型,研究降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡失稳破环的形态和机理。结果表明:随着降雨的进行,边坡中地下水位从坡脚处开始抬升,边坡坡脚处容易产生"小弧"滑动破坏;土体体积含水量的增加使得基质吸力下降,从而降低土体强度和边坡的安全系数,且基质吸力与安全系数的下降幅度基本同步;降雨强度对边坡的安全系数有较大影响,小雨阶段,安全系数降幅较缓,而暴雨阶段,安全系数降幅加剧,降幅达24.4%;在强降雨条件下,滑面基质吸力大部分丧失,失稳边坡发生了从整体失稳向局部失稳、从深层失稳向浅层失稳的转变,即强降雨是浅层滑坡的主要外在因素。

黏质土-砂混合物剪切特性试验研究

粗颗粒含量对黏性-砂类混合土的强度特性有显著影响。通过抗剪强度试验研究了含砂量和含水率对混合土强度指标的影响及规律。试验结果表明:相同含水率条件下,随含砂量增加,凝聚力减小而内摩擦角增大,相同含砂量条件下,随含水率增加,凝聚力逐渐减小而内摩擦角则呈现峰值变化规律。基于试验结果,结合混合土孔隙结构理论,分析了含砂量和含水率对混合土剪切强度的影响机制,拟合出回归方程,提出了混合土剪切强度的界限含砂量。

硫酸铵腐蚀混凝土性能劣化时变规律及预测

通过在5%浓度硫酸铵溶液中长期浸泡,对不同水灰比、不同浆骨比、不同粉煤灰掺量的混凝土试件进行腐蚀试验研究,得到0~120 d腐蚀龄期下试件抗压强度的劣化规律。采用灰色关联分析方法研究了不同因素对混凝土抗压强度影响的显著程度,通过构建GM（1,1）预测模型对受硫酸铵腐蚀的混凝土强度劣化规律及服役寿命进行预测。结果表明：水灰比0.4、浆骨比0.28和粉煤灰掺量10%的受腐蚀混凝土抗腐蚀性能较强,随水灰比、浆骨比和粉煤灰掺量比例增大,抗压强度降幅明显。构建的GM（1,1）预测模型具有较高的精度,运用该模型在预测受腐蚀混凝土的寿命中,粉煤灰掺量10%、水灰比0.4及浆骨比0.28的受腐蚀混凝土分别比其它影响因素相同下的受腐蚀混凝土增加247%,125%,74%。

土水特征曲线对降雨条件下边坡稳定性影响分析

基于多孔介质饱和-非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采用极限平衡法与降雨渗流有限元相结合的方法,研究土水特征曲线对降雨边坡渗流场和稳定性的影响。采用不同的土水特征曲线对边坡渗流场和安全系数的计算影响较大,其影响程度随土体亲水性能的增加而增加,黏土类类边坡安全系数下降幅度为24.4%。安全系数的降低主要是由于边坡土体基质吸力的丧失而引起,同时,滑动体的形状也与基质吸力下降的情况有很大关系。黏土类类边坡在强降雨之初容易发生浅层破坏,随着降雨入渗的继续,滑动面由浅层转为深层。

渗透系数对饱和土强夯效果影响的数值模拟

采用FLAC3D数值软件建立考虑强夯非线性、大变形和流固耦合特性的饱和土地基三维强夯计算模型;应用所建立的计算模型进行渗透系数在0.0001～0.1 cm/s范围内的数值模拟计算,分析渗透系数变化时的位移、孔压、密度和塑性体积的变化特性.从数值计算结果证明了饱和土地基夯击瞬间加固效果与渗透性能有关,渗透系数越大,瞬间夯击效果越好.

不同排水条件下饱和黏土的冲击性状研究

为认识不同现场排水条件对强夯加固效果的影响,试验研究了不同排水条件冲击时饱和黏土的动力响应和冲击后再固结性状。试验结果表明,不同的排水条件对冲击时饱和黏土的孔隙水压力、排水、体变、应变和再固结时的体变有重要影响。孔隙水压力、冲击次数和冲击能量三者满足双曲线关系;排水冲击的总体变大于不排水冲击的总体变。为改善排水效果,施工时应设置多条排水路径,同时加大夯击能。

考虑侧向约束的预应力混凝土超静定结构次内力计算及影响

由于侧向约束对超静定结构中预压力的传递以及二次内力产生的影响,有侧向约束的框架梁或连续刚构桥的预应力次内力计算比无侧向约束的连续梁次内力计算更为复杂.文中提出一种计算思路,把预加力分解为侧向约束引起的作用在柱上的预压力损失及作用在梁上有效预压力,结合等效弹簧模型及简化结构计算侧向约束预压力损失引起的次内力,利用约束次弯矩法计算有效预压力引起的次内力,然后进行叠加计算总次内力影响.通过实例分析了有侧向约束对框架结构二次内力的影响.结果表明,该影响随着梁柱刚度比减小而增大,忽略侧向约束预压力损失引起的附加二次内力影响是不合理也不安全的,文中方法能够满足工程实际中的精度要求,有助于预应力框架结构的设计和内力分析.

冲击作用下地基内部动应力研究——强夯冲击的动应力研究之二

强夯时锤-土接触面和地基内的应力受到众多因素影响,精确求解较为困难,可行的途径是采用近似和简化方法来估算。本文在系统总结既有地基内冲击应力计算公式的基础上,对冲击时地基内部动应力的数值分析和实测结果进行了拟合,并对理论公式进行了比较。结果表明,强夯冲击动应力沿深度的衰减略快于静载下的应力分布,且不同方法得到的值差别较大。

粘性土地基强夯地面变形的模型试验研究

根据相似原理,设计采用70 cm×70 cm×70 cm(长×宽×高)的模型箱,制备含水率为20%的粘性土,通过3种不同的锤径以及施加3种不同的能量组合进行夯击试验,试验中观测了夯点的地面变形与夯坑深度,建立了夯坑深度与所取得的土质参数和施工参数间的相关方程,并用工程实例对拟合的方程进行验证。结果显示:该方程可用来推算现场强夯时的夯坑深度,还可推算场地平均夯沉量。

系统科学法在土木工程专业人才培养中的应用

根据土木工程学科的演变及特征,以能力培养为目标,在土木工程的人才培养和教学结构中引进系统科学的方法,进行人才培养模式改革的尝试。

基于反分析方法的静压桩复压力时效性研究

用优化方法对前人得出的静压桩复压力时效性增长曲线进行参数反演,确定反分析目标函数,通过工程试验检测数据的验证分析,认为根据反演所得增长曲线可用于估算其他施工方法、桩长、直径、场地地质等相似条件下的静压桩复压力增长,其结果可为静压桩设计及施工提供有益参考.

冲击作用下锤-土接触面应力研究——强夯冲击的动应力研究之一

强夯时锤-土接触面和地基内的应力受到众多因素影响,精确求解较为困难,可行的途径是采用近似和简化方法来估算。本文在系统总结冲击作用下已有的接触面应力计算公式的基础上,比较了不同锤-土接触面应力公式的计算结果,分析了接触面应力的影响因素和变化规律,对理论公式进行了比较。结果表明,不同接触面应力计算公式的计算结果有一定的差异,差值可达数倍至近十倍或更大。

基于蒙特卡罗边坡稳定二元体系的建立与应用

边坡是一个具有明显不确定性、模糊性和时变性的系统,安全系数及可靠度理论在边坡稳定评价上各有优缺点。二元体系是基于确定性指标(安全系数)和不确定指标(可靠度)建立的边坡稳定综合评价指标体系,兼有二者的优点,具有重要的理论意义和实践价值。考虑到边坡材料指标具有区间分布及稳定边坡的安全系数不能小于其临界值的特点,对纯数学理论模型进行修正,提出了一种更加符合工程实际的边坡稳定二元评价体系,同时选取蒙特卡罗模拟法,将该二元评价体系融入GeoStudio软件,借助GeoStudio软件强大的计算能力,形成一套完整而高效的边坡稳定二元指标分析方法。采用该方法进行了降雨条件下花岗岩残坡积土边坡稳定性分析,得出了有益的结论,验证了该方法的可行和高效。

砂土地基强夯地面变形与加固深度的半模试验研究

在量纲分析的基础上,利用尺寸50cm×40cm×60cm(长×宽×高)的玻璃模型箱,采用3种不同干重度的砂土,对之施加4种不同能量的冲击能,观测了不同的夯击能作用时夯点下的地面变形与中心点下不同深度的竖向位移,拟合了位移—深度关系,建立了夯坑深度和有效加固深度与土质参数及施工工艺参数之间无量纲的相关方程,并用工程实例对方程进行了验证。结果表明:方程可有效地定量分析强夯时的夯坑深度和有效加固深度,对强夯法的设计与施工具有一定的指导意义。

植物根系固土护坡抗剪强度试验研究

以全风化花岗岩残积土为研究对象,通过对加入狗牙根根系形成的根土复合体在不同含水率条件的室内直剪试验,研究了土壤含水率及含根量对抗剪强度的影响,用以评价植物根系对全风化花岗岩残积土坡的加筋效应及固坡效果.结果表明:植物根系可以显著增强土体的抗剪强度,促进边坡的稳定;根土复合体的抗剪强度随着含水率的增加而降低;随着含根量的增加,根土复合体的抗剪强度增强,主要表现在粘聚力c随含根量增加而显著增大,内摩擦角φ值几乎不变;当含根量达到0.3%及以上时根土复合体的抗剪强度增幅有所减缓,即存在最优含根量区域;根系对25%含水率的土体加筋效果最显著.

强度参数统计特性对边坡稳定可靠性的影响

由于对边坡强度参数统计特性考虑不全面,使得边坡可靠性指标计算值偏小,对应的失效概率偏大,常常超过10%,设计中难以采纳,造成地基可靠度规范的制定和执行进展缓慢。以某高速公路全风化花岗岩土质高边坡为工程背景,在分析土质参数统计特性的基础上,采用极限平衡理论和蒙特卡罗模拟法,系统地分析了土质强度参数的均值不定性、变异性、相关性、区间特性和空间变化性等对边坡稳定可靠性的影响。结果表明:土性参数的各种统计特性对边坡稳定可靠性均具有不同程度的影响。可靠性指标计算值随抽样距离的减小而增加,随c或φ均值的增大而增加,随c和φ的变异系数的增大而减小,随c和φ相关系数绝对值的增大而增加,考虑区间性后可靠性指标计算值也明显变大。即变异性对边坡稳定不利,而相关性、区间性和空间变化性对边坡稳定有利。因此,准确而全面地考虑土质参数的统计特性,尤其是在参数变异性和相关性的基础上加以考虑土性参数空间变化性和区间性会更加符合工程实际,且计算结果趋于安全,有利于地基可靠度规范的推广运用和边坡工程的安全评价。

水泥土强度室内外试验对比研究

水泥土强度试验是确定水泥土搅拌桩设计及施工现场配合比的重要依据．通过试验对比研究室内和现场芯样的强度差异，结果表明：室外水泥土芯样强度普遍偏低，搅拌均匀程度差、水泥实际掺入比偏低、现场土质特性离散大和试验方法局限性等因素是引起这一差异的主因．针对水泥土桩在工程应用中存在的问题，提出新的搅拌桩承裁力计算方法；基于形状尺寸效应，建议采用Ф70ml-nX（70～140）mlTl的圆柱体试样进行水泥土强度室内外试验，减小评判误差．

粘性土地基强夯地面变形的半模试验研究

根据相似原理,设计采用3种不同直径的模型夯锤(7 cm,11 cm,15 cm),对玻璃模型箱(长×宽×高=50 cm×40 cm×60 cm)内土体分别施加4种不同冲击能进行单点夯击实验.实测了在不同锤径下,以4种夯击能作用的地面变形和在不同深度下的竖向位移,建立了夯坑深度和有效加固深度与土质参数及施工工艺参数的相关方程,最后对建立的方程用工程实例进行验证.结果表明:该方程可用来估算现场强夯时的夯坑深度和有效加固深度,故对强夯法的设计与施工具有一定的工程指导意义.