饱和砂土液化特性的振动台试验研究

基于地震模拟振动台试验,配制3组不同平均粒径和3组不同细粒含量的6个砂土模型,通过埋置于砂土内部的传感器监测模型内部不同位置的超孔隙水压力等指标,分析砂土模型内部的超孔隙水压力时程曲线及孔压比时程曲线,归纳出地震波加载峰值、砂土平均粒径、细粒含量及埋置深度等因素对饱和砂土液化特性的影响规律。试验结果表明:随着地震波加载峰值的增大,砂土模型液化程度逐渐增大,液化势逐渐增大,抗液化强度逐渐减小;随着砂土埋置深度的增加,砂土细粒含量的增加,砂土平均粒径的增加,砂土模型液化程度逐渐减小,液化势逐渐减小,其抗液化强度逐渐增大。同时,试验结果还表明,砂土液化各影响因素对砂土液化的影响程度依次为地震波强度>砂土埋置深度>砂土平均粒径、细粒含量。试验结果可为后续数值模拟的参数选取提供支持,为研究其他因素对砂土液化的影响提供参考。

“土力学课程设计”任务书生成辅助软件研制与应用体会

“土力学课程设计”属于实践环节内容,是培养学生综合运用专业知识、工程实践能力和创造精神的关键环节。文章分析了传统“土力学课程设计”开展过程中遇到的一系列问题以及所开发的“土力学课程设计”任务书生成辅助软件。利用该软件,可以很方便地创建、管理和重复利用课程设计的基础数据信息,可以选择课程设计主题、设计任务、工程场地条件与建筑物规模,自主组合课程设计任务,满足不同基础、不同学习兴趣与钻研深度的学生进行课程设计的需求。利用该软件,可以快速生成与导出“土力学课程设计”任务书,并避免数据与任务不匹配等错误的发生,方便实现学生一人一题,从而解决传统课程设计的弊端,具有推广价值。

清淤对软土地基古石桥地基变形的影响及机制研究

在当今城市景观提质改造活动积极开展的背景之下,滨水或水域古建筑多面临着清淤的现实需求。为有效保护古建筑,需要充分考虑清淤对古建筑地基变形的影响。以某软土地基古石桥为例,建立了桥体与场地地基土层的三维模型,研究了清淤深度、清淤坡肩宽度和清淤坡比3个参数对软土地基古石桥位移和应力分布的影响规律,并进一步分析了清淤对古石桥地基变形影响的机制。研究结果表明:(1)清淤开挖效应主要表现为引起桥体及邻近区的土体位移、改变应力分布和导致邻近区土体出现塑性区3个方面,使得古桥自身及其邻近区土体处于更为复杂的应力场与位移场之中;(2)不同清淤参数对古桥及其邻近区地层位移场和应力场的影响以及影响程度存在差别,清淤深度主要影响土体的位移变化幅度,清淤坡肩宽度控制着清淤效应的波及范围,清淤坡比和清淤坡肩宽度共同影响着土体位移曲线形态的变化和塑性区的发展;(3)在实际清淤工作中,清淤参数的设置除了需要满足工程可行性与经济性的要求之外,还应当合理确定清淤参数、控制清淤开挖对相邻古建筑的影响程度,在确定设计清淤深度时需要综合考虑清淤坡肩宽度和清淤坡比。研究成果对古建筑的清淤工作有实际指导意义。

利用稳态坡形类比法预测基岩岸坡的库岸再造

水库库岸再造是水利水电工程中经常遇到的工程地质问题之一 .依据库岸地质结构和岩性组合 ,划分出工程地质条件相近的库岸段 ,与工程地质条件相类似的稳态坡形进行类比 ,确定出再造后的稳态坡形的坡角大小 ,从而进行库岸再造预测 .利用稳态坡形类比法对三峡库区迁建新址的基岩库岸进行了再造预测 ,定量预测出三峡水利枢纽工程建成蓄水后 ,巫山县城新址基岩库岸最终再造带宽度在 40～ 16 6m之间 ,预测结果可以用来指导新城的规划与建设 .

利用“岩体裂隙率”评价工程岩体的质量

本文提出用建立在岩体结构面网络三维模拟基础上的“岩体裂隙率”来表征岩体的质量。它可以用来衡量结构面的发育程度及岩体的完整性 ,评价岩体质量 。

稳定性可靠度分析在三峡库区二里半滑坡中的应用

介绍了用于滑坡稳定性可靠度分析的MonteCarlo模拟法、中心点法、验算点法和统计矩法。在分析三峡库区二里半滑坡工程地质特征的基础上,采用稳定性系数作为状态函数,对滑坡稳定性可靠度进行了分析,结果表明在175m水位+暴雨、水位由175m骤降+暴雨、暴雨+Ⅵ烈度地震等工况下二里半滑坡的稳定性均较差,破坏概率较高,需要进行治理。

云冈石窟第9、10窟列柱地质病害特征与加固设计

以第9、10窟的列柱为代表,在现场地质病害调查、室内测试和分析计算的基础上,对其地质病害进行了研究,制定了支撑方案,并采用围岩与支撑结构耦合有限元模拟方法对支撑结构的可行性和加固效果进行了计算分析。结果表明,列柱底部的应力σ1和最大剪应力τmax集中明显,τmax的最大值出现在列柱底部,从受力条件看列柱是整个围岩中受力条件最差的部位,安全隐患最大;列柱的抗压稳定性系数都不能满足规范要求,处于不安全状态;采用框架式钢管混凝土支撑框柱的支撑方案,其应力分担效果明显,列柱上所承担的竖向荷载与现状相比平均降低了63%,与现状+Ⅷ度地震相比平均降低了70%;其抗压稳定性系数可以提高到3.76～4.02,能够有效地起到保护列柱的作用,使列柱处于稳定状态。

开挖对顺向岩质高边坡稳定性影响及锚索加固效果分析

顺向岩质高边坡的稳定性通常较差,在工程上格外受到重视,利用锚索锚固是较为理想的加固方案。利用Sarma法对厦沙高速公路某段石英片岩顺向岩质高边坡在施加锚索和不加锚索两种工况下的应力特征和边坡稳定性系数进行对比分析。结果表明:不加锚索时,各条块底面正压力随开挖过程呈降低趋势,越靠近边坡顶部,各条块底面正压力受到开挖卸荷的影响越大,降低趋势越明显;条块底面正压力的降低使边坡抗滑力减小,当减小幅度较大时,边坡稳定性会受到明显影响,整个开挖过程中边坡整体稳定性系数呈下降趋势,最低为1.243;施加锚索能够增大条块底面正压力,提高条块底面的抗滑力,有效降低条块底面受到的剪切力,限制上部条块的滑动趋势,减小其对下部条块的挤压和相对错动,且随着开挖的加深,这种效应表现得越明显;对某个条块而言,施加锚索可以提高底面抗剪强度,降低底面和侧面剪切力、条块下滑力,从而提高边坡稳定性;施加锚索后边坡稳定性系数提高到1.630。综上所述,边坡开挖对于顺向岩质高边坡稳定性影响很大,而施加锚索加固可以显著提高边坡稳定性,达到加固边坡的目的。

罗湖断裂带地应力场三维有限元模拟分析

罗湖断裂带位于深圳—五华断裂带的南西段,由13条NE向断层和6条NW向断层组成,断裂分布密集。该断裂带位于深圳市区,周围高楼林立,其中的F8断裂被证实为活断层并于1994年曾有过异常活动,因而对于该断裂带的构造活动性进行研究意义重大。在对罗湖断裂带地质特征研究的基础上,建立起三维地质模型,采用弹塑性有限元法对断裂带地应力场进行数值模拟。根据模拟结果,分析罗湖断裂带地应力的分布特征、断层存在对地应力场的影响,并在此基础上对断裂带的构造稳定性进行分析。研究表明,断裂带的存在对地应力大小、方向、连续性、应力集中程度有明显影响;局部位置存在塑性破坏区,构造稳定性稍差,存在进一步活动的趋势,尤以F8,F9断裂北西段为甚。由于塑性破坏的发生会导致应力某种程度的释放,从而使应力集中程度较低,断层的活动将以蠕滑方式为主,不足以形成中强地震。

孔隙水压力静力触探动态贯入过程的有限元模拟

孔隙水压力静力触探作为一种新型的土体勘测技术已被广泛应用,但是,其机理的研究尚存在很大的不足。笔者系统分析了孔压触探的贯入特征,提出了“孔隙水压力体积基准值”的概念,借此推导出用土体体积变形量计算超孔隙水压力的公式。在此基础上,用轴对称有限单元法模拟探头的动态贯入过程,揭示应力-应变的变化特征,寻找超孔隙水压力生成与消散的规律,对孔压触探的机理进行了研究。

复合单元法在求解有自由面渗流问题中的应用

论文指出了在有限元分析过程中地下水自由面上、下的区别,提出可采用复合单元法处理常应变交截单元,并以四面体单元为例,推导出了自由面与单元交截的截面方程,详细说明了复合单元法的原理、系数矩阵的求解方法、推导出体积分和曲面积分的求解公式。

利用核磁共振勘测滑坡的水文地质条件

滑坡水文地质条件是最易变、最难确定的,对滑坡的稳定性影响也很大。利用核磁共振(NMR)技术,可以分析确定滑坡各层岩土体的含水量、孔隙度、渗透率、渗透系数等水文地质参数。根据含水量的变化,可以确定滑体的结构特征、滑面位置、地下水的分布,为建立符合实际的滑坡模型及滑坡稳定性分析评价提供依据。介绍了利用NMR技术来查明滑坡水文地质条件的原理和方法及其在赵树岭滑坡工程中的成功应用情况。

中国现行标准中利用静力触探划分土层土类综述

为深入了解中国各类标准关于静力触探划分土层土类的相关内容,以在工程勘察中更好地应用静力触探测试技术,就中国现行各类标准中静力触探在土层划分与工程分类方面的条文及说明进行综述。讨论了在土层界面划分时应综合考虑的地区经验、钻孔资料、静力触探界面效应、贯入曲线特征及各分层内贯入阻力的变化幅度等相关规定,分析了在土类定名时涉及到的静力触探参数分层统计方法和土的工程分类图等的异同及特点,并以海太过江通道为例展示了静力触探在土层划分及土的工程分类中的应用。结果表明:确定土层界面时,应综合考虑钻探、地域经验、界面效应、触探参数值等多方面因素;划分土层与工程分类时,需结合静力触探曲线形态综合判定;可采用静力触探的土工程分类图确定土名。

基于结构面网络模拟技术的边坡楔形体分析方法研究

山区高速公路的建设日益增多,岩质高边坡越来越多地出现于工程建设之中。对于完整性较好的岩质边坡,楔形体破坏是常见的边坡破坏类型之一。由于楔形体数量多,规模及稳定性都差别较大,位置也不固定,在勘探过程中难以确定,给边坡稳定性分析及设计带来很大不便。依据楔形体几何结构条件,将楔形体分成Ⅰ型(出现于坡肩,由两条相交的结构面与坡顶、坡面共同包围形成)和Ⅱ型(出现于坡面,由三条结构面与坡面共同包围形成),利用结构面三维网络模拟技术,对岩质边坡工程中楔形体进行随机分析和分步筛选,发展了搜索楔形体及其稳定性评价方法,用以指导边坡评价、设计和加固治理,并在厦沙高速的边坡稳定性分析中尝试应用。结果表明:对于岩质边坡,可根据楔形体的几何构成条件,利用楔形体分析方法,可以从岩体三维结构数字模型中抽取楔形体,并进行楔形体稳定性分析;通过Ⅰ型楔形体和Ⅱ型楔形体的对比,当边坡坡高较大时,Ⅱ型楔形体数量远远大于Ⅰ型楔形体,因此应更重视对Ⅱ型楔形体的研究。

基于有限元法的桥墩地基应力和基桩桩端沉降量计算

在对长江巴东公路大桥桥址区工程地质条件研究的基础上 ,采用有限元法计算了桥墩地基应力分布和桥墩基桩的桩端沉降量 ,认为主桥墩处的应力改变最大 ,同时主桥墩的沉降量也最大 ,影响深度达桩端下 5 0～ 60 m,辅桥墩处的应力改变和沉降量较小 ,相对来讲 。

水-岩耦合三维有限元法在滑坡分析中的应用

赵树岭滑坡是三峡库区大型滑坡之一,其稳定性直接关系着巴东新县城沿江大道的安全和新县城土地的规划利用。在分析赵树岭滑坡基本特征的基础上,运用水-岩耦合三维有限元数值模拟对不同库水位变动状态下的地下水水位变化和滑坡稳定性进行了分析,预测了三峡水库蓄水后滑坡稳定性的发展趋势和地下水渗流特征。模拟结果表明,水库蓄水及水位波动是影响滑坡稳定性的最主要因素,蓄水后滑坡稳定性明显恶化,必须加以治理;水-岩耦合有限元法可以较好地考虑岩土体多相系统内应力场和渗流场的互相影响,能够阐明库水位变动对地下水带来的改变及其与滑坡稳定性的关系,可用于分析、评价受地表水和地下水影响明显的大型滑坡的稳定性。

三峡工程库区巴东县赵树岭滑坡稳定性与防治对策研究

赵树岭滑坡是三峡工程库区的重要滑坡 ,其稳定性直接关系到巴东新县城沿江大道的安全 ,并对新县城土地利用意义重大 .在阐述赵树岭滑坡基本特征的基础上 ,运用水岩耦合三维有限元数值方法模拟了滑坡稳定性 ,预测了三峡水库蓄水后滑坡稳定性发展趋势和渗流特征 .研究表明 ,水库蓄水及水位波动是影响滑坡稳定性的主要因素 ,三峡水库蓄水后 ,滑坡将发生局部失稳 ,必须加以治理 .

岩体结构面网络三维模拟的工程应用研究

主要介绍了岩体结构面网络三维模拟技术及其工程应用方面的研究。利用结构面网络模拟可以建立岩体的结构模型,研究岩体的结构特征,用于岩体质量评价、隔离体搜索等,在岩体力学问题研究中有着重要作用。

巴东长江公路大桥桥址区斜坡稳定性有限元分析

巴东长江公路大桥桥址区工程地质条件复杂。在对桥址区工程地质条件研究的基础上,采用有限元法方法计算了桥荷载施加前后及水库水位变动情况下桥址区斜坡应力分布特征,并对斜坡稳定性进行了分析。研究表明:桥荷载施加后,主桥墩处的应力改变最显著,对斜坡稳定性影响较大。同时,考虑到未来三峡水库水位变动的影响,其稳定性将进一步发生改变。局部稳定性较差,但整体稳定性尚满足要求。

降雨入渗条件下粗粒排土场稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流有限元分析,研究山西某矿区粗粒排土场在降雨条件下的入渗机理与特点。在对不同期矿渣排土体采样筛分的基础上,通过粒径分布曲线推导非饱和渗透系数,结合工程实例,运用Geostudio建立一定降雨强度条件下的边坡岩土体渗流场有限元分析模型,定量分析降雨过程对粗粒排土场稳定性的影响。结果表明:粗粒排土场因其粒径及结构上的特殊性,致使基质吸力随饱和度的变化趋势并不显著。前期排土体具有更好的压实作用,导致降雨入渗在排土体体内主要以渗透系数较大的第三期矿渣排土体为主,同时,排土体中通畅的渗流通道容易引起局部水力梯度值迅速攀升,又因为其排水过程较快,使排土场安全系数的滞后性并不明显,在雨后短时间内有所回升。