考虑双对数模型下非达西渗流的软土一维大应变固结分析

鉴于目前半对数模型难以较好地描述大应变软土的非线性压缩和渗透关系的现状,引入适用于软土大应变的双对数压缩渗透模型,建立了考虑非达西渗流的饱和软土地基一维大应变固结方程,并给出了有限差分数值解,通过与室内试验和解析解对比,验证了解答的可靠性。在此基础上,分析了渗流参数、双对数压缩和渗流非线性关系参数和外荷载对固结性状的影响。结果表明:压缩指数I_(c)一定时,渗透参数越大,土层固结越慢;渗透参数一定时,压缩指数I_(c)越大,土层固结越慢;外荷载q_(u)越大,土层的沉降量就越大,超静孔隙水压力消散越快,土层的固结速率也越快;最后,对大、小应变固结理论下差分解对比分析,发现土体发生较大应变时,小应变固结理论将不再适用,此时应采用大应变固结理论开展计算。

考虑变荷载与非达西渗流的软土一维非线性固结分析

为研究变荷载作用下软土的一维非线性固结特性,通过引入新的一维非线性压缩模型,推导出变荷载作用下考虑非达西渗流的饱和软土地基一维非线性固结方程。基于有限差分法求解,并通过与半解析解结果对比分析,验证了其合理性与可靠性。根据该固结方程的解答,详细讨论了非达西渗流参数(m和i 1)、土体初始压缩系数、压缩指数与渗透指数的比值以及加载速率与加载形式对土体固结的影响。结果表明:随着非达西参数(m和i 1)及压缩指数与渗透指数的比值的增大,土体的固结速率减慢;土体初始压缩系数越大,土体的固结速率越快;荷载的加载速率越快,土体的固结速率就越快;与已有模型相比,引入的新模型无需测量土体的初始有效应力,可更加方便地应用于工程中。

考虑成层土阻水减渗效应的地表水入渗过程分析模型

为完善地表水入渗过程分析的理论方法,抓住从高吸力土入渗到低吸力土,入渗会有停滞和入渗速率降低的特点,考虑湿润锋附近土体的非饱和特性,将土壤中水分运移划分为上层土入渗阶段、滞水入渗阶段和下层土入渗阶段,推导了可反映成层土入渗中阻水减渗作用的地表水入渗模型。通过与已有试验结果和现有同类型模型的对比分析,对模型参数进行敏感性分析。结果表明:本文模型比较准确地描述了层状土入渗中的滞水和减渗现象,更好地反映了入渗机理。当湿润锋行进发生停滞时,假设入渗速率呈线性下降是符合实际情况的。不同的土体性质对入渗有不同的影响:下层低吸力土的种类、埋深及积水深度对入渗特性有较大的影响;土体初始含水量仅对入渗时间影响较大;湿润锋过渡区占比对滞水作用有较大影响。

岩石初始宏观变形模拟及微裂纹闭合应力确定方法

为了建立能够反映岩石初始宏观变形模拟方法以及微裂纹闭合应力确定新方法,首先,针对岩石及其内部微裂纹的受力变形特点,将岩石视为由岩石基质和微裂纹两部分组成,并以此建立了岩石与其组成成分之间的变形分析模型,并由材料变形力学分析角度分别建立了岩石基质和微裂纹的受力变形分析方法,从而建立了岩石初始宏观本构模型并给出了模型参数的确定方法;然后,针对现有微裂纹闭合应力确定方法存在的缺陷与不足,提出了基于本文模型的微裂纹闭合应力确定新方法;最后,基于本文模型探讨了围压对岩石初始宏观变形非线性上凹程度的影响,从理论上阐述了围压效应即围压与岩石初始宏观变形非线性上凹程度成负相关。研究结果表明,本文模型不仅能够很好地模拟岩石启裂前变形全过程,还能够阐述岩石与其组成成分之间的变形关系;微裂纹闭合应力确定新方法既满足微裂纹闭合应力的理论意义又能够避免人为因素的干扰,并具有易操作性的特点,表明了本文模型与方法的合理性与可行性。

水平加筋地基极限承载力的极限上限分析法

水平加筋是广泛应用的软土地基处理方法之一,而水平加筋地基极限承载力的确定是其地基处理设计的重要依据。因此,首先结合条形基础下水平加筋地基的工程特点,在探讨其承载机制和破坏特点的基础上,考虑破坏间断面上筋材与地基土体的变形协调,构建出反映加筋参数变化影响的可变破坏模式及机动允许速度场;然后,在此基础上,通过重点研究筋材的能量耗散分析方法,并引入上限极限分析理论,建立出条形基础下水平加筋地基极限承载力分析模型,再引入序列二次规划优化分析理论,建立出条形基础下水平加筋地基极限承载力确定方法,它能充分反映加筋设计参数对地基破坏模式及承载力的影响;最后,通过试验结果与该方法及现有同类分析模型结果的比较分析,表明了该模型与方法的合理性与可行性。

基于孔隙胀缩的土-水特征曲线滞后增量模型

土体孔隙比对土-水特征曲线(SWCC)具有重要影响。试验研究表明,土体在经历不同水力荷载路径后,孔隙发生胀缩致使SWCC产生滞后现象。基于这一发现,假设孔隙胀缩可致使SWCC曲线及扫描曲线产生滞后现象,并以轴平移技术为例解释了土体孔隙在水力载荷作用下胀缩的细观行为。在此基础上,将由变截面毛细管模型定义的孔隙等效半径与Fredlund-Xing方程相结合,通过将孔径控制参数βd简化为常量,推导得到了考虑孔隙胀缩并能反映滞后效应的非饱和土SWCC增量方程。该模型仅需通过主干燥及任意一条扫描曲线确定模型参数,即可预测其他扫描曲线。最后,通过5组试验数据验证了该模型对不同类型土的适用性且该模型具有预测高阶扫描曲线的能力。

基于主应力迹线分层的挡墙被动土压力分析方法

为了探讨墙背倾斜与粗糙程度对挡墙被动土压力的影响,首先,结合被动状态下受挡墙墙背和滑动面摩擦影响的滑动土楔内主应力传递特点,采用圆弧形主应力迹线描述滑动土楔中最大主应力传递规律,并提出了最大主应力迹线几何参数的确定方法;然后,采用沿最大主应力迹线的分层方法将挡墙后滑动土楔划分为若干圆弧形曲线薄层单元,并通过该薄层单元受力分析,依据其静力平衡条件建立了挡墙被动土压力分析新方法。该方法不仅可反映墙土摩擦和墙背倾斜程度对被动土压力的影响,而且有效避免了目前土压力分析方法研究中普遍采用的直线薄层单元难以准确考虑复杂的单元实际受力情况的问题,从理论上确保了新提出的挡墙被动土压力分析方法更具合理性;最后,通过试验、现有同类方法及所提方法分析曲线的对比,表明了新方法的合理性与优越性。就墙背倾斜与粗糙程度对挡墙被动土压力分布及合力作用点高度的影响规律也进行了探讨。

考虑围压效应和强度脆性跌落的岩石全应力-应变曲线统计损伤模拟方法

为了建立能够较准确地描述岩石全应力-应变曲线的统计损伤模拟方法,针对目前统计损伤本构模型在模拟围压效应和强度脆性跌落方面存在的严重缺陷,首先,基于三轴压缩条件下脆性岩石基本变形特征,将岩石视为由软物质和硬物质两种细观化材料串联组成,建立宏细观物质变形分析模型;然后,基于瞬时应变分析方法和统计损伤理论,分别提出软物质和硬物质的变形分析方法,从而建立能够考虑围压效应和强度脆性跌落的岩石全应力-应变曲线统计损伤本构模型,给出参数的确定方法;最后,通过模型验证与分析,模型不但能够描述岩石初始宏观变形特征与围压之间的关系,也能够消除岩石轴向峰后理论变形曲线存在的随机性,从而能够较准确地模拟出岩石全应力-应变曲线,表明方法具有一定的合理性和可行性。

考虑土体非饱和特性的斜坡降雨入渗模型及边坡稳定性分析

降雨入渗是诱发滑坡的关键因素,研究斜坡降雨入渗规律对于滑坡的预测与防范具有重要意义。传统的Green-Ampt模型及改进的Green-Ampt模型均假定入渗过程为均匀饱和入渗,忽略了入渗过程中湿润锋锋面上方非饱和区的存在。针对这一不足,首先,基于达西定律分析斜坡内基质吸力的分布规律;然后,结合非饱和土VG模型得到了斜坡内湿润区含水量沿深度变化的函数关系;最后,基于改进的Green-Ampt模型推导了考虑土体非饱和特性的斜坡降雨入渗模型,并将其引入到无限斜坡稳定性分析当中。研究结果表明:与数值解和现有模型相比,考虑土体非饱和特性的降雨入渗模型能更加准确地反映降雨入渗的过程,基于改进模型计算的稳定性系数较好地揭示了恒定降雨强度下斜坡稳定性的变化规律,证明了该方法的正确性和适用性。

考虑滞后效应与吸附作用的非饱和土SWCC分形模型

传统土-水特征曲线(SWCC)模型的研究仅考虑了土壤基质势的毛细组分而忽略了吸附组分,高估了土壤在低饱和度范围的基质吸力。针对该问题,假设土壤孔隙系统可用一簇带有孔喉的毛细管表示,且其孔径分布服从分形规律。在此基础上将土壤中水分运移分为2个阶段,即毛细水与吸附水共同参与水分运移阶段,以及仅吸附水参与水分运移阶段,推导得到了可以反映全基质吸力范围土壤持水特征及滞后效应的SWCC模型。最后采用已有的试验数据与研究结果对得到的本构模型进行验证,结果表明所提出的SWCC模型预测曲线与试验数据吻合良好,且相比已有方法可更好地描述非饱和土SWCC的持水特性,证明了该模型的合理性与可行性。

盾构隧道施工对邻近建筑物破坏风险初步评估

隧道开挖会引起地表和深层土体沉降,研究地层移动规律对于确定建筑物风险等级和保护邻近建筑物具有重要意义。首先,基于Peck公式并考虑深层土体横向沉降槽引起建筑物的沉降和倾斜,得到了建筑物风险区计算模型;然后,通过改变参数,分析了隧道直径D、基础埋深d以及地层损失率VL等对建筑物风险区大小的影响规律,推导得到了风险区的边界值(C/D)0和(x/D)0。最后,根据不同风险控制等级,提出了隧道开挖对邻近建筑物风险的初步评估方法,并将风险区划分为4个部分。研究结果表明:所提风险区划分方法仅需隧道直径D、地层损失率值VL、隧道埋深Z以及沉降槽宽度系数i即可实现,具有简单、高效等特点,且能够反映不同参数对风险区变化的影响。研究结果可为隧道开挖对邻近建筑物安全影响初步判断和风险预估提供参考。

5-(2,4-二氟苯基)哒嗪-4-胺的合成研究

以4-氨基哒嗪为原料,通过溴代反应、 Suzuki偶联反应, 2步法合成得到目标化合物5-(2,4-二氟苯基)哒嗪-4-胺,并优化了溴代反应条件:n(苄基三甲基三溴化铵)∶n(4-氨基哒嗪)=1.2∶1.0、混合溶剂v(二氯甲烷)∶v(甲醇)=1∶1, 25℃反应2 h。总收率70.5%,产物及中间体结构经1H NMR和ESI-MS确证。

基于大主应力迹线的无黏性土挡墙土压力分析

墙土接触面的摩擦效应是挡墙土压力分析中需考虑的重要影响因素,首先,通过研究土体应力的分布规律,提出了墙土摩擦效应下墙后土体主应力迹线的确定方法;然后,根据大主应力迹线进行曲线型薄层单元分层,在探究土体微元小主应力变化规律的基础上,结合曲线单元体的静力平衡方程,建立考虑墙土摩擦效应的挡墙主动土压力分析新方法;最后,将本文方法与试验数据和其他方法进行验证和对比分析,对主动土压力系数的影响因素进行敏感性分析。研究表明:考虑墙土摩擦引起应力偏转的分析方法更能准确反映土体应力分布规律,验证了本文方法的合理性与可行性;主动土压力系数随填土摩擦角φ的增大而减小,随墙土间摩擦角δ的增大而增大。

Analysis of one-dimensional consolidation of fractional viscoelastic saturated soils under continuous drainage boundary conditions

This paper presents the one-dimensional(1D)viscoelastic consolidation system of saturated clayey soil under continuous drainage boundaries.The fractional-derivative Merchant(FDM)model has been introduced into the consolidation system to simulate the viscoelasticity.Swartzendruber’s flow law is also introduced to describe the non-Darcian flow characteristics simultaneously.The generalized numerical solution of the 1D consolidation under continuous boundaries is given by the finite difference scheme.Furthermore,to illustrate the effectiveness of the numerical method,two simplified cases are compared against the current analytical and numerical results.Finally,the effects of boundary parameters and model parameters on the viscoelastic consolidation were illustrated and discussed.The results indicated that the boundary parameters have a significant influence on consolidation.The larger the values of boundary parameters,the faster the whole dissipation of the excess pore-water pressure and soils’settlement rate.Fractional-order and viscosity parameter have little effect on consolidation,which are primarily significant in the middle and late consolidation phases.With the increase of the modulus ratio,the whole consolidation process becomes faster.Moreover,considering Swartzendruber’s flow delays the consolidation rate of the soil layer.

顺向缓倾岩层临坡地基复合破坏模式与极限承载力计算

顺向缓倾岩层临坡地基的破坏模式及极限承载力,与层面抗剪性能及产状与组合关系密切相关。迄今为止,众多学者基于临坡地基极限承载力的滑移线法对这一问题开展了研究,这些方法可以考虑层面特征与组合关系的影响,相比其他方法具有明显优势。然而这些研究大多都假设主动朗肯区底部与优势结构面直接相接,忽略普朗特尔过渡区的范围,这在一些情况下会出现计算结果偏大等问题。针对上述问题,基于滑移线严格解,考虑地基中客观存在的普朗特尔过渡区,采用应力间断面静力分析的力矩平衡法,建立了顺向缓倾岩层临坡地基极限承载力试算方法。采用该方法对不同倾角的顺向缓倾岩层破坏模式进行了分类:当岩层倾角小于最小临界值βmin,时,岩体发生“自锁”,为均质破坏模式;当岩层倾角大于最大临界值(βmin,βmax)时,发生顺层滑动破坏;当岩层倾角位于区间βmax时,发生复合破坏模式。最后将该模型应用于洞庭溪沅水特大桥中。结果表明:忽略过渡区范围的双平面破坏模式在该工程中应用时,计算结果偏大;所提方法计算结果最小,符合潘家铮“极小值”原理,计算结果更准确。所提方法考虑了岩基中层面特征组合与客观存在的普朗特尔过渡区的影响,计算确定了顺向缓倾岩层临坡地基不同破坏模式下岩层倾角临界值,并通过试算确定复合破坏模式中抵抗力最小破坏面,是一种准确确定临坡地基承载力的新方法。

2-氯-3,4-二甲氧基苯甲醛的合成研究

以3,4-二甲氧基苯甲醛为原料,在二氯亚砜作用下,一步反应合成得到目标产物2-氯-3,4-二甲氧基苯甲醛,其结构经1 HNMR和GC-MS确证。对影响目标产物收率的因素进行了考察,确定的最佳反应条件为:物料n(3,4-二甲氧基苯甲醛)∶n(二氯亚砜)=1∶1.3,反应溶剂为二氯甲烷,反应温度为-30℃,反应时间为16h。在此最佳反应条件下,目标产物的收率为63.4%。