基于动态空腔膨胀模型的土壤Mohr-Coulomb参数反演方法

为实现土壤原位力学参数的精准、快速解译,定量评估军事装备机动性,本文利用冲击贯入过程中测得的阻力-速度曲线、加速度时程曲线、速度时程曲线以及贯入深度-初速度关系,基于动态空腔膨胀模型建立了土壤Mohr-Coulomb参数的反演方法。本文分析表明准确拟合贯入阻力系数是反演Mohr-Coulomb参数的关键,而利用冲击贯入过程中的速度时程曲线进行拟合能够对Mohr-Coulomb参数进行准确的反演。针对Forrestal等人报道的实验结果,利用本文方法对土壤内聚力进行反演的相对误差为2.14%,对土壤内摩擦角反演的相对误差为9.77%。本文进一步给出了动态空腔膨胀模型下Mohr-Coulomb参数反演的可解域,讨论了参数敏感性。本文提出的反演方法突破了传统半经验解译方法中物理图像不清晰、经验参数依赖性强的问题,可为复杂地质环境下土壤Mohr-Coulomb参数快速确定及土壤承载力评估提供一个新的方法和途径。

Coulomb、Rankine理论在扶悬臂式挡土墙计算中的应用

扶悬臂式挡土墙的土压力计算一般采用库仑模型和朗金模型.由于两种计算模型的前提条件不完全相同,所以其适用条件也不相同.以天津软土地区某工程为例,分别采用两种计算模型进行了计算,并对计算结果进行了比较,指出了两种模型在整体稳定性和构件强度验算方面的差异,而了解这些差异对扶悬臂式挡土墙的设计具有重要的参考价值.

Influence of Soil-Foundation Interaction Properties on Oscillations of the System “Building-Building” and “Building-Stack-Like Structure”

Seismic oscillations of the “building-building” system which is interconnected buildings built close to each other, and “building-stack-like structure” system which is adjacent and connected in different ways to existing building are considered in the paper. Different types of connections, such as dampers, including the ones suggested by the authors, are studied. Seismic impact is given as a harmonic function and various existing accelerograms, including synthesized ones. Distinctive feature of this paper from previously published ones [1] [2] is the fact that the emphasis falls on the influence of soil-foundation interaction properties, which are described using various models of load-displacement connections. Calculation results are compared in the case of representation of the building as concentrated masses and spatial systems. Ways to reduce seismic response of buildings during the earthquakes are pointed out. Results of experimental studies are given in the paper and are compared with calculations.

荆门膨胀土的Hvorslev真强度参数

相对于Mohr-Coulomb抗剪强度理论,Hvorslev真强度理论能够考虑孔隙比的影响,能够统一描述正常固结与超固结土的抗剪强度,但是Hvorslev真强度参数实测结果较少。基于荆门黄褐色膨胀土与棕褐色膨胀土泥浆固结样、压实样、原状样的直剪试验结果以及泥浆固结样的一维压缩试验结果,标定了2种荆门膨胀土的Hvorslev真强度参数。结果表明:(1)荆门黄褐色膨胀土、棕褐色膨胀土的有效真内摩擦角分别为14.5°、24.0°,有效基础内摩擦角分别为2.3°、1.5°。(2)Hvorslev真强度理论可有效地统一刻画荆门膨胀土原状样、压实样、泥浆固结样的抗剪强度,且具有较高的精度。(3)相对于Hvorslev真强度理论,Mohr-Coulomb强度理论对不同的试样类型、不同的压实度、不同的超固结比,需采用不同的强度参数。

基于模型履带板的斜坡最大剪应力计算模型构建与验证

在山地斜坡路面工况下,履带拖拉机行走系对土壤施加的最大剪应力是拖拉机高效行驶的动力基础,由于经典的库伦公式未考虑履带剪切速率、斜坡角度、土壤含水率等实际因素的影响,不能直接应用于履带拖拉机在斜坡路面工况下的行驶力学计算。针对该问题,在不同土壤含水率条件下进行了直剪试验,得到土壤抗剪强度参数随含水率变化的数学模型。采用二次旋转正交组合试验,探究了履带板在不同剪切速率及斜坡角度下对土壤最大剪应力的影响规律,并对经典库伦公式进行修正。验证试验表明,在不同土壤含水率、剪切速率和斜坡角度条件下,最大剪应力试验值与理论值之间的相对误差均<5%,表明修正后的库伦公式可准确反映各因素对最大剪应力的影响,可为履带拖拉机在斜坡路面工况下的行驶力学计算、性能分析提供理论依据。

顶管近距离穿越对近接高架桥桩施工的影响研究

为确保顶管近距离穿越施工的安全性,需要分析近接高架桥桩施工受顶管施工的影响。本研究提出顶管近距离穿越对近接高架桥桩施工的影响研究方法。通过分析顶管近距离穿越项目的概况,获取顶管施工区域与高架桥之间的位置关系;并论述顶管近距离穿越施工过程中产生的土体扰动效应;最后,应用线弹性模型和Mohr-Coulomb模型建立了顶管有限元模型和高架桥有限元模型,根据设计的顶管近距离穿越施工流程展开数值模拟。所提出方法的模拟结果与实际结果基本相符,该方法具有较高的模拟精度。

考虑分布荷载作用的库仑土压力简化计算方法

采用库仑土压力理论进行挡土墙设计时,解析算法只能考虑地面形态相对规则的情况,数值算法遍历计算过程较为繁琐。提出一种考虑分布荷载情况的库仑土压力简化算法,将分布荷载等效为荷载土柱,同时将荷载土柱按破裂角倾斜,可将考虑荷载作用的库仑土压力计算简化为无荷载作用的库仑土压力,避免现有计算方式中需考虑多种破裂面与荷载相对位置关系的情况,计算过程更加简便;得到破裂角后,通过将滑动楔体按破裂角进行条分,可以得到土压力分布图形。经过与解析解对比,该简化方法计算结果准确,土压力分布形态与解析解吻合。

土壤抗剪强度测定与影响因素研究进展

本文系统梳理了目前土壤抗剪强度的几种主要测定方法,相关影响因素及其与土壤侵蚀之间的关系研究现状,分析了现有研究中存在的问题,提出今后研究应在确定统一抗剪强度影响因素评价指标基础上,加强土壤抗剪强度与土壤水蚀、风蚀之间的相关关系的定量研究.

降雨入渗条件下非饱和土边坡稳定分析

针对降雨入渗土坡的稳定问题,建立一个考虑水力渗透系数特征曲线、土-水特征曲线以及修正的Mohr-Coulomb破坏准则的非饱和土流固耦合有限元计算模型,进行雨水入渗下非饱和土边坡渗流场和应力场耦合的数值模拟,得到非饱和土边坡变形与应力的若干重要规律。研究成果为降雨入渗条件下非饱和土边坡的稳定分析提供了基础。

非饱和渗流基质吸力对边坡稳定性的影响

降雨入渗是致使边坡岩土体稳定性下降并最终导致崩滑地质灾害发生最为常见的环境因素。通常对边坡中地下水的影响分析采用的是经典的静水压力假定 ,并考虑适当的折减系数。本文研究了非饱和土强度随基质吸力变化的规律 ,对基质吸力影响边坡稳定性的机制进行探讨 ,并提出了相应的分析方法。运用上述方法分析了某露天矿边坡实例。结果表明 ,该方法十分有效。

基于ABAQUS的竖向荷载下三维桩土沉降变形分析

利用ABAQUS有限元分析软件,采用Mohr-Coulomb准则,建立了桩土有限元三维计算模型,对竖向荷载下桩土作用进行分析,分别讨论了不同桩距、桩长、桩数的群桩基础沉降性状,并与模型试验结果进行比较。分析结果表明:在相同荷载下,增加桩距或桩长可减小沉降;随着桩数增加,桩基沉降也在增加,但在桩数为n=25×25之后继续增加桩数,沉降变化较小,是否可以通过计算桩数为n=25×25的群桩基础沉降来实现更大桩数的群桩桩基沉降设计值得进一步研究。

对库仑土压力理论的若干修正

库仑土压力理论至今仍是计算土压力的重要方法而被人们所熟知。通过分析库仑土压力的墙后土楔体的受力特点,特别是深入研究了土楔体与墙的作用力关系,对库仑土压力理论给出了一些修正。认为土楔体和挡土墙之间的作用力(即定义的土压力),并非一定要达到极限状态,所以不能确定土压力的作用方向,但土压力的作用方向必须在其允许的角度范围之内。所以,认为库仑主动土压力为作用方向角度变化范围内的最大值,库仑被动土压力为作用方向角度变化范围内的最小值。对于墙后土楔体,认为墙体和土楔体是两个不同物体,土楔体的形成是因为土中产生潜在破裂面,而原库仑土压力理论要求墙体与土之间也达到临界状态是不必要的。墙体对土楔体的作用力(即土压力)实质就是相当于一物(墙)施加于另一物(土楔体)的力,即使土楔体滑动了,两物之间也并非要滑动。推导了主动土压力计算公式,给出了被动土压力的近似计算方案。算例证明,计算结果与原库仑理论有明显不同。该研究对库仑土压力的修正和求解值得引起重视。

非饱和土库仑主动土压力统一解

基于非饱和土双应力状态变量抗剪强度统一解,合理考虑中间主应力效应,建立了非饱和土库仑主动土压力统一解,并对其进行可比性分析,将其计算结果与非饱和土朗肯主动土压力统一解进行对比,得出各因素的影响特性。研究结果表明,中间主应力和基质吸力对库仑主动土压力的影响显著,随统一强度理论参数和基质吸力的增加,库仑主动土压力不断减小直至为0,证明了考虑中间主应力可以充分发挥材料的自承载能力和强度潜能,具有可观的经济效益;库仑主动土压力随墙背倾角与填土倾角的增大而增大,随有效内摩擦角和基质吸力角的增大而减小,外摩擦角的影响不显著。非饱和土库仑主动土压力统一解具有更广泛的适用性,朗肯主动土压力统一解为其特例,其结果对边坡、基坑等工程的土压力确定和支挡结构设计有很好的借鉴作用。

花岗岩残积土的修正摩尔库伦模型参数取值研究

MIDAS GTS岩土分析软件中的修正摩尔库伦模型在基坑开挖分析中的应用非常广泛,其加载模量和卸载再加载模量分开定义,可适用于模拟包括软土在内不同类型的土体,其应用的关键是本构参数的选取。华南地区的花岗岩残积层分布广泛,对基坑变形以及邻近地铁隧道变位影响很大。在修正摩尔库伦模型参数中,加载曲线割线模量最为关键,其值可由未修正的标准贯入试验击数推算得到。本文通过反分析法确定割线模量的经验系数,并确定参考割线模量与参考切线模量、卸载再加载模量取值的比例关系。最后通过一基坑的应用实例验证了推荐参数取值方法的实用性和合理性。

基于统计损伤理论的非饱和土简易本构模型

外部荷载与基质吸力的耦合作用使得非饱和土本构关系的构建极为复杂。本文首先开展了非饱和土的加载试验及脱湿试验,分析了非饱和土在不同基质吸力与外部荷载作用下的破坏模式及破坏规律。在此基础上,引进统计损伤理论,假定非饱和土是由众多强度服从Weibull随机分布的微元体组成的组合体,同时为考虑外部荷载与基质吸力对非饱和土变形的影响,采用扩展莫尔-库伦准则模拟微元体的承载能力,建立了非饱和土统计损伤演化方程,进而导得非饱和土的统计损伤本构模型,并基于常规试验提出了其主要参数的确定方法。

考虑土拱效应的悬臂式抗滑桩最大桩间距确定

合理桩间距的确定是抗滑桩设计的重要内容之一。认为抗滑桩的抗滑能力主要来自桩身迎荷面的阻滑能力和桩侧的阻滑能力这两个方面。在假定抗滑桩这两方面的阻滑能力均充分发挥的基础上,从桩侧摩阻力与桩后土拱极限剪切作用厚度范围内的摩阻力与拱后滑坡推力之间的静力平衡条件出发,基于Mohr-Coulomb强度准则,简化摩阻力的分布形式,建立悬臂式抗滑桩桩间距的计算公式。在此基础上,进一步研究了滑坡体的黏聚力、滑坡推力及抗滑桩的截面尺寸等因素对桩间距的影响。参数分析结果表明:桩侧阻滑能力在整个抗滑桩的抗滑能力中占有重要比例,且主要受桩侧面宽度控制;滑坡土体的黏聚力、内摩擦角,桩截面宽度等因素对抗滑桩最大桩间距具有较大程度影响。

局部荷载作用下软土盾构隧道纵向沉降数值分析

基于摩尔-库伦准则,建立隧道衬砌与土体相互作用的三维有限元模型,模拟了软土盾构隧道下卧土层性能和隧道上方局部荷载对隧道沉降的影响,揭示了隧道的纵向变形规律.结果表明:隧道纵向沉降最大值与软土夹层弹性模量、纵向长度以及均布荷载集度呈线性关系;隧道沉降值随均布荷载作用长度和宽度增加而增大.

考虑应变软化特性的缩孔解析解

针对工程上涉及的大量缩孔现象,从土的基本工程性质出发,考虑土的应变软化特性和不相适应流动法则,推导了建立在弹性-软化-塑性模型基础上的柱形孔和球形孔收缩的弹性区、软化区和塑性区的解析解,给出了卸载压力与塑性区半径和软化区半径之间的关系。研究了反映软化特性的参数对计算结果的影响,并与理想弹塑性材料进行比较,克服了在弹塑性交界处p/p_0与r/r_0出现突然转折的缺点。

坡面水位下降对非饱和土质边坡稳定性影响的有限元分析

坡面水位下降会在土坡内部产生渗流,同时也会提升土体强度和有效应力水平,前者对土坡安全不利,而后者对土坡安全有利。在分析非饱和土质边坡稳定问题时,须同时考虑瞬态渗流和土体强度变化。这两个因素共同受到土体渗透系数、坡面水位降幅与水位降速的影响。有限元分析表明,土坡的瞬时安全系数在坡面降水位过程中呈先下降后上升的趋势。土坡的最危险状态出现在水位下降前期。水位下降速度越大,土坡最危险状态出现的时间越早,安全系数也越低,这一特点在渗透性差的土坡中尤为显著。渗透性差的土坡其最危险状态安全系数较小,恢复至初始安全系数时所需的时间也较长。根据土体的渗透性选择合理的水位降速区间可避免土坡的稳定性出现过大削弱。

基于双剪统一强度理论的条形地基承载力计算

基于双剪统一强度理论和弹性理论的平面应变假设,对条形地基的承载力计算方法进行探讨。推导出了条形受荷地基承载力的计算公式,并对基于双剪统一强度准则与Mohr-Cou lomb准则的地基承载力计算结果进行对比分析,研究成果对合理确定地基承载力具有重要的理论意义与实用价值。