回填土综合内摩擦角ψ_0方法的可靠性研究

依据可靠性原理，分析了现有几种确定综合内摩擦角０方法对支挡结构的可靠性影响；通过对设定支挡结构物的计算结果的对比分析并考虑到粘聚力的影响，确定了０方法的适用范围．

基于集成树算法的岩石黏聚力和内摩擦角预测方法

岩石的黏聚力(c)和内摩擦角(φ)是岩石工程设计及稳定性评价的重要参数,其直接测量需通过多组三轴或剪切试验,耗时多且成本高。基于4个易获取的岩石物理力学参数(纵波波速VP、密度ρ、单轴抗压强度UCS和巴西抗拉强度BTS),构建了用于预测c和φ值的智能模型。共收集了199组含不同岩石类型的数据,采用5种集成树算法开发预测模型,使用贝叶斯优化算法对模型的超参数进行优化。模型评估结果表明:构建的模型均具有较好的预测性能,其中极端随机树模型表现最佳(测试R^(2)>0.97)。敏感性分析表明:VP、UCS和BTS对c值的预测结果影响较大,ρ对φ值的预测结果影响较大。研究成果已成功应用于金川矿区,验证了模型的实用性,开发的图形用户界面便于工程技术人员使用。

高内摩擦角土体承载力特性形状效应分析

通过引入考虑抗扭转和弯转的微观接触模型来模拟高内摩擦角的土体材料(如月壤、碎石),并以应力加载法进行正方形、圆形和条形基础的静载荷试验三维离散元模拟,分析不同基础形状对地基承载力、基底应力分布和地基破坏模式等影响规律,并将模拟结果与已有经验公式对比验证。结果表明:条形基础下的地基承载力和基底反力系数最大,圆形基础下最小;条形基础下地基呈现整体剪切破坏模式,而方形和圆形基础下地基呈现局部剪切破坏模式;基底应力由内而外呈现抛物线-马鞍-倒抛物线形变化,与刚性基础-土体相互作用理论一致;基于沉降控制法确定的圆形和方形基础形状系数分别为0.67和0.76,与太沙基理论解和Debeer公式相近(均小于1),与Meyerhof公式和Lyamin等公式相反(均大于1)。模拟结果可为高内摩擦角土体的形状系数修正提供参考。

岩石泊松比与内摩擦角的关系研究

在纯张破坏时的泊松比与内摩擦角关系式基础上,推导出纯剪破坏时的泊松比与内摩擦角关系式,定义由泊松比与内摩擦角确定的剪破坏、脆性剪破坏、塑性剪破坏与张破坏及流动变形破坏分布区域。根据试验数据分析,确立张剪破坏与剪张破坏的线性分界线,建立脆性剪破坏判别条件半经验关系式。据此关系式,进行泊松比与内摩擦角的互算、单试样抗剪强度的计算及岩石细观破坏类型的分区。与岩石三轴压缩试验资料进行对比分析,解释岩石试样破坏类型发生的力学机制。实例表明,用泊松比计算单试样抗剪强度的方法具有实用价值,而且利用岩石破坏类型分区图可辅助预测岩石可能的破坏方式与类型。

小麦、稻谷及玉米内摩擦角的测定与比较研究

主要对小麦、稻谷及玉米的内摩擦角进行了实验测定与比较。测定了三个粮种的内摩擦角,并探讨了影响内摩擦角的因素。结果表明:小麦内摩擦角测定的最佳剪切速度为5.20mm/min,小麦、稻谷及玉米的内摩擦角均随着剪切速度的增加而减小,随着法向压应力的增加而减小,小麦和玉米的内摩擦角随着水分的增加而增加,稻谷的内摩擦角随水分的变化不规律。根据实验结果,分别拟合出内摩擦角与法向压应力、剪切速度以及水分的关系方程。

岩土三轴试验中的粘聚力与内摩擦角

根据莫尔-库仑破坏准则,岩土三轴试验的轴向破坏应力与围压之间呈线性关系。根据包络线定理,通过求解三轴试验应力圆包络线,得到粘聚力c、内摩擦角φ的计算公式。该公式具有物理意义明确,表述简单,且c、φ值可分别独立计算等特点,开辟了抗剪强度参数计算的新途径。据分析,粘聚力c与σc(零围压时的轴向破坏应力)成正比,随K(轴向破坏应力随围压变化的斜率)增大而下降;内摩擦角φ只随K增大单调升高。应用该公式列出了多组岩土工程中有一定代表性的岩土三轴试验数据。

含水率影响下尾矿砂内摩擦角随标贯击数变化研究

尾矿砂样品在运输和存放过程中均存在易扰动的特点,但考虑到工程造价以及人力资源等因素,目前在大部分上游式尾矿坝的工程地质勘察中难以建立现场试验室,所得抗剪强度指标与实际情况存在一定误差。针对这种现状,结合某铅锌矿尾矿坝现场试验结果,从现场简易试验获得的含水率和标准贯入击数进行分析,并对基于含水率影响下尾矿砂内摩擦角随标准贯入击数变化规律进行了研究,提出了考虑上覆压力作用下标准贯入击数的修正公式,并推出了用标准贯入击数估算尾矿砂内摩擦角的方法。通过几个实例验证:除当修正后的标准贯入击数N1>8(5%<w<20%)情况下以外,该方法均能够有效地估算尾矿砂内摩擦角。研究结果表明,该方法在以后的上游式尾矿堆积坝的工程地质勘察工作中具有较强的应用价值。

砂土中主应力与内摩擦角统一关系研究

提出了一种适用于砂土的各向异性破坏准则,该准则能够反映不同砂土各向异性破坏特性,其参数可以根据某些特定应力区的三轴压缩和三轴拉伸试验结果获得,即根据强度比值确定。为了考虑不同应力区内的中主应力对内摩擦角的影响,提出了广义中主应力系数和广义内摩擦角的概念和表达式,并且建立了基于一种各项异性破坏准则的内摩擦角和中主应力系数的统一显示表达式。通过对一些真三轴试验结果预测,结果表明所提出的摩擦表达式能够整体上描述各向异性砂土的中主应力系数对内摩擦角的影响。

巷道围岩塑性软化区岩石内摩擦角与黏聚力变化规律

为研究巷道(隧道)塑性软化区岩石的内摩擦角与黏聚力的变化规律,基于18项公开发表的试验研究成果,结合摩尔-库伦准则对岩石全应力-应变曲线峰后阶段内摩擦角和黏聚力的变化性质进行了分析。结果表明,岩石峰后阶段内摩擦角变化很小,可近似认为不变。针对广泛应用的4阶段和3阶段应变软化模型,研究获得了围岩黏聚力与环向应变之间的线性关系及黏聚力软化模量的常量性质。研究结果揭示了围岩塑性软化区岩石内摩擦角和黏聚力的计算方法,黏聚力及黏聚力软化模量的变化规律,可为煤矿软岩巷道变形分区的研究提供参考。

昆明市南市区软土内摩擦角与各物理指标之间的相关关系分析

选取昆明市南市区27个软土场地,通过大量的土工试验,对其参数进行分析,得出软土内摩擦角与各物理指标之间的相关关系;并得出相应的数学回归方程式和相关系数。结果表明:孔隙比e、饱和度S r与内摩擦角φ值存在负相关关系;液限ωL、液性指数I L与内摩擦角φ值呈现正相关,相关系数为0.749。

内摩擦角对冻融岩石损伤本构模型的影响探讨

基于Weibull随机分布和损伤力学理论,从岩石变形全过程的特点入手,选用Drucker-Prager准则,建立能反映冻融岩石各变形阶段特征的损伤本构模型。通过冻融砂岩常规三轴压缩试验,运用Mohr应力圆,获得不同冻融循环次数下砂岩的黏聚力和内摩擦角;由模型理论曲线与冻融砂岩试验曲线对比分析,验证模型的合理性;通过变动内摩擦角,分析摩擦角对模型是否存在影响。结果表明:基于Drucker-Prager准则获得的理论曲线与试验曲线吻合较好,验证了模型的合理性;内摩擦角对分布变量的影响较大,且是线性关系,但对损伤本构模型没有影响或影响不大。研究成果对岩石本构关系的建立有较好的参考价值。

砂土内摩擦角与静探锥尖阻力的相关性研究

随着原位综合测试技术在深厚覆盖层区工程勘察中的推广,剑桥型旁压和静力触探试验对砂土体的物理及力学指标测试效果较好。本文结合孟加拉某工程场地剑桥型旁压试验,根据Hughes建议的砂类土理论计算获取其内摩擦角,同时通过深层静探试验获取锥尖阻力值,分类统计并绘制出该场地细-中砂、含有圆砾的中-粗砂内摩擦角-锥尖阻力的关系曲线,并获取具有良好相关性的关系式。对比欧美基于含大量黏粉粒或含粗颗粒(圆砾)等除外的砂类土静探锥尖阻力的内摩擦角相关经验取值,本文研究的细-中砂关系曲线与相关经验的表现吻合较好,在相同锥尖阻力情况下,含有圆砾的中-粗砂类土内摩擦角则相比细-中砂大1°~3°。通过本文基于剑桥型旁压和深层静力触探的综合原位测试结果分析表明,根据旁压试验理论计算及静探锥尖阻力经验获取砂类土内摩擦角值结果可靠。

吸力内摩擦角的确定方法研究

吸力内摩擦角在非饱和土抗剪强度理论中是一个关键参数,因受设备、测试技术以及试验方法等的限制,对于其值的确定难度较大。详细地分析了土的基本物理力学性质、测试方法对吸力内摩擦角数值的影响,并通过定性分析和定量计算结合,认为干密度、含水率、内摩擦角、黏聚力与吸力内摩擦角之间存在着一定的非线性关系,因而借用人工智能——BP神经网络的方法构建了4:9:1的网络结构模型,实现了对吸力内摩擦角φb的预测和计算。通过预测结果的分析可知,该模型模拟和预测的精度均较高,因此,该种方法可以应用到非饱和土吸力内摩擦角值的预测之中去。

泥沙颗粒水下休止角与内摩擦角差异化初步探索

根据目前的泥沙起动及水下休止角的相关研究,得出滑动起动与滚动起动模型的矛盾,进而对泥沙界广泛认同的泥沙颗粒水下休止角在数值上等于泥沙颗粒水下内摩擦角提出质疑。本文分别进行了泥沙颗粒水下休止角与内摩擦角的物理试验。试验表明:作为散粒体,泥沙颗粒的水下休止角在数值上小于泥沙颗粒水下内摩擦角。

土压力计算中综合内摩擦角取值探讨

本文基于库伦理论的基本假设，导出了衡重式挡土墙的粘性土土压力计算公式；根据土压力相等的原理，拟合了一个换算和性土综合内摩角的经验公式，与现行几种换算方法相比，它具有一定的优越性。

考虑内摩擦角影响的有限位移条件下土压力计算分析

以黏性及无黏性回填土中挡土墙为研究对象,在已有成果的基础上,建立了考虑内摩擦角影响的有限位移条件下挡土墙上土压力计算公式,并研究了墙后填土内摩擦角对挡土墙上土压力分布的影响。结果表明,当挡土墙产生水平平动位移、绕墙脚的转动位移和水平平动+绕墙脚转动组合位移时,考虑内摩擦角的有限位移条件下的土压力分布均呈非线性分布。在挡土墙向着填土方向产生水平平动位移、绕墙脚的转动位移和水平平动+绕墙脚转动组合位移时,有限位移条件下的土压力随着内摩擦角的增大而增大。通过将求解的有限位移条件下的土压力解析解与前人理论研究成果对比,发现土压力随挡土墙深度的分布规律基本一致,验证了该研究结果的正确性与合理性。

大豆内摩擦角的测定与实验研究

利用剪切仪,测定了在不同的剪切速度、不同的法向压应力、不同的水分条件下大豆的内摩擦角。结果表明:随着剪切速率的增大(1.33～4.33 mm/min)大豆内摩擦角减小,随着法向压应力的增大(0.25×105～1.00×105Pa)大豆内摩擦角减小,随着水分含量的增大(12.11%～18.02%)大豆内摩擦角先增大后减小。

稻谷内摩擦角的测定与实验研究

主要对稻谷的内摩擦角进行了测定与实验研究。测定了稻谷的内摩擦角,并探讨了影响内摩擦角的因素。实验结果表明:剪切速度最佳为5.20 mm/min,稻谷的内摩擦角随着法向压力的增大而减小,低速剪切速度变化对内摩擦角的影响不明显,水分变化对其影响也不明显。根据实验结果,拟合出内摩擦角与法向压力的关系方程。

内聚力和内摩擦角对岩样峰值强度影响规律探讨

为了探讨内聚力C和内摩擦角φ对岩样峰值强度的影响规律,采用数值模拟手段,获取岩样轴向应力、轴向位移、峰值强度随C、φ值逐渐下降的变化规律。研究结果表明:内聚力C和内摩擦角φ数值的降低,均会导致应力位移曲线峰后平缓;当内摩擦角φ值降低40%时,峰值强度降低39.5%,峰值强度阶段降幅最大值为10.53%,峰值强度随次数的增加向一极值发展,且峰值强度阶段降幅有减小趋势;而当内聚力C值减小40%时,峰值强度降低29.82%,阶段降幅最大值7.98%;对比说明内摩擦角φ对峰值强度的影响程度要比内聚力C更大。

确定碎裂岩体综合内摩擦角的一种新方法

碎裂岩体具有风化破碎、裂隙充分发育的特征,可以通过测量边坡休止角的方法确定碎裂岩体的综合内摩擦角。根据碎裂岩体的平面分布与坡面形态,将碎裂岩体边坡的坡面形态概化为4种模型,并采用数理统计的方法确定综合内摩擦角。采用新方法对某工程坝址区碎裂岩体的综合内摩擦角进行了计算,结果表明:新方法充分考虑了各种因素作用下坡面形态的不规则性,该方法确定的综合内摩擦角符合实际情况。