花岗岩残积土原位力学特性的钻探扰动与卸荷滞时效应

花岗岩残积土作为一类同时具有黏性土、粗粒土组构特征与工程特性的特殊土,力学性能普遍易受施工扰动和开挖卸荷影响而诱发灾害。从钻探扰动和成孔后应力释放对土体力学性质的影响出发,通过对试验场地内花岗岩残积土开展自钻式旁压试验(SBPT)和预钻式旁压试验(PMT)在不同成孔时间后的对比分析,研究了土体原位强度指标、承载力特征值和刚度衰减性状的响应特征。结果表明:钻探扰动对花岗岩残积土的强度、承载力和刚度特征的弱化影响十分明显,且弱化程度随卸荷过程中应力释放时间的增长不断加深;提出扰动系数R(u)对不同试验条件下土体性质的扰动程度进行评价,发现刚度参数Gf受钻探扰动和卸荷滞时效应的影响最大,不排水剪切强度强度cu次之,承载力特征值fak受影响最小;采用土体刚度非线性分析法获取了基于SBPT与PMT试验的原位剪切模量-剪应变衰减曲线(G–γ曲线),用Stokeo方程描述G–γ曲线的形态特征有较好的拟合效果。研究结果可为花岗岩残积土分布地区的工程设计与施工提供参考。

基于自钻式旁压试验的花岗岩残积土原位力学特性研究

花岗岩残积土在闽粤地区广泛分布,属于区域性特殊土,同时具有结构性强且层厚大的特点,准确把握其力学特性是工程设计的前提条件。针对福建地区典型花岗岩残积土地层开展自钻式旁压试验研究,获得表征花岗岩残积土原位力学特性的相关参数,并分析其变化规律及取值合理性。结果表明:基于自钻式旁压试验得到的花岗岩残积土原位力学特性参数随着深度的增加而增大,推算得到的地基承载力特征值与标贯试验及压板载荷试验结果基本一致,一定程度上说明了基于自钻式旁压试验的花岗岩残积土力学参数确定方法的合理性和优越性。

残积土孔内剪切试验的强度特性及广义邓肯–张模型研究

花岗岩残积土广泛分布在中国东南沿海地区,是近地表花岗岩的风化产物。为了研究花岗岩残积土原位力学行为及其受风化程度的影响,开展不同深度土层的原位孔内剪切试验,获得了不同法向应力下的应力-应变关系曲线和广义邓肯-张模型参数。以砾粒含量表征残积土的风化程度,基于考虑砾粒含量影响的广义邓肯-张模型预测了土体的力学行为,并与实测数据进行对比。结果表明,花岗岩残积土的颗粒级配与土层深度有明显的关联性,用砾粒含量可以表征其风化程度;由孔内剪切试验得到应力-应变曲线呈应变硬化型特征;根据孔内剪切试验的应力-应变关系可以有效地反演广义邓肯-张双曲线模型参数,包括黏聚力c、内摩擦角φ、应力破坏比R_f以及拟合参数K和n;经回归分析发现5种参数均可由砾粒含量的相应函数关系进行拟合求解;由模型计算得到的应力-应变曲线与实测结果吻合度较高,说明采用广义邓肯-张模型描述花岗岩残积土的原位力学行为具有合理性,分析结果拓展了邓肯-张本构模型的适用范围。

地外天体潜入式探测典型案例分析及展望

针对地外天体星壤剖面的潜入式探测任务,对星球表面热场、星壤剖面原位力学特性等科学目标探测的基本原理、实现方案和典型案例进行了资料调研与分析,并阐明了国际上开展地外天体星壤剖面潜入式探测活动的目的和科学意义。在此基础上,提出了我国月面采样科学目标拓展方案以及我国开展潜入式探测的预先研究规划,对蠕动掘进和冲击贯入式探测方案的基本原理和应用前景进行了分析。