Coulomb模型下考虑墙体侧向位移的土压力计算

墙体侧向位移对土压力有显著影响。基于墙体位移–土压力关系是墙后土体应力应变特征的宏观体现这一基本认识,通过构建Coulomb土压力模型下的几何与平衡方程,将直剪试验中微观的土体单位长度剪切位移ε同剪应力τ关系转化成宏观上的墙体位移与土压力曲线,推导了极限位移可求、涵盖主动至被动状态全过程的墙体位移–土压力计算模型。分析表明：滑移区范围、初始应力状态及土体的ε–τ关系是影响墙体位移–土压力曲线的核心要素;相对于主动区,被动区范围对墙土摩擦作用更加敏感,导致静止与被动状态之间的位移–土压力关系受墙土摩擦影响更加显著;墙后土体初始应力状态对墙体位移的影响主要体现为静止土压力系数K_0,随着K_0的增大主动与被动状态下的墙体位移相应增加和减小;极限状态下墙体位移与工程经验吻合,理论模型能基本反映土压力随位移的变化规律。

基于压力-位移曲线和最大压装力的衔铁组件压装质量预测

对衔铁组件过盈联接压装进行有限元分析,并得到压力-位移曲线和最大压装力,从而实现了衔铁组件过盈联接压装质量预测。根据衔铁组件各零件的实际尺寸建立零件实体模型,然后利用有限元软件ANSYS Workbench建立相应的有限元模型,最后对压装过程进行结构静力学仿真。为了验证仿真结果的正确性,利用已有的压装设备进行压装实验。实验结果表明,有限元分析得到的压力-位移曲线与实验结果基本一致。除此之外,最大压装力的有限元分析结果也和实现结果基本一致,最大偏差仅为4.6%,是可以接受的。上述比较说明了压力-位移曲线和最大压装力的仿真结果可以用于压装质量的预测。

压力-位移曲线在压装工艺中的应用研究

基于圆柱面过盈联接的计算公式,对双金属卷制衬套压装过程的压力变化规律进行了研究,提出了一种通过监控压力-位移曲线来实现压装防错的方法。

全吸力范围南阳膨胀土的土-水特征曲线

膨胀土的失水收缩、吸水膨胀过程分别对应着土-水特征曲线的脱湿和吸湿阶段。土-水特征曲线对于研究非饱和土的水力与力学特性有着重要作用。用压力板法(吸力范围0～1.5 MPa)、滤纸法(吸力范围0～40 MPa)和蒸汽平衡法(吸力范围3～368 MPa),分别对南阳膨胀土进行了土-水特性试验,得到全吸力范围内的土-水特征曲线。试验结果表明:初始孔隙比大致相同土样的土-水特征曲线,在低吸力范围内脱湿曲线与吸湿曲线具有明显的滞回现象。当吸力大于300 MPa时,土-水特征曲线的滞回效应基本消失,即脱湿曲线与吸湿曲线基本重合。滤纸法所测出的土-水特性落在主脱湿和主吸湿曲线的滞回圈内。当吸力等于367.54 MPa时,含水率仅为0.325%,几乎近于0。孔隙比随着吸力的变化规律中,不仅受到吸力大小的影响,还受到吸力历史和吸力路径影响;孔隙比与吸力关系中,相同吸力时吸湿路径的孔隙比要比脱湿路径的大;在吸力低范围,吸湿路径与脱湿路径的孔隙比相近。孔隙比与饱和度关系因吸力路径的不同也存在着明显的滞回效应,接近饱和时趋近一致。变吸力情况条件下,饱和度随着孔隙比的增加而增加,蒸汽平衡法得出的孔隙比与饱和度的关系具有明显的线性关系,而压力板法做出来的低吸力范围内的线性关系不明显。

桂林红黏土的土-水特征曲线

采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液法3种方法,对压实桂林红黏土进行全吸力范围内的土-水特性量测,研究干密度对于土-水特征曲线的影响。试验结果表明:干密度1.4 g/cm3的压实桂林红黏土的进气值约为20 k Pa;土-水特征曲线的过渡段与典型的土-水特征曲线不同,含水率或饱和度与吸力的对数坐标关系不是单一直线,而是出现了3段直线,并且中间一段平缓段下降斜率较小;当吸力增大到367 MPa时,含水率仅为0.74%,可认为如吸力继续增大至106 k Pa时,含水率和饱和度为0;用吸力与含水率关系表示土-水特征曲线时,吸力较大时不同干密度的曲线重合,认为干密度对土-水特征曲线无影响。用吸力与饱和度关系表示土-水特征曲线时,在吸力较小时,干密度越大,对应的土-水特征曲线越高;当吸力较大时,不同干密度的土-水特征曲线几乎重合。

桂林、柳州两种红黏土的土-水特征曲线

采用压力板法和滤纸法联合测定柳州、桂林两种红黏土的土-水特征曲线,发现同一含水率下桂林红黏土的基质吸力大于柳州红黏土,具有较强的持水能力。对相关试验结果的分析表明:(1)从物性指标比较,桂林红黏土具有较高的液、塑限及黏粒含量,黏性较高;(2)从矿物成分分析,桂林红黏土中的矿物含有三水铝石和针铁矿,且针铁矿含量为15.6%,是柳州红黏土的2倍,表明桂林红黏土处于更高的红土化水平,土中团粒化更为发育,形成利于持水的孔隙结构。最后,使用van Genuchten(V-G)模型对两种红黏土的土-水特征曲线进行拟合,结果表明V-G模型可用于两种红黏土的土-水特征曲线的拟合,且具有较高的相关度。

氯盐渍土土-水特征曲线的试验研究

采用滤纸法和压力板法测定不同含盐量盐渍土的土-水特征曲线(SWCC),探讨土中含盐量对盐渍土土-水特征曲线的影响。试验结果表明,粉土中含盐量对基质吸力土-水特征曲线的影响不大。采用滤纸法测得的总吸力与基质吸力之间的差值随着土中盐溶液浓度的增加而增加,且该差值要大于相同浓度纯盐溶液的渗透吸力,其原因是由于土颗粒表面对溶液吸附作用引起的,用滤纸法测得的基质吸力土-水特征曲线处于脱湿曲线和吸湿曲线之间。采用蒸汽平衡法测定Whatman 42号滤纸在高吸力阶段的总吸力的率定曲线,使得高吸力时用滤纸法测定吸力更为精确。

制样方法和干湿循环对粉质黏土土-水特征曲线影响

基于压力板仪实测了粉质黏土击实试样和泥浆固结试样的脱湿土-水特征曲线（SWCC）以及泥浆固结试样在经历不同次数干湿循环后的 SWCC,研究了制样方法和干湿循环对 SWCC 的影响；同时利用扫描电镜观测了泥浆固结试样干湿循环前后的微观结构特征.试验结果表明：泥浆固结三轴试样的 SWCC 位于三轴击实试样的上部；干湿循环使得试样的SWCC 左移,泥浆固结试样的 SWCC 在经历2~3次干湿循环后趋于稳定.Van Genuchten 模型能够很好地拟合不同干湿循环次数下的实测脱湿 SWCC,其参数随干湿循环次数的变化规律可用指数函数进行描述.

全吸力范围内土-水特征曲线的快速测定方法

传统的宽(全)吸力范围内的土-水特征曲线(SWCC)测量方法动辄耗时数月。为了更好地使非饱和土力学理论指导工程实践,SWCC的快速测定显得尤为关键。为开发宽(全)吸力范围内SWCC的快速测定方法,联合压力板法、并行滤纸法、露点水势仪法进行了两种不同土体的宽吸力范围内SWCC的测定试验。试验结果表明:(1)并行滤纸法与串行滤纸法的试验结果能较好地吻合,故可采用并行滤纸法代替串行滤纸法以缩短测量时间;(2)当测量的试验数据满足SWCC的大致形状时(或满足工程设计需求时),可适当减少试验数量,以提高测定效率,联合测定方法测量一条完整的SWCC仅需要10~12个点即可完成;(3)联合测定方法可将SWCC测量时间由数月缩短至7~10d。所提出的联合测定方法实现了宽(全)吸力范围内SWCC的快速、精准测定,有望使得SWCC的测量成为常规的土工试验。

非饱和马兰黄土土-水特征曲线研究

本文通过对西气东输管线子长县—永平镇段原状马兰黄土的基本物理力学性质进行试验,分析了非饱和马兰黄土土样的基本性质,并利用2Bar体积压力板仪对该土样的基质吸力和体积含水量进行了研究,得出其土-水特征曲线,同时分别采用Gardner、Fredlund和Xing以及Van Genuchten土-水特征曲线方程对试验数据进行拟合,分析各种方程对试验土样的适宜性,拟合结果表明Van Genuchten提出的土-水特征曲线方程对非饱和马兰黄土具有较好的拟合效果。

挡土结构位移与土压力关系有限元分析

以天津市文化广场某地铁车站基坑工程为例,应用Midas/GTS建立了基坑开挖施工模型,研究单层土层、多层土层工况下基坑开挖过程中挡土结构的位移—土压力关系曲线。研究结果表明:单层土与多层土的位移土压力曲线能够较好地符合双曲线型,并且随着土层深度的增加,极限土压力随之增加,水平基床系数随深度增加而增加;单层土层与多层土层在深度、土质、位置都相同的情况下,位移与土压力关系曲线能够较好地符合相同的曲线方程。

莫高窟壁画地仗土-水特征曲线的测定与拟合

壁画的病害对壁画的长期保存和日常维护造成了极大的威胁,水带动易溶盐的迁移是导致壁画病害最主要的原因之一。地仗层作为壁画最直接的载体,其土-水特性关乎着壁画病害的形成与发育。为了研究壁画地仗层的土-水特性,根据莫高窟壁画地仗的物质组成制作了模拟地仗,采用压力板法和蒸汽平衡法分别对模拟地仗进行土-水特性试验,获得了全吸力范围的壁画地仗的土-水特征曲线,并用Van Genuchten(VG)模型和Fredlund-Xing(FX)模型对土-水特征曲线进行拟合。试验结果表明:不同组分的模拟地仗试样的土-水特征曲线有所差异,粗泥层与细泥层土-水特征曲线形态上差异并不明显;同等吸力下粗泥层含水率高于细泥层,在高吸力段粗泥层具有突变性释水的特点;对高吸力段地仗试样土-水特征曲线变化趋势的分析表明,在日常维护中莫高窟洞窟内湿度不应高于58%,湿度宜保持稳定,不应有较大波动;综合全吸力段上的试验数据进行拟合可以获得精度较高的壁画地仗的土-水特征拟合曲线。

以瞬态方法测试马兰黄土土-水特征曲线试验研究

选取陕西省子长县原状马兰黄土为研究对象,通过瞬态脱水和吸水（TWRI）试验方法,结合Van Genuchten （1980）土-水特征曲线模型和Mualem （1976）水力传导函数模型对土样的水-力作用参数进行反演计算,并绘制土-水特征曲线.试验结果表明,土样在不同脱湿和吸湿路径状态下的土-水特征曲线具有明显的回滞效应,其中,脱湿路径的进气值与饱和体积含水量分别为26 kPa和48％,不同干湿路径下与孔径分布有关的参数变化较小.为验证TWRI试验结果的正确性,针对同一个土样,采用2 Bar体积压力板仪对其基质吸力和体积含水量的关系进行稳态试验.对比以上2种方法的试验结果,可见瞬态脱水和吸水试验方法在低吸力范围内（0～300kPa）的试验结果与压力板仪试验结果吻合较好,且具有试验周期短,测试吸力范围大的特点.

基坑开挖过程中地下连续墙位移与土压力分析

分析了地下连续墙和土的相互作用机理 ,对墙体位移沿深度的分布进行了有限元分析 ,并与实测结果进行了比较 ,研究了土压力和位移的关系 ,提出了开挖过程中按墙体位移计算土压力。

应力作用下非饱和土土-水特征曲线研究

总结有关土-水特征曲线的研究成果,利用非饱和土固结仪进行非饱和重塑粘土试样的土-水特征曲线试验,分析了竖向压力和固结压力对土-水特征曲线的影响,并利用Fredlund 3参数模型对试验数据进行拟合。研究结果表明,竖向压力越高,土-水特征曲线越平缓,空气进入值越大,同吸力下的土体饱和度越大。固结压力的影响与竖向压力相似。

土钉–桩锚支护体系中土压力与m值对桩身水平位移的影响

土钉-桩锚支护结构的桩身位移变化一直是岩土工程界研究的热点,选取不同m值以及土压力的计算模式,位移计算结果都有较大的偏差。本文采用实测与计算值进行对比,辅以数值计算的方法,研究不同土压力与m值在不同工况下对桩身变形的影响。结果表明:土钉-桩锚支护体系中,采用朗肯土压力与实际土压力值有一定差距,可采用线性土压力值参考。采用工程地质规范的m值较采用经验公式求出的m值大,但解得的基坑变形相对较小,然而后者更贴近实际值。采用朗肯土压力下选用工程地质规范的m值求出的坑底位移与监测值和模拟值相近,其误差大小接近1mm,同时根据工程实际对桩顶位移的计算公式进行了修正。

土压力在位移影响下的近似求解方法

在现有研究的基础上,可以用正弦,指数或双曲线函数来模拟松弛应力,挤压应力与位移之间的关联。从双曲线函数这一方面入手,通过水平基床系数结合邓肯-张模型确定公式中参数,建立了考虑位移非线性影响的主动与被动土压力计算公式。该公式简单易懂,物理含义明确,能够反映位移对土压力的非线性影响,具有较好的可计算性,能够很好的模拟出支护结构土体位移的情况。

双曲线土压力模型适用性分析及工程应用

双曲线土压力模型研究现状是理论研究落后于工程实践。本文计算和绘制各类型土层的土压力在不同位移模式下沿挡墙的分布曲线,总结曲线的变化趋势并与工程实测结果对比,得出两者变化趋势相近的结论。最后,通过试验结果和工程实例,进一步说明双曲线土压力模型在工程应用中的合理性。

合肥地区重塑膨胀土土-水特征曲线试验研究

以合肥某电力设备厂房基坑为依据,借助土-水特征曲线试验系统、激光衍射粒度分析仪等进行土体相关性质的研究,分析含水率、干密度、固结压力、颗粒粒径对SWCC的影响,采用几种模型对试验结果进行拟合,选取适合合肥地区膨胀土的方程.结果表明:在基质吸力相同条件下,含水率较大的土体进气压力值较小,排水比较容易;干密度较大的土体进气压力值较大,含水率较低;固结压力大的土体进气值大,曲线的斜率变小,试样排水比较困难;颗粒粒径较小的土体外部比表面积较大,对水的束缚能力较强,排水比较慢;合肥地区膨胀土较适用于Fredlund-Xing四参数方程,当残余含水率数值与最优含水率数值相接近时,SWCC的拟合曲线效果最好.

基坑开挖中土压力计算模型探讨

根据土压力与位移关系的一般特征,将基坑支护结构上的土压力与位移的关系用双曲线来表示,推导了考虑位移变化影响的土压力计算公式.该公式描述了土压力随位移变化的非线性特征,公式中控制参数可以结合室内试验方便地得到.