土石混合体边坡力学特性及稳定性分析方法研究进展

土石混合体边坡在我国分布比较广泛,在降雨、地震等外力作用下会产生滑坡等变形破坏现象。归类和分析了土石混合体力学特性物理模型试验和数值模拟试验以及边坡稳定性分析方法研究成果,得出块石尺寸和含石量是影响土石混合体剪切特性主要因素,块石排列可以忽略不计;雨水和冻胀等能够显著改变土石胶结介质力学参数,降低率约为20%;通过对比多种稳定性分析方法,认为离散单元法或数值流形法、连续—非连续耦合方法能够更有效分析具有强烈非均质体的土石混合体边坡。在总结已有研究成果和考虑土石混合体介质特点的基础上,提出了土石混合体力学特性和此类边坡稳定性分析方法研究上存在的不足之处,即:①在获取土—石胶结接触面力学参数相关特性指标上,缺少精密的试验设备或仪器,无法准确地测得接触面参数;②在土—石胶结接触面力学模型构建上,忽略了土体与块石间存在嵌入等情况,无法充分反映土—石胶结接触面在外力作用下的力学行为;③目前土石混合体边坡稳定性研究主要关注坡体力学特性以及降雨等作用下的相关参数变化,很少涉及多应力场(如降雨、地震、低温等组合作用)下的土石混合体边坡数值模拟,无法满足实际工程问题的相关需求;④现阶段构建三维土石混合体边坡数值模型上,仅有少数考虑结合数字图像等计算机技术还原真实块体下的三维数值模型,尚需进一步研究分析块石接触面差异分布、超大粒径块石模拟等相关问题。

砂土层占比对双U型地埋管换热器换热性能影响研究

以西安两处地源热泵项目为工程背景,基于恒热流线热源模型和斜率法,对双U型地埋管换热器(DUBTHE)开展现场岩土热响应试验(TRT),分析了砂土层占比、管径对DUBTHE换热性能的影响。结果表明:当砂层占比分别为16.71%,45.99%时,其岩土初始平均温度、综合导热系数分别为17.70℃,1.54 W/(m·K)和18.83℃,1.79 W/(m·K)|通过权重法计算的岩土综合导热系数是现场TRT测得的1.15~1.25倍;当砂层占比由16.71%增加到45.99%时,岩土初始平均温度和综合导热系数分别提高了6.38%和16.23%,并随着管径由25 mm增大到32 mm时,夏、冬季单位延米换热量分别提高了12.76%和35.61%|当砂层占比小于45%且地源热泵系统冷热负荷接近时,宜采用DN25 DUBTHE,当砂层占比大于45%且地源热泵系统热负荷大于冷负荷时,宜采用DN32 DUBTHE。

基于PFC^(2D)的岩土体细观参数对应力应变曲线的影响

快速准确的确定岩土体细观参数,对PFC模拟岩土体力学性能非常重要。采用PFC^(2D)双轴试验法,研究了线性模型中的法向刚度、切向刚度、摩擦系数、初始孔隙对应力应变曲线的影响。研究成果表明:法向刚度和切向刚度对初始应力应变的斜率和峰值强度有影响,摩擦系数对峰值强度和峰后强度有影响,初始孔隙率对峰值强度有影响。相关研究成果可为今后PFC细观参数标定提供理论指导。

岩土参数不确定性的分析与评价

结合岩土工程实践的特点,定性分析参数不确定性的来源、分类、特征和处理方法,对认识岩土参数的变异性及概率极限状态设计准则的推广应用具有促进作用。

不同岩土热物性参数测试方法的比对试验研究

岩土热物性参数以及如何准确获得岩土体热物性参数的方法对整个地埋管地源热泵系统的设计至关重要。本文通过对一个实际应用的地源热泵系统的研究,采用两种测试方法进行测试分析对比;使用瞬时系统模拟软件TRNSYS建立理论分析模型,基于不同的热物性参数测试方法对地源热泵系统设计进行分析,指出两种测试方法的偏差和优缺点,为地埋管地源热泵工程设计及施工提供依据。

三维数值模型及其在地源热泵岩土热物性计算中的应用

利用有限体积法,在Matlab平台上建立三维数值模型,通过经典线热源模型对该模型进行验证,并介绍工程应用。该模型能够反映实际钻孔参数,适应U形埋管内流量波动、加热功率较大波动等情况。结合实际测试数据,应用该模型可反演得到地源热泵岩土热物性参数。且该模型能够克服经典线热源模型忽略钻孔内容积比热容的局限性,更好地反映实际地源热泵岩土热响应情况。

土石堆积体介质力学特性缩尺试验研究

堆积体是由土-石构成的一种不良地质体,其力学特性受块石尺寸、形状、含石率决定的细观结构特征控制.本文通过现场堆积体取样,筛分并配置不同的试验方案,利用室内中型三轴试验研究了含石量、碎石尺寸以及碎石随机位置等对堆积体力学参数与变形特性的影响,得到了不同影响因素下堆积体的应力-应变关系、黏聚力以及内摩擦角变化特征.研究结果表明:堆积体应力-应变关系曲线近似为双曲线,无明显强度峰值,为硬化型曲线;随着碎石尺寸的减小,黏聚力先增大而后减小,但是摩擦角先减小后增大.弹性模量随碎石尺寸增大逐渐增大,泊松比基本保持不变;相同条件下碎石随机位置可导致摩擦角有4°左右的浮动,而黏聚力变化幅度可相差几倍.

岩溶地区浅层岩土体热物性参数测试及应用分析

以岩溶场地为地埋管地源热泵系统示范,通过场地岩土综合热物性测试成果及地埋管地源热泵系统建造后期运行情况,分析地埋管地源热泵技术在岩溶地区应用的可行性,为地埋管地源热泵技术在岩溶地区应用推广提供技术性参考。

地源热泵地下岩土热物性的测定方法

提出了可用于现场测量计算地下岩土综合热物性参数的方法。垂直埋设在地下的换热器与周围岩土换热过程可以近似地看作半无限大介质中常热流边界条件下的非稳态导热过程来处理。这种方法克服了其他常用研究模型对钻孔中埋管的具体位置、上升管及下降管之间的距离、换热器材料和回填材料的物性参数的要求,相应地消除了上述各个参数所带来的误差。通过测量地埋换热器的循环水流量、进出水口温度,加热器的加热功率等数据确定地下岩土综合的热物性参数。

岩土力学参数影响因素的分析

随着土木工程的发展,岩土力学参数显得越来越重要。由于多重因素的影响,准确测定岩土力学参数并不是一项轻松的工作。因此,分析主要因素及其产生的影响,对于准确测定和正确选取岩土力学参数至关重要。

考虑土性相关性的软岩高填方路堤边坡稳定性分析

为研究考虑土性相关性的软岩高填方路堤边坡稳定性分析方法,建立软岩高填方路堤边坡模型,并得到边坡内应力变化与土性参数变化关系。根据Vanmarcke的理论,计算黏聚力和内摩擦角的相关距离,确定软岩土性相关性。使用简化的Bishop法分析边坡稳定的极限平衡,得到软岩高填方路堤边坡稳定性系数的计算式,并明确边坡稳定性判定标准。设计与传统稳定性分析方法的对比试验,证明了考虑土性相关性的软岩高填方路堤边坡稳定性分析方法得到的稳定性系数误差更小,相比传统方法更为优越。

武汉市半成岩的工程特性及相关参数取值探讨

通过工程实例对武汉市半成岩的工程特性、在相关工程中的使用及其岩土工程参数选取进行探讨。

碳酸盐地区岩土热物性测试分析

通过现场岩土热物性测试试验,测试研究了双U形竖直埋管与桩基螺旋盘管两种类型换热器在碳酸盐岩地区的换热能力,并对测试结果进行了对比分析,指出两者结合更有利于地源热泵技术在碳酸盐地区的推广与应用。

浅层岩土体热物性参数测定的影响因素分析

浅层地热勘查中,岩土体的热物性是区域评价和工程应用的重要参数。为提高热物性参数测定的准确性,建立了具有单项因素误差影响计算功能的传热模型,分别研判岩土体热物性测试的影响因素。结果显示:不同温度的泥浆,成孔停待10d后,热导率值基本稳定;加载功率波动时,可根据波动周期规律选择合适的加载时间与数据舍弃时间,以减少求解误差;如加载过程出现中断,运用线热源简化法计算的热导率有较大误差,中断开始时间越晚、中断时间越长,误差越大;无负荷循环测试时,15min的观测时间可得到岩土体初始平均温度;岩土体温度受四季气温影响深度主要在15m以内,最低平均温度在2、3月份,最高平均温度在8、9月份,均较当地气温约滞后2个月。

土石混填路基土的振动试验方法研究

为开发能更好地模拟重型振动压路机的土石混填路基土室内振动压实方法,研究了振动频率、激振力、静面压力与振动时间对土石混填路基土干密度的影响,确定了振动压实参数与振动时间;对比研究重型击实与振动压实土石混填路基土的最大干密度、最佳含水率、加州承载比(CBR)、回弹模量与级配变化,验证振动压实方法。结果发现工作频率为25Hz、激振力为5.3kN、静面压力为154.0～163.2kPa时振动压实效果最佳,振动75s时的最大干密度与现场干密度相等。振动压实土石混填路基土的最大干密度、最佳含水率、CBR与回弹模量分别为重型击实的1.020、0.84、1.46与1.15倍,且对级配的破坏更小。

岩土热响应测试计算软件的研发与应用

采用Visual C#语言,结合双参数估计法,基于线热源模型,开发了岩土热响应测试计算软件,实现了岩土热物性参数快速准确的输出。利用自行设计研发的岩土热响应测试装置,对重庆地区两个地源热泵工程的单U型地埋管进行了不同加热量的热响应测试,利用岩土热响应测试计算软件进行计算。

输电线路岩石锚杆基础可靠度分析

随着特高压输电线路工程不断建设,机械化施工程度高、环保性强的山区岩石锚杆基础逐步得到应用。然而,由于山区地质条件、杆塔荷载等外部因素的复杂性,岩石锚杆基础在勘察、设计等方面仍存在诸多异议。从现有岩石锚杆基础设计理论出发,考虑土性参数及上部荷载的随机性,对岩石锚杆基础进行了可靠度评价。计算了某±800 kV特高压工程岩石锚杆基础可靠度,结果表明其设计偏于保守。