地震作用下节理岩体的抗震稳定性分析

基于统一强度理论和极限平衡原理,结合节理岩体的特点,提出一个能考虑岩体拉裂破坏及岩体种类等因素的边坡安全系数和永久位移的计算方法。初步分析了地震荷载作用下坡度、节理面倾角、拉裂深度、地震荷载及强度参数对抗震稳定性的影响。研究结果表明:随着中间主应力的发挥,边坡的安全系数相应增加,而永久变形明显地减小。在实际工程中,合理考虑中主应力效应的影响,能使岩土类材料的潜在强度得到充分发挥,也可间接地产生巨大的经济效益。

堆石料强度的缩尺效应试验研究

在超大型和大型三轴仪上开展了级配缩尺后不同最大粒径堆石料的强度试验,研究了强度的缩尺效应.试验结果表明:随着最大粒径的增大,强度指标c增大、φ变小,非线性强度指标φ0变大、Δφ变大.颗粒破碎是强度随着最大粒径变化的主要原因之一.同等应力条件下,颗粒破碎率随着最大粒径的增大而增大;当应力较小时,不同最大粒径堆石料的破碎率相近;在大应力条件下颗粒破碎率相差较大.根据试验结果,建立了考虑缩尺效应的强度公式,该公式可外推现场原型尺寸筑坝材料的强度.

加筋堆石料的动残余变形特性试验研究

加筋措施在土石坝的抗震加固中得到了较为广泛的运用。采用高精度的大型动力三轴仪,对两河口土石坝加筋堆石料的动力残余变形特性进行了试验研究,探讨了围压、循环荷载条件及加筋间距等对堆石料动残余变形的影响。试验结果表明:在循环荷载作用下,加筋堆石料与素堆石料的残余变形的发展规律基本一致,但加筋后堆石料的残余变形变小,且随加筋层数增加残余变形的降低愈明显。因此,扩大加筋范围、减少加筋间距是减小地震永久变形,提高抗震稳定性的有效工程措施。还根据试验结果,初步探讨了加筋对动残余变形影响的机理。

一种装配式新型张力计的研制

土体干湿过程引发的岩土工程问题已逐渐受到重视。通常采用张力计量测80 kPa以内的土体吸力,并将其应用于边坡失稳等岩土工程问题的分析中。然而,传统张力计由于内部腔体体积过大且结构复杂,造成张力计难以饱和,吸力量测时反应时间长,并易发生汽化,严重影响其可靠性和灵敏性。为弥补传统张力计的设计缺陷,提出了一种装配式新型张力计。该张力计内腔结构简单且体积小。饱和前先拆分张力计再分别饱和其主要部件,最后重新装配。此设计简化了饱和程序并提高了效率。通过对比传统张力计和新型张力计的性能,证实了新型张力计具有更强的汽化持久性,其吸力量测的灵敏性和可靠性得到了显著的提高。标定试验表明,相比于传统张力计,新型张力计的灵敏性提高了90%。测量-80 kPa的孔隙水压力时,新型张力计的平衡时间为1.5 min,仅占传统张力计反应时间的10%。相同的测量条件下,传统张力计的测量误差为30%,而新型张力计的测量误差仅为0.7%。

生物炭改性填埋场覆盖粉土的甲烷氧化能力试验研究

试验采用一种填埋场覆盖粉土作为土料,分别以木屑和水稻秸秆原料热解的生物炭作为土料的改良剂,通过30 d的甲烷氧化培养瓶试验,研究了粉土以及两种不同生物炭改性土的甲烷氧化能力;同时研究了土样含水率对其甲烷氧化能力的影响。试验结果表明:两种生物炭均能提高粉土的甲烷氧化能力2.5倍左右。试验中所有土样在含水率在10%时几乎没有甲烷氧化能力。粉土以及两种生物炭改性土的甲烷氧化适宜含水率范围也各不相同,掺入生物炭能够增大粉土的甲烷氧化适宜含水率范围。运用击实曲线估计了试验中土样的水气双开敞(即水气都连通)条件的含水率范围,其结果表明:土样的水气双开敞条件含水率界限差值越大,土样的甲烷氧化适宜含水率界限差值也越大。掺入生物炭增大了粉土土样的水气双开敞条件的含水率范围,因此增大了其甲烷氧化适宜含水率范围。

水泥固化淤泥中重金属扩散的试验研究

对不同重金属和水泥添加量的淤泥进行了固化处理,主要通过一维动态浸出试验获得固化淤泥中重金属的扩散系数,由压汞试验分析固化淤泥的微观孔隙结构,并从微观分析重金属扩散特性.试验结果表明,通过氯离子的扩散试验求得的固化淤泥的表观弯曲因子,随着水泥掺量的增加而降低.随着水泥掺量的增加,固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm.当干土中铅离子的初始质量分数为2%、4%时,固化淤泥中铅离子表观扩散系数变化范围为10^(-16)~10^(-14)m^2/s数量级,其随着水泥掺量的增加而降低,随铅离子初始浓度的增大而增大.增加水泥掺量后,含铅固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm,表明水化产物对铅离子的物理包裹吸附作用不容忽视.当干土中铅的初始质量分数为2%时,含铅、氯离子的固化淤泥孔隙结构相似,而铅离子表观扩散系数比氯离子小4~6个数量级,表明水泥对铅离子的化学稳定作用也至关重要,固化淤泥对铅离子的阻滞系数随水泥掺量的增加而增大.固化淤泥中铜离子的表观扩散系数比铅离子小4~6个数量级,而含铜固化淤泥孔隙直径以0.1~1μm为主,增加水泥掺量不能有效降低其孔径大小.因此,铜与水泥熟料反应形成沉淀,降低铜离子的扩散能力,同时也抑制了水化产物的生成.

基于复合加筋机理的加筋边坡稳定性上限解

在加筋边坡的稳定性解析解中,鉴于加筋机理的复杂性,提出了同时考虑摩擦加筋和准黏聚力加筋机理共同作用的复合加筋理论。为验证该理论的合理性,通过与已有临界高度试验结果对比,得出该理论结果比基于常用加筋机理得到更接近于实测值,验证了该理论有效性和适用性。基于极限分析上限法,假定破裂面为对数螺线面,建立了基于复合加筋机理的加筋边坡抗震稳定性分析上限解模型。应用该计算模型,不仅可以合理计算出由复合加筋机理所得到的边坡稳定性,而且还可分别简化为准黏聚力或摩擦加筋机理的结果。通过对典型算例的计算,探讨了常用加筋机理与复合加筋机理对抗震稳定性的影响,结果表明:考虑复合加筋机理作用所需的极限加筋力将会降低。

湿润地区毛细阻滞层路基防渗作用的数值分析

针对路基湿化过程中抗剪强度降低问题,基于非饱和土力学渗流理论,提出了采用毛细阻滞层降低路基沉降的方法。采用数值模拟方法,对比分析了在湿润气候的极端降雨条件下,传统路基和含有毛细阻滞层的路基强度、变形和安全系数的变化。结果表明在湿润气候下,毛细阻滞层仍能有效地减少降雨对路基内孔隙水压力分布的影响,从而减少路面变形,提高路基的稳定性。