引江济淮试验工程非膨胀土开发技术实验研究

引江济淮工程江淮沟通段非膨胀土资源紧缺,依托试验工程开展河道开挖弃渣弱膨胀土、崩解性砂岩资源化研究,开发非膨胀土生产技术。依据弱膨胀土降低含水率实验确定最优降低含水率工艺,利用崩解性粉砂岩天然含水率低、膨胀性弱且容易粉末化的属性,开发'原料弱膨胀土+崩解岩粉+改性剂(水泥)'复合改良非膨胀土。研究表明,使用农用旋耕机翻晒弱膨胀土具有更高的风干效率,水泥和工业盐作为外掺剂加速弱膨胀土风干的效果不明显;弱膨胀土掺入总量不超过30%的崩解岩粉作为改性土原料,可满足非膨胀土成品渗透性和压实性要求且能提高相关技术指标;原料弱膨胀土含水率与改性土压实度负相关,可通过增大压实功抵消不良级配对压实度的负面影响;改性土内水泥分布均匀性检测结果受取样间距影响,取样间隔不宜超过40 m,对应均匀度指标为0.7~0.8。

改进的Poyting-Thomson岩石蠕变模型研究

一般情况下,岩石蠕变分为3个阶段,即衰减阶段,稳态阶段及加速蠕变阶段,目前用于描述岩石蠕变的传统元件虽然可以较好地模拟蠕变的前两个阶段,但是对岩石蠕变第3个阶段的模拟效果并不是很好.因此,本文在Poyting-Thomson模型的基础上,引入一种非线性流变元件并对其进行改进,将改进后的元件与Poyting-Thomson模型进行串联,形成四元件流变模型,该模型不仅能够较好地模拟出岩石蠕变全过程,而且具有结构形式简单,参数较少等优点.然后,本文推导出四元件模型的本构及蠕变方程,并研究加速蠕变阶段的参数辨识方法.其次,利用前人所研究的岩石蠕变试验曲线对本文提出的蠕变模型进行参数确定及模型验证,最后将得出的理论蠕变曲线与试验曲线进行比较,结果表明,本文所构建的四元件非线性蠕变模型具有一定的正确性与可行性.

引江济淮试验工程中不同尺寸试样抗剪强度的试验对比研究

边坡岩土体的抗剪强度是评估边坡稳定性的关键参数,采用较小尺寸试样可能难以反映岩土体的结构性,导致测试结果偏离实际情况。为研究尺寸效应对不同岩土体抗剪强度参数取值的影响,选取引江济淮试验工程的4种典型岩土层,进行现场原位大型剪切试验与室内小尺寸试样的直剪试验。结果表明:受原位地质条件的影响,进行现场大型剪切试验时,岩土体应力-应变曲线的剪应力峰值更突出,达到峰值以后,经历1%~2%剪应变即达残余剪应力,不同岩土体应力-应变曲线表现出明显的差异性;影响岩土体尺寸效应的因素众多,仅从黏粒含量、膨胀性、取样扰动来分析现场与室内剪切试验的差异性是远远不够的,对于不同地质的实际工程,现场原位剪切试验仍然是获取合理强度参数的关键性试验。基于试验结果,给出了该地区采用室内直剪试验所得的强度参数的建议修正比率。

考虑塑性变形的分数阶岩石蠕变损伤模型研究

目前较为经典的岩石蠕变模型元件都是线性的,虽然可以较好地模拟岩石蠕变的前两个阶段,但是却无法对岩石加速蠕变阶段进行模拟,且因为忽略了蠕变初期岩石压密产生的瞬时塑性变形,模型所反映出的瞬时变形小于真实值.本文引用了裂隙压密体元件描述岩石蠕变过程中的瞬时塑性变形,通过使Riemman-Liouville分数阶微积分算子理论构建分数阶黏滞体元件,同时考虑到岩石加速蠕变阶段的岩石损伤对黏滞体的黏滞系数的影响,使得构建的分数阶黏滞体元件可以反映岩石加速蠕变阶段.将裂隙压密体和考虑损伤的分数阶黏滞体与经典的Poyting-Thomson模型进行串联组合组成新的模型,推导了新模型的蠕变方程,最后,将模型的蠕变方程与相关文献中的蠕变试验曲线进行拟合确定模型参数,同时将理论蠕变曲线与蠕变试验曲线进行对比分析,结果表明了本文所建模型的正确性.

基于MSV方法削弱端部摩擦效应的三轴力学试验研究

为了研究三轴力学试验中MSV方法对于削弱端部摩擦效应的作用,选取粉砂岩作为研究对象,利用岩石全自动多场耦合三轴试验系统,开展不同围压等级下基于MSV方法的三轴力学试验研究,同时对照开展不同围压等级下不同高径比(2.0,2.5)的三轴力学试验研究.对比分析了三轴力学试验中不同围压等级下MSV方法对于岩石强度特性、变形特性以及破坏形式的影响.研究结果表明:MSV方法通过减小压头与试样端面的摩擦系数一定程度上削弱了端部摩擦效应对强度的影响;与对照组相比,采用MSV方法进行试验得到的强度较低,弹性模量偏小、泊松比偏大,且两者随围压的变化幅度均小于对照组的测量值,说明试样变形对端部效应的敏感度降低;MSV方法在各围压等级下均可得到较理想的剪切破坏裂纹.研究结果可为室内岩石力学试验端部摩擦效应研究以及三轴力学试验的改进提供参考意见.

岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究

提出一种新的非定常粘滞系数的流变元件,然后将提出的非线性流变元件引进到PoytingThomson模型中,从而建立了新的非线性黏弹塑性流变模型,该模型不但可以较好地模拟岩石蠕变三个阶段,而且模型参数较少。推导出模型的本构方程及蠕变方程,并探讨了模型参数的辨识方法,最后利用本文建立的非线性流变模型所得到的理论曲线与砂岩蠕变试验曲线进行对比分析。结果表明:本文建立的非线性流变模型具有较高的准确性及合理性。

引江济淮软岩全黏结GFRP筋锚固蜕化现场实验

引江济淮工程边坡加固锚杆运行中会承受循环荷载,循环荷载下锚杆的黏结状态蜕化影响锚固稳定。玻璃纤维增强聚合物(Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP)筋因其耐腐蚀、高强度可用于替代钢筋解决锚杆耐久性问题。通过现场软岩边坡GFRP锚杆拉拔实验,研究循环荷载作用下的锚固效果和黏结状态变化。研究结果表明,软岩内GFRP锚杆的有效锚固长度和锚杆胶结体与围岩的黏结强度相关,低强度或破碎程度高的围岩对应较大的有效锚固长度。荷载循环所造成的黏结蜕化深度小于有效锚固深度,黏结蜕化深度以上杆体界面提供摩擦力,以下提供黏结力。黏结状态一旦受损,黏结力将失去作用。同一深度处荷载循环影响黏结蜕化的作用随次数递增,不同深度处荷载循环影响黏结蜕化的作用随深度递减。渠道水位升降产生的最大拉拔荷载小于设计荷载,GFRP锚杆的抗拔力具有较大的安全储备。GFRP锚杆加固水下软岩具有更好的耐久性和持载稳定性。

超大超长群桩基础沉降有限元分析

超大超长群桩在大跨桥梁和高层建筑中得到广泛的应用。本文以某长江大桥超大超长群桩基础为例,用三维有限元法分析了群桩基础的沉降特性。地基采用理想弹塑性模型,桩身混凝土用线弹性模型模拟,桩-土界面设置了有厚度的薄单元。假定不同大小的地基土弹性模量,分析桩顶沉降规律,研究桩顶沉降、桩身及桩底土层压缩量之间关系。同时,分析了平均桩顶沉降、平均桩顶轴力以及土体弹性模量三者之间的关系。

考虑坑角效应的深基坑围护体系分析和研究

利用理正深基坑软件对深基坑进行模拟计算,结合坑角效应理论重点研究了坑角效应下基坑角部附近土压力变化、位移变化和坑角效应影响范围的变化规律。坑角效应是指在深基坑开挖及支护过程中,深基坑坑角附近的土压力、位移等异常于普通平面情况下的土压力、位移的一种现象。坑角效应作用可以采用坑角效应影响系数来衡量,且深基坑支护结构在坑角效应的影响下,距离基坑端部越远,基坑坑角效应越小;基坑越小,坑角效应越明显;基坑开挖越深,坑角效应越显著;基坑的长宽比在1~2时,长宽比变化对坑角效应影响较显著,基坑长宽比大于2时,长宽比变化对坑角效应影响不明显。基坑开挖深度与坑角效应影响呈正相关,开挖越深,坑角效应越明显,开挖越浅,坑角效应影响越弱。

引江济淮软岩钢筋、GFRP筋锚杆承载差异试验

引江济淮试验工程采用锚杆加固河道软岩边坡。通过对钢筋、玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋锚杆实施现场拉拔试验以及锁定观测试验,研究钢筋和GFRP筋锚固性能差异。研究结果表明,试验软岩边坡下,GFRP筋锚杆承担的极限荷载大于钢筋锚杆,具有更高的界面黏结强度,GFRP筋锚杆为杆体拉断破坏,钢筋锚杆为杆体拔出破坏;GFRP筋锚杆的有效锚固长度小于钢筋锚杆,GFRP筋杆体轴力沿深度衰减速率大于钢筋锚杆,GFRP筋锚杆与胶结体具有更好的变形协调性;GFRP筋锚杆的预应力衰减率小于钢筋锚杆,锚杆预应力衰减缘自于界面黏结蜕化,围岩扰动对锚杆预应力衰减有直接影响;GFRP筋锚杆的锚固性能优于钢筋锚杆,界面黏结状态出现蜕化的剪应力水平高于钢筋锚杆。