基于温度示踪的地下水流速测量研究

研究地下水的流动特性具有重要的意义,在以往的研究中,分布式温度传感可以用于识别地下水的渗流速度和位置,受此启发,通过建立数学模型和物理模型模拟现场环境及工况,基于点热源主动加热以及对加热阶段和冷却阶段的连续温度监测,推导出温度变化速率与一维地下水渗流速度的函数关系,并通过室内试验予以验证.结果显示,在地下水流速为一维且恒定、流速较大且范围在1×10^(-3)~1×10^(-2)cm/s时,可以通过该方法进行流速的计算.在工程实际中可以该方法用于在空间和时间维度上监测温度和渗流情况.

热−力耦合作用下垃圾土体积变形特性和模型研究

城市生活垃圾填埋场因有机质降解产热导致其内部温度长期高于环境温度,引发工程运维问题。垃圾土温控三轴试验结果发现,温度变化引起的垃圾土体积应变与应力水平有关,且弹性体积应变占比较大,影响以塑性体积应变为硬化参数的弹塑性本构模型研究。在前期试验基础上,采用GDS温控应力路径三轴仪,研究了排水条件下温度对垃圾土中黏土体积变形特性和压缩特性的影响,并与相同条件下垃圾土体积变形特性进行比较,揭示了温度变化对垃圾土体积变形特性的影响机制。基于垃圾土温控三轴试验结果,推导了垃圾土热弹塑性压缩指数λT和热弹性压缩指数κT的确定方法;采用等效应力原则,假设温度变化引起的弹塑性体积应变等于某一等效应力增量引起的弹塑性体积应变,建立了垃圾土在热−力耦合作用下的体变计算模型,并对模型进行了验证分析。研究结果表明,孔隙比是影响垃圾土温度体积应变的主要因素;垃圾土的λT和κT随初始固结应力的增加而减小,比黏土高一个数量级;选取常温下相应固结应力水平的回弹指数κ和压缩指数λ比例值(κ/λ)能够较好地模拟热−力耦合作用下垃圾土的体积变形特性。

土动力学与岩土地震工程研究进展

综述了目前国内外土体动力本构模型、动力分析和动力测试研究的现状和进展，着重对复杂荷载下的动力弹塑性模型和弹塑性动力分析研究作了较详细的介绍，并对各种方法的优缺点进行了比较和评述．对今后土动力学和岩土地震工程的研究提出了初浅的看法．

岩土样本力学参数的模糊统计特征研究

岩土工程参数中的各种信息都存在模糊性。通过对岩土样本力学参数试验值的研究,提出当分析样本统计特征时,应该充分考虑模糊不确定性因素对参数特征值的影响。在确定的参数隶属函数基础上,推导了岩土样本力学参数模糊统计特征值的计算公式,并证明了公式的合理性。应用实例表明,由于文中提出的计算方法考虑了参数模糊性的影响,其计算结果比按常规统计方法得到的结果更具合理性。在任何情况下,模糊方差和模糊变异系数都比常规统计方法得到的方差和变异系数小。分析结果表明,该方法具有广泛的推广价值。

岩土边坡稳定性分析的模糊有限元方法研究

针对边坡工程稳定性评价的岩土力学参数的模糊性,研究了边坡稳定性分析的模糊有限元方法,并提出了边坡工程分析的模糊有限元快速求解方法。利用模糊有限元方法对实例边坡工程进行了模糊有限元研究,研究结果表明:岩体力学参数的模糊性会导致边坡位移和应力分析结果的模糊性,而采用模糊有限元分析方法对边坡进行分析可以增加工程技术人员对边坡位移、应力和安全度的全面认识,降低由于计算参数模糊性的影响带来边坡稳定性评价风险。

模糊分析理论及其岩土工程中的应用研究

岩土工程中广泛存在着各种不确定性信息,主要包括随机信息、模糊信息、灰色信息和未确知信息。对不确定性信息的研究有助于人们对工程的安全运行有更加全面的认识和了解。在全面回顾不确定性分析方法在结构工程及岩土工程领域研究进展的基础上,重点研究了模糊分析技术在岩土工程领域中应用的可行性及有效性。以计算力学参数的模糊处理,到结构的模糊力学分析,再到计算结果的模糊评价为主线对岩土工程中存在的模糊性进行全面、系统地研究,提出了岩土工程模糊分析的方法,并着重研究了计算力学参数的模糊性对工程结构应力、位移及稳定性的影响。 研究工作主要集中在以下几个方面: (1) 证明了单源模糊数与清晰数相加仍然是一个单源模糊数的推论;修正了单源模糊数的运算规则,为模糊有限元快速求解方法提供了数学依据。 (2) 推导了岩土工程参数随机模糊均值及方差的计算公式,证明了该计算公式的正确性和合理性,论证了随机模糊均值及方差与传统均值和方差之间的关系,证明了传统的力学参数随机处理方法是模糊随机处理方法的一种特例的论点,并编制了相应的随机模糊统计特征值计算程序。研究算例表明:随机模糊统计方法计算得到的随机模糊方差和变异系数都比按随机统计方法得到的方差和变异系数要小,说?

岩土小应变问题研究进展

岩土小应变情况下表现出许多与一般中大应变实验不同的特性。现场测试表明岩土工程中应变一般都比较小。因而近年来岩土小应变问题受到重视。本文对当前岩土小应变力学行为实验研究与本构模型研究进展进行了较为系统的描述。提出了合理描述岩土小应变力学特性需要进一步研究的几个问题。

均质SAP复合土质覆盖层水分运移规律研究

为了提高覆盖层的防渗性能,提出采用高性能吸水性树脂(SAP)颗粒提升土体的储水能力,掺入土中构建均质SAP复合土质覆盖层,然而其水分运移规律尚不明确。开展了一系列简易蒸发单元试验和土柱模型试验,测量了SAP复合土质覆盖层不同深度孔隙水压力和体积含水量的变化。研究表明,质量分数1%的SAP颗粒掺入土中形成的SAP混合土体,饱和体积含水量增加了29%,土水特征曲线中下降段的斜率绝对值增加了36%,但进气值几乎无变化。在失水过程中孔隙水压力降低较快,而体积含水量降低明显较慢,存在较强的滞回效应。覆盖层中的SAP混合土体的体积含水量(储水量)随着深度的增加而减少。在南京地区百年一遇的极端降雨条件下,均质SAP复合土层下渗量仅为12.7 mL,而均质砂土层渗流量高达2510 mL,说明防渗性能良好。

边桩加强型素砼桩复合地基承载试验研究

为提高素砼桩复合地基的加固效果,试验研究边桩加强型素砼桩复合地基在大荷载快速加荷下的承载机制。研究表明:素砼桩复合地基将大部分荷载传递到桩端下卧层承担,相对减小了浅层软土的压缩、剪切变形,利用了深层土体的抗压、抗剪性能。试验荷载在42 d内累计达到350 kPa时地基整体稳定性良好,大荷载下复合地基中素砼桩会发生倾斜或弯曲,桩身混凝土在软硬土层交界处存在拉裂损伤破坏的隐患,地基稳定性分析时应考虑桩身混凝土损伤影响。加强型边桩对素砼桩复合地基具有显著的控稳作用,相同布桩型式的边桩等强地基则不能保持地基稳定,控稳作用主要是限制浅层土体的水平位移,加强桩的有效深度取决于持力层所能提供的抗力大小。边桩等强地基失稳时素砼桩桩体破坏是有序的,边桩位置属于先期破坏的桩位,设置加强边桩的方案是合理的。

玄武岩脆性类岩石相似模型材料比选与力学特性测试研究

工程开挖区特殊断续柱状节理玄武岩赋存环境往往地质条件复杂、地应力水平较高,玄武岩块体单轴抗压强度高、离散性强,失效破坏脆性张拉劈裂特征显著,原生隐裂隙对强度和变形影响明显。以硬脆性玄武岩为研究对象,通过制备5类质量比模型材料试样,基于单轴压缩试验、巴西劈裂试验与声发射测试等技术手段,在相似比原则的基础上,在应力-应变曲线形式、试样破坏方式、压拉比(脆性指标)与物理力学参数等方面比选了可模拟柱状节理玄武岩岩块力学响应的脆性类岩石相似模型材料。研究成果可为断续柱状节理玄武岩物理模型试验开展各向异性力学响应、损伤演化特征与渗流-应力耦合特性等研究提供技术与材料支撑。

玄武岩脆性相似材料的起裂和损伤强度特征试验研究

岩石起裂强度和损伤强度是评价硬岩高应力破坏的重要指标。利用可表征玄武岩块体物理力学行为的脆性类岩石相似模型材料,基于Hoek三轴压缩试验与声发射测试,开展了模型材料的变形破坏特征、声发射特性、裂纹起裂与损伤应力阈值水平、岩石起裂与损伤强度特征等方面的研究工作。研究成果揭示了模型材料的硬脆性破裂演化特征,给出了模型材料的裂纹起裂应力、损伤应力阈值,定义了模型材料的起裂强度包络线与损伤强度包络线,探究了玄武岩块体脆性相似材料的起裂强度和损伤强度特征。研究成果可为玄武岩地区地下洞室开挖片帮、岩爆或破裂等应力控制型破坏的预警预报提供一定的技术支撑。

SICP方法加固饱和砂土提高抗液化能力的动三轴试验研究

在地震作用下,饱和砂土地基易达到液化状态,从而形成安全隐患。以标准砂为材料进行大豆脲酶诱导碳酸钙沉积(SICP)的胶结固化,对30%、40%和50%相对密实度下的中密砂分别做1~3次处理,进行不同循环剪应力与有效固结围压比值下的动三轴试验。通过分析动应变、超孔隙水压力、动循环次数,对SICP方法处理饱和砂土的抗液化效果进行评价。结果表明:试样的孔压与应变发展都呈现出分阶段增长的特点,孔压在加载瞬间会急剧增长到一定水平,而后伴随塑性应变以稳定的速率增长,直至破坏。SICP方法处理饱和砂土能有效增强砂土的抗液化能力,减缓超孔隙水压力的增长速度,且处理次数越多,密实度越高,抗液化效果越好。

褶皱土工膜+针刺钠基膨润土防水毯复合衬里的剪切试验研究

防渗工程中土工膜的褶皱现象普遍存在,然而目前关于土工膜界面剪切特性的研究大都忽略了褶皱的影响。以糙面土工膜(GM)和针刺钠基膨润土防水毯(GCL)组成的复合衬里为研究对象,利用水化变形试验证实两步水化法能有效地加速含褶皱GM+GCL复合衬里的水化步骤,使用大尺寸温控水浴直剪仪对含褶皱GM+GCL复合衬里的剪切特性进行了试验研究。通过将含褶皱GM+GCL复合衬里的剪切特性与无褶皱复合衬里进行对比分析,揭露了GM褶皱对复合衬里剪切特性的影响机制。GM褶皱的存在使得GM+GCL复合衬里的剪切应力-位移曲线产生较大差异,并使得低压下复合衬里的抗剪强度明显降低。GM褶皱使复合衬里产生明显的渐进破坏效应,复合衬里内部能出现多种破坏模式共存的现象。

某工程浅埋型隧洞地表注浆效果研究

针对某工程浅埋隧洞北部穿越VI级围岩区域土体松散、岩体极易破碎,围岩极易坍塌变形的特点,工程选用P·O42.5普通硅酸盐水泥和直径32mm的PE管,通过普通水泥单浆液注浆方法对VI围岩进行超前加固,并通过钻孔取芯法和压水试验检验注浆效果。基于现场施工情况以及施工过程中出现的问题,进一步探讨了注浆工艺效果的保证措施。

黏土砾石地层隧洞开挖压力拱数值模拟研究

为分析黏土砾石层中隧洞开挖时周围土体中拱效应的发展规律,基于离散元的方法研究了不同含石率下土体的位移发展过程,分析了隧洞从开挖到塌方结束过程中应力变化曲线,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.结果表明:隧洞顶部的土体位移最大,越靠近隧洞两端越小,受扰动区域的沉降最大值随含石率增加而减小,同时更集中在隧洞顶部;隧洞开挖后,应力变化过程主要分为成拱阶段、坍塌阶段以及稳定阶段,隧洞周围土体的应力呈现环向应力增加、径向应力减小的趋势,在隧洞边墙处出现应力集中现象;通过应力张量十字架来反映土体的应力大小与方向,展示了塌落拱与开挖时步的关系,清楚地显示了拱效应在黏土砾石层中的形态,揭示了拱效应由成型到消失的变化机理,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.

基于有限元强度折减法的粗粒料路堤稳定性研究

为研究山区高等级公路粗粒料高路堤填筑及质量控制关键技术,采用有限元强度折减法对综合位移失稳判据分析粗粒料路堤稳定的适用性及参数影响情况。结果表明,综合位移失稳判据在粗粒料路堤稳定有限元强度折减分析中是可行的,基于综合位移失稳判据所得的安全系数随剪胀角的增大而增大,随荷载分级次数的增加而增大,随折减范围的减小而增大。

高围压高水压作用下脆性岩石强度变形特性试验研究

对锦屏二级水电站引水隧洞大理岩、砂岩进行高围压高水压条件下全应力应变过程三轴压缩试验,分析高围压高水压对脆性岩石变形、强度及脆延转化特性的影响,探讨围压变化范围较大时岩石强度与围压及高孔隙水压之间的关系.结果表明:在较大围压范围内,有无施加水压力2种条件下,σ1与σ3之间均呈非线性关系;高孔隙水压力加速了岩石的脆性破裂,降低了岩石的强度.

滨海盐渍土作公路路基填料试验研究

滨海盐渍土是一种特殊土,具有溶陷、腐蚀等不良工程特性,如何将其作为资源用于公路路基填料已成为滨海地区交通建设发展中的重要岩土工程问题之一。从滨海盐渍土的工程应用角度出发,利用石灰、水泥和新型高分子固化材料SH对其进行固化试验研究,并分析探讨了龄期、制样用水、浸泡用水和土中含盐量对固化盐渍土强度的影响及其水稳性。试验结果表明:滨海盐渍土经石灰、水泥和SH综合固化处理后,其强度和水稳性能达到规范要求,可以用作公路路基填料。