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            《巖土工程學報》2022年第5期中文摘要
            日期:2022年05月05日 11:20:03點擊數:字號:【

            高級切線模量法及其在地基沉降計算中的應用

            楊光華1,2,3,李卓勛1,王東英2,3,李志云2,3,姜  燕2,3

            (1. 華南理工大學土木與交通學院,廣東 廣州 510640;2. 廣東省水利水電科學研究院,廣東 廣州 510610;3. 廣東省巖土工程技術研究中心,廣東 廣州 510610)

            摘  要:切線模量法方法簡單、參數少,易于工程應用,研究表明在計算常規尺寸的基礎時具有較好的精度,而對于筏板這樣的大尺寸基礎時,當計算深度較深時,存在計算沉降偏大的問題。為此提出了考慮初始切線模量沿深度增大的高級切線模量法,通過與實際工程案例和小應變有限元數值計算方法結果比較,高級切線模量法能更符合實際,進一步發展完善了切線模量法。

            關鍵詞:切線模量法;地基沉降;有限元;小應變硬化土模型

            復合襯墊中污染物一維瞬態擴散–對流運移規律研究

            馮世進,彭明清,陳樟龍,陳宏信

            (同濟大學地下建筑與工程系巖土及地下工程教育部重點實驗室,上海 200029)

            摘  要:采用GMB(土工膜)/GCL(膨潤土防水毯)/SL(土質墊層)復合襯墊全瞬態擴散–對流運移解析模型,考察了對流區域對污染物運移計算結果的影響;探討了用滲濾液水頭高度替代襯墊水頭差的簡化計算的可行性;探究了土工膜類型對復合襯墊防污阻隔性能的影響;分析了對流、擴散、吸附作用對滲瀝液中典型有機污染物運移規律的影響。研究結果表明:①滲瀝液水頭為10,5,3,0.3 m的情況下,采用全局對流模型相比局部對流模型的擊穿時間相應分別高出了233%,151%,111%,24%;②采用滲瀝液水頭替代水頭差的簡化計算結果是可行的;③采用f-HDPE土工膜的復合襯墊,其擊穿時間比采用PVC,LLDPE,HDPE的分別提高了36%,33%,22%;④滲瀝液水頭為10,5,1 m時,忽略對流作用會使擊穿時間分別被高估68%,34%,6%;⑤孔洞頻數由2.5增大到50,30,10,5個/(103 m2),擊穿時間分別縮短了54%,41%,16%,6%;⑥SL有效擴散系數降低90%,襯墊擊穿時間提高了2~6倍;SL吸附系數從1 mL/g提升到5,15,30,50 mL/g,擊穿時間分別提升了311%,1086%,2249%,3798%。以上對復合襯墊防污阻隔機理的研究結果,可為實踐中襯墊的使用和改進提供一定的參考和建議。

            關鍵詞:垃圾填埋場;復合襯墊;擴散;對流;吸附;運移規律;土工膜

            水平動荷載作用下海洋大直徑管樁動力響應解析解

            鄭長杰1,2,林  浩1,2,曹光偉3,丁選明3,欒魯寶*4

            (1. 福建工程學院土木工程學院,福建 福州 350118;2. 福建省土木工程新技術與信息化重點實驗室,福建 福州 350118;3. 重慶大學土木工程學院,重慶 400045;4. 中國海洋大學環境科學與工程學院,山東 青島 266100)

            摘  要:考慮樁–土–流體耦合振動,研究了諧和激振水平動荷載作用下的海洋大直徑管樁振動響應問題。將樁周和樁芯海水考慮為無黏性不可壓縮流體建立其控制方程求得海水速度勢解析表達式,繼而得到作用于樁身動水壓力表達式。將土體看作黏彈性介質建立樁周土和樁芯土控制方程,對土體方程直接解耦求解,得到樁周土和樁芯土位移和抗力表達式。利用樁–土體位移連續條件、樁–流體速度連續條件以及樁身邊界條件,求解得到了水平諧振荷載下海洋大直徑管樁位移解析解,并提出了樁頂水平動力柔度因子概念。將理論解所得結果與有限元結果對比,驗證了本文解的正確性。分析了海水動水壓力、埋入海水段樁長、管樁內外半徑、樁身模量、土體模量等參數對海洋大直徑管樁水平動力響應特性的影響。

            關鍵詞:海洋工程;大直徑管樁;水平振動;動水壓力;柔度因子

            基于實測的擠密砂樁復合地基沉降算法研究

            寇曉強1,2,3,于  健1,2,3,胥新偉1,2,3,宋神友4,高  潮1,2,3

            (1. 中交天津港灣工程研究院有限公司,天津 300222;2. 港口巖土工程技術交通行業重點實驗室,天津 300222;3. 天津市港口巖土工程技術重點實驗室,天津300222;4. 廣東省公路建設有限公司,廣東 中山 528400)

            摘  要:擠密砂樁作為深水原位處理地基新技術在港珠澳大橋和深中通道工程中得到了大量應用。對擠密砂樁復合地基水下原位載荷試驗測試的樁土應力分布情況進行分析,在加載過程中實測樁土應力比始終維持為6左右。對大面積水下堆載過程中的復合地基沉降進行了現場實測,對實測資料進行了統計分析,與現有的理論計算方法進行了比較,認為現有普遍應用的日本規范推薦算法,在置換率低于50%時,其計算結果相對實測值偏大,當置換率高于50%時,該方法不再適用。提出了基于實測的擠密砂樁沉降修正計算方法,并建議樁土應力比取值范圍為5~6.3。

            關鍵詞:擠密砂樁;沉降算法;樁土應力比;現場實測;

            沉降折減比斜直交替基坑支護樁現場實測及機理研究

            劉  暢1,2,馬力遙1,鄭  剛1,2,閆城東1,楊宇航1

            (1. 天津大學建筑工程學院,天津 300072;2. 濱海土木工程結構與安全教育部重點實驗室,天津 300072)

            摘  要:斜直交替基坑支護結構是利用冠梁將交替布置的豎直懸臂樁與傾斜樁連接到一起形成的無支撐支護體系。已有工程實測表明,斜直交替支護具有較好的抗傾覆和變形控制能力,然而目前還缺乏從樁身受力角度對斜直交替支護受力機理進行系統研究。結合天津市某基坑工程進行斜直交替支護樁現場監測,首次對支護斜樁的樁身受力進行測試和分析,在此基礎上利用PLAXIS有限元軟件進行數值建模,對斜樁軸力發揮機理以及斜樁傾斜角度、斜直樁排布形式對支護性能的影響展開研究。結果表明,斜直交替支護比單排傾斜樁和雙排樁支護樁的樁身軸力更大,斜樁對直樁存在著斜撐效應,且斜撐效應對支護結構變形的控制效果明顯,斜撐效應的發揮主要來源于斜樁與被動區土體相對位移產生樁側摩阻力;同時發現增大斜樁傾斜角度有利于增強斜樁的斜撐效應,使得支護樁側移減小,但同時支護樁的樁身最大正彎矩會增加;此外,在用樁量相同的情況下,不同斜直樁組合及布置形式對支護變形影響較小,采用一斜兩直的布置形式,能夠在降低施工難度的同時減少直樁的受力。

            關鍵詞:基坑支護;斜直交替樁;機理分析;樁身軸力

            基于離心模型試驗與數值計算的超高陡加筋土填方邊坡穩定性分析

            任  洋1, 2,李天斌1, 2*,楊  玲1, 3,魏大強1, 2,唐杰靈1, 2

            (1. 成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室,四川 成都 610059;2. 成都理工大學環境與土木工程學院,四川 成都 610059;3. 四川三河職業學院,四川 瀘州 646200)

            摘  要:山區機場建設中會出現超高陡(高度達百米且填方坡比陡于1︰1)的加筋土填方邊坡方案,針對這類填方邊坡穩定性方面的研究較少。以云南某機場的超高陡加筋土填方邊坡方案為例,通過大型土工離心模型試驗及數值計算開展天然工況下這類加筋土填方邊坡穩定性的研究,獲得的主要成果:①邊坡變形破壞以填方土體局部開裂、面板鼓脹和抗滑樁略微外傾為主,樁頂位移未超過設計允許偏移量;②邊坡頂部以沉降為主,坡口沉降量最大,邊坡中下部(基礎面地形陡變及筋帶變短的部位)兼有沉降和少量的側向水平位移,坡體變形滿足規范要求;③填方體內的土壓力較小,坡體中下部土壓力最大;筋帶的單元軸力基本滿足要求,僅基礎界面地形陡變及下部筋帶變短部位的少量筋帶(數量少于4%)的軸力超過了其設計值。研究表明,這類超高陡加筋土填方邊坡整體穩定性較好。但由于山區機場填方體呈上寬下窄的倒三角形,坡體中下部基礎面地形陡變及筋帶變短部位存在局部安全隱患,后續應優化方案,進一步增強邊坡中下部局部穩定及加筋體內部穩定。相關成果能為山區機場超高陡加筋土填方邊坡整體穩定性及后續研究提供參考,也可為類似離心試驗提供借鑒。

            關鍵詞:高填方邊坡;加筋土;離心模型試驗;數值計算;穩定性

            基于空間分布的邊坡位移測量數據質量評估方法研究

            陳思宇,張  嘎*

            (清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點試驗室,北京 100084)

            摘  要:滑坡災害預警依賴于邊坡位移等監測數據,因此數據質量評估具有重要意義。對邊坡剖面位移多點測量數據進行了分析,結果表明邊坡在變形破壞過程中一般可劃分為不同位移特點的3個區域,同區域各點的位移測量數據具有相關性并且該相關性隨著測點間距離的增加而衰減?;谝幝烧J識,設計了邊坡區域劃分算法,提出一種測點相似度衰減方程,建立了一種邊坡位移大數據質量快速評估方法。針對邊坡離心模型試驗位移測量結果進行分析,驗證了方法的有效性。該方法更新迭代時間復雜度較低,能夠滿足大數據快速處理的要求。

            關鍵詞:邊坡;剖面位移;監測;大數據;質量評估

            改進屈服面和旋轉硬化準則的各向異性黏土彈塑性模型

            李夢姿1,2,蔡國慶*1,2,趙成剛2

            (1. 北京交通大學城市地下工程教育部重點實驗室,北京 100044;2. 北京交通大學土木建筑工程學院,北京 100044)

            摘  要:基于臨界狀態理論和旋轉硬化法則提出了改進的各向異性模型。首先從恒定應力比加載試驗結果出發,采用對數型插值函數描述土體的變形特性,通過增加參數n,推導出可以呈現多種形狀的各向異性土屈服面表達式。屈服面在n>1,n<1和n=1時分別呈現淚滴形、子彈頭形和橢圓形。然后提出了恒定應力比加載時旋轉硬化法則邊界值表達式,在各向同性和臨界狀態下,該表達式的值最終為0。該模型在n=1且不考慮屈服面旋轉時,可以退化為經典的修正劍橋模型。最后運用顯示積分算法實現模型的數值化,并采用恒定應力比加載試驗、變換應力路徑試驗、排水三軸壓縮試驗、不排水三軸壓縮試驗和不排水三軸伸長試驗對模型進行驗證。結果表明,所提出的各向異性模型能較準確地描述黏性土在一系列應力路徑下的體積變形特性、剪切特性和強度特性。

            關鍵詞:各向異性;屈服面;臨界狀態;本構模型

            土–地下結構相互作用的三維弱耦合有效應力分析法

            趙  凱1,夏高旭1,王彥臻*1,趙丁鳳2,莊海洋1,陳國興1

            (1. 南京工業大學巖土工程研究所,江蘇 南京 210009;2. 中交上海航道勘察設計研究院有限公司,上海 200120)

            摘  要:地震波傳播至土–結構接觸界面時會發生反射與透射現象,結構周圍土體處于往復剪應力和正應力差耦合的三維循環剪切狀態。采用三維等效剪應變算法和加卸載判據將一維Davidenkov非線性滯回模型與剪切–體積應變耦合的孔壓增量模型拓展至三維應力空間??紤]循環加載過程中土骨架循環剛度退化與超靜孔隙水壓力增長的耦合關系,建立了三維應力空間中的弱耦合有效應力分析法?;贏BAQUS顯式求解器,實現了該有效應力算法,可應用于大型三維可液化場地中的土–地下結構體系非線性地震反應分析。針對已完成可液化場地三層三跨地鐵車站結構試驗開展數值模擬,結果表明:超靜孔隙水壓力的累積導致土的性狀變化顯著影響土–地下結構動力相互作用,數值模擬得到的土–結構接觸界面能量聚焦時刻以及該時刻對應的瞬時卓越頻率與振動臺試驗結果均吻合較好,提出的三維弱耦合有效應力法能較為理想地反映振動臺試驗中土–地下結構動力相互作用特性。土骨架有效應力水平顯著影響超孔壓比的發展規律,振動臺不完備的密度相似比設計會造成模型結構周圍地基土與原型的超孔壓比分布規律存在差異。

            關鍵詞:可液化場地;土–結構動力相互作用;弱耦合有效應力分析法;振動臺試驗

            不同中主應力系數和負溫條件下凍結砂土真三軸試驗研究

            馬芹永1,2,3,黃  坤*1,2,3,馬冬冬1,2,3,姚兆明1,2,3,周兆曦1,2,3

            (1. 安徽理工大學省部共建深部煤礦采動響應與災害防控國家重點實驗室,安徽 淮南 232001;2. 安徽理工大學礦山地下工程教育部工程研究中心,安徽 淮南 232001;3. 安徽理工大學土木建筑學院,安徽 淮南232001)

            摘  要:為研究凍土在復雜應力路徑下的力學性質,利用自主研發的凍土真三軸儀,研究了溫度和中主應力系數bf對凍結砂土強度和變形特性的影響。試驗結果表明:不同試驗條件下的偏應力–大主應變曲線均表現出應變硬化的特性。當0 ≤ bf≤ 0.5時,破壞強度隨bf的增加而增加,當b從0.5增長到1時,破壞強度表現出降低的趨勢,且bf>0時的強度均大于bf=0的強度。強度隨著溫度降低呈現出線性增長規律。隨著bf的增加,中主應力方向上的變形由膨脹向收縮轉變;小主應力方向始終產生膨脹變形,且變形速率加快;體應變均表現出先剪縮后剪脹的特性。應力水平在30%~95%區間內的試驗點適用于計算Duncan-Chang模型參數。

            關鍵詞:真三軸;凍結砂土;中主應力系數;力學特性;Duncan-Chang模型

            液化夾層場地地鐵車站結構離心機振動臺試驗方案設計

            張梓鴻1,許成順*1,閆冠宇1,杜修力1,李  洋2,周燕國3

            (1. 北京工業大學城市與工程安全減災教育部重點實驗室,北京 100124;2.中國鐵道科學研究院集團有限公司,北京 100081;3.浙江大學軟弱土與環境土工教育部重點實驗室,浙江 杭州 310058)

            摘  要:為深入研究液化夾層場地地鐵車站結構地震破壞反應,依托浙江大學ZJU400土工離心機振動臺系統,開展了系列液化夾層場地地鐵車站結構地震破壞反應試驗。詳細介紹了試驗方案和試驗流程,并針對目前國內外尚無液化夾層場地制備先例的現狀,介紹了夾層場地的制備過程、結構防水、離心過程中砂土層初始孔壓的釋放等技術細節。系列試驗最終獲得了較為理想的試驗效果,達到了研究液化夾層場地地鐵車站結構地震破壞反應的試驗目的。整個試驗方案設計的介紹將對今后該類型試驗的開展提供一定參考。

            關鍵詞:液化夾層場地;地鐵車站結構;地震破壞反應;試驗技術;試驗方案設計

            顆粒特性對材料小應變動力特性的影響

            黃志鵬1,魏  驍*1,潘  坤2,楊仲軒1

            (1. 浙江大學建筑工程學院,浙江 杭州 310058;2. 浙江工業大學土木工程學院,浙江 杭州 310014)

            摘  要:土體的小應變剪切模量和阻尼比是表征土體動力學特性的重要參數。針對文獻中關于砂土顆粒形狀與粒徑大小對小應變動力特性的影響仍存在爭議,利用能量注入式虛擬質量共振柱,系統測量了特定形狀與粒徑的聚碳酸酯顆粒試樣的小應變剪切模量和阻尼比。試驗結果表明,顆粒粒徑大小對試樣的小應變動力學特性影響不大,而顆粒形狀則有顯著影響。球形顆粒試樣的小應變剪切模量小于橢球顆粒和雙球顆粒的試樣,而球形顆粒試樣的小應變阻尼比大于橢球、雙球顆粒試樣。橢球和球形顆?;旌显嚇拥男兗羟心A亢妥枘岜葎t處于兩種單一顆粒之間。小應變剪切模量與阻尼比均與顆粒綜合規則度存在較好的相關性,表明綜合規則度可用于表征顆粒形狀對材料小應變動力特性的影響。

            關鍵詞:顆粒特性;小應變;剪切模量;阻尼比;共振柱;綜合規則度

            基于顆粒破碎耗能的粗粒料剪脹方程研究

            吳二魯1, 2,朱俊高*1, 2,陸陽洋3,錢  彬3

            (1. 河海大學巖土力學與堤壩工程教育部重點實驗室,江蘇 南京 210024;2. 河海大學江蘇省巖土工程技術工程研究中心,江蘇 南京 210024;3. 南京水利科學研究院巖土工程研究所, 江蘇 南京 210024)

            摘  要:粗粒料顆粒破碎和應力變形的內在聯系可以用顆粒破碎耗能反映。研究了三軸試驗過程中粗粒料的顆粒破碎變化規律,根據此規律對Ueng等提出的考慮顆粒破碎的能量平衡方程中的摩擦系數M進行了修正,以此解決依據該能量平衡方程計算出的顆粒破碎耗能違反熱力學定律的問題。在此基礎上,發展了一個形式簡單且適用于粗粒料的剪脹方程。主要結論如下:①提出的顆粒破碎指標與圍壓及軸向應變之間的數學關系可以較好地描述三軸試驗過程中粗粒料的顆粒破碎變化規律;②通過對能量平衡方程中的摩擦系數進行修正實現了顆粒破碎耗能的合理計算,滿足了熱力學定律;③試驗結果表明,剪脹耗能在總的輸入功里占比甚微,在能量平衡方程中可以忽略剪脹耗能;④與M之間存在一個明顯的線性關系,將其代入忽略剪脹耗能的能量平衡方程得到了最終的剪脹方程。研究表明,該剪脹方程可以較好地模擬粗粒料的剪脹行為,而且其數學形式簡單,可以推出其塑性勢函數,為后續考慮顆粒破碎的分數階本構模型的研究提供了條件。

            關鍵詞:粗粒料;顆粒破碎;分數階;摩擦系數;剪脹方程

            樁頂水平動荷載作用下水–樁–土相互作用的解析解

            趙  密1,黃義銘1,王丕光*1,徐海濱2,杜修力1

            (1.北京工業大學城市與工程安全減災教育部重點實驗室,北京 100124;2. 中國長江三峽集團有限公司,北京 100038)

            摘  要:近海結構單樁基礎一般會遭受到多種水平動力荷載作用。針對端承樁在樁頂水平動力荷載作用下的動力響應問題,建立了一種三維水–樁–土相互作用系統模型;首先,樁和土體假設為線黏彈性介質,水體假設為線性聲學介質;然后通過亥姆霍茲分解和分離變量法,給出了水體和土體阻抗對水–樁–土相互作用系統中樁體動力響應的解析解,進一步根據樁與水體、土體接觸界面的連續條件,得到頻域下樁體位移表達式。通過與子結構方法進行對比,驗證了本文解析解的合理性;最后研究了不同樁體和土體參數時水體對樁體頂部位移響應的影響。結果表明,在海上樁基設計中考慮水–樁–土相互作用是非常有必要的。

            關鍵詞:近海結構;解析解;水平振動;樁–水相互作用;樁–土相互作用

            隔離樁對隧道開挖誘發土體豎向位移牽制效應的理論分析

            曹利強1,2,3,4,陳湘生*1,2,4,5,張頂立3,蘇  棟1,2,4,5

            (1. 深圳大學土木與交通工程學院,廣東 深圳 518060;2. 深圳大學未來地下城市研究院,廣東 深圳 518060;3. 北京交通大學城市地下工程教育部重點實驗室,北京 100044;4. 深圳大學濱海城市韌性基礎設施教育部重點實驗室,廣東 深圳 518060;5. 深圳市地鐵地下車站綠色高效智能建造重點實驗室,廣東 深圳 518060)

            摘  要:隔離樁作為一種高效的防護措施被廣泛應用于城市隧道施工環境效應的控制中?;趦呻A段理念建立了可考慮隔離樁與土體之間相對滑移(采用樁側彈簧與樁端彈簧模擬)的樁-土豎向相互作用的解析模型?;谠撃P筒⒁胱冃螀f調關系,利用改進的Loganathan-Poulos(L&P)公式和一般化的豎向位移的Melan解,求解了隔離樁與土體之間的相互作用力(即彈簧內力)。利用疊加原理,進一步求解了隔離樁牽制下隧道開挖引起的地層豎向位移,該結果通過與既有解析方法和現場實測數據對比得到了驗證?;谛绿岢瞿P偷慕馕鼋Y果,分析并揭示了隔離樁對地層豎向位移發揮牽制作用的力學機制。研究表明,隔離樁對土體的牽制作用可以分為向上牽制和向下牽制兩個部分,向上和向下牽制作用相結合共同驅使土體豎向位移沿深度方向由原來的隧道開挖引起的不均勻狀態轉變為相對均勻狀態。隔離樁的樁側與樁端彈簧剛度決定了樁與土體相互作用的程度,其剛度越小則相互作用力越小,樁與土體的相對位移越大,向上與向下牽制效應也越小。相關研究可為隔離樁的設計和效應評估做出理論指導。

            關鍵詞:理論分析;盾構隧道;隔離樁;豎向位移;牽制效應

            根系形態和層次結構對根土復合體力學特性影響研究

            徐  華1,袁海莉1,王歆宇2,王  棟2,陳建勛1,榮才權1

            (1. 西南交通大學土木學院,四川 成都 610031;2. 中鐵二院工程集團有限公司,四川 成都 610031)

            摘  要:植物根系的結構特征包括形態和層次結構,對根土復合體力學特性影響顯著。通過開展黑麥草生長參數測試及直剪試驗,獲得了不同時期根土復合體的力學特征;采用自主研發的MechRoot程序建立了符合黑麥草根系結構特征的根土復合體模型,研究黑麥草不同形態和層次結構根系在直剪過程中的軸力水平以及占比情況,闡明了根系形態與層次結構對根土復合體力學特性影響及固土作用機理。研究表明:植物根系能明顯提高土體的強度,根土復合體的抗剪強度增加主要是由黏聚力增加引起,增幅最大達4.99 kPa;隨根系形態復雜程度增加,剪切過程中根系能夠調動更大范圍土體抵抗剪切變形,根系周圍的剪切帶和塑性區分布范圍不斷增加,并向根系周圍集中,根土復合體的抗剪強度提高;根土復合體剪切過程中,各層次根系發揮作用逐漸變化,一級根、二級根、三級根的軸力水平分別為3.87,1.50,0.15 N,隨根系生長發展,二級根、三級根參與到根系固土作用的比例不斷增大,最大貢獻分別為43.69%,13.80%。

            關鍵詞:根土復合體;直剪試驗;根系形態分布;根系軸力;有限元模擬

            考慮圍壓效應和強度脆性跌落的巖石全應力–應變曲線統計損傷模擬方法

            張  超1,曹文貴2,趙  衡2,賀  敏3

            (1. 湖南科技大學巖土工程穩定控制與健康監測湖南省重點實驗室,湖南 湘潭 411201;2. 湖南大學巖土工程研究所,湖南 長沙410082;3. 湖南工業大學土木工程學院,湖南 株洲 412007)

            摘  要:為了建立能夠較準確地描述巖石全應力–應變曲線的統計損傷模擬方法,針對目前統計損傷本構模型在模擬圍壓效應和強度脆性跌落方面存在的嚴重缺陷,首先,基于三軸壓縮條件下脆性巖石基本變形特征,將巖石視為由軟物質和硬物質兩種細觀化材料串聯組成,建立宏細觀物質變形分析模型;然后,基于瞬時應變分析方法和統計損傷理論,分別提出軟物質和硬物質的變形分析方法,從而建立能夠考慮圍壓效應和強度脆性跌落的巖石全應力–應變曲線統計損傷本構模型,給出參數的確定方法;最后,通過模型驗證與分析,模型不但能夠描述巖石初始宏觀變形特征與圍壓之間的關系,也能夠消除巖石軸向峰后理論變形曲線存在的隨機性,從而能夠較準確地模擬出巖石全應力–應變曲線,表明方法具有一定的合理性和可行性。

            關鍵詞:脆性巖石;統計損傷;圍壓效應;強度脆性跌落;全應力–應變曲線

            考慮干密度影響的壓實黃土土水特征與滲透特性試驗研究

            張  林1,2,李同錄*1,2,陳存禮3

            (1.長安大學地質工程與測繪學院,陜西 西安 710054;2. 黃土高原水循環與地質壞境教育部野外科學觀測研究站,甘肅 正寧 745339;3. 西安理工大學巖土工程研究所陜西省黃土力學與工程重點實驗室,陜西 西安 710048)

            摘  要:為了研究干密度對壓實黃土土水特征、滲透特性的影響,用一維瞬時土柱滲透儀開展了不同干密度壓實黃土的常水頭滲透試驗,得到了入滲量、體積含水率、吸力時程線與土水特征曲線;利用瞬態剖面法計算了非飽和滲透系數,分別得到其與吸力和飽和度的關系曲線。結果表明:干密度增大,入滲量時程線趨于平緩,吸力和體積含水率時程線轉折點后移,陡變段斜率增大,其變化規律可用5個時間段進行描述;水自試樣底部流出穩定后,不同干密度試樣皆未完全飽和,其最大飽和度隨干密度增大而增大;干密度增大,土水特征曲線上移,滲透性曲線規律性下移?;谠囼灲Y果,分別建立了直接考慮干密度影響的土水特征和滲透性函數的歸一化模型。

            關鍵詞:干密度;壓實黃土;滲透試驗;土水特征;滲透性

            法向循環荷載下筋土界面的剪切應力規律及預測

            王  軍1,朱  晨2,劉飛禹*2,孔劍捷2,姚嘉敏2

            (1. 溫州大學建筑工程學院,浙江 溫州 325035;2. 上海大學力學與工程科學學院,上海  200444)

            摘  要:為了研究法向動荷載作用下筋土界面的剪切應力變化規律,采用大型動態直剪儀,對相對密實度為75%的礫石和土工格柵的界面進行了剪切試驗,研究了4種法向初始應力(20,40,60,80 kPa)和4種法向荷載振動幅值(10,20,30,40 kPa)對筋土界面循環剪切特性的影響。在試驗的基礎上,建立了法向循環荷載作用下筋土界面在峰值前和殘余階段的剪切應力-法向應力表達式。同時,結合應力時間差規律,并考慮法向初始應力和荷載振幅等的影響,提出了界面剪切應力-剪切位移的表達式。將兩種預測表達式與試驗結果進行了對比,均具有較好的吻合度,驗證了方法的正確性。

            關鍵詞:筋土界面;法向循環荷載;直剪試驗;剪切強度預測

            長期列車荷載下無砟軌道X形樁-筏復合地基動力響應模型試驗

            孫廣超1, 2,李建林1,孔綱強*1, 3,羅  雅2,王樂華1,鄧華鋒1

            (1. 三峽大學三峽庫區地質災害教育部重點實驗室,湖北 宜昌 443002; 2. 深圳市龍崗區建筑工務署,廣東 深圳 518100;3. 河海大學巖土力學與堤壩工程教育部重點實驗室,江蘇 南京 210098)

            摘  要:基于縮尺比例為1︰5的無砟軌道X形樁-筏復合地基模型試驗,在長期列車循環荷載作用下開展飽和砂土地基中該復合地基的動力響應研究,分析X形樁樁身動應力、樁側摩阻力以及累計沉降隨荷載循環次數的變化規律。試驗結果表明,樁身軸力和累積沉降均隨加載次數的增加而逐漸增加,但增加的速率逐漸放緩,樁身軸力的發揮具有明顯的時間效應。加載頻率越小,樁身軸力趨于穩定所需的荷載加載次數越少。在樁頂向下1 m范圍內為負摩阻力區,在1 m范圍外為正摩阻力區,中性點位置在樁長的1/4處。歸一化樁身軸力、樁側摩阻力和沉降隨歸一化荷載循環次數的變化規律均可用對數函數描述。

            關鍵詞:列車荷載;無砟軌道;樁–筏復合地基;樁身動應力;樁側摩阻力;累積沉降

            基于密實核理論的TBM盤形滾刀磨損預測模型研究

            佘  磊1,張社榮1,和孫文2,王  超*1,李  雷2,景  勇2,劉  勇3

            (1. 天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室,天津 300354;2. 中電建水利水電第十四工程局有限公司,云南 昆明 650051;3. 中電建南方建設投資有限公司,廣東 深圳 518025)

            摘  要:CCS(Constant Cross Section)盤形滾刀磨損是影響硬巖隧道掘進工作效率和成本預算的關鍵問題。根據CCS型滾刀的工作特點和巖石切割破碎原理,分析研究滾刀破碎巖石的復雜應力狀態,建立了考慮密實核效應的滾刀破巖機理。通過推導密實核長度的理論解析式,獲得了基于塑性去除磨粒磨損機制的滾刀磨損量與法向荷載之間的數學關系式,進而提出了滾刀磨損速率及切削壽命預測模型?;诖?,分析計算了深圳地鐵12號線某區間共757環的正面滾刀實測磨損數據,發現預測值與實測值的相對差異率值均小于10%,驗證了預測模型的有效性。此外,通過與現有滾刀磨損預測模型對比分析,結果表明本文提出的預測模型計算結果更接近于現場實測值,說明了滾刀磨損速率和切削壽命指標可作為評價滾刀磨損特性的可靠指標,為TBM工程現場刀具更換方案設計提供更為合理可行的理論依據。

            關鍵詞:CCS型滾刀;密實核效應;均勻磨損;預測模型;實例驗證

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