中国冻土力学研究50a回顾与展望

中国多年冻土和季节冻土面积分别占国土面积的 21.5% 和 53.5% 。在这些地区,地表层都被一层冬冻夏融的冻结–融化层覆盖,作为地基的冻结–融化层,在其冻融过程中土体性质受气温的变化直接影响着上部建筑物的稳定与安全,因此,在冻土地区进行水利工程、工业与民用建筑及交通运输工程的建设,就必须对冻土及其与工程建筑物相互作用的一系列工程冻土学理论和实践问题做出解答,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性、耐久性及经济合理性。简要回顾了中国冻土力学的创始和发展过程,阐述了冻土力学在强度与变形、本构模型研究、水热过程研究、冻土与结构物相互作用研究及冻土力学测试技术的发展等 5 个方面的成就,并根据冻土力学学科特点、工程建设对冻土力学发展的要求以及相关学科的发展趋势,展望了冻土力学未来的发展方向。     

深土冻土力学的研究现状与思考

人工冻结技术在深部地下工程施工中的广泛使用,使人们更加迫切地认识到对深土冻土力学研究的必要性。本文 通过分析目前国内外对深部岩土工程的认识,在前人对深土及深土冻土理解的基础上,考虑深土冻土形成过程的特殊性及受力特点,从新的角度给出了深土冻土及深土冻土力学的概念,阐述了深土冻土力学的主要研究内容。最后通过对深土冻土力学研究现状的分析,从深土冻土室内物理力学试验研究、大型模型模拟研究、理论模型研究以及工程应用等四个角度讨论了目前室内进行深土冻土力学研究所面临的主要问题。     

循环荷载下冻土桩基力学特性分析

近几年,我国重大基础设施工程建设向寒冷地区转移趋势尽显.作为寒冷区域工程的基础承载体,冻土桩基在不同类别环境、运营条件下的力学特性得到了工程建设者的极大关注.因此,为了给冻土桩基施工提供一些参考,利用冻土低温循环三轴试验方法,研究了冻土桩基在往复循环荷载下的力学特性及变化规律.结果表明,作为特殊岩土材料,在低温循环荷载...     

冻土动态力学特性研究分析

指出冻土动态力学特性主要研究在各种动态荷载作用下冻土的变形和强度特征及土体稳定性，其研究成果对寒区工程设计有着重要的意义，主要从动力学参数、动应力应变关系及动强度、动蠕变等几个方面介绍目前冻土在动态荷载作用下的力学特性的研究状况并进行了分析。     

冻土超声波波速与冻土物理力学性质试验研究

超声波在介质中的传播速度反映了介质的物理力学性质．运用UVM-2型声速测定仪，测定不同密度的冻结砂土、冻结黄土和冻结粘土在不同温度下的超声波波速(纵波波速和横波波速)。对比分析不同土质的冻土，在温度和密度变化时超声波波速的变化，得出以下结论：土质颗粒的大小及组成成分在土冻结且在温度继续下降的过程中，通过影响结合水含量的变化而影响未冻水含量的变化．从而进一步影响冻土中的超声波传播速度．所以，可以在超声波波速与温度变化和未冻水含量与温度变化的基础上，建立超声波波速与未冻水含量的关系，通过测定超声波波速来量测冻土未冻水含量．密度的变化也影响着冻土纵、横波波速的变化，且冻结黄土的波速受密度变化影响较大，而冻结粘土则较小。冻土土质类型不同．透过它们的纵波波速和横波波速的变化范围也不同，可以通过对比表示压缩和剪切相对幅值的纵横波速比比值，来判定此冻土的土质类型，一般冻结粘土为1．07，冻结黄土为2．15，冻结砂土为0．7。根据弹性理论，泊松比与波速比有关，所以可以直接测量冻土的波速比研究冻土的强度及变形性能．     

菏泽矿区深部黏土层冻结土的力学性状试验研究

 对万福矿井400～700 m深度3个巨厚黏性土层取样进行冻土力学性状试验研究,获得如下结果：(1) 深部黏性土冻土的应力–应变曲线关系主要表现为应变硬化特点,达到峰值应力之前显现较大幅度的屈服形变;(2) 从－15 ℃,－20 ℃和－25 ℃三种对比温度的冻土力学性状看,温度对于冻土蠕变性的影响较对强度的影响更明显,－20 ℃是有效控制深部黏土冻结壁蠕变性的冻结状态界限值。经分析认为,深层黏土冻土力学性状及其与冻结温度的关系特点主要与层深部黏性土的含水性和结构性有关。试验土样处于半坚硬状态,所含水分以结合水为主。因结合水冻结温度要比重力水低得多,温度降低至－20 ℃以下,土中胶结冰含量会因结合水的冻结而明显增加,胶结冰和粒间摩擦力对于冻土强度的发挥程度趋于稳定,由此导致冻结土流变性的急速降低。     

冰土开挖用窄型刀具的研究与开发

提高冻土开挖机械生产率的有效途径是分析研究工作部件同被加工冻土之间相互作用的规模性,而降低能耗又是提高生产率的关键。因此,建立窄型刀具与冻土作用关系的理论和数学力学模型是当务之急。本文综述了窄型刀具力学模型的发展,提出了研制开发冻土开挖机械的一些设想。     

深部人工冻土物理力学特性研究现状概述

随着全球经济不断发展,各种资源需求量的增加使得地表面空间不够利用,于是人类开始了向更深的地下空间进行开发和利用。然而对于深部地下空间的开挖问题,首先要解决的就是在含水层和软弱土层的开挖技术问题。在现代的技术中,人工冻结法因为其本身所具有的优点而备受重视。深部人工冻结法施工中最为重要的一点就是对冻结壁的设计,冻结壁的强度和变形是决定深部人工冻结技术应用的成败关键。本文就人工冻土的基本概念做了叙述,同时还将深部人工冻土和浅部冻土相比较,以更好地说明深部人工冻土的特点,并对于在冻结壁的设计中需要了解的物理力学特性做出了概述。     

超声波法测定冻土动弹性力学参数试验研究

运用UVM -2型声速测定仪 ,测定了不同含水率的冻结砂土、冻结黄土和冻结黏土在不同温度下的超声波波速 (纵波波速和横波波速 ) ;根据弹性理论 ,利用所测得的超声波波速 ,计算了被测冻土试样的动弹性力学参数 (动弹性模量E、动剪切模量G和泊松比 μ)。计算结果表明 :冻土的动弹性模量和动剪切模量随着温度的降低而增加 ,它们之间的规律可用一个统一的方程来描述 ;冻土的动泊松比随着温度的降低而减小 ;在低含水率范围内的冻结黄土 ,其动弹性模量和动剪切模量随含水率的增加而增加 ,在高含水率范围内的冻结黏土 ,它们则随含水率的增加而减少 ;冻土的动泊松比随含水率的增加而增加。     

冻结粉质黏土声学特性与物理力学性质试验研究

 为分析冻结粉质黏土的声波参数与其物理力学性质之间的关系,进行了冻结粉质黏土的超声波测试,同时测定了其在不同温度下的抗拉、抗压强度。基于试验分析了温度、含水率和干密度等对冻土波速的影响以及波速与强度的关系。结果表明：土样在－1 ℃到－7 ℃的温度范围内,波速变化尤为剧烈;存在一个临界含水率16.03%,使波速随含水率的增加呈先增加后减少的趋势;在含水率相同的情况下,波速随干密度的增加呈线性增加;通过波速计算得到冻结粉质黏土的三个动弹性力学参数,并分析这些参数随温度的变化趋势;冻土声波波速与强度呈现出良好的相关性,冻土的强度越大,声波波速越高。因此,可利用声波测试技术对冻土进行无损检测,为冻土强度的预测奠定基础。     

任务驱动式教学法在土力学课程中的实践

土力学是一门重要的土木工程专业基础课程。文章分析了土力学课程教学的现状,指出该课程教学存在的主要问题是知识内容体系落后于人才培养的要求,以及课时少与内容多之间的矛盾;认为将任务驱动式教学法运用于该课程教学中,可以有效提升学生学习的兴趣和课堂效率。文章还介绍了任务驱动式教学法的基本原理,从设计任务、分析布置任务、辅导完成任务、评价任务四个方面阐述了任务驱动法的实施过程。     

加强创新人才培养的土力学实践环节教学法研究

根据土力学课程的特点,就如何发展土力学实验环节,加强土力学教学实践,从而提高土力学教学质量提出一些初步想法。在土力学教学中,一个好的实验实践环节应具有可操作性,基本概念清晰,工程应用背景强,能激发学生兴趣,具有创新和发展性的特点,从而完善理论教学效果,提高学生主观能动性,培养创新思维和综合解决问题的能力。文章结合案例分析得出,一个好的实验实践环节,能使学生对土力学学科有全面宏观的认识,并顺应科学研究过程,这对培养土建类、水利类、交通运输类、地矿类、地质学类等专业学生的思维能力,提高科研素质的综合能力具有重要的意义。     

工程类专业土力学实验教学改革思考

实验教学是土力学课程的重要实践性教学环节,土力学实验室的软硬件环境、实验教学的内容和模式等已很难满足创新型人才培养的需求。文章在大量调查研究的基础上,分析了土力学实验教学中存在的不足,有针对地提出了改进土力学实验教学的措施。经过近2年的实验教学改革研究和实践,成效明显。结果表明所提出的实验教学改革措施是合理有效的。     

基于土木工程专业创新型人才培养的土力学课程教学改革与实践

为了提高当前大学课程教学质量,培养基础理论扎实、实践能力较强、综合素质较高的土木工程创新型人才,对土力学课程的教学改革与实践进行了探索。土力学是土木工程专业重要的专业基础课程,学好土力学课程,可以帮助土木工程专业学生更好地掌握相关后续课程知识,提高学生的创新意识、创新思维、创新精神及实践创新能力。基于培养土木工程专业创新型人才的需要,针对土力学课程的特点,结合多年的教学实践经验,从教学大纲、教学内容、教学方法和考核模式等方面对土力学课程的教学改革与实践进行探索,并提出相应的改革与实践方法,旨在提高土力学课程的教学质量,培养学生的创新思维、实践创新能力及综合素质,为培养土木工程专业创新型人才打下坚实的基础。     

土力学综合性实验教学探索与实践

针对目前土力学验证性实验教学中存在的一些问题,探讨了开设土力学综合性实验及实验教师的有效指导方法,指出土力学综合性实验教学对提高实验教学质量,培养学生的实际动手能力、综合分析能力有积极的作用。     

简析混凝土损伤力学

对损伤与损伤变量进行了简要介绍,详细分析了混凝土损伤力学基本公式的推导形式,并对损伤力学的特性进行了阐述,指出了混凝土损伤力学的发展路线,为今后进一步的研究提供了参考借鉴。     

台州地区软土工程性质分析

通过对台州地区软土样基本物理力学指标的室内试验和原位测试数据的数理统计计算,获得了软土的物理力学参数统计值,分析了该地区软土的工程地质特性,从而为工程应用奠定基础。     

土力学本科教学有限元仿真软件的开发与应用

土力学课程具有理论与实践并重的特点。然而由于教学条件的限制,目前无法实践土力学教学中诸如平板载荷试验等重要内容,因此难以达到理想的教学效果。文章基于有限元方法开发了适用于本科土力学教学的虚拟仿真软件,学生利用其能够进行平板载荷试验以及不同排水条件下的三轴剪切试验等。教学实践表明,该软件可以补充本科土力学实践教学的资源,达到了工程专业教育中以虚补实的目的。     

土的本构模型研究现状与趋势

综合分析了土的本构模型的研究现状，讨论了经典模型的建立依据和适用条件，并对土的本构模型研究发展趋势进行了评述与展望。     

结构力学中知识体系的建立与基本概念的掌握

针对结构力学课程的特点,以夯实基础理论知识,建立较为全面的知识体系为目标,对结构力学课程的教学内容和教学方法提出一些合理的建议,从而提高土建类专业的人才培养质量。