瞬态瑞雷面波检测碎石桩复合地基承载力研究

讨论了土的变形模量同剪切波速之间的关系,并对碎石桩的变形模量进行了研究,通过对现场试验数据分析得到了碎石桩变形模量回归模型。在桩土应力比模量比公式的基础上,通过建立瑞雷波和地基土压缩模量之间的关系,建立一种利用瑞雷波确定碎石桩复合地基桩土应力比计算模型,并对其影响因素进行了讨论。通过工程实例,将计算值同静载试验值进行对比,证明了其可靠性。     

利用Hashin模型求解复合模量

为了研究增强体在等腰三角形布置时的复合模量计算方法,利用复合材料力学Hashin模型,将桩间土分成周围的加强环部分和空隙,相邻的桩间土加强环相切.取出一个六角形横截面的横观各向同性的直棱柱体来代表复合地基的计算模型.利用应变能原理和余能原理分析得到复合地基的宏观弹性系数,导出了复合模量的理论计算公式.算例及分析表明,利用Hashin模型求解的复合模量大于面积比公式.     

土石混合介质中石料间隙土压实度剪切波速评价研究

采用室内重型击实试验的方法,分别对砂土、粉质黏土、低液限黏性土3种土样的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水率、不同含石量情况下试件剪切波速对比试验。引入体积膨胀率
,通过分析
与细粒土剪切波速及
与混合料剪切波速的相关关系,建立土石混合介质不同压实程度时,石料间隙土剪切波速与混合料宏观剪切波速相关性模型。结果表明：石料间隙土剪切波速可由混合料宏观剪切波速推定。研究结果将为采用石料间隙土剪切波速评价混合料压实程度测试技术提供依据。     

基于抛物线模型的地基沉降计算的切线模量法

根据载荷试验P-s曲线,假设其第二阶段近似服从抛物线关系,进而推导出受应力水平影响的地基土等效切线模量。相比之前的基于双曲线模型的切线模量法,采用抛物线模型的计算方法更符合理想载荷试验曲线的第二、三阶段的特点。运用等效切线模量,可以对地基沉降进行分层总和形式的计算。这种方法规避了室内试验对土体的扰动问题,且能体现土体应力-应变的非线性关系。     

砂岩孔隙弹性特性的试验研究

 简述了Biot 孔隙弹性理论和孔隙弹性参数, 利用“不套封”加压试验、围压下的波速测量及“等质量变容变压”试验, 分别测试了4 块砂岩的骨架材料体积模量、“排水”体积模量和不同压力下的癸烷模量; 复合介质有效模量可用“等效介质理论”计算; Biot 系数静态值大于其动态值, 二者均与孔隙度有关, 并随围压的增大而减小, 建立了Biot系数的预测模型; 岩石孔隙弹性特性在油气识别、地应力计算及破裂压力预测等方面具有重要影响。     

地震弱化土石混合体地基单桩p-y曲线

为研究不同强度地震作用下土石混合体地基中的桩-土相互作用力学行为，文中以白鹤滩水电站库区某高桩码头建设工程为背景，根据现场试验获得的土体参数建立了桩-土相互作用有限元模型。通过数值模拟分析，研究了土石混合体地基中桩周水平土抗力与桩身水平位移之间的关系，分析了土体等效动剪切模量对p-y曲线初始刚度和桩周极限土抗力的影响。利用Davidenkov函数，引入等效地基模量，建立了地震弱化土石混合体地基的单桩p-y曲线模型。将文中模型的计算结果与有限元数值模拟和现场试验结果进行了比较，表明模型能够有效模拟不同强度地震作用下土石混合体地基的p-y关系，从而验证了模型的合理性。     

含水层微观孔隙分形特征与渗透性关联研究

为了探索宏观渗透性能与微观孔隙结构之间的相关性,本文研究了宏观参数渗透率与微观孔隙分形特征之间的关系。在分析砂岩孔隙介质分形模型的基础上,以林南仓矿补勘孔含水层段的9个岩芯样本为研究实例,采用切片制样和SEM技术,扫描断面微观结构,辅以MATLAB计算SEM图像中微观孔隙结构参数、计算其分形特征参数D f,建立了渗透率与分形特征参数D f的理论关系,并利用该公式计算了渗透率的理论值。为验证理论关系的正确性,对样本渗透率参数进行了实测,对比实测值与理论值,误差小于10%,说明微观孔隙分形特征与宏观渗透性能之间确实存在相关性。结论:利用钻孔岩芯微观分形特征及文中理论公式获取宏观渗透性规律将是一条可以尝试的技术路线。     

基于弹性波理论的土石混填地基压实质量评价研究

为了准确、高效地评价土石混填地基的压实质量,提出了一种基于弹性波理论的压实质量评价新方法。通过理论与试验分析,建立了土石混合料的剪切波速模型,实现了由土石混合料宏观剪切波速推定出其中石料间细粒土的压实度,并以此来表征混合料整体压实质量。通过室内大型振动压实试验,得到在不同含石量与含水率时,混合料中细粒土所能达到的最大干密度(或压实度),以此作为土石混合料表征压实度评价的参考标准。研究了土石混合料剪切波速与瑞雷面波波速的关系,使得利用现场瞬态面波测试所得到的频散曲线来反演计算剪切波速成为可能。最后通过对某机场跑道填筑工程土石混填地基压实质量的评价,验证了评价方法的可行性。     

基于岩土介质三维孔隙结构的两相流模型

地下储层中岩土介质一般具有较低的孔隙连通性,宏观流动模拟一般忽略微观尺度的孔隙连通性,通过渗透率、弯曲度等参数反映储层的整体特性。但岩土介质的多孔性及孔隙间复杂的连通性,使得宏观描述流体在岩土介质中流动不能反映其内在流动特征。孔隙结构模型的建立可以反映岩土介质中孔隙的几何形态及空间连通性,为解释流体在复杂多孔介质中的流动特性提供有效手段。通过考虑岩土介质孔隙尺寸分布、孔隙孔喉空间相关性、孔隙连通性等特征参数,建立了反映不同岩土介质连通性、各向异性特征的等效孔隙网络模型。等效孔隙网络模型通过水力特征参数等效的方式反映岩土介质三维微观孔隙结构,通过渗透率计算验证了模型的有效性。此外,基于建立的孔隙结构模型,开发了孔隙尺度动态两相流计算模型,模型可以反映孔隙内弯液面的动态运动过程,直观反映多孔介质中的优势渗流,可以为不同孔隙尺度岩土介质提供表观渗透率、击穿曲线、相对渗透率曲线等宏观计算参数。将孔隙尺度两相流模型应用于页岩气开采中水力阻滞特性研究,结果表明:页岩基质的残余饱和度约为30%,随着平均配位数的增加,残余饱和度显著降低。     

基于岩土介质三维孔隙结构的两相流模型

地下储层中岩土介质一般具有较低的孔隙连通性,宏观流动模拟一般忽略微观尺度的孔隙连通性,通过渗透率、弯曲度等参数反映储层的整体特性。但岩土介质的多孔性及孔隙间复杂的连通性,使得宏观描述流体在岩土介质中流动不能反映其内在流动特征。孔隙结构模型的建立可以反映岩土介质中孔隙的几何形态及空间连通性,为解释流体在复杂多孔介质中的流动特性提供有效手段。通过考虑岩土介质孔隙尺寸分布、孔隙孔喉空间相关性、孔隙连通性等特征参数,建立了反映不同岩土介质连通性、各向异性特征的等效孔隙网络模型。等效孔隙网络模型通过水力特征参数等效的方式反映岩土介质三维微观孔隙结构,通过渗透率计算验证了模型的有效性。此外,基于建立的孔隙结构模型,开发了孔隙尺度动态两相流计算模型,模型可以反映孔隙内弯液面的动态运动过程,直观反映多孔介质中的优势渗流,可以为不同孔隙尺度岩土介质提供表观渗透率、击穿曲线、相对渗透率曲线等宏观计算参数。将孔隙尺度两相流模型应用于页岩气开采中水力阻滞特性研究,结果表明：页岩基质的残余饱和度约为30%,随着平均配位数的增加,残余饱和度显著降低。