基于电阻应变式土压力盒测试误差的室内试验

土压力盒测试误差是实际工程应用中常见的问题。大连某高填方边坡工程在回填堆载后,得到的土压力的理论误差与实际量测误差有很大差距。分析认为,土体的磨圆度、粒径的大小在土压力盒的测试误差中起着关键作用,为了研究土压力盒的实际测量值与理论计算值之间的关系,采用室内模拟试验研究产生误差的因素及关系。研究结果表明:传感器的厚径比、介质的内摩擦角、传感器与介质间的刚度问题是实测误差与理论误差产生的主要因素。     

土中结构表面压力测试技术的研究

土中结构表面压力测量是岩土工程中不可缺少的量测手段.本文在系统的解析理论研究有限元数值计算和实验研究的基础上,给出了结构表面压力传感器匹配系数计算公式;揭示了传感器安置误差对匹配系数的影响规律和传感器周围应力场的分布规律;提出了结构表面压力传感器的设计原则和安装埋置要求.     

薄膜压力传感器(FSR)曲面土压力测量研究

岩土工程现场及室内模型试验中常用刚性土压力盒测量土压力,但传统刚性土压力盒(SPC)由于隔膜下陷、"嵌入"效应、不能完全贴合测量表面、需要较大的埋设空间等自身局限性,在测量例如桩或埋地管道等弯曲表面土压力时并不适用。基于薄膜压力传感器(FSR)的特点设计了测量电路和标定装置,分析了标定特性,并初步探究了挠度对薄膜压力传感器(FSR)测量的影响,最后通过试验对比分析了传统刚性土压力盒(SPC)和薄膜压力传感器(FSR)测量弯曲表面土压力的性能。结果表明薄膜压力传感器(FSR)能有效避免"嵌入"效应,减小测量误差,并且安装方便。     

小型电子计算器的新用途——弦式传感器自动运算测压仪

<正> 弦式传感器自动运算测压仪是配合钨弦式土压力盒或连续振荡式钢弦土压力盒,测量地基土压力、应力、应变等物理量。仪器采用了简易的小型电子计算器完成运算功能,以中小规模集成电路为主要元件。仪器能对十个点自动巡回检测,实现了压力值自动运算和自动打印。另外,还配有时间自动控制。测量方式分自动和手动。适宜现场压力测量及实验室作标定用。     

薄膜压力传感器在土工试验中的适用性初探

薄膜压力传感器因其厚度小、柔软、测压单元面积小等特点,可准确测量土体应力及土颗粒间作用力,因而在土工试验中有着广阔的应用前景。初步探究了薄膜压力传感器在静力和动力土工试验中的适用性。首先,提供了结合3D打印技术,将薄膜压力传感器安装于土体内部设定位置上测量相应土体应力及颗粒间作用力的方法。其次,提出了测量静力时直接建立初始DO值与施加压强值间函数关系的标定方法,并建议选用拟合优度判定系数(R~2)判定测压单元表现的优劣。最后,结合模型桩试验,验证了在动力试验中通过薄膜压力传感器、利用初始DO值可大体了解土体应力在动力荷载下的变化趋势。     

从变形、水量变化和强度三方面验证非饱和土的两个应力状态变量

为了验证非饱和土两个应力状态变量的合理性,对常规非饱和土三轴仪进行了改进,采用3个压力–体积控制器分别控制孔隙水压力、内室压力和外室压力,提高了量测体变和含水率的精度;用加荷器施加轴向荷载,可以方便地控制偏应力。在笔者前期用各向等压试验验证非饱和土的两个应力状态变量的基础上,使用改进的非饱和土三轴仪和重塑Q_3黄土做了两类验证试验:第一类是两组控制净围压、偏应力和吸力的固结不排水剪切试验,第二类是3组控制净围压和吸力的固结排水剪切试验。在第一类试验中,等值改变(增加或减少)总围压、孔隙水压力和孔隙气压力而保持净围压、吸力和偏应力本身不发生变化,发现试验过程中土样的体积变化和含水率变化均非常小,可以忽略不计。第二类试验的每一组包含两个控制净围压和吸力分别相同的固结排水剪切试验,其中一个试样在固结完成后直接进行排水剪切试验,另一个试样在固结完成后等值增加总围压、孔隙水压力和孔隙气压力而保持净围压和吸力本身不发生变化的条件下进行排水剪切试验,发现二者的抗剪强度、剪切过程中的体积变化、排水量和广义剪应变都分别十分接近,可以认为两两相等。研究结果从变形(包括体应变和剪应变)、水量变化和强度3个方面说明描述非饱和土的两个应力状态变量是合理的,进一步夯实了非饱和土力学的应力理论基础,为非饱和土的两个应力状态变量理论提供了牢靠的试验依据。     

无锚撑桩排式支护护壁桩侧土压力计算方法

 根据被支护土体中的成拱作用, 将间隔布桩时护壁桩侧土压力分为直接土压力和间接土压力两部分。可用小主应力拱应力分析计算直接土压力, 用大主应力拱应力分析计算间接土压力。由此得出的桩侧土压力与经典土压力不同, 呈曲线分布, 经与实测比较, 能较好地反映工程实际情况。分析了计算误差和公式适用范围。     

水泥砂浆体中三向压力传感器的测量特性

 确定三向压力传感器实测应力与其周围待测介质初始应力的关系是实现其应力测量的必要条件。为了解三向压力传感器在实际应用中的测量特性,利用RMT岩石力学试验系统对自行研发的三向压力传感器进行标定,研究各个传感面的重复性和线性度,得到各个传感面的标定系数。以水泥砂浆为材料,浇筑制成嵌入三向压力传感器的立方体试样(边长：600 mm),并利用自行研制的真三轴试验加载装置,研究重复荷载作用下水泥砂浆体中三向压力传感器实测应力随外部加载应力状态的变化规律。水泥砂浆体的孔隙结构使得三向压力传感器的实测应力存在滞后现象,但在重复荷载作用下,水泥砂浆体中的孔隙结构逐渐被压密,三向压力传感器的实测应力曲线逐渐趋于稳定。静水应力状态加载条件下,三向压力传感器的实测应力与其对应方向的加载应力呈线性相关关系;非静水应力条件下,三向压力传感器的实测应力不仅与其对应方向的加载应力呈线性相关关系,而且与其对应方向的加载应力与其它两个方向的加载应力之差,也成线性相关关系。在此基础之上,提出了用于描述介质初始应力状态对三向压力传感器实测应力影响规律的数学关系。     

应力铲试验在粉土场地的应用

本文简要论述了应力铲试验（简称ＴＰＴ）在粉土场地的应用方法与成果分析，提出了利用应力铲土性指数ＩＴ来划分土类的方法和部分土类的划分标准，文中还建议在应力铲上安装孔压传感器，以进一步提高ＴＰＴ的准确性。     

砂土介质中薄膜压力传感器的标定试验研究

土压力的精确测量在岩土工程领域有重要作用。传统土压力盒体积大,对土体完整影响较大,薄膜压力传感器是一种新型测量土压力的仪器,厚度薄、灵敏度高。薄膜压力传感器应用过程中需要根据实际使用情况进行标定。本文通过自主研制的标定筒研究薄膜压力传感器在砂土介质中的标定效果,并将砂标结果与厂标结果进行对比。采用同一薄膜压力传感器对不同相对密度的砂土进行了标定,结果表明,砂标结果值大于厂标结果值,砂土的相对密度越大,标定系数越小。     

挡土墙土压力研究的错误倾向

针对目前挡土墙土压力研究的错误舆论倾向和学术影响普遍问题,以澄清挡土墙土场中土拱及土拱效应基本力学概念为切入点,剖析沿主应力轨迹线建立的侧土压力系数随墙壁摩擦角的变化规律与经典库仑土压力系数规律悖逆,指出两者的差异越大水平土压力分布曲线影响越大,这种差异的存在正是主应力土拱计算法自认为的土拱效应,也正是其最大的谬误所在。根据微分层平衡条件导出的水平土压力分布计算公式数学原理,揭示了只要采用此方法又得出土压力为曲线分布的任何理论,必然是悖逆经典土压力理论且存在前后土压力系数自相矛盾的谬论。     

紧邻基坑的地铁隧道跟踪注浆保护模型试验

以宁波轨道交通3号线陈-姜区间隧道为依托,开展了紧邻基坑的地铁隧道跟踪注浆保护模型试验研究,测试了隧道的位移、隧道外侧土压力与孔隙水压力、地连墙压力和位移及地表位移等,分析了注浆在土体内部的流动机理及对隧道位移的影响机理,结果表明:注浆后隧道位移有一定幅度的减缓,注浆停止后位移继续增大;土体中孔压、土压力增量较小,约为注浆压力的1/70~1/50,且注浆压力受土体阻力作用后快速衰减;注浆距墙体较近时,地连墙压力、水平位移显著增大,对基坑稳定不利;跟踪注浆的劈裂面平行于地连墙长度方向,浆液沿着土体应力最弱面,即小主应力面垂直方向进行劈裂。     

各向异性砂土主动土压力的离心模型试验研究

 利用新研制的土压力离心模型试验设备,通过土压力盒测量作用在挡土墙上的土压力分布,利用非接触图像测量系统(GIPS)测量土体位移,对各向异性的南京云母砂分别进行沉积面铅直和水平两个方向的土压力离心模型试验。通过对比试验得到的土压力分布与理论公式计算得到的各向同性砂土土压力分布,以及两种沉积方向的砂土的滑裂面位置,对各向异性砂土的土压力及土体变形破坏问题进行初步研究。结果表明：随着挡土墙向远离墙后填土方向运动的位移不断增大,作用在挡土墙上的土压力逐渐减小,墙后填土中各点的位移不断增大,在墙后土体中逐渐形成滑裂面。当挡土墙的位移量达到10－3H(H为试样模型高度)时,墙后填土达到主动极限平衡状态。受到片状云母颗粒排列方向的影响,沉积面铅直的土体滑裂面比沉积面水平的滑裂面略显平缓。     

Centrifuge and numerical model studies on the behaviour of geogrid reinforced soil walls with marginal backfills with and without geocomposite layers

The aim of this paper is to study the effect of geocomposite layers as internal drainage system on the behaviour of geogrid reinforced soil walls with marginal backfills using centrifuge and numerical modelling. A series of centrifuge model tests were carried out using a 4.5 m radius beam centrifuge facility available at IIT Bombay. A seepage condition was imposed to all models to simulate rising ground water condition. Displacement and pore water pressure transducers were used to monitor the performance of all centrifuge models. A geogrid reinforced soil wall without any geocomposite layer experienced catastrophic failure soon after applying seepage due to the development of excess pore water pressure within the reinforced soil zone of the wall. In comparison, reinforced soil wall with two geocomposite layers at the bottom portion of the wall was found to have a good performance at the onset of seepage and by embedding four geocomposite layers up to the mid-height of the wall from bottom as a result of lowering phreatic surface much more effectively. For analysing further the observed behaviour of centrifuge model tests, stability and seepage analysis were conducted using SLOPE/W and SEEP/W software packages. A good agreement was found between the results of numerical analysis and observation made in centrifuge tests. The effect of number of geocomposite layers as well as its transmissivity was further analysed using parametric study. The results of parametric study revealed that the number of geocomposite layers plays a main role on the good performance of the geogrid reinforced soil walls with marginal backfill.     

平动模式下考虑剪应力作用的刚性挡土墙主动土压力计算

以墙后为无黏性填土的刚性挡土墙为研究对象,假定破裂面为通过墙踵的平面,且墙后土体中形成圆弧形土拱,考虑滑动土楔内水平土层间的平均剪应力,修正水平层分析法,得到平动模式下主动土压力的表达式。通过与文献中模型试验结果和现有理论成果的对比分析证明了修正方法的合理性。参数分析表明,水平土层间的平均剪应力和主动土压力一样,沿墙高为非线性分布,主要受墙背倾角、墙土摩擦角、填土内摩擦角等因素的影响。对于墙背竖直或墙背较陡且比较粗糙的挡土墙,考虑水平土层间平均剪应力作用算得的主动土压力合力作用点位置高于库仑解且低于不考虑剪应力作用的理论解答,而对墙背较缓且比较光滑的挡土墙,情况则正好相反。而且,不论是否考虑水平土层间的平均剪应力,主动土压力合力作用点位置都会随墙背变缓而降低。     

竖向分层非饱和土主动土压力的计算与分析

为了减小经典库仑土压力理论与实际工程中竖向分层土压力之间的误差,在传统库仑土压力理论和有限土压力理论的基础上,考虑了非饱和土的强度特性,建立了挡土墙后竖向分层填土的静力学平衡关系,得到了竖向分层填土的主动土压力的计算公式.通过与现有理论对比分析,验证了本文理论的正确性.分别分析了填土性质参数及挡土结构几何参数对土压力的...     

有限宽度土体被动土压力及滑裂面试验研究

采用无黏性砂开展平动模式(T模式)、绕墙底转动模式(RB模式)、绕墙顶转动模式(RT模式)下有限宽度土体模型试验,利用微型土压力计测试了移动挡墙上的土压力,利用数字图像相关法分析土体变形图像得到了剪切应变(滑裂面)、水平和竖向位移等变形特征。结果表明:(1)T模式下,有限宽度土体滑裂面经过移动挡墙墙踵、固定挡墙墙顶,被动土压力值大于库仑被动土压力,位于挡墙下部H/3范围的土压力受B/H影响较大;(2)RB模式下,滑裂面呈现为以挡土墙顶为中心的多道弧线,弧线半径为H/3~H,被动土压力为“鼓”形分布,当B/H≤1.0时,受固定挡墙影响,滑裂面半径缩小;(3)RT模式下,滑裂面线型特征与T模式相似,被动土压力较大值位于挡墙下部,当B/H减少时,挡墙下部土压力值增大,土体滑裂面范围缩小;(4)不同被动变位模式下,土体位移均可形成大小不同的水平土拱、竖向土拱,土拱形状和大小与变位模式、B/H均密切相关,两土拱的外边缘与滑裂面曲线基本一致。     

应用应力圆的准静止土压力计算

垂直挡土墙,墙后土体表面水平,不产生侧向变形为最简单情况下的静止土压力;当墙背倾斜、填土表面倾斜,或两者兼而有之的复杂计算条件为实际状态下静止土压力;本文分析了墙后土体不产生线应变而仅有剪切应变的土压力,称之为准静止土压力。具体分析方法如下:根据单元体在侧压力作用下的应力圆、极点及应变计算,得出在线应变为零的条件下,表面倾斜的墙后填土体作用在斜墙上的准静止土压力计算式。所导出满足线应变为零的准静止土压力计算式是静止土压力计算的延伸,有理论意义及使用价值。     

考虑土拱效应的挡土墙地震主动土压力静力研究

 在Mononobe-Okabe拟静力学理论的基础上,对挡土墙后填土进行应力分析,根据静力平衡求得滑裂面水平倾角。再结合土拱效应原理采用水平层分析法,对处于正常受力状态的填土微元体进行应力分析,并根据静力平衡和力矩平衡建立方程组,从而求得适用范围更广的地震作用下墙后土体的主动土压力、土压力系数、土压力合力作用点位置等的计算公式。利用数值方法分析土内摩擦角、墙土面摩擦角以及水平和竖向地震系数对滑裂角、主动土压力、土压力系数、土压力合力作用点位置的影响,并将计算结果与其他计算方法所得结果以及试验结果进行对比分析。     

土体应力状态下主动土压力分布研究

土压力问题一直是支挡结构设计的重要依据之一,经典土压力理论的假设条件会对实际工程的设计造成误差。在经典理论的基础上,分析了墙后土体的应力状态,推导了考虑墙背摩擦情况的侧土压力系数和土压力应力分布计算表达式,通过与Tsagareli砂性土模型试验实测土压力分布对比,说明了本文方法的合理性,并结合算例分别计算了平面破裂面假定和圆弧破裂面假定情况下土压力及其分布。计算结果表明,取库伦搜索真实破裂面的平面假定时,侧土压力系数为常数,土压力与库伦理论结果一致,为线性分布。取最危险圆弧滑动面的曲面假定时,侧土压力系数呈先增大后减小的变化特点,土压力为非线性分布。