不等轴双向拉伸无纺织物孔径变化理论研究

无纺织物反滤排水应用常处于不等轴双向受拉状态,拉应变引起无纺织物孔径变化,易导致反滤性能失效。基于现有两种体系的无纺织物孔径参数理论解,推导不等轴双向拉应变状态下无纺织物的等效孔径理论解O_(95)~(bi)、及孔径分布曲线变化理论解PSD_(bi)。采用前人等轴双向拉伸孔径试验数据,对比两种理论解对该试验的计算结果,并试算不等轴拉应变下两种理论解的预测结果。研究结果表明,PSD_(bi)理论解能预测等轴双向拉应变下孔径分布曲线的变化,不等轴双向拉应变下PSD_(bi)理论解的预测结果取决于方向参数K_a及应变值的大小。对等轴双向拉应变下O_(95)变化斜率的预测,O_(95)~(bi)理论解较准确,PSD_(bi)理论解计算结果偏大。O_(95)~(bi)理论解对于较厚无纺织物的O_(95)数值预测较为准确,对较薄织物预测结果偏小。以上误差与单向拉应变下两类体系公式的误差规律一致,该误差与模型的理论基础相关。     

双层饱和软土地基一维大应变固结研究

研究了双层软土地基一维非线性大应变固结问题,同时考虑了土体受沉积作用影响的自重分布以及渗透性在固结过程中的变化等因素。对此复杂问题,利用半解析法进行了求解。通过与已有的大应变固结解析解对比,检验了半解析法在大应变固结分析中的有效性。最后较为详细地分析了双层软土地基一维大应变固结性状,并与相应条件下的小应变固结作了比较。     

单轴拉伸岩样破坏过程及尺寸效应数值模拟

由于从实验及理论角度研究岩样单轴拉伸条件下的破坏全过程及尺寸效应难度都很大。因此采用拉格朗日元法来研究这些问题。在峰值强度之前后,岩石材料的本构模型分别取为线弹性及拉破坏线性应变软化模型。为了使拉伸塑性区不出现在试样的端部,在试样的两侧面中部预制了2个凹槽。数值模拟结果表明,全程拉应力-拉应变曲线分为峰前和峰后阶段。在接近峰值的峰前阶段,由于两凹槽附近具有明显的拉应力集中现象,拉伸塑性区最先出现在两凹槽附近。随着轴向拉应变的增加,发生拉伸破坏的单元的数目增加,新发生拉伸破坏的单元越来越接近试样的中心,直到两块拉伸塑性区在应变软化阶段贯通。两凹槽连线上各单元拉应力的分布呈现3个阶段,“澡盆型”（“U型”）阶段,“双峰型”（“M型”）阶段及“单峰型”（“Π型”）阶段。“澡盆型”阶段对应于全程拉应力-拉应变曲线的弹性阶段。“双峰型”阶段及“单峰型”阶段对应于全程拉应力-拉应变曲线的非弹性阶段（包括峰值强度之前的一小段,即应变硬化阶段及峰后的应变软化阶段）。增加试样高度及降低试样宽度,拉应力-拉应变曲线的软化段变得越来越陡峭,因而试样越容易发生失稳破坏。由于试样宽度较大时,试样内部的单元并非处于单向拉应力状态,因此,增加试样宽度,全程拉应力-拉应变曲线的峰值强度增加。当试样宽度较小时,从出现塑性区,到塑性区贯通所需要的时间步较小,或应变范围较窄。这说明试样的脆性较强,前兆不明显。前兆不明显的脆性破坏对应常见的是洞室岩爆、冲击地压及地震等灾害。     

大应变特种电阻应变计在测试土工织物变形中的应用

本文主要介绍应用于土工织物拉应变参数的新型测试手段--大应变特种电阻应变计(简称大应变计)的研制和应用。较具体地介绍大应变计用于测试柔性材料--土工织物拉应变的各项可行性试验,实验室软基加固模型试验以及现场实测试验。通过上述试验以期找出应用大应变计测试土工织物拉应变的技术关键。     

挡墙水平变位诱发地表沉降的显式解析解

将基坑看作平面应变边值问题,借助挡墙刚性平移诱发地表沉降的基本解析解,利用微积分思想,推导得到挡墙刚性变位和柔性变位下的地表沉降显式解析解。其中,在挡墙刚性平移影响范围无穷大时,显示解析解与基本解析解形式一致。通过与挡墙刚性平移解析解和绕墙趾转动、绕墙顶转动、三角形变位、抛物线柔性变位模式等几种已有的积分形式解析解作对比,验证了显式解析解的正确性。将显式解析解应用于实际工程,通过与实测数据对比分析,对解析解的适用范围进行了探讨。当围护结构水平位移较小时,显式解析解可较好地预测墙后地表沉降;当围护结构水平位移较大时,由显式解析解计算得到的墙后地表沉降归一化曲线可偏安全地估计墙后地表沉降,说明了该显式解析解的工程实用性。     

双边非对称裂纹平板试样拉伸试验研究

采用自制的压–拉转换装置,配合RMT 150C岩石力学试验系统及数字散斑相关方法,对双边非对称裂纹类岩石平板试样进行直接拉伸试验,得到类岩石试样的拉应力–应变曲线、试样表面应变场演化过程和裂纹扩展模式。研究发现,类岩石试样直接拉伸的拉应力–应变曲线大致可以分为4个阶段：（1）近似线性阶段,预制裂纹基本不起作用,应力随应变增加较快,试样表面应变场的分布主要受试样内部的孔隙及颗粒的影响;（2）整体缓慢增加阶段,两预制裂纹和试样内部的孔隙及颗粒共同影响试样表面应变场的分布,整体上应力随应变呈增加趋势;（3）短暂峰值过渡阶段,试样中某个预制裂纹对试样表面应变场的分布起决定性作用;（4）破坏阶段,裂纹起裂位置在应变场相对集中区域,并扩展导致试样破坏。对于直接拉伸条件下的双边非对称裂纹平板试样,其中某条预制裂纹会率先扩展,先向远离前方裂纹的方向扩展,再向靠近前方裂纹的方向扩展,对采用数值模拟方法研究张拉应力状态下裂纹相互作用扩展规律具有重要意义。     

压力下无纺织物部分堵塞的水力特性研究

对压力作用下的部分堵塞无纺织物进行了室内试验,表明有土颗粒进入的织物压缩性和渗透性都降低,提出织物滤层的等效孔径折减系数RF,并建议用于贴坡排水时RF 取1.5～2.5。织物无堵塞压力条件下,Giroud（1996年）提出的公式对织物渗透系数有满意的预测值。在压力作用下对比分析了部分堵塞织物Giroud法和等效孔隙率法的渗透系数预测值,也与实测渗透系数值进行了比较,表明提出的等效孔隙率法能较好地预测渗透系数。     

大姚铜矿紫色砂岩的压拉变形特性试验研究

介绍了一种可对同一岩石试样分别进行单轴压缩和单轴拉伸实验的试验装置,该装置改变了因岩样不同而导致的压拉试验结果无法进行直接对比分析的现状,为岩石从受压转向受拉或从受拉转向受压的过渡特性的试验研究提供了可能。以云南大姚铜矿紫色砂岩为例,研究了其在压拉试验条件下的变形特性。结果表明：该种岩石从压缩到拉伸阶段弹模变化不大,但压缩泊松比与拉伸泊松比的变化较为复杂。试验同时证明该类岩石的压缩与拉伸并不是截然不同的两种过程,单轴压缩试验的卸载曲线与直接拉伸试验的加载曲线具有很好的连续性。     

考虑土体非线性的CCSG桩复合地基固结解

混凝土芯砂石桩（CCSG）桩复合地基是一种新型多元复合地基。通过引入地基土体的e-lgσ和e-lgk对数模型,考虑地基土体固结过程中压缩模量和渗透系数非线性变化的特征,推导出基于等应变假设的CCSG桩复合地基非线性固结解析解,且现有的考虑土体非线性的砂井固结解和碎石桩复合地基固结解均是文中解的特例。根据该解析解得到桩土模量比、土体压缩指数与渗透指数比、荷载增量等无量纲参数变化时,CCSG桩复合地基的固结度曲线。分析结果表明,按应力和按变形定义的两种固结度不相等,通常按变形定义的固结速度较快;土体压缩模量和渗透系数的非线性变化对固结影响较大。最后通过和由实测数据获得的固结度曲线对比,验证了解析解的正确性。     

重塑黏土抗拉特性试验研究

利用应变控制式拉伸试验仪研究重塑黏性土的单轴抗拉特性,探究了含水率、干密度、高径比对试样应力应变曲线、抗拉强度、峰值应变以及拉伸能量的影响,并分析了其内在机理,讨论了土体抗拉强度的来源。试验结果表明:（1）含水率和干密度对抗拉强度影响很大,呈线性相关,具体表现为:含水率升高,抗拉强度先增大后减小;干密度越大,抗拉强度越大。在高径比相同的情况下,高度和直径的变化对抗拉强度影响不大;（2）峰值应变由应力应变曲线形态决定,因而主要受土样的抗拉强度、可塑性以及破坏方式影响;（3）应力应变曲线大致可分为四类,曲线形态各不相同;（4）拉伸能量由应力应变曲线形态决定。含水率影响试样的抗拉强度和塑性,干密度影响试样的抗拉强度和内部结构,因而两者对拉伸能量的影响很大。高径比不变时,试样高度和直径的变化对拉伸能量影响不大。     

圈围工程中高强有纺土工布加筋垫层变形试验研究

应用大刚度、长标距、大量程的SDW-100型位移传感器,采用500 kN/m高强有纺土工布进行室内试验和现场试验,研究高强土工布加筋垫层的变形情况。室内拉伸试验成果表明,位移传感器在每级加荷情形下的变形量与试验机上显示变形量具有较好的一致性,说明该类型传感器用于现场加筋高强土工布的变形测试是适用的,并因此得到高强有纺土工布的变形模量为8314.4 kN/m。现场试验表明,(1) 大堤底部的土工布位移曲线基本表现为盆形,中轴线下的土工布位移量最大;(2) 大堤下部土工布的位移量大小与外棱体的位移方向明显相关;(3) 现场试验中高强土工布的最大实测变形率为11.9%,按室内试验得到的变形模量计算出该计算高强有纺土工布的应力值为837.40 kN/m,表明按照现场实际加荷速率设计的高强有纺土工布强度值偏小;(4) 施工间歇期高强土工布的应力会出现重分布现象,具体表现为大堤轴线下变形量明显减小,现场实测成果与Plaxis有限元计算成果规律性吻合情况较好,试验成果符合一般规律;(5) 土工布的变形率与围堤上部现场施工加荷的速率关系很大,现场施工时设计单位应当提出一个加荷速率控制值;(6) 当高强有纺土工布的强度一定时,土工布的伸长率相对较大有利于快速加荷施工。     

无纺土工织物保土应用中的概率设计准则

保土准则是土工织物反滤准则的重要组成部分,但目前的设计准则保土有余,透水不足。介绍了无纺土工织物的两种孔洞分布曲线,计算了土颗粒透过织物的概率。在理论分析的基础上,提出了一种概率保土准则。该准则对土体中的骨架颗粒和小颗粒透过织物的概率分别加以限制,既能保持土体稳定,又能防止淤堵。     

Filtration and Clogging Behavior of Geotextiles with Roorkee Soils

Geotextile filters are rapidly replacing graded granular filters as the standard of practice in geotechnical design. The objective of the present study is to predict the behavior of the geotextile filter for the locally (Roorkee—India) available soils using three different geotextiles (two nonwoven and one woven). Nonwoven geotextiles are commonly used in filtration applications. This paper evaluates the long-term performance of two needle-punched nonwoven geotextiles and one woven geotextile. Filtration tests on soil–geotextile filter systems were conducted in the laboratory in order to evaluate the filtration and clogging behavior. Laboratory test program, include evaluation of performance of two different nonwoven and one woven geotextile filters in combination with locally available Solani River Sand and Clayey Soil. The paper describes the concept and details of the Fine Fraction Filtration (F³) test and presents data on three different geotextiles, which were evaluated using three different soil types. It is deduced that in all filtration applications, the non-woven geotextile would perform better than the woven geotextile.     

土工织物与塑料排水板联合处理软基的效果分析

基于平面应变条件下的Biot固结理论,采用非线性有限元方法对土工织物加筋与塑料板排水联合使用处理软土路基的效果和机制进行了探讨。对比计算表明：在相同固结时间内加设排水板后路堤的竖向沉降大于无排水板情况下的相应值,路堤坡趾处的隆起变小,路堤的侧向位移也变小。塑料排水板极大地缩短了孔压的消散时间,加快了软土的固结进程,使软土地基的承载力得到较快的提高,从而提高了路堤的稳定性。加设排水板后筋材所分担的抗拉力也比无排水板情况下的抗拉力低。为了更好地发挥土工织物的加固效果,土工织物应尽量布置在高应力区域。加设排水板可以缩短路堤各固结阶段的静置时间而达到优化设计。     

On computation of strain‐dependent permeability of rocks and rock‐like porous media

Determination of transport properties of geomaterials is an important issue in many fields of engineering analysis and design. For example, in petroleum engineering, in situ permeability of an oil reservoir may be crucial in establishing its viability for exploitation, whilst prevention of leakage from underground storage facilities for oil and gas, nuclear waste as well as viability of CO₂ sequestration projects crucially depends on its long‐term values. Permeability is indirectly related to the porosity, pore‐size distribution and pore architecture of the porous media. These parameters evolve when a strain field is imposed. Physical measurement of permeability under a strain field in laboratory conditions is difficult, expensive and prone to a number of uncertainties. In the past, pore network models have been used to compute permeability of materials under stress/strain‐free conditions. In this paper, we propose an enhanced pore network model to compute permeability of rocks and rock‐like porous media under a stress/strain field. Data of pore‐size distribution obtained from mercury intrusion porosimetry are used to compute permeability of rock samples from various unspecified oilfields in the world. It is shown that the two permeabilities can be predicted from the model with sufficient accuracy. A hypothesis for change in porosity, pore‐size distribution and pore architecture as a result of imposed mechanical strains is then proposed. Based on this, permeability is computed again for one of the rock samples under uniaxial and triaxial compressive and tensile strain fields. It is shown that depending on the state of strain field imposed, permeability evolves in an anisotropic manner. Permeability under tensile strain field increases dramatically compared with the reduction that takes place under compressive strain field of the same magnitude. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

饱和兰州黄土液化过程中孔压和应变发展的试验研究

采用WF12440型空心圆柱扭剪仪,用反压饱和法对初始饱和度较低的原状黄土进行饱和,进行室内原状黄土饱和液化试验研究,探讨了饱和兰州黄土液化过程中孔隙水压力、轴向应变、应力-应变滞回圈的发展规律。结果表明,对初始饱和度较低的原状黄土,反压饱和法使孔压系数B值达到0.95以上,即土样完全饱和;兰州黄土在均压固结条件下液化的孔压发展,开始时上升速率较缓慢,循环数一定后会出现孔压迅速增高的现象直至达到有效围压;应力-应变滞回特性随着振动次数的增加发生变化,塑性逐步增大;当轴向应变小于2%时,孔压增长缓慢;此后,孔压上升速率加大,3%应变可以出现在初始液化前;接近液化时偏应力为负值时的有效应力大于正值时的有效应力。     

土工袋减振隔振机制分析及试验研究

设置于地基中的土工袋不仅可以提高地基承载力,而且具有减振隔振效果。通过水平循环剪切试验研究了土工袋的动力特性,验证了土工袋具有可变的水平刚度和较大的阻尼比,表明土工袋是一种良好的基础减振隔振材料。土工袋的等效阻尼比随着竖向压力的增大而减小,随着最大剪应变的增大而增大。同时,采用离散单元法进行了土工袋在动力荷载作用下的数值模拟计算,土颗粒间采用弹簧-阻尼器接触模型;而土工袋被看成具有张力的小颗粒薄层,这些小颗粒间的接触与袋内土颗粒间的接触模型相同,但仅设置法向的接触而无切向接触,且只受拉不受压。结果表明,土工袋的减振消能效果主要来自于袋内材料的摩擦耗能、黏滞耗能以及袋子张力引起的耗能。另外,还进行了土工袋沟槽的原位振动测试,验证了土工袋的减振隔振效果。     

川藏寒区道路边坡涎流冰防治措施试验研究

涎流冰是川藏寒区道路工程常见病害,严重威胁道路建设及运营安全。防止地下水出露地表或者地下水位过高可减缓或消除涎流冰病害。野外调查和卫图判识表明川藏寒区涎流冰以溢流型为主。通过室内物理模拟试验研究采用含砾粗砂或卵石换填疏导地下水以及铺设防水土工布隔水对涎流冰的防治效果。试验表明：当冻结深度大于地下水位埋深时会逐渐形成涎流冰;采用含砾粗砂或卵石作为换填渗流层,加快地下水排泄,可有效减少孔隙水压力,相对于未处治边坡,涎流冰体积分别减少85.4%和93.9%,孔隙水压力分别减少46.2%和58.1%;采用防水土工布阻隔地下水,涎流冰面积减少97.5%,但孔隙压力会增加。考虑到川藏交通廊道区卵（碎）石材料充足,推荐采用渗透性良好的卵（碎）石作为换填层,加强地下水疏导,并在换填层上铺设防水土工布隔水。研究成果可为川藏地区交通道路涎流冰防治提供参考。     

鲤鱼潭大坝在集集地震中的变形分析

鲤鱼潭黏土心墙堆石坝在台湾“9•21”集集地震中有一定的变形损伤。为了研究大坝的地震破坏机制,分析了大坝的永久位移分布规律,同时采用有限元数据平滑方法,对大坝位移监测数据进行处理,得到了大坝的永久应变场。结果表明,大坝在强震作用下永久变形指向坝内,坝体体积整体收缩;由于反滤料孔隙水压力上升,有效应力降低,在上游坝体在反滤层附近出现拉应变;在两岸坝肩与基岩交界部位存在拉应变,易造成拉伸裂缝。