基于能量原理的水-岩耦合下砂岩破坏准则研究

针对深部砂岩水-岩耦合受力情况复杂性问题,采用砂岩流固耦合试验、砂岩破坏准则理论研究与FLAC~(3D)数值模拟验证分析相结合方法,对饱和砂岩在不同围压和孔隙水压作用下的破坏机理与力学特性等进行了深入研究。结果表明:围压对于轴向变形影响要远远小于径向变形,且随着围压增大,岩石延性特征和应变硬化特性越明显,同时孔隙水压越大,岩石破坏强度越低;基于能量原理破坏准则计算的理论值与试验值误差均在5%之内,而其它两个破坏准则远小于试验值,误差值最大分别达到了35.34%和37.11%;FLAC~(3D)数值模拟分析较好地模拟和描述了饱和砂岩三轴压缩破坏过程特征,验证了水-岩耦合作用下基于能量原理的砂岩破坏准则具有正确性和合理性。     

GM(1,1)灰色模型在软基沉降预测中的应用

依托武穴长江大桥北岸接线段工程,根据沉降监测实测数据,采用三次样条插值方法将非等时距实测数据转换成等时距序列,建立等时距灰色GM(1,1)模型。利用matlab编程对模型进行计算,对处理后的软基沉降进行预测。利用经典的双曲线法和三点法分别进行沉降预测,并将预测曲线与基于等时距的灰色模型预测曲线进行对比,结果表明:灰色GM(1,1)模型预测精度更高,预测结果更可靠。基于等时距的灰色模型为软基处理后的沉降预测提供一种重要方法,对软基处理的施工具有一定的指导意义。     

棕榈纤维加筋黏土的强度试验与本构模型

棕榈树在我国南方广泛种植,剥皮所得棕榈纤维具有一定的抗拉强度和较好的耐久性,近年来利用棕榈纤维加筋黏土在岩土工程中逐渐得到应用。为了研究棕榈纤维加筋黏土单轴应力状态下的力学性能、破坏形式及本构关系,选取长度分别为6、12、18 mm的棕榈纤维,按照纤维含量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%掺入黏土中,开展棕榈纤维加筋黏土的无侧限抗压强度试验。结果表明：黏土中掺加棕榈纤维后强度增加明显,在12 mm的筋材长度和0.8%的纤维含量组合下加筋效果最优,与素土相比,加筋后强度提高27%;加筋后的黏土破坏韧性好,残余强度高,并且破坏的过程比较缓慢,其原因为纤维在土体中形成了三维土网结构,限制了土颗粒的滑移,增强土体整体性,从而使得土体具有较好的延性;引入混凝土单轴受压应力-应变模型,分析棕榈纤维加筋黏土的无侧限抗压强度试验,将试验数据与模型曲线进行拟合,发现模型结果与试验结果具有良好的一致性。研究成果对棕榈纤维加筋土在岩土工程中的应用具有重要借鉴作用。     

根土复合体的抗剪强度研究

随着我国高速公路、铁路等基础设施的大量建设,工程边坡的生态修复与防护越来越多,含有植物根系的根土复合体力学性质,是决定生态边坡稳定性的重要因素.通过分析含有两种不同根系不同含根量含根土的直接剪切试验,运用Matlab对试验数据进行不同次数的最小二乘拟合分析,得出如下结论：含根土作为一种复合体材料的强度近似符合库仑定理,其抗剪强度τf随着含根量的增加而增大;含根量对内摩擦角的影响与土本身内摩擦角大小有关,本身内摩擦角小的土影响大,而本身内摩擦角大的土影响小,粘聚力则随着含根量的增大而增大.     

屈服面角点奇异性的非平滑处理对塑性应变的影响

Mohr-Coulomb屈服面的边界角点奇异性问题,使得屈服面在这些部位的微分出现不连续现象,给数值分析带来了诸多困难,针对此问题,平滑及非平滑处理方法得以应用,其中,非平滑处理方法中的回代求导法和塑性应变增量求和法等因易于实现而应用较多。这些方法精度的研究多相对于某些典型算例而进行的,而对于塑性应变的发展遵循何规律,非平滑处理方法对塑性应变产生何影响,如何评价这种影响效应等等问题尚未在理论上被深入研究。为此,在传统塑性位势理论的框架内对塑性剪应变的发展规律,以及通过非平滑处理后塑性剪应变的发展规律进行了理论研究。研究发现,在角点奇异性屈服面的非平滑处理方法中,最终推导出的塑性剪应变出现不连续现象。通过对这一现象进行的理论研究和定量分析,结果表明:非平滑处理对塑性应变存在影响效应(即不连续效应),故对于具体问题,应具体分析这些方法的影响效应,具体评估其计算结果的可靠性和对相应问题的适用性,以便正确选择所采用的处理方法。     

加筋垫层法处理涵洞吹填土地基

结合吹填土的工程特性,介绍了涵洞吹填土地基的处理原则及流程。通过有限元计算模型的建立,对加筋垫层法处理涵洞地基的效果进行了研究,分析了不同的垫层宽度、厚度、土性参数和不同格栅层数、间距及刚度时,涵洞的土压力及位移规律,并对多层加筋时格栅的轴向拉力进行了分析。结果表明：加筋垫层法能有效地减小吹填土地基上涵洞的沉降,涵顶土压力随加筋垫层宽度的增大而减小,随垫层厚度的增加呈非线性增大,并逐渐趋于稳定;格栅层数和格栅刚度的增加对减小涵体沉降有一定的作用,但同时会使涵顶土压力增大。     

基于SFIA的路基沉降预测应用研究

阐述地基与基础共同作用分析方法即SFIA。对软土路基沉降预测方法统计分析,考虑原地面与填方土体协同作用,最终确定了SFIA方法的优越性。利用SFIA对湖北某高速公路匝道填方施工进行分析,结合实际沉降观测结果,与沉降预测计算值进行对比。结果表明:分阶段模拟路基施工过程,并根据地基土系数在不同阶段的负载变化,结合相应的非线性系数计算路基沉降的结果更接近工程实际。     

基坑开挖基底隆起的估算

本文从卸载模量的概念出发,推导出特定条件下基坑隆起的估算公式,并与上海某基坑工程进行了对比分析.     

锚杆加固岩体边坡设计法分析

基于岩体塑性极限平衡理论，从能量功率角度提出了能量安全系数K的定义方法，并从理论上探讨了边坡岩体单平面滑动时能量安全系数的合理取值，进一步推导了锚杆加固岩体边坡能量安全系数设计法的计算公式，并给出了工程设计算例，为锚杆加固岩体边坡设计提供了简便易行的新方法。     

绿泥石片岩遇水软化的强度试验及机理研究

选取四川省雅砻江锦屏二级水电站地下围岩绿泥石片岩,分别用饱和NaCl溶液和蒸馏水进行饱和,利用RMT试验机和MTS试验机进行单轴和普通三轴的室内强度试验,分别测定绿泥石片岩在两种饱和状态和干燥状态下的强度指标。对比绿泥石片岩力学参数的变化,通过对岩石双电层进行微观机理分析,得出绿泥石片岩遇水后强度有显著的降低,表现出明显的遇水软化特性;软化的主要原因是岩石周围双电层的影响,且双电层厚度越厚,岩石强度降低越多;双电层厚度越薄,岩石强度降低越少。