塑料排水板处理地基固结计算及其工程应用分析

针对目前带状塑料排水板处理地基固结计算近似采用砂井地基固结理论的不足,将带状排水板等效为形状接近的扁椭圆柱体,考虑排水板井阻、涂抹影响,基于椭圆柱坐标系理论给出了总平均固结度的解析计算式;依托于某围垦工程深厚淤泥软基础真空联合堆载预压相关资料,通过对预压加固过程中孔隙水压、沉降等相关数据监测分析,认为真空预压过程中存在漏气问题,膜下真空度与原设计值存在较大偏差,通过延长真空预压时间及增加堆载预压厚度以保证深厚淤泥软土的前期预沉降量,基于本文提出的带状排水板处理地基椭圆柱固结理论沉降计算分析,认为带状排水板的椭圆柱固结理论与实际沉降监测值基本吻合,便于排水板的椭圆柱固结理论在工程实际应用中的推广。     

爆炸挤淤置换法在深厚淤泥地基海堤工程中的应用

对爆炸挤淤置换法处理海堤淤泥地基技术进行介绍,结合相关技术规程对爆炸挤淤置换法技术特点、施工方式等进行说明,认为爆炸挤淤置换法具有处理地基置换深度深、范围大以及施工进度快等显著优势。根据土力学理论,给出了自重挤淤深度D_0和悬浮式结构置换深度D的理论计算式。计算结果表明所提公式的计算值与实测值基本一致。最后以漩门三期围垦工程为例,对爆炸挤淤置换法进行分析,并通过相关钻探进行对比验证,结果表明实际施工成形断面与设计断面基本一致;由于受结构性淤泥软土灵敏性的影响,其爆炸法处理后的淤泥土抗剪强度指标一般折减0.8~0.9倍。     

渠道边坡稳定的盐敏感性特征研究

工程中灌排渠道在运行多年后,随着土中含盐量的增加,会造成渠道边坡不同程度的滑塌、变形及结构的破坏。通过对盐化土的剪切试验和界限含水率试验,得到不同含盐量下土的抗剪强度指标和稠度界限,运用单因素试验分析含盐量对土的抗剪强度和稠度界限的影响规律。随着含盐量的增加,土体的团聚体稳定性降低,增加了粘粒的分散性,土的抗剪强度有所下降;同时土的稠度界限也会降低,增大了土的流动性,明确地说明含盐量增加也是影响灌排渠道边坡稳定性重要因素。     

基于三轴试验的根土复合体抗剪性能试验研究

以沙地柏群落中的土壤及其根系为研究对象,模拟采样地含水率与土壤密度,制备根土复合体。对试样进行常规三轴试验中的不排水不固结试验(UU试验)。分析不同根系分布形式及根系直径大小对根土复合体抗剪强度的影响。结果表明,沙地柏根系的加入能够提高土体抗剪强度。各级法向应力下,在特定的含根量下,且根系直径相同时,根土复合体抗剪强度与布根方式之间关系为:水平布根方式下抗剪强度最小,垂直布根居中,复合布根最大。在相同的布根方式下,根土复合体抗剪强度大小与所含根系直径间的关系为含1mm根的根土复合体抗剪强度最小,含2mm根的根土复合体抗剪强度居中,含1.5mm根的根土复合体抗剪强度最大。     

大尺度基岩抗剪强度的有限元随机模拟与理论公式研究

从能反映小尺度力学性质空间变异性的随机场出发,并借助现代物理学逾渗临界理论,通过结合弹塑性有限元与随机模拟两种方法,研究了同一地质单元内的大尺度基岩整体屈服时的临界屈服条件及屈服概率,并以此为基础推导了用有限个小尺度岩体试块抗剪试验结果确定大尺度基岩宏观抗剪强度的理论公式。然后对岩体宏观抗剪强度的理论公式值与有限元随机模拟值进行了对比分析。最后探讨了小尺度摩擦系数和黏聚力的不同概率分布类型,以及弹性模量和泊松比的随机性对大尺度基岩宏观抗剪强度的影响。研究结果表明:岩体宏观抗剪强度的理论公式值与有限元随机模拟值基本一致,且大尺度基岩发生整体屈服时的小尺度岩体的屈服比例为2/3。通过对比计算分析,在小尺度材料参数实际可能变异的范围内,小尺度摩擦系数和黏聚力服从的概率分布类型,以及弹性模量和泊松比的随机性对宏观抗剪强度的影响都不大。     

EN—1对砒砂岩固化土抗剪强度特征的影响

通过直剪试验,对添加EN—1后不同EN—1掺量、养护龄期、压实度和含水率的砒砂岩固化土的凝聚力和内摩擦角进行了测定。结果表明：在试验设计的EN—1掺量、养护龄期、压实度和含水率处理条件下,添加EN—1后,随EN—1掺量的增大和养护龄期的延长,砒砂岩固化土的抗剪强度较素土有不同程度的增大,当EN—1掺量为0.20%和养护龄期为30d时,其抗剪强度最大。添加EN—1后,砒砂岩固化土的抗剪强度随压实度的增大和含水率的减小而增大。因此,在砒砂岩地区实际应用EN—1固土护坡时,为使EN—1固化土具有良好的抗剪强度并满足工程需要,建议EN—1掺量为0.20%,养护龄期在7~15d之间,压实度大于95%,含水率略低于最优含水率为宜。     

结构性对西澳残积土抗剪强度影响的试验研究

残积土结构性遭到破坏会导致工程事故,有必要研究其结构性对力学性质的影响。对西澳残积土的原状和重塑土分别进行单剪试验和三轴固结不排水试验,研究结构性对其抗剪强度的影响。试验结果显示:单剪试验中,不论是原状土还是重塑土,产生相同剪应变时,剪应力都是随着竖向应力的增大而增大;由于原状土的结构性较强,在较低的竖向应力作用下,要产生相同的剪应变,原状土比重塑土需要施加更大的剪应力;在较高的竖向应力作用下,原状土的结构性遭到一定程度的破坏,要产生相同的剪应变,需要施加的剪应力比重塑土小。三轴固结不排水试验中,围压较低时,原状土较强的结构性起主导作用,相同轴向应变下的剪应力比重塑土大;围压较高时,原状土的结构性被破坏,而其较大的孔隙起主导作用,在产生相同轴向应变时的剪应力反而比重塑土要小。重塑土在相同的轴向应变ε_a下,剪应力q随着围压的增大而增大;原状土在围压较小时,由于结构性较强,q～ε_a曲线随围压的变化不明显,在围压较大时,原状土的结构性被破坏,呈现和重塑土类似的规律。根据三轴试验结果提出了原状土和重塑土的G_(max)与p′之间的归一化关系式。比较单剪试验和三轴试验得到的抗剪强度,发现单剪试验得到的抗剪强度位于三轴试验得到的有效强度包线和总强度包线之间。最后对工程中类似残积土抗剪强度参数的选取提出建议。     

海堤地基土变形和强度分析

采用平面应变有限单元法对海堤位移(沉降)和地基强度的发展变化进行了研究分析,计算结果表明:在海堤地基固结过程中,随着土体有效应力的提高,海堤地基土体抗剪强度相应增大,且上覆土层越厚,土体抗剪强度增长越大。计算结果与实测资料较为接近,验证了有限元模型及参数的合理性,对海堤地基评价具有显示意义。     

基质吸力在不同干密度下对非饱和红土抗剪强度的影响

为研究不同干密度下非饱和红土抗剪强度指标随含水率、基质吸力的变化特性,通过GEO-Experts压力板仪试验和一系列不同体积含水率下的直剪试验,探讨了基质吸力在不同干密度下对江西非饱和红土抗剪强度指标的影响。研究表明:干密度越大其抗剪强度指标越大,表观黏聚力和表观内摩擦角在一定基质吸力(400 k Pa)范围内随基质吸力的增大而增大,其中在低基质吸力区表观黏聚力和表观内摩擦角增幅较大,在高基质吸力区表观黏聚力和表观内摩擦角增幅较小;在同一基质吸力下干密度大的土样非饱和土抗剪强度指标φb也较大,同时φb在基质吸力较低时为一常数,当超过一定基质吸力值后就会随着基质吸力的增加而减小。     

振冲碎石桩在软弱地基中的应用

以固镇船闸的施工实例,介绍了在不排水抗剪强度ｃｕ值小于２０ｋＰａ的软缭淤泥地基中,采用拓冲碎石桩加固的施工方法和控制措施,并通过载荷试验得出加固后的承载力数值,并据此采用经济设计方案。     

中美关于岩基抗剪强度参数试验与取值的对比研究

结合国际岩体力学学会建议的原位直剪试验方法,对比研究了中美关于岩基抗剪强度参数的试验方法与取值、设计抗剪强度选取等内容。研究表明,中美关于岩基抗剪强度的试验方法基本相同,最常用的是直剪试验,但在试样的制备和试验过程存在若干差异,主要表现在试样尺度和荷载的施加控制方式上。在试验资料不足或可行性研究阶段和初步设计阶段,中美两国选取设计抗剪强度主要根据同类型工程的经验数据确定。在试验资料充足时,美国岩基抗剪强度的设计值一般是根据实验室直剪试验和现场试验结果综合确定,可由试验散点图的下界限强度得到。最后,以美国一工程为例,分析说明了美国岩基设计抗剪强度取值保证率高于中国通常按小值平均(78.7%)取定的抗剪强度参数所具有的安全水平。     

基于贝叶斯理论的土体抗剪强度参数最优二维分布模型识别方法

提出了基于贝叶斯理论的土体抗剪强度参数最优二维分布模型的识别方法。首先,介绍了基于Copula函数的土体抗剪强度参数二维分布模型的表征方法。其次,采用蒙特卡洛模拟方法验证了贝叶斯理论识别最优二维分布模型的有效性,对比了贝叶斯独立识别、贝叶斯非独立识别、AIC一步识别,AIC两步识别4种识别方法的识别能力,分析了影响贝叶斯理论识别精度的主要因素。最后,搜集了29组实际工程土体抗剪强度参数试验数据,研究了贝叶斯独立识别和非独立识别在实际工程土体抗剪强度参数最优二维分布模型识别中的应用。结果表明,贝叶斯理论能够结合先验信息有效地识别表征土体抗剪强度参数最优二维分布模型;贝叶斯理论与AIC准则相较在小样本条件下的识别能力和识别精度方面优势明显;土体抗剪强度参数的样本数目、参数间相关性、备选二维分布模型集合以及先验信息都显著影响贝叶斯理论的识别精度。     

不同初始条件下分散性土动强度特性的试验研究

分散性土颗粒较细,透水性较弱,在低含盐量水或纯净水中细颗粒之间的联结力大部分甚至全部消失,在动荷载作用下容易产生超静孔隙水压力,导致强度减小或丧失。通过动扭剪试验,研究分散性土在不同的含水率（10％～22％）、围压（50-150kPa）和干密度（1．35～1．65g／cm。）条件下的动力特性。结果表明：含水率、围压和干密度影响土颗粒间的接触作用,从而影响试样的动强度。试验发现：其他初始条件相同的情况下,试样的含水率越低,其抗剪强度越大;围压越大,其抗剪强度越大;干密度越大,试样的抗剪强度越大;三者中以含水率对试样的动强度的影响最为显著。动强度参数丸和已的值随试样的干密度的增加而增大;在围压相同的情况下,分散性土的动强度随破坏振次的增加而减小。     

筱溪水电站复杂坝基处理

筱溪水电站坝基受顺河向区域性大断层和两个背斜构造以及数条次生断层的影响,河床中部破碎区宽度达180m,且地层岩性多变,力学强度极不均一.通过大量的现场岩基试验、原位固结灌浆和帷幕灌浆试验、声波检测对比、锚筋桩抗拔与抗剪的试验研究,结构体型优化和施工工艺探索,以及有限元计算分析,最终采用并实施了体型调整、坝段间并缝与塑性链接、坝基灌浆加固和锚筋桩抗剪、防渗帷幕加强和坝基渗水抽排等综合性的地基处理措施,经济有效地解决了坝基抗滑稳定、不均匀沉降变形和渗透变形问题,取得了区域大断层上筑坝的成功经验.     

软土地基悬臂钢板桩围堰变形稳定影响分析及应用

在设计单排钢板桩围堰时如果不设拉撑结构,设计成悬臂式钢板桩围堰,将导致钢板桩在软土地基中变形量大,甚至发生倾覆。基于华南地区某船闸工程实例,利用有限元软件建立三维可视化地质模型计算分析了施工垫层、搅拌桩施工时对地基土扰动和产生的超静孔隙水压力等因素对钢板桩围堰变形及受力的影响。由于当地软土具有压缩性高、抗剪强度低、固结时间长、灵敏度高、扰动性大等性质,深厚软土搅拌桩连续施工过程中存在土体强度因扰动降低的时段,施工荷载、水压力、土压力等综合因素作用导致钢板桩围堰产生大变形。结合监测数据及专家意见,提出围堰变形预警控制及加固措施。     

土壤液限和抗剪强度特征值及其影响因素研究-基于紫色土区

紫色土区土壤力学性质独特,造成土壤侵蚀现象严重,对水土保持和农田基本建设产生了较大的影响.为此,以紫色土和水稻土两种代表性土壤为例,通过液塑限联合测定试验和快速剪切试验,测定土壤的液限及抗剪强度特征值,并对其影响因素进行探讨.结果表明:紫色土和水稻土两种土壤的液限值差异较大;紫色土的液限值为13.37%～15.75%,平均值为14.42%,水稻土液限值为42.61%～47.64%,平均值为45.16%;紫色土为一般性粘土,而水稻土为高液限粘性土.粘粒和有机质是影响土壤液限值的重要因素,且土壤液限受有机质影响最为强烈,三者之间符合多元线性回归分析方程,相应的VAF和RMSE值分别为92.18,96.86和0.19,0.24,R2值分别为0.922和0.969.在100kPa固定压力下,紫色土和水稻土的抗剪强度差异明显,水平值分别为61.91 kPa和46.76kPa,水稻土的抗剪强度小于紫色土,且土壤液性指数与抗剪强度之间具有明显的指数函数关系.     

基于离散元模拟的土石混合体剪切与变形特性研究

土石混合体是一种颗粒大小不一，物质成分复杂，结构分布不规则的非连续介质，其力学性质受多种因素的影响，运用离散元模拟程序PFC2D建立土石混合体直剪试验离散元模型，对不同含石量、不同块石—土颗粒粒径比、不同黏结强度的混合体进行直剪试验模拟，研究其对土石混合体抗剪强度以及破坏特征的影响。研究结果表明：离散元模拟试验与室内直剪试验结果基本吻合，证明了离散元剪切模型的可靠性；随着含石量的增高，土石混合体抗剪强度与其对应的剪切位移增加，剪胀与应变硬化现象更明显；10倍平均粒径比的土石混合体具有最高的抗剪强度；土石混合体的抗剪强度随着黏结力的增加而增加，而残余强度受黏结力的影响较小。     

基于随机场理论的水电工程渣料场边坡稳定性分析

渣料抗剪强度参数的空间变异性对渣料场边坡稳定性的影响非常显著。利用随机场理论开展抗剪强度参数空间变异性对水电工程渣料场边坡稳定性影响的分析,首先采用自相关函数构建抗剪强度参数随机场,然后利用改进的乔列斯基分解法离散抗剪强度参数随机场,最后利用非侵入式随机有限元方法进行边坡稳定性分析。算例结果表明岩土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡安全稳定性有较大影响,边坡滑动面与抗剪强度参数的空间分布有关。工程实例计算结果表明,对于水电工程渣料场这一典型的非均质边坡,单一的安全系数不足以评价渣料场边坡的稳定性,应考虑渣体抗剪强度参数的空间变异性,并结合工程实际进行稳定性及滑动面的综合分析和评价。     

不同改良剂对红壤土水特征曲线及吸附强度的影响

【目的】向边坡土壤内加入改良剂会对土体水分产生较大影响,揭示此过程中土水特征曲线及吸附强度的变化规律可为采用改良剂进行边坡治理提供依据。【方法】通过测定不同配比的糯米胶、木纤维、糯米胶/木纤维混施的红壤土的基质吸力ψ和体积含水率θv,绘制土水特征曲线并分析典型特征参数变化;采用直剪试验测定不同改良剂红壤饱和状态的内摩擦角φ,结合Fredlund双应力变量抗剪强度理论,分析不同改良剂对红壤吸附强度τ_ψ的影响。【结果】(1)糯米胶和木纤维能提高土体饱和含水率θs,混合改良剂反之;糯米胶和混合改良剂会降低土水特征曲线的残余含水率θr,木纤维只有在较低或较高掺量时才会降低残余含水率,反之增高;3种改良剂均能提高土水特征曲线的进气值ψa,混合改良剂>糯米胶>木纤维;糯米胶会降低土水特征曲线的残余值ψr,木纤维反而增加残余值,混合改良剂介于二者之间且高于素土;糯米胶的土水特征曲线斜率|k|最大,其次是混合改良剂和木纤维。(2)不同改良剂红壤随θv降低,ψ增加,吸附强度τ_ψ增大,抗剪强度随ψ增加的速率减小。在23.73%～30.76%体积含水率...     

3DEC中红砂岩节理模型开发及数值模拟

利用人工劈裂的红砂岩节理进行直剪试验,研究了红砂岩节理三维形貌与节理峰值抗剪强度的关系。基于节理形貌参数提出了劈裂节理峰值抗剪强度模型,采用新模型和Barton强度模型计算了红砂岩节理的峰值抗剪强度,并与试验结果进行对比。分析表明:采用Barton模型计算的误差平方和为0.67;而新模型计算的误差平方和为0.05,能更好地描述岩石节理峰值剪切强度。结合Barton对节理剪切变形的研究和Bandis提出的节理法向双曲线模型,采用C++语言编写了3DEC离散元程序的自定义节理模型。通过节理单轴压缩试验及直剪试验的模拟分析,验证了新节理模型可以合理反映红砂岩节理力学特性。