岩土力学杂志

Boom黏土热-力耦合弹塑性损伤模型研究

关键词: boom黏土  损伤  本构模型  

黏土的热-力耦合本构模型研究在许多工程领域,尤其是核废料地下处置方面有着十分重要的工程意义。根据Boom黏土的在不同温度下的三轴与固结试验的结果,综合考虑了温度对黏土的强度与弹性模量的影响,在Drucker-Prager（简称D-P）帽盖模型的基础上,引入了硬化方程和热损伤、力学损伤的演化方程,建立了适用于黏土的热-力耦合弹塑性损伤本构模型。将...

考虑剪应力作用的刚性挡土墙主动土压力分析

关键词: 土力学  挡土墙  土拱效应  剪应力  主动土压力  水平层分析法  

以墙后为无黏性填土的竖直刚性挡土墙作为研究对象,假定墙后土体中形成圆弧形土拱,考虑水平土层间的剪应力,修正了水平层分析法,从而得到平动模式下主动土压力分布、合力大小及其作用点位置的表达式。通过与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受墙土摩擦角、填土内摩擦角等因素...

适用于斜坡降雨入渗分析的修正Green-Ampt模型

关键词: 降雨入渗  滑坡  

降雨入渗分析是预测降雨诱发滑坡的关键因素之一。Green-Ampt模型原理简单、使用方便,在浅层滑坡的降雨入渗分析中有很大的应用潜力,但该方法主要适用于初始含水率为均匀分布的情况。基于这一不足,推导了初始含水率为非均匀分布条件下降雨入渗深度和时间的关系,并给出了基于Runge-Kutta原理的数值解法。当初始含水率为均匀分布时,提出的方法可简...

盐岩三轴压缩破坏与声波声发射特征试验研究

关键词: 超声波波速  声发射  三轴压缩试验  围压  岩体损伤  

利用岩石声波-声发射一体化测试系统与应力加载装置,系统地研究了三轴压缩试验中盐岩的变形破坏特征与声波声发射活动规律。结果表明：（1）三轴加载试验中,盐岩的破坏过程分为压密与弹性压缩阶段、裂纹产生与稳定增长阶段、裂纹加速增长阶段和应变硬化阶段。阶段Ⅰ中,盐岩纵横波波速略微上升,并伴随少量的声发射事件;阶段Ⅱ中,盐岩的声发射活动...

混合重金属离子侵蚀饱和黏性土渗透特性试验研究

关键词: 渗透特性  混合离子  黏土衬垫  防污屏障  

渗透特性是表征黏性土层防渗能力及防污性能的关键控制因素,黏土衬垫渗透系数的正确选择对保证垫层的防污效果具有极其重要的意义。采用柔性壁渗透仪,通过室内试验研究了混合重金属离子共存情况下侵蚀饱和黏性土的渗透特性变化规律。试验结果表明,将可溶性铜、铬离子混合与铜、锰离子混合溶液作为渗液,黏性土渗透性均随着掺入离子浓度比例的增大...

横观各向同性地基中管桩扭转振动响应解析解

关键词: 管桩  扭转振动  解析解  横观各向同性地基  

考虑地基沉积过程中产生的竖向和水平向力学性质的差异,对横观各向同性地基中管桩扭转振动频域响应进行了理论研究。基于横观各向同性材料的本构关系以及桩-土耦合扭转振动,建立了桩土系统定解问题,通过Laplace变换和分离变量法求得了桩周土和桩芯土扭转振动位移形式解。通过桩-土接触面的连续条件,求得了管桩扭转频域响应解析解,并得到了桩顶复...

基于改进的Mohr-Coulomb强度准则下岩石锚杆极限抗拔承载力计算

关键词: 小而非零拉伸截断  极限分析  锚杆  极限抗拔承载力  

岩石锚杆基础作为风电机组基础的一种特殊基础型式,可以充分发挥原状岩体的力学性能,具有良好的抗拔性能。已有研究表明,小而非零拉伸截断改进的Mohr-Coulomb（简称M-C）强度准则更适用于描述岩体的破坏特性。基于小而非零拉伸截断改进的M-C强度准则,建立破坏面上单位面积的能量耗损率表达式。从塑性力学极限分析上限定理出发,构建岩楔体平移破...

水泥土应力-应变特性真三轴试验研究

关键词: 水泥土  真三轴试验  中主应力  破坏准则  强度  

采用研制的真三轴仪对水泥土进行等小主应力3σ、等中主应力参数b真三轴试验,研究中主应力参数、小主应力对水泥土应力-应变特性的影响。试验结果表明,相同σ3条件下,水泥土应力-应变曲线的初始切线模量、破坏强度均随b的增大而增加,破坏时的大主应变则随b值的增大而减小;水泥土破坏强度与中主应力参数b近似呈线性关系,直线斜率随σ3的增加而增大。...

饱和黏土中钻孔灌注桩孔壁稳定性力学机制研究

关键词: 孔壁稳定性  钻孔灌注桩  smp准则  修正剑桥模型  超固结比  

将饱和软黏土中钻孔灌注桩孔壁稳定性问题视为半无限体内柱形孔的卸荷收缩问题。基于SMP准则改进的修正剑桥模型,采用应力空间变换方法推导了柱孔卸荷收缩问题的弹塑性解答,得出了孔壁临塑支护荷载和孔壁颈缩的解析表达式。在此基础上,提出了维持孔壁稳定所需最小泥浆重度和孔壁稳定安全系数的计算方法,并对影响钻孔稳定性的因素进行了研究。研...

基于统计本构关系的岩体弹性模量特征及影响因素分析

关键词: 本构关系  岩体弹性模量  弱化  各向异性  影响因素  

结构面是影响岩体弹性模量的主要因素。基于岩体结构面参数统计,结合岩体应变能推导出的节理岩体本构关系,能够真实地反映岩体弹性模量的弱化和各向异性。在此基础上,以吉图珲铁路隧道围岩为例,研究了岩体弹性模量特征及影响因素。结果表明,该岩体弹性模量的弱化和各向异性程度随应力轴线与结构面法线的夹角而变化,并在夹角值为54.5°时达到最大;...

无黏性有限土体主动土压力解析解

关键词: 有限土体  主动土压力  无黏性土  极限破裂角  

经典土压力理论的应用是基于半无限土体,但当墙后土体范围有限时经典土压力理论可能就不再适用,出现有限土体土压力问题。针对较复杂条件下无黏性土的有限土体土压力问题,建立了计算模型,并采用薄层单元法推导出解析公式,证明经典的郎肯土压力和库仑土压力皆为所提出的新公式的特解。在综合考虑不同计算条件后,制定土压力计算流程,涵盖了各个条...

流-固耦合模型试验用的新型相似材料研制及应用

关键词: 地质力学模型试验  相似材料  胶结剂  岩石力学  

为研究隧道突水、突泥过程中断层及围岩各物理场变化规律,根据地质力学模型试验相似原理,通过大量多组别配比试验,研制出适用于流-固耦合模型试验的新型断层及围岩相似材料。其中,断层相似材料以砂为粗骨料,滑石粉为细骨料,石膏、膨润土作为胶结剂,液态石蜡作为调节剂;围岩相似材料以砂为粗骨料,重晶石粉、滑石粉为细骨料,白水泥及乳胶作为胶结...

粉质黏土的真三轴试验及强度特性研究

关键词: 粉质黏土  真三轴试验  强度准则  

为研究复杂应力路径下粉质黏土强度特性,利用TSW-40型土壤真三轴仪,开展了不同试验条件下粉质黏土的真三轴试验。研究了真三维应力状态下粉质黏土应力-应变曲线变化规律,探讨了含水率、固结围压和中主应力比等试验条件对粉质黏土强度的影响规律,对比分析了真三维应力状态下π平面上粉质黏土试验值与Mohr-Coulomb（简称M-C）强度准则和双剪强度准...

上海第4层黏土力学特性的弹塑性本构模拟

关键词: 上海软土  本构模型  三轴试验  结构  超固结  

上海第4层黏土是典型的结构性海相软土,用一个本构模型统一地模拟不同应力路径下的力学特性对数值计算具有重要意义。对UNIFIED模型的结构性及超固结发展函数进行了改进,并提出了一种确定原状土材料参数和初始状态的方法。为了验证修正模型的正确性,用块状取土法取得上海第4层原状土样,进行了固结试验和三轴排水、不排水剪切试验。通过比较试验...

饱和粉土冻结过程中的水分迁移试验研究

关键词: 冻土  饱和粉土  水分迁移  冻胀  

改变边界温度和土样高度,对饱和粉土进行了冻结试验,研究其水分迁移、水分重分布、冻胀和冰透镜体的发展规律。试验结果表明：当温度稳定时,水分持续迁移到冻结锋面附近,含水率急剧增大,易形成冰透镜体。饱和粉土冰透镜体几何形态较为规则,无枝状交叉结构,已冻土为整体状且无网状裂隙。冻结过程中存在起始冻胀时间,在起始冻胀时间之前,土中水分...

特大断面隧道地震动力特性的振动台试验研究

关键词: 特大断面隧道  地震动力特性  振动台试验  傅立叶分析  频率响应分析  

以福州市二环路金鸡山隧道扩建工程为背景,设计制作了特大断面隧道的1/30缩尺模型,并在福州大学土木工程实验中心的双向地震模拟振动台上,完成了21种工况下的模拟地震动试验。对试验数据进行傅立叶分析,发现浅埋条件下特大断面隧道的存在,显著地改变了原场地的动力特性;第一卓越频率主要体现原场地的动力特性,而第二卓越频率主要体现衬砌结构的...

结构性软黏土时效特性的一维弹黏塑性模拟

关键词: 软黏土  结构性土  时效特性  弹黏塑性  固结  蠕变  应变率效应  结构破坏  

为了研究土体结构破坏对软黏土一维变形的时效特性的影响,在Bjerrum的等时间线体系基础上,提出了等黏塑性应变率线等黏塑性应变率线概念,建立了非结构性软黏土的一维弹黏塑性模型;为了描述土体结构渐进破坏特征,定义了结构性参数——结构应变,在非结构性模型的基础上推导了结构性软黏土一维弹黏塑性模型;讨论了通过试验法直接确定模型参数的方法...

初始组构各向异性对砂土力学特性及临界状态的影响

关键词: 制样方法  组构各向异性  三轴不排水试验  临界状态  

采用离散元方法,利用半径扩展法和重力沉积法分别生成具有初始各向同性和各向异性内结构的试样,并开展三轴不排水压缩和拉伸试验,研究不同制样方法产生的初始各向异性对砂土宏微观力学特性及其临界状态的影响。运用组构张量对砂土的各向异性进行量化,分析不同初始组构各向异性对组构张量演化的影响并确定了组构张量的临界值。试验结果表明：初始...

考虑应力历史的冲刷对沉箱加桩复合基础水平振动特性影响研究

关键词: 冲刷  动力阻抗  应力历史  沉箱加桩复合基础  

水流的冲刷效应会导致桩身周围土体的减少及土体应力状态的改变,而对沉箱加桩复合基础的动力特性产生显著的影响。提出了动力Winkler模型,建立了沉箱加桩复合基础受冲刷后考虑应力历史改变影响的动力阻抗计算方法,并通过与海绵边界动力有限元方法的对比,验证了其合理性。对沉箱加桩复合基础工程实例计算结果表明,冲刷对复合基础的动刚度及阻尼有...

非均质土体中盾构隧道开挖面支护力上限分析

关键词: 非均质土  对数螺旋  支护压力  上限法  初始黏聚力  

基于对数螺旋破坏模式,考虑黏土的非均质特征,采用极限分析上限法推导了盾构隧道掌子面支护力计算公式,通过优化计算得到了不同条件下的最优上限解。采用该破坏模式与已有的模型试验、工程实例进行对比,验证了在非均质土中采用双对数螺旋极限分析上限法的适用性;同时详细分析了在土体不同参数条件下,隧道掌子面支护力、滑动面范围的变化趋势以及...

花岗岩风化土与废弃轮胎混合物力学特性研究

关键词: 废弃轮胎  风化花岗岩砂  一维压缩试验  颗粒破碎  

废旧轮胎的治理是一个世界性的难题,而将废旧轮胎应用于岩土工程加固中则为其污染治理提供了一个行之有效的手段。为了进一步研究废旧轮胎对土体的加固机制并应用到实际工程中,主要选取了全风化花岗岩砂颗粒和加工后的废旧轮胎（包括颗粒型和长条型）的混合体作为研究对象,通过一系列不同竖向压力下的一维压缩试验,详细研究不同橡胶含量配比、不...

有限二维饱和多孔介质因载荷诱发Biot固结的解析解

关键词: 有限二维孔隙弹性介质  biot固结  积分变换  拉普拉斯数值反演  解析解  

推导了有限矩形区域饱和多孔介质因表面载荷诱发的Biot固结的一个解析解。假设多孔介质为均匀各向同性和线弹性,并被单相流体所饱和;控制方程组采用不可压缩多孔介质模型;孔隙压力场采用狄利克雷边界条件,上下表面位移场符合物理边界,而左右侧面位移场边界条件则由人为特别给定。利用有限正余弦变换和拉普拉斯变换及数值反演获得了物理空间孔隙...

静钻根植竹节桩桩端承载性能试验研究

关键词: 静钻根植工法  竹节桩  自平衡法  桩端水泥土扩大头  桩端承载性能  

静钻根植竹节桩是由预制竹节桩和桩周水泥土所构成的一种新型组合桩基,它主要通过桩周水泥善桩-土接触面摩擦性质以及桩端水泥土扩大头改善桩端承载性能。通过现场静载试验对静钻根植竹节桩桩端承载性能进行研究,并采用传统桩端沉降计算公式对其桩端沉降进行计算;通过模型试验对竹节桩桩端与水泥土扩大头相对位置不同的试桩桩端承载性能进行研究...

双轴应力下非贯通节理岩体压缩损伤本构模型

关键词: 单组非贯通闭合节理岩体  损伤变量  应力强度因子  双轴压缩  损伤本构模型  

针对目前节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理长度、倾角等几何性质,而未考虑节理抗剪强度等力学性质的不足,基于断裂力学中的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学中的损伤应变能释放量相关联的观点,推导出了在双轴应力下含单条非贯通闭合节理岩体的损伤变量计算公式,并根据断裂力学理论对双轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因...

模型试验的分离相似设计方法——以锚索格构加固边坡模型试验为例

关键词: 分离相似设计方法  振动台试验  量纲分析法  相似比  

提出了模型试验的分离相似设计方法,以锚索、格构梁加固边坡振动台试验为例进行介绍。将传统量纲分析法中描述振动台试验各个相关参数之间关系的函数关系式定义为1级特征方程。根据边坡、锚索、格构和地震波特性的不同,将1级特征方程进行分离处理,得到分别用于边坡、锚索、格构和地震波相似设计的2级特征方程。根据每个2级特征方程中参数的重要...

基于非线性有限元的孟底沟拱坝数值模拟研究

关键词: 孟底沟拱坝  有限元分析  整体稳定  变形加固理论  

孟底沟水电站是雅砻江中游第5个梯级电站,最大坝高200 m,所处位置地质条件复杂,保证其蓄水后良好的工作性态及整体稳定性对工程安全至关重要。通过建立孟底沟拱坝三维有限元模型,基于变形加固理论,分析了拱坝在正常工况和超载条件下位移变化、塑形区扩展规律及大坝整体稳定性。结果表明：孟底沟拱坝现设计方案的位移和超载稳定能力均能达到稳定...

软基路堤施工稳定性控制标准研究

关键词: 软土地基  路堤  监测  离心试验  控制标准  

软基上快速填筑路堤时的稳定控制十分重要。现行规范中采用了位移与位移速率作为控制标准,而实践证明,采用现行标准仍出现一些失稳事例,说明这些标准存在一定局限性,需加以改进。提出了临界状态线的概念,该临界状态线系基于多个工程观测的成果与离心模型试验所得数据,分别以道中沉降速率与坡脚水平位移速率作为坐标轴所得到的一条分界线。临界状...

《岩土力学》2016年第1期被EI收录论文（35篇,收录率100%）

随机与确定耦合的裂隙岩体结构面三维网络模拟

关键词: 裂隙岩体  三维网络模拟  渗流计算  

离散裂隙随机网络模型中结构面的分布特征仅代表其统计规律,并非地质成因、结构模式、构造形迹的客观反映,以致后续力学计算及渗流模拟结果可信度偏低。针对国家高放废物处置库甘肃北山预选区出露良好的花岗岩体,基于实测结构面统计规律、内在成生关系及水力联系,在前期纯随机模型关键部位修正特征参数,并融入人工辨识的确定结构模式而构建＂随...

库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制研究

关键词: 库岸深层老滑坡  间歇性复活  剪切速率效应  强度恢复  孔隙水压力扩散  

库岸深层老滑坡在季节性降雨和周期性库水位变动联合作用下往往表现出间歇性复活特征。在这一复活过程中,滑动期与间歇期交替出现,滑带土经历不同速率的剪切和不同时长的固结。从滑动期内残余强度的剪切速率效应、间歇期内峰值抗剪强度的恢复特征以及间歇期过渡到滑动期的孔隙水压力触发过程3个方面着手,建立了描述库岸深层老滑坡间歇性复活的动...

深部大变形回采巷道围岩拉压分区变形破坏的模拟研究

关键词: 深部回采巷道  拉压分区变形破坏  相似模拟  数值模拟  稳定性控制  

为研究深部回采巷道围岩大变形破坏规律,在地质力学评估及矿压显现特征实测的基础上,采用真三轴相似模拟方法,模拟了不同加载梯度下巷道围岩应变特征。结果显示,在浅埋静水压力条件下,巷道围岩呈现＂浅部拉应变、深部零应变＂的特征;深埋静水压力及初掘采动应力下巷道围岩出现＂径向应变拉压交替分布＂现象;当采动应力集中系数大于2时,深埋巷道...

基于体应变的强夯加固范围研究

关键词: 强夯  干密度  冲量  加固范围  

通过数值模拟分析地基的强夯加固效果,把夯后地基土的体应变与工程要求的干密度联系起来,用控制体应变作为评价加固范围的标准。通过对数值模拟及试验数据的分析发现,夯击冲量越大,加固效果越好。相同夯击能可以产生不同加固效果的规律,得出了用夯击冲量替代夯击能作为施工参数的控制标准更为合理的结论。改进了夯锤尺寸影响强夯加固效果的研究...

物质点强度折减法及其在边坡中的应用

关键词: 强度折减法  物质点法  边坡稳定性评价  安全系数  

物质点法适用于模拟连续介质大变形,如边坡失稳全过程。在物质点法中应用强度折减法,用于边坡稳定性评价。与极限平衡法相比,二者安全系数计算值、滑动面位置结果基本一致;与有限元强度折减法相比,物质点法失稳评价标准的物理意义明确。利用物质点法大变形计算优势,评价边坡失稳后的破坏后果,通过算例说明其评价不同安全系数下的滑坡堆积形态及...

基于颗粒离散元模型的不同加载速率下花岗岩数值试验研究

关键词: 颗粒流理论  岩石  加载速率  失效机制  声发射  

不同加载速率条件下岩石的力学特性,对于其动载下破裂内在机制的研究具有积极的意义。基于颗粒流理论,通过黏结颗粒模型（bonded particle model,简称BPM）虚拟实现不同加载速率0.001~0.500 m/s下花岗岩单轴压缩和巴西劈裂试验,定量分析加载速率对应力-应变、破裂形态、应变能率及声发射的影响。结果表明：单轴抗压强度和抗拉强度及其对应峰值应...

沉积谷中衬砌隧道对SH波的散射

关键词: 弹性半空间  沉积谷  衬砌隧道  平面sh波  间接边界积分方程法  

现实中衬砌隧道穿越沉积谷地十分常见,而国内外对其地震响应规律研究较少。基于MATLAB编程平台,采用间接边界积分方程法,就沉积谷地衬砌隧道对平面SH波的散射问题进行了初步探讨。研究了不同频率、隧道埋深与入射角度对地表位移和衬砌内外壁动应力集中因子的影响,并比较了沉积谷地中隧道与半空间隧道两种情况下的差别。结果表明：软土沉积中隧道...

基于GIS空间数据的滑坡SPH粒子模型研究

关键词: 空间数据  滑坡  粒子模型  运动过程  

针对光滑粒子流体动力学方法（SPH）在滑坡模拟中建立粒子模型的难题,提出了基于地理信息系统（GIS）栅格数据的粒子排列与插入方法。根据该方法,建立了滑坡SPH粒子模型及相关粒子生成程序,进一步以结合摩尔-库仑破坏准则的SPH宾汉流体模型为核心,实现了运用SPH方法模拟滑坡破坏后三维运动的过程。该SPH模型在对唐家山滑坡的模拟中得到了验证,并...

基于布尔交运算的三维流形单元生成研究

关键词: 数值流形方法  布尔交运算  三维流形单元  复杂块体  数学覆盖  物理覆盖  

三维流形单元的生成是进行三维数值流形分析的首要问题之一。详细研究了三维流形单元的生成过程,并采用C＋＋语言编写了相应的程序。借鉴二维流形单元的形成技术,基于拓扑学的＂有向性＂原理,将点、有向边、有向环、有向面和有向壳等作为三维块体的基本数据结构。将材料体和数学网格进行布尔交运算,并对形成的流形块体进行有效性检测,满足要求后...

弱化节理剪切力学特征的颗粒流模拟研究

关键词: 弱化节理  簇单元模型  抗剪强度  微裂纹  

在黏结颗粒模型中引入强度弱化因子生成弱化介质材料,进行弱化模型试件的单轴抗压强度试验。结果表明,弱化作用在降低试件单轴抗压强度的同时,还将导致试件弹性模量逐步下降。这一结果符合相关室内试验的研究成果。为进一步对岩石强度弱化模拟方法进行效果检验,利用颗粒流程序内置的FISH语言建立弱化岩石节理直剪试验模型,进行不同法向应力条件...

节理岩体力学性能不确定性分析方法研究

关键词: 连续损伤模型  随机分析  概率配点法  随机场  

基于连续介质损伤力学框架,通过损伤张量和有效应力来描述节理岩体的力学性能,自主研发了基于损伤力学模型的有限元程序（CD-FEM）,用于节理岩体等效力学性能研究。同时,采用Karhunen-Loeve（K-L）展开来分解随机输入场,用混沌多项式来表示随机输出场,采用概率配点法生成配点,再由连续损伤有限元分析系统CD-FEM求解确定性方程组,最终得到输出域...

基于耦合欧拉-拉格朗日法的锚板在黏土中的极限承载力数值分析

关键词: cel法  大变形  锚板  极限承载力  黏土  

当结构在土体中运动时,往往导致土体发生较大的变形,此类问题采用大变形数值分析方法更为恰当。耦合欧拉-拉格朗日（Coupled Eulerian-Lagrangian,简称CEL）法是大变形数值分析方法中的一种,在分析大变形问题时具有很强的适用性,但在国内尚未开展CEL法分析锚板承载力的研究。以方形锚板在均质土及线性土中的拔出试验为原型,基于CEL法建立数值模...