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滩海吹填粉细砂地基长期承载力特性试验研究
1
作者 杨杰 李景林 +2 位作者 孙大权 王岩峻 邵帅 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期113-118,共6页
对某运行10年以上出现沉陷冒水现象的滩海人工岛吹填粉细砂地基承载力进行分析,基于螺旋板载荷试验结果,研究了标贯击数、动探击数与地基承载力的关系,拟合了经验公式,在此基础上综合分析粉细砂地基承载力现状,探究地基长期承载力特性... 对某运行10年以上出现沉陷冒水现象的滩海人工岛吹填粉细砂地基承载力进行分析,基于螺旋板载荷试验结果,研究了标贯击数、动探击数与地基承载力的关系,拟合了经验公式,在此基础上综合分析粉细砂地基承载力现状,探究地基长期承载力特性。研究结果表明,吹填粉细砂形成的滩海人工岛地基在长期反复的水力作用下可进一步密实,承载力有所提高,有利于场地的运行安全。但鉴于其松散特性,水力作用下易流失,防渗措施不到位可能导致沉陷脱空、冒水等工程问题,影响场地安全运行。因此,针对本工程沉陷冒水现象,需采取原位固化、帷幕封闭等防渗措施进行处理。 展开更多
关键词 粉细砂地基 承载力 水力作用 沉陷 防渗
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地铁联络通道冻结壁冻融灾害效应及其平均温度预测
2
作者 邹宝平 牟军东 +4 位作者 罗战友 邓沿生 董涛 范秀江 易觉 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期142-151,共10页
冻结法因具有施工方便、强度高、防水效果好及对土体扰动小等优点在软土地区地铁联络通道施工中获得广泛应用。冻结壁平均温度作为衡量冻结效果的重要参数之一,其解析公式求解较为复杂,在实际工程中难以应用。建立了包括冻结管断裂灾害... 冻结法因具有施工方便、强度高、防水效果好及对土体扰动小等优点在软土地区地铁联络通道施工中获得广泛应用。冻结壁平均温度作为衡量冻结效果的重要参数之一,其解析公式求解较为复杂,在实际工程中难以应用。建立了包括冻结管断裂灾害、隧道收敛变形灾害、冻结帷幕收敛变形灾害、冻结帷幕透水灾害和融沉灾害的地铁联络通道冻结壁冻融灾害链式效应机制,并考虑多种布管方案,采用冻结壁平均温度等效梯形法建立完整数据集,利用神经网络的高度非线性特征,建立能同时预测单排、双排和多排(n>3)布管形式下冻结壁平均温度的神经网络预测模型。研究结果表明,基于完整数据集构建的冻结壁平均温度神经网络预测模型能有效地反映不同冻结管布置参数和冻结壁厚度等参数与冻结壁平均温度之间的关系;冻结壁平均温度均随冻结管排数和冻结壁厚度增大而逐渐降低,随盐水温度、冻结管间距和排距增大而逐渐升高。 展开更多
关键词 冻结壁 平均温度 冻融灾害效应 联络通道 地铁
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就地固化联合复合地基对堆载邻近桩基的影响
3
作者 丰土根 高文 +1 位作者 张箭 和宇珑 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期715-729,共15页
路桥并线路基修筑引起既有桥桩产生挠曲、侧向位移,严重时可能会造成重大坍塌事故的发生。结合工程现场试验,针对道路施工对邻近桥桩影响问题提出就地固化联合复合地基加固新方法,联合数值模型分析就地固化深度、固化土弹性模量和复合... 路桥并线路基修筑引起既有桥桩产生挠曲、侧向位移,严重时可能会造成重大坍塌事故的发生。结合工程现场试验,针对道路施工对邻近桥桩影响问题提出就地固化联合复合地基加固新方法,联合数值模型分析就地固化深度、固化土弹性模量和复合地基相关因素对邻近桩基的保护效果。研究结果表明:搅拌桩加固影响深度为1.5倍桩长左右,素混凝土桩施工会对被动桩在0.75倍桩长左右处产生最大水平位移。就地固化(2.0 m)+水泥搅拌桩法(1.8 m)可极大减小被动桩浅层水平位移,保护桥桩的安全。当固化土水泥掺量为5%~7%、水泥搅拌桩水泥掺量为12%~18%时,提高水泥掺量对减小被动桩水平位移有着明显的作用。同时,将普通褥垫层水泥搅拌桩替换为就地固化+水泥搅拌桩复合地基,桩身最大负弯矩减小近16.6%。 展开更多
关键词 软基处理 工程试验 数值模拟 复合地基 就地固化 被动桩
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基于SEM的土体微观结构三维分析与分维计算方法
4
作者 张豫川 高旭龙 +1 位作者 刘东发 黄鸿伟 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第2期91-97,共7页
土体微观结构研究很早就建立了三维空间的分形模型,但分形维数计算所需参数很难由常规土工试验得到,限制了分形理论在土体研究中的应用。基于陕西定边与甘肃兰州原状土样的扫描电镜(SEM)试验,提出了三维化处理与三角形网格原理联合方法... 土体微观结构研究很早就建立了三维空间的分形模型,但分形维数计算所需参数很难由常规土工试验得到,限制了分形理论在土体研究中的应用。基于陕西定边与甘肃兰州原状土样的扫描电镜(SEM)试验,提出了三维化处理与三角形网格原理联合方法,可以得到土体颗粒(孔隙)不同测量尺度对应的表面积与体积计算值,由此实现分形维数的计算,并通过分形理论在土水特征中的应用验证了方法的有效性与可靠性。另外,三维化处理还可获取视孔隙率、比面等土体微观结构参数,可以作为土体微观结构定量分析研究的新途径。 展开更多
关键词 扫描电镜(SEM) 微观结构 三维分析 分形维数
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干湿循环作用下剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂作用及影响因素
5
作者 郝建斌 李耕春 +2 位作者 刘志云 崔福庆 蒋臻蔚 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期147-158,共12页
为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果,分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验,并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数,分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明:1)剑麻... 为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果,分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验,并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数,分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明:1)剑麻纤维加筋膨胀土具有较好的抗裂性能,且剑麻纤维的掺入对膨胀土的裂隙率和裂隙平均宽度影响较大,相较于素土试样,最优加筋土试样的裂隙率和裂隙平均宽度均比素土试样减小了约1/2.2)纤维长度相同时,随着纤维含量的增大,裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度和分形维数均呈先减小后增大的趋势,且纤维含量为0.4%时各参数值最小;纤维含量相同时,纤维长度对各裂隙参数影响不大.3)随着干湿循环次数的增加,加筋土和素土试样裂隙参数均呈逐渐增大趋势,但纤维加筋土裂隙率和裂隙平均宽度的增大幅度均比素土小;从第5次干湿循环开始,各裂隙参数增长趋缓.4)单次脱湿过程中,试样含水率由20%降至10%时,裂隙急剧发育,且素土裂隙的发育对含水率的变化更加敏感,含水率低于10%时,随着含水率的减小,试样裂隙率变小并趋于稳定;相同含水率条件下,剑麻纤维加筋土具有更好的抗裂性能.5)剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂机理主要表现在两方面,一方面是剑麻纤维的掺入增大了膨胀土的渗透系数,促进了试样内水分的均匀分布,减小了试样各处的胀缩差异;另一方面纵横交错的剑麻纤维约束了聚集体之间大孔隙的收缩. 展开更多
关键词 膨胀土 纤维加筋 干湿循环 裂隙扩展 抗裂性能
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砂-粉混合料颗粒接触状态的临界条件确定
6
作者 吴琪 孙苏豫 +2 位作者 杭天柱 赵凯 陈国兴 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期277-283,297,共8页
砂-粉混合料被广泛应用于高速铁路路基、人工筑岛及海底沉管隧道垫层等重大工程,如何科学地表征砂-粉混合料复杂的颗粒接触状态及连续演变的力学行为特征,并深入揭示其对混合料静/动力学特性的影响已是一项紧迫的基础性科学研究任务。... 砂-粉混合料被广泛应用于高速铁路路基、人工筑岛及海底沉管隧道垫层等重大工程,如何科学地表征砂-粉混合料复杂的颗粒接触状态及连续演变的力学行为特征,并深入揭示其对混合料静/动力学特性的影响已是一项紧迫的基础性科学研究任务。本文基于代表性砂-粉混合料的基本物理性能指标及力学特性指标试验数据,验证Rahman等提出的区分“细粒填充砂粒”和“砂粒悬浮细粒”的阈值细粒含量FCth半经验公式预测能力。基于理想二元介质材料的理论最小孔隙比计算方法,提出确定中间性态土颗粒接触状态临界条件参量FC_(in-min)和FC_(in-max)的方法,分析各参数对FC_(in-min)和FC_(in-max)的影响规律,建立基于基本物理性能指标的FC_(in-min)和FC_(in-max)预测方法,最终提出全FC范围(FC=0~100%)的砂-粉混合料各颗粒接触状态临界条件参量的有效评价方法。 展开更多
关键词 细粒含量 砂-粉混合料 颗粒接触状态 阈值细粒含量 临界条件参量 理论最小孔隙比 二元介质模型 中间性态
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海上桩基础注水加压拆除法的研究
7
作者 张浦阳 信连硕 +1 位作者 丁红岩 乐丛欢 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期437-444,共8页
近年来,全球海上风电发展势头迅猛.单桩基础作为最早应用于海上风电的基础类型,在全球风场中占据主导地位.现有风机的寿命一般约为20年,预计未来10年将迎来大量风机退役,这使得海上桩基础的回收问题变得愈发重要.为更好地解决海上桩基... 近年来,全球海上风电发展势头迅猛.单桩基础作为最早应用于海上风电的基础类型,在全球风场中占据主导地位.现有风机的寿命一般约为20年,预计未来10年将迎来大量风机退役,这使得海上桩基础的回收问题变得愈发重要.为更好地解决海上桩基础退役拆除问题,本文通过物理模型实验的方式对注水加压拆除法进行了研究.实验结果显示:大直径桩基础拆除时所需压强更小,更易通过注水加压拆除法进行拆除;桩基础初始倾角对注水加压拆除所需压强影响较小,但初始倾角越大基础越易倾倒;拆除过程中桩基础单位位移引起的舱内压强下降幅度始终相同,不受基础直径、入泥深度以及倾角的影响.根据物理模型实验数据,结合土力学、水力学相关理论,建立了注水加压拆除法全过程理论模型,可大致预测不同桩径、不同入泥深度桩基础的启动舱内压强与舱内压强-位移曲线,并且在此基础上,结合渗流计算,利用有限元模型对水泵在注水回收过程中可产生的最大舱内压强进行了预测,对比最大舱内压强与基础拆除所需的启动舱内压强即可判断此水泵能否用于注水加压拆除.本文所得结论可为海上风电桩基础的退役处理提供参考,有助于保障风场海床资源的可持续利用,具有一定的工程价值. 展开更多
关键词 海上风电 桩基础 拆除 注水加压 模型实验
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各向异性层状千枚岩渗透率及有效孔隙率试验研究
8
作者 王伟 陈超维 +3 位作者 刘世藩 曹亚军 段雪雷 聂文俊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期445-451,共7页
采用岩石全自动三轴伺服仪和气体渗透装置,对一种致密的各向异性层状千枚岩开展了气体渗透率及有效孔隙率试验,研究常规三轴压缩和围压循环加卸载2种应力路径下,气体渗透率、有效孔隙率随层理倾角及偏应力的演化规律。结果表明:围压相同... 采用岩石全自动三轴伺服仪和气体渗透装置,对一种致密的各向异性层状千枚岩开展了气体渗透率及有效孔隙率试验,研究常规三轴压缩和围压循环加卸载2种应力路径下,气体渗透率、有效孔隙率随层理倾角及偏应力的演化规律。结果表明:围压相同时,岩样的初始气体渗透率k0随着层理倾角β的增大呈“W”型变化,在β=45°时取最大值;在围压循环加卸载过程中,气体渗透率先随围压的加载而减小,后随围压的卸载而增大,卸载时的气体渗透率小于加载时的渗透率;层状千枚岩有效孔隙率和气体渗透率呈指数关系;平行于层理方向的气体渗透率远大于垂直于层理方向的气体渗透率;岩样有效孔隙率和气体渗透率随偏应力变化经历初始压密阶段、线弹性阶段和塑性变形阶段,随着偏应力的增大,岩样有效孔隙率和气体渗透率先减小,接着保持稳定,最后快速增大,并在岩样应力-应变曲线斜率接近于0时达到最大值。 展开更多
关键词 层状岩石 各向异性 气体渗透率 有效孔隙率 常规三轴压缩 围压循环加卸载
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基于含冰量的冻结砂土-混凝土接触面蠕变特性
9
作者 何菲 王旭 +4 位作者 蒋代军 周亚龙 李君善 陈航杰 陈明伟 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期361-368,共8页
保证高含冰量冻土区桩基础的长期稳定性是多年冻土区桥梁桩基础安全服役中的关键问题,为研究含冰量对冻土-混凝土接触面蠕变特性的影响,采用自行研制的大型蠕变剪切仪,在−2℃条件下开展含冰量为6%、12%、16%、23%、36%、60%、80%的冻结... 保证高含冰量冻土区桩基础的长期稳定性是多年冻土区桥梁桩基础安全服役中的关键问题,为研究含冰量对冻土-混凝土接触面蠕变特性的影响,采用自行研制的大型蠕变剪切仪,在−2℃条件下开展含冰量为6%、12%、16%、23%、36%、60%、80%的冻结砂土与混凝土接触面蠕变试验.试验结果表明:在恒定的剪应力作用下,除含冰量为6%试样出现加速蠕变外,其他试样仅出现衰减蠕变及稳定蠕变2个阶段;随含冰量的增大,试样黏性变形占比增大,含冰量为80%试样的黏性变形超过总变形量的80%;稳定蠕变速率受到干密度及含冰量的综合影响,含冰量为16%时稳定蠕变速率最小;Burgers黏弹性模型能较好地模拟高含冰量冻结砂土-混凝土接触面蠕变曲线;随着含冰量的增大,初始剪切模量和稳定蠕变阶段黏滞系数先增大后减小,初始蠕变阶段的渐进剪切模量呈幂函数减小,初始蠕变阶段黏滞系数呈幂函数增大. 展开更多
关键词 高含冰量冻土 冻结砂土 接触面 蠕变试验 黏弹性模型
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黄土抗剪强度参数均值与方差的Bayes估计及其应用
10
作者 李萍 董鸾花 +3 位作者 赵枝艳 李金明 沈伟 李同录 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2024年第2期163-172,共10页
为解决黄土强度参数估计问题,从工程勘察项目中共收集统计了3384组Q1、Q2、Q3黄土强度参数黏聚力c、内摩擦角φ值的测试数据,不考虑二者的相关性,将参数均值和方差都作为随机变量,建立起黄土强度参数c、φ的正态-逆伽马先验分布。基于Ba... 为解决黄土强度参数估计问题,从工程勘察项目中共收集统计了3384组Q1、Q2、Q3黄土强度参数黏聚力c、内摩擦角φ值的测试数据,不考虑二者的相关性,将参数均值和方差都作为随机变量,建立起黄土强度参数c、φ的正态-逆伽马先验分布。基于Bayes理论,利用共轭先验法推导了参数后验分布和后验概率密度函数的期望值求解公式,确定了估计的误差。以陕西泾阳黄土边坡为例,利用所建立的先验分布和边坡土层测试强度指标,求取参数的后验分布,进一步估计了边坡失效概率的概率分布和稳定系数均值的概率分布。结果表明:在95%的置信度下,按稳定系数评价,边坡均处于基本稳定状态,且稳定系数置信区间小;按失效概率评价,边坡接近稳定状态,但失效概率的置信区间较大,黄土强度参数的方差控制着边坡失效概率的置信区间,将方差作为随机变量,考虑方差变异性,能更科学地评估黄土工程的可靠度。 展开更多
关键词 黄土 边坡 Bayes理论 先验分布 正态-逆伽马分布
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基于NMR的非饱和土相对渗透系数快速预测新方法
11
作者 陶高梁 彭寅杰 +4 位作者 陈银 肖衡林 罗晨晨 钟楚珩 雷达 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期470-479,共10页
非饱和土的渗透系数作为研究非饱和土中水分运移的重要参数,直接测量方法原理简明但试样尺寸较大,耗时较长;土-水特征曲线(SWCC)间接预测方法由于需要获取土-水特征曲线,同样较为耗时,工作量较大。为此,结合核磁共振(NMR)理论与渗流理... 非饱和土的渗透系数作为研究非饱和土中水分运移的重要参数,直接测量方法原理简明但试样尺寸较大,耗时较长;土-水特征曲线(SWCC)间接预测方法由于需要获取土-水特征曲线,同样较为耗时,工作量较大。为此,结合核磁共振(NMR)理论与渗流理论提出了不同孔径孔隙通道渗透系数与弛豫时间的关系,通过对不同大小孔隙通道渗透系数进行累加,提出了基于核磁共振的饱和/非饱和土渗透系数预测模型和快速预测方法。为验证模型的合理性,以湖南黏土为研究对象,进行了不同初始孔隙比试样脱湿、吸湿过程以及饱和状态下的95次核磁共振试验,获取相应的NMR曲线,采用瞬时剖面法获取不同初始孔隙比试样非饱和相对渗透系数,并与该模型预测值对比。研究发现:利用脱湿、吸湿过程不同含水率下NMR曲线以及饱和状态的NMR曲线均具有较好的预测效果,但基于饱和状态下试样的NMR曲线预测效果相对最好,测量成本和耗时也最小,因此建议采用饱和状态试样NMR曲线直接预测非饱和相对渗透系数。 展开更多
关键词 核磁共振 饱和/非饱和渗透系数 孔隙通道 弛豫时间
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岩土材料中冰分布状态的冷冻电镜表征方法
12
作者 王子振 王晓康 +3 位作者 申凯翔 苏捷 赵志强 周卫东 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第2期8-12,114,共6页
为从微观角度定量描述冰在岩土材料中的分布特征,基于冷冻电镜技术提出了一种微观尺度的实验表征方法。针对不同冰饱和度人造岩芯样品的二次电子图像和能谱分析图,通过元素含量分布、升华前后图像对比确认了冰在岩土材料中的分布状态。... 为从微观角度定量描述冰在岩土材料中的分布特征,基于冷冻电镜技术提出了一种微观尺度的实验表征方法。针对不同冰饱和度人造岩芯样品的二次电子图像和能谱分析图,通过元素含量分布、升华前后图像对比确认了冰在岩土材料中的分布状态。随着冰饱和度的增加,骨架孔隙被冰填充、骨架颗粒表面被冰包裹区域增大,样品断面更密实平整,岩土骨架的堆积结构特征变弱。在背散射电子图像中,冰的图像比岩土骨架亮度低、灰度高,基于此构建了冰饱和度的数字图像计算方法。该方法计算的升华前冰饱和度与样品预制冰饱和度偏差小于5%,验证了其可靠性。 展开更多
关键词 岩土材料 冷冻电镜 冰分布状态 数字图像分析
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圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡性能与参数分析
13
作者 凌贤长 邢文强 +2 位作者 唐亮 卢凡 丛晟亦 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期517-525,共9页
为规避当前施工方法的不足,发展安全、高效和可靠的施工方法。依托东北地区某高速铁路路堑边坡工程,采用适于机械钻孔的圆形抗滑桩代替现行矩形抗滑桩,预制拱形挡土板,本文提出一种新型拱形板-桩墙支挡体系;并构建有限元模型,分析桩长... 为规避当前施工方法的不足,发展安全、高效和可靠的施工方法。依托东北地区某高速铁路路堑边坡工程,采用适于机械钻孔的圆形抗滑桩代替现行矩形抗滑桩,预制拱形挡土板,本文提出一种新型拱形板-桩墙支挡体系;并构建有限元模型,分析桩长、桩径、桩间距以及拱形挡土板矢跨比对新型拱形板-桩墙支挡体系支护性能的影响;揭示不同参数下桩顶水平位移与桩身内力的变化规律。研究结果表明:桩长与桩身弯矩和剪力大小呈正相关关系,与桩顶水平位移呈负相关关系。桩长超过14 m时,其对桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力的影响效应明显减弱;随着桩间距增大,桩顶水平位移增大但变化幅度逐渐减小。拱形挡土板矢跨比增大时,桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力均减小。影响拱形板-桩墙体系支挡性能的因素依次为桩间距、桩长、桩径和矢跨比。研究结果为圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡体系在实际工程中的应用提供新思路。 展开更多
关键词 高速铁路 路堑边坡 圆形抗滑桩 拱形挡土板 三维数值模型 正交分析 机械钻孔 支护性能
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基于304dB的北欧海相黏土参数空间非均匀变异性研究
14
作者 陈朝晖 牛萌萌 +2 位作者 罗琳 黄凯华 唐冲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期525-538,共14页
由于应力和沉积作用的历史差异,不同场地的岩土类型与性质会有所不同;即使同一场地,在不同位置处的岩土类型及性质亦存在差异。目前普遍采用的均匀随机场模型很难准确表征上述复杂空间变异性,且缺乏原位测试数据的验证。为此,基于国际... 由于应力和沉积作用的历史差异,不同场地的岩土类型与性质会有所不同;即使同一场地,在不同位置处的岩土类型及性质亦存在差异。目前普遍采用的均匀随机场模型很难准确表征上述复杂空间变异性,且缺乏原位测试数据的验证。为此,基于国际土力学与岩土工程学会风险评估和管理委员会TC-304所开发和维护的岩土实测参数数据库304dB,对北欧三国挪威、芬兰、瑞典海相黏土参数的空间变异性展开了深入研究。分析比较了北欧三国海相黏土的统计特征参数沿深度变化的异同以及各参数相互影响的物理机制,明确了各参数的空间变异性规律。通过趋势性、涨落性与相关性分析,揭示了北欧三国海相黏土参数均值、标准差以及涨落尺度沿深度均非常数,均值沿深度线性增长,标准差沿深度的变化趋势近似为二次函数,相关函数与间距及位置有关,但随间距增长不会一致收敛。基于综合样本的分层相关性分析,建立了海相黏土参数分层非均匀随机场,该随机场均值为沿深度的线性函数,标准差为在空间变化的随机场,其趋势函数为沿深度的二次函数,不同分层位置处黏土参数可具有不同的均值和标准差初值,各层内参数具有不同涨落尺度。与均匀随机场以及仅考虑均值沿深度线性增长的非均匀场模型相比,所建立的分层非均匀随机场模型可以全面描述海相黏土参数均值、标准差及其相关性沿深度的复杂空间变异性及其非连续变化的分层特性。 展开更多
关键词 海相黏土 非均匀随机场 趋势分量 涨落分量 分层特性 数据库304dB
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应力-渗流耦合作用下不同卸荷路径对砂岩损伤特性及能量演化规律的影响研究
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作者 张培森 许大强 +3 位作者 颜伟 张晓乐 董宇航 赵铭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期325-339,共15页
岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力... 岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力-渗流耦合因素影响下岩石损伤特性及能量演化规律研究较少的特点,采用Rock Top多场耦合试验仪,在应力-渗流耦合作用下对砂岩开展了常规三轴(C组)、不同初始损伤程度常规卸围压(W组)及循环加卸围压(X组)3种应力路径下的岩石损伤特性及能量演化规律试验研究。试验结果表明:岩石能量演化规律与应力-应变曲线具有明显相关性,基于岩石弹性应变能演化特征,将常规三轴压缩(C组)下岩石应力-应变曲线分为5个阶段,并对每个阶段U_(1)、U_(3)、U_(e)、U_(d)及渗透率变化特点进行了详细阐释(U_(e)为弹性应变能,U_(d)为耗散能,U_(1)为轴向应力对岩石做正功转化的岩石应变能,U_(3)为做负功所释放的应变能);常规卸围压过程中,U_(1)、U_(3)演化规律与C组岩石基本一致,但U_(3)负增长更为显著,岩石输入能逐渐从以U_(e)为主导转变为以U_(d)为主导,初始损伤程度对该规律无明显影响,卸围压过程中渗透率呈波动上升趋势,围压与渗透率呈负相关;循环加卸围压过程中,各能量演化规律与W组岩石基本一致,仅因时间效应而导致能量积累量存有差异。整体来看,无论何种应力路径,峰前阶段岩石均以U_(e)为主导,以能量存储为主,峰后阶段则以能量释放及耗散为主,轴向应力加载是U_(e)得以快速积累的主要影响因素,围压改变不足以引起U_(e)发生较大变化,轴向载荷作用为工程致灾的主要影响因素。此外,岩石损伤变量与围压存在明显负相关,围压越大,岩石U_(e)释放比例越小,岩石损伤越小,围压束缚作用可有效提高岩石储能能力并抑制岩石能量的耗散与释放。 展开更多
关键词 岩石力学 应力-渗流耦合 卸荷路径 损伤特性 能量演化
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不同初始状态下黄土的平面应变卸载力学特性
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作者 张玉 赵阳 +5 位作者 刘科继 叶晟 刘瑾 丁潇 张猛 屈永龙 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期162-173,共12页
针对于黄土工程中的平面应变卸载问题,利用平面应变改造后的真三轴仪,开展了不同初始状态(原状、重塑和饱和)黄土在不同固结围压和含水率条件下的平面应变卸载试验,揭示了不同初始状态黄土的应力-应变演化关系、中主应力特性和强度特性... 针对于黄土工程中的平面应变卸载问题,利用平面应变改造后的真三轴仪,开展了不同初始状态(原状、重塑和饱和)黄土在不同固结围压和含水率条件下的平面应变卸载试验,揭示了不同初始状态黄土的应力-应变演化关系、中主应力特性和强度特性。研究结果表明,不同初始状态黄土的应力-应变曲线在低含水率和低围压条件下呈现理想塑性,随着固结围压和含水率增大,从弱硬化型向强硬化型转变;黄土的不同初始状态对应力-应变关系演化特性影响较大,原状黄土曲线最高,重塑黄土次之,饱和黄土最低;固结围压越大、含水率越低,初始切线斜率越大,应力应变曲线越高,土的强度发挥越快。原状和饱和黄土的中主应力和中主应力参数均先减小后增大,衰减幅度大,增长幅度小,中主应力参数的增长幅度要大于中主应力;重塑黄土的中主应力和中主应力参数则先减小后基本保持稳定。平面应变卸载条件下不同初始状态黄土的黏聚力和内摩擦角均随含水率增大近似呈现线性减小;不同初始状态对土黏聚力的影响要明显大于内摩擦角。原状黄土在低围压和低含水率条件下沿着剪切带形成明显的侧向滑移破坏,其余条件下均发生测胀破坏。 展开更多
关键词 原状黄土 重塑黄土 饱和黄土 平面应变试验 侧向卸载
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波流耦合影响下分层海床隧道周围砂土渗流孔压及液化分析
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作者 张治国 陈金芃 +2 位作者 朱正国 PAN Y T 孙苗苗 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期683-693,共11页
目前针对波浪作用下海底盾构隧道周围渗流场的既有理论研究一般将衬砌考虑为不透水介质,较少考虑隧道衬砌的渗透性,尤其是较少考虑波浪与海流共同作用对隧道的影响。此外,既有理论一般将海床视为均质且各向同性工况,忽略了实际情况下分... 目前针对波浪作用下海底盾构隧道周围渗流场的既有理论研究一般将衬砌考虑为不透水介质,较少考虑隧道衬砌的渗透性,尤其是较少考虑波浪与海流共同作用对隧道的影响。此外,既有理论一般将海床视为均质且各向同性工况,忽略了实际情况下分层海床的影响。首先,基于波流共同作用下的海床表面的动力边界条件,采用传递-反射矩阵法得到波流共同作用下自由分层海床的孔压响应;其次,采用镜像法建立了由于隧道存在引起的砂土摄动压力控制方程,并利用砂土与衬砌间渗流连续条件获得了该方程的Fourier级数展开解析解;接着,采用叠加原理得到了波流共同作用下分层海床中隧道周围砂土的渗流压力响应及液化判定解答。最后,将理论解析解与数值结果及已有的试验结果进行对比,获得了较好的一致性。此外,针对海床渗透性和隧道衬砌渗透性进行了影响因素分析。结果表明:海流顺流会增大海床中的孔压和液化程度,逆流会减小海床中的孔压并抑制海床的液化,且流速相同时海床对逆流响应的相对差异总体上也大于顺流;当分层海床上层渗透系数较大时(k+s>1×10^(-2)m/s),海床整体孔压较大,且第一次分层处孔压变化明显;当隧道衬砌渗透系数较小时(k+l<1×10^(-6)m/s),隧道对超静孔隙水压在海床内传播“阻挡”效应明显。 展开更多
关键词 海底盾构隧道 分层海床 波流耦合 渗流孔压 传递-反射矩阵法
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考虑土-膨润土化学相容性的阻隔墙长期服役性能研究
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作者 黄博 曹林峰 李育超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期282-290,共9页
考虑到填埋场渗滤液中较高Na^(+)和Ca^(2+)浓度会让土-膨润土的渗透系数显著增大,从而加速高危害性污染物击穿土-膨润土阻隔墙,建立了Na^(+)和Ca^(2+)作用下土-膨润土阻隔墙-含水层系统中有机物污染物运移数值模型。该模型可以考虑渗透... 考虑到填埋场渗滤液中较高Na^(+)和Ca^(2+)浓度会让土-膨润土的渗透系数显著增大,从而加速高危害性污染物击穿土-膨润土阻隔墙,建立了Na^(+)和Ca^(2+)作用下土-膨润土阻隔墙-含水层系统中有机物污染物运移数值模型。该模型可以考虑渗透系数和水动力弥散系数等参数随Na^(+)和Ca^(2+)浓度的变化。利用有限差分法,获得了该模型的数值解。通过将所建模型的计算结果分别与已有解析解计算结果和COMSOL软件计算结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后基于所建数值模型,以甲苯作为代表性有机污染物分析和讨论了考虑和未考虑土-膨润土化学相容性、水头差和膨润土掺量对阻隔墙长期服役性能的影响。结果表明:考虑土-膨润土化学相容性之后,阻隔墙从不会被击穿变成了服役75 a后被击穿,服役寿命大幅缩短;降低阻隔墙两侧水头差,能够有效延缓污染物的击穿时间;阻隔墙膨润土掺量的下限值应在原先防渗要求的基础上适当提高,以应对污染物作用下墙体防污阻隔性能的削弱。 展开更多
关键词 化学相容性 阻隔墙 污染物运移 数值模型 长期服役性能
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木质素磺酸钙增强花岗岩残积土微生物固化效果研究
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作者 朱文羲 邓华锋 +3 位作者 李建林 肖瑶 熊雨 程雷 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期123-132,共10页
为提升微生物固化花岗岩残积土的效果,综合考虑木质素磺酸钙的特点和MICP(Microbial-induced calcite precipitation)作用过程的环境条件,设计进行木质素磺酸钙增强MICP固化花岗岩残积土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分... 为提升微生物固化花岗岩残积土的效果,综合考虑木质素磺酸钙的特点和MICP(Microbial-induced calcite precipitation)作用过程的环境条件,设计进行木质素磺酸钙增强MICP固化花岗岩残积土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析木质素磺酸钙对微生物固化花岗岩残积土的增强效果及增强机制。结果表明:①木质素磺酸钙能够显著提高花岗岩残积土微生物加固过程中的胶结物产量,木钙掺量在4.00%左右达到最佳,与常规MICP相比,胶结物生成量提高了48.86%;②木质素磺酸钙的掺入,显著提高了固化体的抗压强度和抵抗变形能力,2.00%~8.00%掺量下固化体的抗压强度提升了4.75%~41.20%,破坏时应变增加16.24%~38.55%;③掺入木质素磺酸钙后,固化体的孔隙大小及孔隙率均有不同程度降低,孔隙率降低了12.97%~37.38%,固化体的整体密实性进一步增强;④木质素磺酸钙的掺入,改善了残积土的孔隙结构,为后续微生物加固提供更好的环境条件;⑤在微生物固化花岗岩残积土过程中掺入木质素磺酸钙后,改善了微生物生长的酸碱环境,丰富了MICP作用过程中的钙源,提升了固菌率,促进了MICP反应,同时改善了碳酸钙沉淀颗粒的大小、性状及排列形式,使得胶结物产量进一步提升,从而提升固化体的整体固化效果。 展开更多
关键词 木质素磺酸钙 MICP 花岗岩残积土 固化效果 微观结构
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