土石结合部接触冲刷渗透破坏特性试验研究

为研究穿堤建筑物与堤防土石结合部接触冲刷渗透破坏情况,利用自行设计的接触冲刷试验装置,实现了土石结合部接触冲刷渗透破坏的室内模拟。通过对接触面存在裂隙的土样开展相关试验,揭示了接触冲刷渗透破坏的发生、发展变化过程,分析了土体性质、裂隙宽度及水力比降等因素对接触冲刷破坏时间及冲刷量的影响。试验结果表明:黏粒含量较大的土体抗冲刷能力较强;土体性质的影响随着裂隙宽度的增加及水力比降的增大而逐渐减弱;冲刷量随裂隙宽度的增加而减小,但当裂隙宽度大于2.7 mm时,各黏粒含量土体试样的冲刷破坏时间及冲刷量较为接近,开度不再具有明显作用。     

散粒土渗透破坏判别方法试验研究

渗透破坏是诱发土石坝、堤防、基坑开挖等岩土工程失稳破坏的重要原因之一,目前对于土体渗透破坏判别方法的研究已经取得了比较多的成果,但是对于不同判别方法的适用性和使用范围没有明确的划分。利用自主研发的渗透破坏实验装置,开展了一系列散粒土渗透破坏特性试验,研究了细颗粒含量、细颗粒组成以及干密度等对散粒土渗透破坏特性的影响,得到了试样渗透破坏过程中渗流流速、临界水力梯度、渗透系数等的变化规律。同时,将试验结果与已有的判别方法和计算方法的结果进行了对比分析,得出了各种方法的适用范围和优缺点。     

无黏性土层之间渗流接触冲刷机理试验研究

判别无黏性成层土产生接触冲刷的准则及确定产生接触冲刷的水力比降是研究渗流控制措施的必备要素,为工程界所关注。根据对试验资料的整理与分析,阐明了无黏性成层土产生接触冲刷的几何条件和水力条件,同时建立了产生接触冲刷的临界水力比降与两土层特征粒径的函数关系,可以用来判别无黏性双层土之间是否会产生接触冲刷。如果判明会产生接触冲刷,可进一步计算出产生接触冲刷的水力比降,这对土工建筑物的渗流控制具有指导意义。     

有压引水隧洞间岩体厚度的确定

结合3个已建的抽水蓄能电站工程(天荒坪、广蓄、沙河)的具体经验,介绍了目前国内确定有压隧洞间岩体厚度的一般做法。探讨了洞间岩体厚度与渗透稳定性的关系。介绍了响水涧抽水蓄能电站有压隧洞间岩体厚度确定的过程以及岩体厚度不足时的防渗工程补充措施,认为隧洞间水力梯度在16以下是安全的。     

压力隧洞裂缝混凝土衬砌和围岩的接触条件

提出裂缝衬砌和围岩之间接触应力rσ(ra)的表达式,并通过算例分析它的特性,结果表明,rσ(ra)随衬砌与围岩接触面(r=ra)处的渗透压力pa的增大由压变拉,但rσ(ra)+pa却变化不大。提出一定条件下衬砌脱开围岩独立工作的判别式,该式若满足,衬砌将脱开围岩独立工作,钢筋应力和裂缝宽度将大幅度减小。算例计算结果表明,若衬砌和围岩之间的黏结强度较小,裂缝衬砌很容易脱开围岩独立工作。     

双层堤基上覆层对堤基渗透破坏影响的试验

根据上覆层与下伏砂层的协调变形情况,将上覆层概化为完全不变形的刚性上覆层以及与下伏砂层始终协调变形的柔性上覆层,并利用室内试验对这2种极端情况进行模拟。通过对试验过程中的土体破坏情况、渗透流量、涌砂粒径以及破坏后土体的颗粒组成等方面进行分析,发现具有刚性上覆层的双层堤基在接触面上易形成空洞,而柔性上覆层较刚性上覆层具有更强的抗渗透破坏能力;同时,具有刚性上覆层的堤基发生渗透破坏时粗颗粒更易流失。对渗透破坏过程中的渗流场进行数值模拟,对比了不同渗透破坏阶段的水力梯度分析情况,简要分析造成2组试验差异的原因所在。研究结果表明,使上覆层与下伏砂层保持协调变形是控制渗透破坏发展的有效方法,建议在堤基建设时尽量增加上覆层柔性,使上覆层与下部土体有协调变形的能力。     

珠江三角洲河网与河口区CBOD 及TN和TP通量的模拟

建立横观各向同性土的破坏准则必须考虑其应力水平和材料横观各向同性的综合影响。本文通过分析横观各向同性土的试验规律,基于横观各向同性土的强度随SMP面(空间滑动面)和沉积面的夹角减小而变小这一假设,建立横观各向同性土的峰值强度表达式。提出了一个关于横观各向同性土的峰值强度和应力张量函数的各向异性变换应力张量。在各向异性变换应力空间,横观各向同性土体被认为是各向同性材料。将变换应力与SMP准Fra则nc结isc合o,海建湾立黏了土横真观三各轴向试同验性数土据的验三证维了破该坏破准坏则准。则分的别合采理用性具。有预横测观结各果向与同试性验的结S果an的ta对M比oni表ca明海,滩本砂文土提和出S的an横观各向同性破坏准则能够合理地描述横观各向同性对土体强度特性的影响。     

横观各向同性土强度与破坏准则的研究

建立横观各向同性土的破坏准则必须考虑其应力水平和材料横观各向同性的综合影响。本文通过分析横观各向同性土的试验规律,基于横观各向同性土的强度随SMP面（空间滑动面）和沉积面的夹角减小而变小这一假设,建立横观各向同性土的峰值强度表达式。提出了一个关于横观各向同性土的峰值强度和应力张量函数的各向异性变换应力张量。在各向异性变换应力空间,横观各向同性土体被认为是各向同性材料。将变换应力与SMP准则结合,建立了横观各向同性土的三维破坏准则。分别采用具有横观各向同性的 Santa Monica 海滩砂土和 San Francisco 海湾黏土真三轴试验数据验证了该破坏准则的合理性。预测结果与试验结果的对比表明,本文提出的横观各向同性破坏准则能够合理的描述横观各向同性对土体强度特性的影响。     

直立岩质切向边坡岩体原位直剪试验研究

针对岩质切向边坡发生剪切破坏时其剪切面难以预测,同时在强风化作用下造成岩体性质差异使得岩体强度参数难以准确获得的问题,本文以遵义市花台坡高边坡为工程背景,开展直立岩质切向边坡岩体原位直剪试验研究。得出切向边坡岩体剪切过程受到走向与坡向垂直的结构面控制,剪切面首先沿此方向上的节理裂隙扩展,硬岩剪切过程中剪切面呈现"台阶"型破坏面,粗糙度小;较硬岩剪切破坏面呈现"波浪"型,起伏剧烈,粗糙度大;软岩发生整体剪断,剪切面较为平整;而含贯通性倾坡外结构面的岩体则沿结构面发生剪切破坏,剪切面顺直平滑。与室内三轴试验对比后发现,现场原位直剪试验结果很好地反映了工程实际情况,特别是对于薄层软硬相间的岩体,能提供更为准确的岩体强度参数。     

岩土体开挖变形的分步模拟方法及其工程应用

本文提出了一种岩土体开挖变形的分步模拟方法;该方法以岩土体弹塑性参数和现场变形监测数据为基础,以开挖、施加支护等工程措施的实施为时间节点,以弹塑性荷载分步释放来表征岩土体荷载逐步释放的过程,模拟了岩土体开挖和支护前、后的变形效果,并近似地模拟出锚固、衬砌等措施的应力、变形状态,将岩土体复杂的粘弾塑性问题转化为了较简单的弹塑性问题。运用该方法模拟了涔天河水利枢纽右岸进口段密集洞室群的施工开挖和支护全过程,获取了施工过程中围岩的应力、变形及稳定特征,同时结合数值模拟的成果给出了相应的工程施工建议,可为工程的快速化施工提供参考。     

砂砾石土渗透变形特性的应力状态相关性试验研究

渗透变形是砂砾石土地基及堤防结构破坏的常见形式之一。影响渗透变形的因素很多，其中颗粒级配及应力状态是最重要的两个因素。为研究土体应力状态大小对砂砾石土渗透变形临界水力梯度的影响，通过研制大直径渗透变形仪加载系统，完成了侧限条件下砂砾石土在0.1、0.3、0.6、0.9MPa铅直应力作用下的渗透变形试验。通过对实验结果的整理分析，结合考虑土体附加应力状态对临界水力梯度影响的理论研究，得到了渗透变形临界水力梯度随着应力状态的提高而加大的变化规律。通过对渗透变形试验过程中现象观察及渗透系数动态变化规律分析，建议了结合渗透变形试验中渗透系数变化过程线确定临界水力梯度的新方法。