非饱和土的抗剪强度理论研究

从孔隙水的存在状态出发 ,围绕Bishop抗剪强度公式中存在的几个疑点展开讨论 .认为非饱和土中支配强度和变形的应力之所以不同 ,是因为非饱和土中存在一种性质与有效应力不同的应力———内部应力 ,它不传递 ,仅影响土的塑性变形 .同时还对Bishop ,Fredlund和卢肇钧提出的抗剪强度公式中的参数测试方法进行分析 ,指出 :各种抗剪强度理论在概念上都是相同的 ,其区别仅在于确定由吸力产生的那部分有效应力时采用的参数和测试方法不同     

饱和—非饱和土体非稳定渗流数值分析

本文对一般的非饱和渗流有限元计算方法加以改进，有效地消除了非饱和渗流数值计算中存在的数值弥散现象。同时还提出了一种简便有效的逸出面处理新方法，并给出了非饱和非稳定渗流计算的实例。     

新疆某黄土的土水特征及其分形描述

本研究采用新疆某引水渠道边坡的黄土填料进行土水特征曲线试验,研究压实度和应力水平对土料的土水特征的影响规律。针对试验结果,本研究首先采用经典的van Genuchten模型进行曲线拟合。然后采用分形理论进行土水特征曲线的比较分析。结果表明:(1)随着压实度的增加,土水特征曲线向下移动;随着轴向应力的增加,土水特征曲线也会有所下移;(2)相应于孔隙分布,该土料的土水特征曲线具有明显的分形特性;(3)在相同压实度下,不同应力水平的SWCC分形拟合基本平行。采用本文所述的分形方法,在已知不同应力水平下的孔隙率时,可较为合理的从一个应力水平下的土水特征曲线推求其它应力水平下的土水特征曲线。     

基于微观孔隙通道的饱和/非饱和土渗透系数模型及其应用

从微观角度揭示土体变形对饱和/非饱和渗透系数的影响机理,建立相应的预测方法,对于饱和/非饱和土的渗流分析及水力耦合研究具有重要的科学意义。利用流体力学理论,建立了微观孔隙通道渗透系数与等效孔径的关系,在此基础之上,结合毛细理论建立了饱和/非饱和渗透系数与土-水特征曲线的关系模型,并利用已有试验数据验证了模型的合理性。结合该模型与变形条件下土-水特征曲线预测方法,对变形条件下武汉黏性土饱和/非饱和渗透系数进行预测,结果表明黏性土在压缩变形条件下:饱和渗透系数呈数量级的减小,预测值与实测值均吻合较好;双对数坐标下,非饱和相对渗透系数在进气值之后随基质吸力增加而减小,不同初始孔隙比条件下其斜率近似不变,整体呈现"毛刷型"分布,相同基质吸力条件下,初始孔隙比越小,相对渗透系数越大;非饱和渗透系数,进气值之前近似为饱和渗透系数,进气值之后随基质吸力增大而减小,不同初始孔隙比的变化线近似重合。     

Time-dependent soil-water distribution under a circular trickle source

Soil-water distribution in homogeneous soil profiles of Yolo clay loam and Yolo sand (Typic xerorthents) irrigated from a circular source of water, was measured several times after the initiation of irrigation. The effect of trickle discharge rates and soil type on the locations of the wetting front and soil-water distribution was considered. Soil-water tension and hydraulic conductivity, as functions of soil-water content, were also measured. The theories of time-dependent, linearized infiltration from a circular source and a finite-element solution of the two-dimensional transient soil-water equation were compared with the experimental results. In general, for both soils the computer horizontal and vertical advances of the wetting front were closely related to those observed. With both theories, a better prediction of the wetting front position for the clay loam soil than for the sandy soil is shown. The calculated and measured horizontal vertical advances did not agree over long periods of time. With the linearized solution, overestimated and underestimated vertical advances for the clay and sandy soils, respectively, were shown. The finite-element model approximate in a better way the vertical advances than the linearized solution, while an opposite tendency for the horizontal advances indicated, especially in sandy soil.Notation k constant (dK/d) - K hydraulic conductivity - K ₀ saturated hydraulic conductivity - J ₀,J ₁ Bessel functions of the first kind - h soil water tension - q Q/r ₀ ² - Q discharge rate - r cylindrical coordinate; also horizontal distance in soil surface - R dimensionless quantity forr - r ₀ constant pond radius - R ₀ dimensionless quantity forr ₀ - t time - T dimensionless quantity fort - x, y Cartesian coordinates - z vertical coordinate; also vertical distance along thez axis chosen positively downward - Z dimensionless quantity forz - empirical soil characteristic constant - dummy variable of integration - volumetric soil water content - matrix flux potential - dimensionless quantity for      

均匀湿颗粒材料边界滞回持水曲线的物理模型

非饱和土持水特性的滞回机理是土力学界的热点问题之一。将非饱和土看作“湿颗粒材料”并以“土-颗粒-系统”为视角更易认识其持水特性的滞回机理。以均匀湿颗粒材料为研究对象,用轴对称圆锥形孔隙内水分的充填和排出过程来模拟边界增、减湿过程,提出一种物理模型以描述其滞回特性的物理内涵,并利用已有文献中3种砂土和2种含黏砂土的持水试验结果验证了该模型在表征均匀湿颗粒材料边界滞回持水曲线时的有效性。该模型的优点在于不仅对同种均匀湿颗粒材料滞回的边界减、增湿持水曲线可采用同一组具有物理意义的参数模拟,而且可反映孔隙水内封闭气泡对持水曲线的影响。     

白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为深入研究雾化雨入渗引发的岩体边坡失稳机制,基于白鹤滩水电站高边坡基本地质条件和稳定性控制边界条件,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,借鉴饱和-非饱和强度理论,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律。采用严格Janbu法、Sarma法、不平衡推力法对两岸边坡进行二维极限平衡分析,并且综合分析了雾化区边坡岩体及控制性结构面的强度及荷载变化规律,计算得到雾化区边坡在各种工况条件下稳定性变化规律。分析表明,降雨入渗将使边坡坡面浅部的压力水头抬升,坡脚局部饱和区最大水位升高;同时岩体的抗剪强度减小,边坡稳定性明显下降。     

膨胀土水泥改性试验浅析

膨胀土作为一种典型的非饱和土,具有显著的吸水膨胀软化和失水收缩开裂特性,它在全世界范围分布较广,对水利、道路等工程建设的危害较大,由于防治困难,膨胀土的工程问题一直以来都受到国内外学术界和工程界的高度重视。     

基于双剪理论的饱和/非饱和渗流边坡稳定性分析

根据Bishop非饱和有效应力假定建立了适用于非饱和土的双剪统一强度理论。基于非饱和土双剪统一强度理论使用二维显式有限差分程序FLAC,以某边坡模型试验为例,考虑土体强度的中间主应力效应及渗流的影响,分析了地下水位升降导致的饱和/非饱和渗流条件下边坡稳定性分析问题。饱和及非饱和渗流的计算分析均说明忽略中间主应力效应的计算结果与边坡模型试验结果不相符。地下水位下降过程中,按相关联流动法则计算得出边坡只存在一条滑动面,而非相关联流动法则计算结果显示边坡存在多条滑动面。     

非饱和重塑黄土的一种简化离散元模型

黄土是一种水敏性颗粒材料,其强度受含水率影响十分明显。基于非饱和土力学的基本理论,利用颗粒离散元方法,建立了一种非饱和黄土的简化离散元模型。在对非饱和黄土的力学特性进行离散元模拟分析后,与室内三轴试验进行了对比验证。对比模型和试验结果发现：不同含水率试样的应力应变关系受土体颗粒间摩擦系数直接影响,表现为试样含水率越高,摩擦系数越小,说明该离散元模型在一定范围内能够反映重塑黄土的土力学特性。