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基于能量判据的某黄土高边坡优化设计

科学技术与工程 2017年第20期17卷 213-218页

作者：叶万军刘忠祥董西好西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054

根据能量法原理,结合强度折减技术进行边坡的稳定性分析并验证其有效性,推导出稳定系数的表达式以及边坡的破坏面,建立了某黄土高边坡的优化设计模型,通过各种参数的约束条件以及能量法中推导出的临界高度H_(cr)与稳定系数F_s计算方法,... 详细信息

根据能量法原理,结合强度折减技术进行边坡的稳定性分析并验证其有效性,推导出稳定系数的表达式以及边坡的破坏面,建立了某黄土高边坡的优化设计模型,通过各种参数的约束条件以及能量法中推导出的临界高度H_(cr)与稳定系数F_s计算方法,采用复形调优法进行计算、优化。以铜黄公路某黄土高边坡为实例来分析验证。结果表明,笔者提出的优化方法计算结果与实际情况比较接近,具有一定的实用价值。

关键词：黄土高边坡能量法优化设计

含水率差异对膨胀性红黏土隧道施工力学行为的影响

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隧道建设（中英文） 2019年第12期39卷 1940-1948页

作者：叶万军崔晨阳谢卓吾吴云涛董西好西安科技大学建筑与土木工程学院

膨胀性红黏土因其特殊的水敏性,使得自身遇水膨胀,是造成隧道围岩失稳的重要原因。为建立含水率与膨胀率的关系,从而明确含水率变化对大断面膨胀性红黏土隧道及支护结构受力变形的影响,以银西高铁庆阳膨胀性红黏土隧道为研究背景,通过... 详细信息

膨胀性红黏土因其特殊的水敏性,使得自身遇水膨胀,是造成隧道围岩失稳的重要原因。为建立含水率与膨胀率的关系,从而明确含水率变化对大断面膨胀性红黏土隧道及支护结构受力变形的影响,以银西高铁庆阳膨胀性红黏土隧道为研究背景,通过现场监测确定围岩含水率波动范围;结合室内试验建立含水率与膨胀性和抗剪强度的对应关系;将土体含水率变化条件下的膨胀关系同材料受热膨胀特性进行联系,利用ABAQUS内置的温度应力场模拟湿度应力场,分析不同含水率作用下隧道围岩压力、衬砌结构内力与变形量值的重分布规律。结果表明:开挖后不同含水率最终趋于饱和时,随着初始含水率的降低,围岩及支护结构受力增大,仰拱与拱脚处相对位移提高,拱顶、拱腰与边墙处相对位移降低,整体安全系数逐渐降低;对开挖后洞周平均含水率20.7%而言,最终趋于饱和时围岩压力安全系数为2.2,衬砌安全系数为1.1,围岩相对位移为0.97%;相比于围岩压力和衬砌结构受力,含水率变化对洞周围岩变形影响最大;基于特殊地质情况,建议将隧道预留变形量提至150~180 mm。

关键词：隧道含水率膨胀性红黏土数值模拟现场监测力学行为

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干湿循环下重塑黄土水分迁移试验

西安科技大学学报 2018年第6期38卷 937-944页

作者：叶万军刘宽董西好李倩王岩西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 中国铁路设计集团有限公司工程经济设计研究院天津300124

黄土地区高填方工程改变地下原有给排水体系,土体长期处于干湿循环状态引发系列工程病害。为了阐明不同干湿条件下重塑黄土水分迁移规律,在干湿环境下对初始干密度和含水率不同的土样进行了水分迁移试验,结果表明:土体在干湿环境下,水... 详细信息

黄土地区高填方工程改变地下原有给排水体系,土体长期处于干湿循环状态引发系列工程病害。为了阐明不同干湿条件下重塑黄土水分迁移规律,在干湿环境下对初始干密度和含水率不同的土样进行了水分迁移试验,结果表明:土体在干湿环境下,水分迁移导致含水率变化呈径向分区分布,上部土体含水率略低于下部;减湿过程,水分不断迁移,随迁移高度的增加,含水率分布逐渐稳定;干湿次数增多,土体持水能力弱化,水分上移速度减慢,湿润峰爬升的最大高度降低;土体初始干密度越小,湿润峰推进速度越快;初始含水率越大,水分迁移速率越快,但稳定后,土体最终含水率差异不大,并且随着距底板高度的增加呈下降趋势;干湿环境下水分迁移也受水分重分布及土颗粒结构重组等多方面的影响,初始含水率和干湿循环次数不同,主导因素也不同,土体水分迁移规律呈现出相应的多样化特征。

关键词：干湿循环重塑黄土水分迁移高填方工程含水率湿润峰

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黄土崩塌的形成因素及其影响范围的确定方法

工程地质学报 2013年第6期21卷 920-925页

作者：叶万军王鹏杨更社常中华董西好西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

黄土崩塌是黄土地区常见的一种地质灾害，威胁着人类生产生活的安全。通过现场调查，认为黄土崩塌形成的内因主要为黄土土性特征、节理裂隙切割程度，外因主要为降雨作用、人类工程活动及生物活动。根据黄土崩塌常见的运动形式，提出崩... 详细信息

黄土崩塌是黄土地区常见的一种地质灾害，威胁着人类生产生活的安全。通过现场调查，认为黄土崩塌形成的内因主要为黄土土性特征、节理裂隙切割程度，外因主要为降雨作用、人类工程活动及生物活动。根据黄土崩塌常见的运动形式，提出崩塌体自由飞落及滚动情况下影响范围的理论公式。实例计算表明：若坡底地面水平，无论什么运动方式，崩塌影响范围为斜坡高度的0．4～0．6倍。随着坡度的变陡，崩滑距与斜坡坡高的比值也变大。当崩塌体自由飞落时，崩塌体的影响范围和碰撞点前的坡度有关。当崩塌体在坡面滑动时，崩塌体的影响范围和斜坡的坡度有关。研究结果可作为黄土地区黄土崩塌致灾范围预测方法，为黄土崩塌的防治提供理论依据。

关键词：黄土地区黄土崩塌形成因素影响范围理论分析

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富水砂层冻结斜井内外壁受力特性实测

西安科技大学学报 2017年第6期37卷 784-789页

作者：任建喜孙杰龙张琨董西好宋勇军西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

为了解决富水砂层斜井冻结法凿井的技术难题,以陕北某冻结斜井为研究对象,采用现场实测的方法,对冻结压力、冻结斜井内外壁钢筋受力、混凝土应变进行了研究,分析了冻结斜井内外壁受力特性。结果表明:在冻结法凿井过程中,外壁受力可分为... 详细信息

为了解决富水砂层斜井冻结法凿井的技术难题,以陕北某冻结斜井为研究对象,采用现场实测的方法,对冻结压力、冻结斜井内外壁钢筋受力、混凝土应变进行了研究,分析了冻结斜井内外壁受力特性。结果表明:在冻结法凿井过程中,外壁受力可分为3个变化阶段,缓慢增长阶段、快速增长阶段以及平稳阶段;内壁纵向钢筋主要承受拉应力,最大拉应力为13.8 MPa,远小于其屈服强度300 MPa,内壁处于安全状态;内壁环向钢筋先受拉后受压,其所受最大压应力为35.06 MPa,也小于其屈服强度,进一步说明内壁处于安全状态;内壁混凝土应变可分为受拉阶段、快速受压阶段和稳定受压阶段3个变化阶段。研究成果为指导工程实践提供了一定依据。

关键词：富水砂层冻结法斜井内外壁受力特性实测研究

湿—载—冻—融作用对洛川黄土三轴剪切强度影响

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科学技术与工程 2017年第13期17卷 255-260页

作者：田俊峰杨更社叶万军董西好刘慧西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054

为了研究湿、载、冻、融作用对洛川黄土三轴剪切强度的影响,运用GCTS电液伺服低温高压动态三轴测试系统,进行了不同含水率、冻结条件、融化条件下的三轴剪切实验,研究含水率、载荷、冻结、融化联合作用对黄土强度的影响及其作用机理。... 详细信息

为了研究湿、载、冻、融作用对洛川黄土三轴剪切强度的影响,运用GCTS电液伺服低温高压动态三轴测试系统,进行了不同含水率、冻结条件、融化条件下的三轴剪切实验,研究含水率、载荷、冻结、融化联合作用对黄土强度的影响及其作用机理。实验结果表明,土中水通过对土颗粒联结作用的影响改变黄土的强度特性,冻结作用通过温度对土中自由水的相变结冰,改变土体承受外力的结构,从而对土体的强度产生影响,融化作用主要是由于冻结过程中土中水的体积膨胀对土颗粒联结的损伤和破坏,从而使黄土的强度会产生较大的下降。

关键词：湿—载—冻—融耦合三轴强度

干湿循环作用下膨胀土开裂和收缩特性试验研究

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西安科技大学学报 2016年第4期36卷 541-547页

作者：叶万军万强申艳军杨更社董西好王铭西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

膨胀土的变形特性包括裂隙性和胀缩性,其中开裂和收缩特性对于膨胀土边坡变形研究具有重要的作用。取陕西汉中十天高速公路边坡膨胀土进行室内干湿循环试验,研究不同干湿循环次数下脱湿过程中膨胀土的开裂、收缩特性,观察脱湿完全后裂... 详细信息

膨胀土的变形特性包括裂隙性和胀缩性,其中开裂和收缩特性对于膨胀土边坡变形研究具有重要的作用。取陕西汉中十天高速公路边坡膨胀土进行室内干湿循环试验,研究不同干湿循环次数下脱湿过程中膨胀土的开裂、收缩特性,观察脱湿完全后裂隙的扩展特性,探讨收缩的方向性随干湿循环次数和初始含水率的变化规律。结果表明:前2次干湿循环脱湿过程中,裂隙与收缩开展剧烈;脱湿过程中裂隙面积率先增大后减小,第1次干湿循环的裂隙面积率峰值最小,且出现时间较早;脱湿过程中收缩面积率先增大,后趋于平缓,随着干湿循环次数的增加,收缩面积率逐渐增大直至第三次干湿循环趋于稳定,前2次干湿循环其差值最大;随着干湿循环次数的增加,试样的变形量逐渐增大,收缩比开裂更早趋于稳定;裂隙的宽度和长度近似正态分布,裂隙面积概率随着裂隙面积增加逐渐减小;膨胀土的收缩具有明显的各向异性性质,初始含水率越高,各向异性表现越明显。

关键词：膨胀土干湿循环裂隙收缩面积率各向异性

冻融环境下黄土微结构损伤识别与宏观力学响应规律研究

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冰川冻土 2018年第3期40卷 546-555页

作者：叶万军李长清董西好刘忠祥彭瑞奇王岩吴云涛孙瑞梁魏伟西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

冻融环境下黄土物理力学性质劣化是寒区工程建设必须要考虑的问题之一,取延安市黄陵县黄土为研究对象,以初始含水率、冻融循环次数为变量,借助扫描电子显微镜、Leica Qwin、Canny算子边缘检测、分型理论定量评价冻融环境下黄土微观结构... 详细信息

冻融环境下黄土物理力学性质劣化是寒区工程建设必须要考虑的问题之一,取延安市黄陵县黄土为研究对象,以初始含水率、冻融循环次数为变量,借助扫描电子显微镜、Leica Qwin、Canny算子边缘检测、分型理论定量评价冻融环境下黄土微观结构损伤状态;通过GDS探究不同初始含水率、不同冻融循环次数对试样强度指标的影响,并用显著性理论进行评价。结果表明:随着冻融次数的增加试样内部裂隙不断发育演化,土体内部的大颗粒不断分解为若干小颗粒,骨架连接方式发生转变,由面-面接触转变为点-面、点-点接触;随着冻融循环次数的增加面孔隙度、分形维数不断增大,冻融循环10次后趋于稳定,试样在冻融环境下内部微、小孔隙不断向中、大孔隙转化;随着冻融循环次数的增加试样的黏聚力不断减小,内摩擦角不断增大,冻融10次后强度指标趋于稳定,试验结果与图像探伤结论相一致;对试样黏聚力、内摩擦角进行显著性分析可知冻融循环次数、初始含水率及其交互作用(耦合作用)对试样强度指标有特别显著的影响。

关键词：冻融边缘检测分型理论显著性分析