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颗粒材料堆积体的基底压力分布试验研究

岩土工程学报 2024年第S1期46卷 158-163页

作者：王子元莫品强胡静赵子露肖琼中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点试验室江苏徐州221116 安徽科技学院建筑学院安徽滁州233100

针对颗粒材料堆积体的压力下降问题,研究了点沉积法下不同漏斗高度、颗粒粒径和颗粒形状对基底压力分布的影响。结果显示,基底压力下降现象与内部应力拱有关,且与漏斗高度、颗粒粒径和颗粒形状相关。随着堆积体质量的增加,应力拱稳定性... 详细信息

针对颗粒材料堆积体的压力下降问题,研究了点沉积法下不同漏斗高度、颗粒粒径和颗粒形状对基底压力分布的影响。结果显示,基底压力下降现象与内部应力拱有关,且与漏斗高度、颗粒粒径和颗粒形状相关。随着堆积体质量的增加,应力拱稳定性增强,应力凹陷比趋于稳定。漏斗高度距堆顶距离越大,测得的基底压力越大,应力凹陷程度越小。堆积体应力凹陷比随颗粒粒径的增加,呈现先增加后减少的趋势,并在粒径0.6~1.18 mm的堆积体中出现了应力集中现象。随着堆积体质量的增加,标准砂试样的应力凹陷比先增加后减小,而散煤则是一致下降。

关键词：堆积体基底压力点沉积法应力凹陷比

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黏土岩各向异性轴向延伸试验

科学技术与工程 2024年第20期24卷 8648-8654页

作者：张旺莫品强张启革秦敢王飞阳中国矿业大学力学与土木工程学院深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室徐州221116 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司深圳518035 上海理工大学环境与建筑学院上海200093

黏土岩具有极低的渗透性、裂缝的自密闭潜力及高吸附性的等优点,被运用于核废料封存主基岩。为了研究层理面对黏土岩的峰值强度、破环模式及弹性模量的影响,针对各向异性的黏土岩,通过实施一系列不同层理角度试样的轴向延伸循环加卸载... 详细信息

黏土岩具有极低的渗透性、裂缝的自密闭潜力及高吸附性的等优点,被运用于核废料封存主基岩。为了研究层理面对黏土岩的峰值强度、破环模式及弹性模量的影响,针对各向异性的黏土岩,通过实施一系列不同层理角度试样的轴向延伸循环加卸载试验。轴向延伸试验是在恒定的平均应力下同时增加径向应力和减少轴向应力来完成。试验结果表明,黏土岩轴向峰值强度与层理面有关。在与层理平行和垂直的方向达到最大,而在钻样取芯与层理方向的夹角θ=45°方向表现最低,不同层理分布试样的强度曲线呈U形。不同角度的岩石破环准则能较好地描述黏土岩轴向峰值强度特征。黏土岩破坏模式也因层理面而异,试样破坏主要以拉伸断裂为主,而在θ=45°方向表现压缩破坏。弹性模量在不同的层理角度表现出较大差异性,垂直和平行于层理方向的弹性模量数值明显大于其他方向。

关键词：黏土岩轴向延伸各向异性轴向峰值强度弹性模量

层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模拟

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济南大学学报（自然科学版） 2024年第5期38卷 609-618,633页

作者：王彤高北蔡汉竹吴则祥莫品强扈萍庄培芝济南大学土木建筑学院山东济南250022 山东省路桥集团有限公司山东济南250014 温州大学建筑工程学院浙江温州325035 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002

为了探讨静压桩贯入层状砂土地基引起的桩周土体分层效应,基于耦合欧拉-拉格朗日法,结合考虑颗粒破碎的砂土临界状态本构模型SIMSAND-Br模型,建立层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模型;基于已有的三轴排水剪切试验数据校正SIMS... 详细信息

为了探讨静压桩贯入层状砂土地基引起的桩周土体分层效应,基于耦合欧拉-拉格朗日法,结合考虑颗粒破碎的砂土临界状态本构模型SIMSAND-Br模型,建立层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模型;基于已有的三轴排水剪切试验数据校正SIMSAND-Br模型参数,并用于模拟已有的离心机桩基贯入模型试验,通过对比模拟结果与已有的离心机桩基贯入模型试验数据,验证所建立模型的可靠性;采用验证后的所建立模型模拟分析层状砂土地基中静压桩贯入阻力和土体位移。结果表明:模拟计算的静压桩贯入阻力和土体位移结果与已有的离心机桩基贯入模型试验结果一致,所建立的模型可以用于层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应的模拟分析;土体分层对于靠近土体分层界面一定范围内的静压桩贯入阻力和所引起的竖向位移具有较大影响,影响区域直径约为桩直径的4~10倍,对水平位移的影响极小,该影响区域大小随着砂土相对密实度和与分层界面距离的变化而显著变化。

关键词：桩基挤土效应耦合欧拉-拉格朗日法层状砂土地基数值模拟

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基于小孔扩张理论的顶管施工扰动分析应用

中国市政工程 2024年第2期 121-127,152,153页

作者：赵宁莫品强王博上海城建水务工程有限公司上海200082 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点试验室江苏徐州221116

针对顶管穿越施工扰动影响问题,依托某污水处理厂顶管下穿箱涵工程,基于岩土介质小孔扩张理论采用MATLAB平台对顶管-土-箱涵相互作用进行编译计算,考虑不同开挖面支撑力和不同顶管埋深,分析顶管施工引起的既有箱涵结构受力和位移变化。... 详细信息

针对顶管穿越施工扰动影响问题,依托某污水处理厂顶管下穿箱涵工程,基于岩土介质小孔扩张理论采用MATLAB平台对顶管-土-箱涵相互作用进行编译计算,考虑不同开挖面支撑力和不同顶管埋深,分析顶管施工引起的既有箱涵结构受力和位移变化。结果表明:顶管施工导致的箱涵附加竖向位移及弯矩沿顶管轴线左右对称,箱涵附加应力以顶管轴线为中心向两侧递减;随着顶管埋深和开挖面支撑力的增加,既有箱涵的最大位移、应力以及弯矩逐渐变小。根据顶管埋深,选择合适的开挖面支撑力,可有效降低顶管施工对既有箱涵的施工扰动。同时通过现场实测数据分析,验证顶管穿越地层及构筑物变形的理论分析与现场实测规律的一致性,拓宽小孔扩张理论在顶管工程领域的应用。

关键词：顶管施工既有箱涵小孔扩张理论施工扰动开挖面支撑力监测

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基于能量理论的球孔扩张大变形分析

岩土力学 2023年第7期44卷 2017-2027页

作者：李超莫品强李树忱中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 深圳市城市公共安全技术研究院广东深圳518046

以常用的摩尔-库仑强度准则模拟弹塑性区的本构关系,研究小孔扩张问题,推导了扩孔压力和能耗理论解。基于球孔扩张的假设,结合能量理论和非关联流动法则,将扩孔过程视为能量转换问题,进行黏土大应变能耗分析。弹性区采用小应变理论分析... 详细信息

以常用的摩尔-库仑强度准则模拟弹塑性区的本构关系,研究小孔扩张问题,推导了扩孔压力和能耗理论解。基于球孔扩张的假设,结合能量理论和非关联流动法则,将扩孔过程视为能量转换问题,进行黏土大应变能耗分析。弹性区采用小应变理论分析。考虑塑性区弹性变形和塑性区大应变的影响,得到了扩孔压力、能耗与扩孔半径的关系。通过与已发表结果比较,验证了所提方法的有效性。最后,研究塑性区弹性变形和大应变对扩孔压力和能耗的影响。结果表明,扩孔压力随剪胀角的增大而增大,外力所做的大部分功在塑性区转化为能量。剪胀角对塑性区域发展和扩孔压力演化影响显著,随着剪胀角的增加,塑性区半径和扩孔压力明显增加。该能耗理论解为揭示注浆、土工试验与贯入桩等方面提供了一种新的分析手段和必要的理论依据。

关键词：能耗理论解球孔扩张黏土大应变

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不同重力场下月基承载特性离散元数值分析

中南大学学报（自然科学版） 2023年第8期54卷 3226-3236页

作者：奚邦禄蒋明镜莫品强张振华郭杨安徽省建筑科学研究设计院绿色建筑与装配式建造安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215009 同济大学地下建筑与工程系上海200092

采用离散单元法(DEM)模拟不同重力场下的承载特性试验,分析高、低重力场对月基承载特性和月基破坏模式的影响。研究结果表明:当重力场小于1g时,随重力场增大,月基中受扰动范围和应力增大;当重力场大于1g时,随重力场增大,月基中初始应力... 详细信息

采用离散单元法(DEM)模拟不同重力场下的承载特性试验,分析高、低重力场对月基承载特性和月基破坏模式的影响。研究结果表明:当重力场小于1g时,随重力场增大,月基中受扰动范围和应力增大;当重力场大于1g时,随重力场增大,月基中初始应力增大,但受扰动范围减小,表现出承载力和地基弹性模量随重力场增加呈现非线性增长趋势,即归一化承载力系数(q_(u)^(n_(g))/q_(u)^(1g))和月基弹性模量系数(E_(0)^(n_(g))/E_(0)^(1g))与重力场系数n_(g)关系可采用以1g为界的“二折线”进行拟合;承载质量归一化系数则随重力场系数增大而减小,即低重力环境下月基承载质量更大;采用离心机模拟高重力环境来预测低重力环境下月基承载力特性不能正确反映低重力场时月基内受扰动范围的演化规律,将使月基的承载特性偏大。

关键词：月壤离散单元法承载特性微重力场超重力场

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灌注桩桩—土界面粗糙度及强度理论研究

土木工程学报 2023年第S2期56卷 86-94页

作者：奚邦禄张振华莫品强陈小川余悦程郭杨安徽省建筑科学研究设计院绿色建筑与装配式建造安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 合肥工业大学安徽合肥230009

文章开发了可模拟实际灌注桩成型过程的混凝土浆液-土固化成型装置,开展不同灌注桩深度处混凝土浆液-土固化成型试验,探究浆液自重应力对灌注桩表面粗糙度的影响规律,进而提出考虑粗糙度特征的桩—土界面强度理论。结果表明:随着混凝土... 详细信息

文章开发了可模拟实际灌注桩成型过程的混凝土浆液-土固化成型装置,开展不同灌注桩深度处混凝土浆液-土固化成型试验,探究浆液自重应力对灌注桩表面粗糙度的影响规律,进而提出考虑粗糙度特征的桩—土界面强度理论。结果表明:随着混凝土浆液自重应力增加,混凝土浆液对桩周土体的挤压、劈裂作用更为显著,使得桩—土界面粗糙度随深度增加而近似线性增长的规律;而后引入界面剪切系数i来表征桩—土界面粗糙度对界面间发生桩—土相对滑移破坏或土自身剪切破坏的影响,与已有试验结果对比表明,考虑粗糙度的强度理论可以较好地预测不同粗糙度下桩—土界面极限强度;最后探讨了理想粗糙面情况下界面剪切系数i与剖面长度比、凹槽形状的数学关系。

关键词：界面强度理论粗糙度硬黏土灌注桩

复杂支护条件下深基坑支护桩-冠梁-支撑的变形协调及空间效应研究

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岩土力学 2022年第9期43卷 2592-2601页

作者：莫品强刘尧黄子丰滕鸿博陈斌陶祥令中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 深圳市城市公共安全技术研究院广东深圳518046 中冶集团武汉勘察研究院有限公司湖北武汉430080 江苏建筑职业技术学院能源与交通工程学院江苏徐州221116

针对深基坑复杂支护条件,基于弹性抗力法和结构力学力法建立了排桩挠曲线方程,提出了考虑支护桩-冠梁-支撑变形协调的计算方法,并编制了图形界面程序。对比分析工程实测数据,验证了所提方法的有效性。通过算例分析了冠梁和支撑的空间与... 详细信息

针对深基坑复杂支护条件,基于弹性抗力法和结构力学力法建立了排桩挠曲线方程,提出了考虑支护桩-冠梁-支撑变形协调的计算方法,并编制了图形界面程序。对比分析工程实测数据,验证了所提方法的有效性。通过算例分析了冠梁和支撑的空间与尺寸效应在支护结构变形中的控制作用。研究结果表明,支护结构变形与冠梁和支撑的尺寸及空间布置具有明显的非线性相关关系。对于无腰撑的支护结构,冠梁最大位移随支撑间距的增大呈指数型增大,支护桩位移最大值发生在桩身1/3左右深处,随着支撑间距的增大而逐渐向桩顶偏移;当支撑刚度足够大时,增大支撑刚度限制支护结构变形效果不明显,且边跨冠梁的位移始终大于中跨;对于具体基坑工程,将冠梁截面宽度增大到一定宽度,能显著约束冠梁最大位移。

关键词：深基坑排桩支护结构变形协调空间效应

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温度静力触探的室内模型试验研究

岩土工程学报 2022年第S2期44卷 169-172页

作者：莫品强胡静胡裕琛马丹阳任志文中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点试验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

为满足浅层地温能资源勘查与能源地下结构等领域的精确设计和高质量发展要求,提出了能够精确、高效获取土层力学和热物性参数的新型温度静力触探测试(T-CPT)技术,并介绍了一种CUMT加热型温度静力触探装置和测试流程。考虑到现场原位试... 详细信息

为满足浅层地温能资源勘查与能源地下结构等领域的精确设计和高质量发展要求,提出了能够精确、高效获取土层力学和热物性参数的新型温度静力触探测试(T-CPT)技术,并介绍了一种CUMT加热型温度静力触探装置和测试流程。考虑到现场原位试验结果的影响因素复杂,为探究单一因素对温度静力触探试验的影响规律并分析其贯入-传热机理,设计了一系列T-CPT室内模型试验方案。通过T-CPT室内模型试验,研究了探头加热时间和贯入深度对T-CPT加热效率和热物性参数解译的影响以及土样密实度和含水率对探头贯入锥尖阻力的影响规律。试验结果表明,试验中加热时间在120 s左右时,探头的加热效率最佳;当探头贯入较大深度时,土体更密实,反演的导热系数也更大;此外,密实度越高的土体贯入阻力增大,而含水率升高会适当降低贯入阻力。

关键词：温度静力触探热物性参数模型试验地热能