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细粒含量和相对密度对饱和珊瑚砂体应变发展特性影响试验研究

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工程科学与技术 2024年

作者：杨铮涛王路阳吴琪周正龙陈国兴南京工业大学岩土工程研究所江苏省土木工程防震技术研究中心

随着南沙珊瑚岛礁军事和民用基础设施建设的不断发展，工程应用的安全性已成为需重点关注的问题。通过系列排水循环三轴试验，探究了细粒含量FC和相对密度Dr对饱和珊瑚砂变形特性的影响。试验表明：FC和Dr均会显著影响累积体应变■和动... 详细信息

随着南沙珊瑚岛礁军事和民用基础设施建设的不断发展，工程应用的安全性已成为需重点关注的问题。通过系列排水循环三轴试验，探究了细粒含量FC和相对密度Dr对饱和珊瑚砂变形特性的影响。试验表明：FC和Dr均会显著影响累积体应变■和动弹性模量Ed,N的发展。0%≤FC≤30%时，不同工况下试样变形的发展模式依据安定性理论可描述为塑性安定行为。稳态累积体应变■随FC增大而增大，随Dr增大而减小，■的发展速率会随FC的增大而增大。此外，FC的增大会导致初始动剪切模量Ed,1和稳态动弹性模量Ed,s产生一定幅度衰减，引入无量纲参数相对动弹性模量Er，发现Er的增长速率随FC增大而增大，而几乎不受Dr影响。基于二元介质理论引入等效骨架孔隙比e*sk，鉴于■、Ed,1和Ed,s均与e*sk存在确实的相关性，建立饱和珊瑚砂■和Er与e*sk相关的预测模型，结合文献中数据进一步验证模型的适用性。

关键词：珊瑚砂细粒含量相对密度累积体应变动弹性模量

压缩及增减湿作用下非饱和黄土细观结构演化规律研究

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工程地质学报 2024年第2期32卷 397-409页

作者：葛苗苗何璇谷川李宁刘乃飞温州大学岩土工程研究所温州325035 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室西安710055 西安理工大学岩土工程研究所西安710048 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

土的细观结构是其宏观力学性质变化的本质,而黄土是一种特殊的结构性土,细观结构研究对揭示黄土地质灾害机理尤为重要。为了探讨黄土在不同外荷作用下的细观结构演化规律,本文采用压汞技术(MIP)及扫描电镜(SEM)等细观结构研究手段,对黄... 详细信息

土的细观结构是其宏观力学性质变化的本质,而黄土是一种特殊的结构性土,细观结构研究对揭示黄土地质灾害机理尤为重要。为了探讨黄土在不同外荷作用下的细观结构演化规律,本文采用压汞技术(MIP)及扫描电镜(SEM)等细观结构研究手段,对黄土在不同压实状态,无侧限增减湿,常含水率压缩以及常应力增湿作用下的细观结构进行全面试验研究,并从有效应力角度对细观结构演化进行探讨,进一步总结黄土填方地基的细观沉降机理。结果表明:松散黄土在压实过程中会形成团聚体间大孔隙,团聚体内小孔隙以及黏粒间微孔隙等三层次孔隙结构;初始干密度,饱和度主要影响大、小孔隙结构,而对微孔隙结构无影响;无侧限增湿对孔隙密度分布形态影响有限,但能弱化颗粒间的胶结,而常应力下增湿会引起大孔隙塌陷,产生湿陷变形,孔隙结构趋于均匀稳定;无侧限干燥会同时作用于3个层次孔隙结构,而压缩仅作用于大孔隙结构。整体来讲,细观结构的调整是土有效应力变化的结果,但净应力会先作用于大孔隙,而吸力变化会对3种孔隙结构同时产生影响。细观结构研究表明,压实度在一定程度上决定黄土大孔隙结构,控制施工压实度可以有效控制黄土填方地基施工期及工后期沉降。

关键词：压实黄土增减湿细观结构湿陷填方沉降

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EPB盾构刀盘泥饼成因分析及评价模型构建

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 71-83页

作者：丁小彬杨辉泰施钰华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南岩土工程研究院广东广州510640

目前土压平衡(EPB)盾构机刀盘结泥饼的研究大都聚焦在单一因素上,缺少整体的、量化的评价标准,难以满足工程上对刀盘结泥饼的预测需求。针对以上问题,文中从地质条件、盾构选型、施工因素3个层面出发,系统总结了导致土压平衡盾构机刀盘... 详细信息

目前土压平衡(EPB)盾构机刀盘结泥饼的研究大都聚焦在单一因素上,缺少整体的、量化的评价标准,难以满足工程上对刀盘结泥饼的预测需求。针对以上问题,文中从地质条件、盾构选型、施工因素3个层面出发,系统总结了导致土压平衡盾构机刀盘泥饼形成的23个主要因素;将土压平衡盾构机在掘进过程中的刀盘结泥饼风险划分为4个等级:高风险、中风险、低风险和无风险。同时提出了结泥饼的风险因子量化标准,并结合层次分析法构建了土压平衡盾构的刀盘结泥饼风险评价模型;基于广州地铁14号线马创区间右线115-165环盾构隧道工程的掘进数据,计算出盾构机掘进过程中不同环的刀盘结泥饼风险程度,验证了刀盘结泥饼风险评价模型的预测性能。研究结果表明:结泥饼风险评价模型的23个影响因子中,以塑性指数、刀盘扭矩、液性指数、总推力的影响权重最大,启动扭矩的影响权重最小;结泥饼风险评价模型表现出了良好的预测性能,计算得到的结泥饼风险变化曲线与现场施工情况基本吻合;盾构掘进参数的变化能很好地反映掘进过程中泥饼的形成,其中总推力对泥饼产生最敏感,刀盘扭矩、土仓压力、推进速度和螺旋机转速的敏感度依次降低。研究成果可适用于类似工程中的土压平衡盾构机刀盘结泥饼的评价分析。

关键词：土压平衡盾构泥饼量化分析评价模型

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深厚复杂海峡场地二维非线性地震反应特性

岩土工程学报 2024年第2期46卷 345-356页

作者：王彦臻范宏飞赵凯陈国兴江志杰南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 江苏省土木工程防震技术研究中心江苏南京210009 中国地震局兰州地震研究所甘肃兰州730000

海峡地层常为深厚沉积盆地构造,海床微地形类型多样,海峡场地地震反应受微地形的影响显著。以跨琼州海峡通道剖面场地为研究对象,综合考虑海峡盆地构造、海床微地形和海床沉积土异质性,建立海床剖面二维精细化有限元模型;依据场址区域... 详细信息

海峡地层常为深厚沉积盆地构造,海床微地形类型多样,海峡场地地震反应受微地形的影响显著。以跨琼州海峡通道剖面场地为研究对象,综合考虑海峡盆地构造、海床微地形和海床沉积土异质性,建立海床剖面二维精细化有限元模型;依据场址区域地震环境与历史地震活动性,选择Kik-net台网井下台阵基岩地震记录作为海床基岩输入地震动,考虑土的非线性滞回特性,模拟海峡场地的非线性地震反应。微地形效应和海床沉积土异质性对跨海峡场地地震反应的耦合影响显著,表现为盆地类共振现象、海床凹陷边缘和海床表面凸起处的反应加剧;与海峡场地基本频率接近的基岩地震动频率成分易于传播与放大;与海床水平向地震反应相比,海床地表微地形对其竖向地震反应的影响更为显著;水平向和竖向地震波传播的叠加效应会在海床表面产生面波,导致海床地表水平向地震反应放大。

关键词：海峡场地琼州海峡盆地构造海床微地形沉积土异质性土的非线性

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海洋软黏土不排水循环强度的触变性试验研究

岩土工程学报 2024年

作者：吴琪吉东伟肖兴朱升冬陈国兴南京工业大学岩土工程研究所福建永福电力设计股份有限公司

以长江入海口海域软黏土为研究对象，开展了系列不固结不排水循环三轴试验，研究了静置时间T、含水率w及塑性指数IP对重塑海洋软黏土不排水触变循环强度的影响。试验结果表明：以双幅轴向应变εad=5%为重塑海洋软黏土试样的失效判据，... 详细信息

以长江入海口海域软黏土为研究对象，开展了系列不固结不排水循环三轴试验，研究了静置时间T、含水率w及塑性指数IP对重塑海洋软黏土不排水触变循环强度的影响。试验结果表明：以双幅轴向应变εad=5%为重塑海洋软黏土试样的失效判据，破坏振次为15的循环强度CRR15随T的增加而增大，T=14天，CRR15的增长速度最快，T>28天时CRR15增加略有上升或趋于稳定。前期扰动或循环荷载的施加会导致软黏土触变性减弱，软黏土的触变循环强度比Ad明显小于静剪强度比As。Ad随IP的增加先增大后降低，随w的增加而增大，随归一化含水率w/wL的增加先增大后减小，当w/wL=0.76时，Ad达到最大值。开展平行工况的无侧限抗压强度试验，提出以循环轴应力幅值σd与2倍无侧限抗压强度qu之比σd/2qu表征循环应力水平，发现σd/2qu与不同w及T的试样达到εad=5%所需的破坏振次Nf存在唯一性关系，且σd/2qu随Nf的增大呈幂函数减小。

关键词：重塑海洋软黏土循环强度含水率塑性指数触变循环强度比

考虑刀土摩擦的砂土盾构隧道开挖面支护压力计算方法

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1082-1091页

作者：应宏伟吕忠泽河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058

确定盾构隧道开挖面极限支护压力是隧道工程中的核心问题之一。现有研究一般忽略盾构刀盘与主动极限状态时开挖面前方失稳土体间的摩擦效应,导致计算结果偏保守。为了解决此问题,首先,基于梯形楔形体模型,考虑盾构开挖掌子面与前方被切... 详细信息

确定盾构隧道开挖面极限支护压力是隧道工程中的核心问题之一。现有研究一般忽略盾构刀盘与主动极限状态时开挖面前方失稳土体间的摩擦效应,导致计算结果偏保守。为了解决此问题,首先,基于梯形楔形体模型,考虑盾构开挖掌子面与前方被切削土体之间的竖向摩擦力、楔形体与上方土柱之间因相对错动引起的横向摩擦力以及隧道埋深对极限支护压力的影响,推导了砂土地层盾构开挖面的极限支护压力计算公式;其次,通过与其他理论方法及试验结果进行对比,验证了本文方法的合理性;最后,讨论了刀土摩擦力在不同工况下对盾构开挖面极限支护压力的影响规律。研究结果表明:在其他参数不变时,开挖面极限支护压力随着刀土外摩擦角增大而逐渐减小,与刀土外摩擦角近似呈线性关系;刀盘土体间摩擦力对维持盾构开挖面稳定具有有利影响,对开挖面极限支护压力的影响不可忽略;适当增大刀盘与前方土体间的外摩擦角可有效增加开挖面的极限稳定性;刀土摩擦力对浅埋情况的盾构隧道开挖面极限支护压力的影响要明显比深埋情况的影响大,在选择盾构掘进刀具时应重点考虑埋深的影响。

关键词：盾构隧道砂土地层支护压力楔形体模型土拱效应

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层状岩石不排气三轴压缩力学特性试验研究

岩土力学 2024年第5期45卷 1334-1342页

作者：王伟罗霄陈超刘世藩段雪雷朱其志河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098

为研究地下隧洞开挖过程中围压和孔隙气压对层状千枚岩力学特性及变形参数的影响,以氩气作为渗透介质,开展层状千枚岩不排气三轴压缩试验,分析层状千枚岩在不同围压和孔压下应力-应变关系、峰值强度、变形特性及破坏形式随层理倾角的演... 详细信息

为研究地下隧洞开挖过程中围压和孔隙气压对层状千枚岩力学特性及变形参数的影响,以氩气作为渗透介质,开展层状千枚岩不排气三轴压缩试验,分析层状千枚岩在不同围压和孔压下应力-应变关系、峰值强度、变形特性及破坏形式随层理倾角的演化特征。引入基于层理倾角的各向异性度公式,探讨围压和孔压对层状千枚岩各向异性的影响。结果表明:不排气条件下,当孔压减小或围压增大时,层状千枚岩峰值强度逐渐增大;岩石峰值强度σc、弹性模量及变形模量随层理倾角的增大呈“U”型变化;层理倾角在30°~60°之间,层状千枚岩存在层理弱面,破坏形式主要为沿层理面剪切滑移破坏;层状千枚岩在平行层理方向受围压、孔压影响较大,呈现明显各向异性特征。

关键词：层状岩石层理倾角各向异性不排气三轴压缩破坏形式

地震液化离心机振动台模型试验与LEAP研究进展

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岩土工程学报 2024年第1期46卷 54-62页

作者：周燕国马强刘凯曹渊陈云敏浙江大学岩土工程研究所浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058 中建丝路建设投资有限公司陕西西安710000

离心机振动台模型试验是研究地震液化问题的重要手段,一方面可重现场地地震响应和揭示液化致灾规律,为发展工程设计方法提供依据;另一方面可以作为特定边值问题的标准模型试验数据,验证数值方法与土体本构模型及其参数选取的合理性。介... 详细信息

离心机振动台模型试验是研究地震液化问题的重要手段,一方面可重现场地地震响应和揭示液化致灾规律,为发展工程设计方法提供依据;另一方面可以作为特定边值问题的标准模型试验数据,验证数值方法与土体本构模型及其参数选取的合理性。介绍了离心机振动台模型试验的试验原理,回顾了离心机振动台模型试验在地震液化领域的主要研究进展。围绕由中国、美国、日本和英国等国家高校与研究所联合开展的国际合作项目“液化试验与分析”(LEAP),重点介绍了若干为提高离心机振动台模型试验可重复性而发展的物理模拟新技术,包括离心机振动台的台面振动控制技术、模型土体弹性波速测试技术和基于图像分析的动态位移监测技术等。最后针对地震液化领域的若干工程和研究需求,探讨了离心机振动台模型试验领域的发展趋势。

关键词：地震液化离心机模型试验物理模拟振动台 VELACS LEAP 相似律

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珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎影响因素试验研究

大连理工大学学报 2024年第4期64卷 384-392页

作者：娄昕骐刘文化李吴刚大连理工大学岩土工程研究所辽宁大连116024 江南大学环境与土木工程学院江苏无锡214122

珊瑚砂质脆易破碎,其力学与变形特性有别于石英砂.为研究粒径、预压缩对珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎的影响,对珊瑚砂试样进行了侧限压缩试验与三轴剪切试验.同时探讨了珊瑚砂-石英砂混合物在三轴剪切状态下的力学和变形特性.结果表明,破... 详细信息

珊瑚砂质脆易破碎,其力学与变形特性有别于石英砂.为研究粒径、预压缩对珊瑚砂抗剪强度及颗粒破碎的影响,对珊瑚砂试样进行了侧限压缩试验与三轴剪切试验.同时探讨了珊瑚砂-石英砂混合物在三轴剪切状态下的力学和变形特性.结果表明,破碎后的珊瑚砂颗粒主要集中在较原粒径小一级的粒径中;初始粒径越小,颗粒团簇现象越明显;粒径对颗粒破碎影响较大,大于1 mm粒径的珊瑚砂颗粒破碎尤为明显;破碎后的珊瑚砂颗粒粒径主要集中在大于0.25 mm的范围内.预压缩(颗粒破碎)会导致珊瑚砂内摩擦角增大,掺入石英砂对珊瑚砂内摩擦角影响很小,预压缩和掺入石英砂都会减小珊瑚砂的假黏聚力,石英砂掺量越多,假黏聚力降低越明显;预压缩、增加石英砂掺量和增大粒径都会减小颗粒团簇程度,同时增大颗粒破碎程度.

关键词：珊瑚砂颗粒破碎抗剪强度侧限压缩试验三轴剪切试验