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竖向毛细吸附对海洋水位变动环境混凝土氯离子传输影响

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硅酸盐学报 2025年第01期 47-59页

作者：王元战袁良智天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室

在海洋水位变动环境下，氯离子在混凝土中的传输主要包括2种机制：浓度梯度产生的扩散和湿度梯度产生的毛细吸附。目前针对水位变动环境混凝土氯离子传输规律的研究，主要考虑扩散和水平向毛细吸附，忽视沿重力方向的竖向毛细吸附。为... 详细信息

在海洋水位变动环境下，氯离子在混凝土中的传输主要包括2种机制：浓度梯度产生的扩散和湿度梯度产生的毛细吸附。目前针对水位变动环境混凝土氯离子传输规律的研究，主要考虑扩散和水平向毛细吸附，忽视沿重力方向的竖向毛细吸附。为了研究其影响，利用自制的海洋潮汐循环模拟装置，设计了考虑和不考虑竖向毛细吸附的2种室内自然侵蚀试验。通过测定上述2组试验中氯离子浓度分布，确定混凝土氯离子浓度最高的区域，评估竖向毛细吸附对混凝土表面氯离子浓度Cs和氯离子扩散系数Da的影响。结果表明：受竖向毛细吸附影响，混凝土中氯离子浓度最高的区域在最高水位以上0～50 mm段。竖向毛细吸附降低了水位变动区氯离子浓度，增加了最高水位以上区域的氯离子浓度。在水位变动区域，竖向毛细吸附使得混凝土表面离子浓度和氯离子扩散系数降低。在最高水位以上区域，竖向毛细吸附增大了混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散系数。基于Fick第二定律，建立了考虑竖向毛细吸附影响的混凝土氯离子传输经验模型，模型与试验数据吻合良好。

关键词：混凝土水位变动环境竖向毛细吸附氯离子回归分析

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基于数值实验的岩石试样最佳长径比研究

岩石力学与工程学报 2010年第A02期29卷 3608-3615页

作者：尹小涛葛修润李春光王水林中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071

通过颗粒流虚拟实现岩石单轴和三轴压缩试验,对不同设计长径比0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0的岩石试样进行不同围压下的数值压缩试验,分析长径比和围压对岩石试样破坏过程、破坏形态、应力–应变曲线和破坏过程中能量转移的影响。分析... 详细信息

通过颗粒流虚拟实现岩石单轴和三轴压缩试验,对不同设计长径比0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0的岩石试样进行不同围压下的数值压缩试验,分析长径比和围压对岩石试样破坏过程、破坏形态、应力–应变曲线和破坏过程中能量转移的影响。分析结果表明:利用力学指标研究岩石最佳长径比的试验数据离散性较大;利用能量研究最佳长径比,则试验数据离散性小。相对于力学指标研究方法,能量法的试验结果规律稳定。基于此研究认为,岩石试样的最佳长径比为3.0。

关键词：岩石力学数值实验长径比围压破坏形态颗粒流

土的σ(1/2)~3空间滑动面强度准则及其与传统准则的比较研究

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岩土工程学报 2015年第4期37卷 577-585页

作者：邵生俊张玉陈昌禄邵帅西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048

土的抗剪强度与其剪切破坏面上的正应力一般呈线性关系,反映了土的剪切强度本质特性。常用的强度准则有Mohr–Coulomb准则、Drucker–Prager屈服准则、Matsuoka–Nakai准则,分别对应于与大主应力呈45°+ω/2的剪切破坏面、八面体面和空... 详细信息

土的抗剪强度与其剪切破坏面上的正应力一般呈线性关系,反映了土的剪切强度本质特性。常用的强度准则有Mohr–Coulomb准则、Drucker–Prager屈服准则、Matsuoka–Nakai准则,分别对应于与大主应力呈45°+ω/2的剪切破坏面、八面体面和空间滑动面(SMP)上的剪应力比为常数的关系。本文提出了一种由σ1k(1/2)~3,σ2k(1/2)~3,σ3k(1/2)~3确定土单元大、中、小主应力轴交点的空间滑动面,称为σ(1/2)~3空间滑动面;建立了σ(1/2)~3空间滑动面剪应力比为常数的准则,称为σ(1/2)~3空间滑动面强度准则,该准则在应力空间描述的强度破坏面为π平面上呈曲边三角形形态的光滑锥面。进行了Mohr–Coulomb强度准则、Drucker–Prager强度准则、Matsuoka–Nakai强度准则与Lade–Duncan强度准则、σ(1/2)~3空间滑动面强度准则在应力空间描述强度破坏面的比较分析,以及不同π平面上Lade–Duncan准则和σ(1/2)~3空间滑动面强度准则随b值的变化规律。结果表明Lade–Duncan强度准则与σ(1/2)~3空间滑动面强度准则近似一致,从而揭示了Lade–Duncan强度准则的物理本质基础:Lade–Duncan强度准则实质上近似服从土破坏时σ(1/2)~3空间滑动面上剪应力与正应力呈线性变化的规律。即Lade–Duncan强度准则描述土单元剪切破坏时的空间滑动面近似为σ(1/2)~3空间滑动面。根据4种原状黄土固结排水条件下的真三轴压缩试验结果,验证了σ(1/2)~3空间滑动面强度准则的合理性与可靠性。

关键词：土的强度 σ(1/2)~3空间滑动面 σ(1/2)~3空间滑动面准则黄土真三轴试验

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黄土非线性应力–应变新模型及对比研究

岩土工程学报 2017年第9期39卷 1724-1730页

作者：王丽琴鹿忠刚邵生俊西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048

目前,黄土的应力应变曲线只能根据其形态类型选择不同的数学模式来描述,为实现描述应力应变数学模式的统一,提出了一种新的非线性模型,并给出了各参数的确定方法。通过应用新模型与现行主要的非线性模型(邓肯–张双曲线模型、指数模型... 详细信息

目前,黄土的应力应变曲线只能根据其形态类型选择不同的数学模式来描述,为实现描述应力应变数学模式的统一,提出了一种新的非线性模型,并给出了各参数的确定方法。通过应用新模型与现行主要的非线性模型(邓肯–张双曲线模型、指数模型、驼峰曲线模型),同时对结构性黄土常规三轴试验所得的各种类型的应力应变曲线进行模拟,并经与实测应力应变数据点对比研究表明:新模型表达式比驼峰曲线描述软化型应力应变曲线的精度高;同样新模型比邓肯–张双曲线模型、指数模型描述硬化型应力应变曲线的精度也高,说明此非线性新模型既可描述应变强硬化型也可描述应变弱硬化型应力应变曲线;既可描述应变强软化型也可描述应变弱软化型应力应变曲线。通过新模型对经典实例应力应变曲线的描述,进一步说明新模型具有良好的适应性。新模型为形态各异的应力应变曲线提供了一个统一的数学模型。

关键词：土力学应力–应变硬化型软化型非线性模型

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湿陷性黄土隧道的工程性质分析

岩土工程学报 2013年第9期35卷 1580-1590页

作者：邵生俊杨春鸣焦阳阳陆斯西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048

黄土隧道往往具有特殊的湿陷性黄土围岩和干旱半干旱气候地区特殊的地形地貌及地质环境,对隧道结构构成了潜在的不利影响。在对湿陷性黄土隧道修建和运行中工程特性认识的基础上,首先,根据地形地貌、地层结构、侵蚀发育、地下水条件和... 详细信息

黄土隧道往往具有特殊的湿陷性黄土围岩和干旱半干旱气候地区特殊的地形地貌及地质环境,对隧道结构构成了潜在的不利影响。在对湿陷性黄土隧道修建和运行中工程特性认识的基础上,首先,根据地形地貌、地层结构、侵蚀发育、地下水条件和黄土浸水水源,进行了隧道的岩土环境等级和浸水等级划分,以及湿陷性黄土隧道的环境等级划分。其次,给出了隧道黄土地基湿陷变形量的计算分析方法,依据黄土地基湿陷变形不均匀沉降对衬砌结构的作用影响,以及列车运行对路基沉降变形的控制标准和建筑地基湿陷变形对结构的作用影响,确定了隧道湿陷性黄土地基等级的划分标准。最后,考虑到现行《湿陷性黄土地区建筑规范》适用的局限性,结合湿陷性黄土隧道的工程特点,针对隧道施工过程中围岩稳定性和湿陷变形对衬砌结构影响的两个重要问题,相应的提出了隧道地基湿陷性变形的评价方法和围岩压力的确定方法;由竖向压缩应力系数确定湿陷压缩应力,结合试验得出的湿陷系数计算隧道下地基土在实际压缩应力条件下的湿陷变形量。在考虑黄土结构性的条件下,利用太沙基公式计算隧道围岩压力,得到了围岩压力随黄土构度的变化关系。

关键词：湿陷性黄土隧道环境等级湿陷变形围岩压力

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黄土隧道地基湿陷压缩应力的计算方法

岩土工程学报 2015年第S2期37卷 80-85页

作者：范文邵生俊杨春鸣邵帅西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048

黄土隧道地基湿陷变形产生的不均匀沉降是导致衬砌结构破坏的重要影响因素。首先,在应用松散介质围岩压力的Terzaghi公式和松散岩柱公式确定隧道围岩压力的基础上,考虑衬砌结构自重荷载,得到了衬砌结构基底压力的两种计算方法。然后,应... 详细信息

黄土隧道地基湿陷变形产生的不均匀沉降是导致衬砌结构破坏的重要影响因素。首先,在应用松散介质围岩压力的Terzaghi公式和松散岩柱公式确定隧道围岩压力的基础上,考虑衬砌结构自重荷载,得到了衬砌结构基底压力的两种计算方法。然后,应用半无限弹性空间解答,考虑衬砌结构基底压力和隧道两侧上覆地层土自重压力,得到了隧道地基土竖向压缩应力的解析解,从而提出了一种黄土隧道地基湿陷压缩应力的解析计算方法。利用隧道基底压力的两种解答,比较分析了不同埋深隧道的基底压力和自重应力的差异;利用隧道地基土竖向压缩应力计算方法,比较分析了隧道地基土竖向压缩应力和场地自重应力的差异,得到了地基土竖向压缩应力和场地自重应力比值沿深度的分布变化规律。并与数值计算结果比较,表明解析计算方法确定的湿陷压缩应力安全可靠,为合理评价黄土隧道地基的湿陷性提供了压缩应力条件。

关键词：黄土隧道地基湿陷性压缩应力

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循环扭剪作用下黄土的动剪切特性试验研究

岩土工程学报 2020年第1期42卷 168-174页

作者：邵帅邵生俊陈攀袁浩西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048

原状黄土具有显著的结构性,在增湿及循环剪切作用下均可导致其结构破坏。通过不同固结围压条件下大尺寸原状黄土圆筒试样的动扭剪试验,测试分析了原状黄土从小应变到大应变的动应力应变关系,动剪切模量和阻尼比的变化规律,以及逐级增大... 详细信息

原状黄土具有显著的结构性,在增湿及循环剪切作用下均可导致其结构破坏。通过不同固结围压条件下大尺寸原状黄土圆筒试样的动扭剪试验,测试分析了原状黄土从小应变到大应变的动应力应变关系,动剪切模量和阻尼比的变化规律,以及逐级增大循环扭剪作用下黄土的剪切强度。得到了10-5~10-2剪切应变范围内黄土动剪切模量随固结围压和含水率的变化规律,分析了黄土最大动剪切模量随黄土构度的变化规律。建立了黄土最大动剪切模量与构度和固结围压的关系式。揭示不同固结围压条件下不同含水率黄土的阻尼比随动剪应变对数值的变化分布在一个带内;循环扭转作用下圆筒黄土样存在两组破坏面。

关键词：原状黄土动扭剪试验动应力应变关系动剪切模量阻尼比剪切破坏面

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黄土的动扭剪震陷特性试验研究

岩土工程学报 2020年第6期42卷 1167-1173页

作者：邵帅邵生俊陈攀张博西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048

原状结构性黄土具有显著的动力易损性。地震作用下黄土的骨架结构遭到破坏,使得土骨架结构的颗粒重新排列而变得致密,土的架空孔隙结构塌陷,孔隙体积减小,宏观上表现为黄土产生震陷变形。通过西安原状黄土在不同含水率、不同固结围压条... 详细信息

原状结构性黄土具有显著的动力易损性。地震作用下黄土的骨架结构遭到破坏,使得土骨架结构的颗粒重新排列而变得致密,土的架空孔隙结构塌陷,孔隙体积减小,宏观上表现为黄土产生震陷变形。通过西安原状黄土在不同含水率、不同固结围压条件下的动扭剪试验,表明不同含水率筒状黄土试样的轴向变形非线性累积增长,径向和环向变形近似等于零。测试分析了黄土在动扭剪过程中孔隙结构塌陷的累积体应变表征震陷性的震陷系数,以及动剪应力幅值、振次、含水率及固结围压对黄土震陷系数的影响。揭示黄土的震陷系数随动剪应力幅值、循环振次、固结围压和含水率的增大而增加,建立了黄土震陷系数与动剪应力、振次、固结围压和含水率之间的关系式,提出了黄土震陷变形预测的一种途径。

关键词：原状黄土动扭剪试验动剪应力幅值振次震陷系数

黄土的构度及其与粒度、密度、湿度之间的关系

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岩土工程学报 2014年第8期36卷 1387-1393页

作者：邵生俊王丽琴陶虎王强王帅西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048

土的粒度、密度、湿度和构度是其固有的物质组成和状态特性指标,用来描述土的力学性质及其变化规律。土的构度是其结构性的定量描述指标,它不仅与土物质组成和存在状态的粒度、密度和湿度有关,而且与土骨架结构中土粒空间排列的组构和... 详细信息

土的粒度、密度、湿度和构度是其固有的物质组成和状态特性指标,用来描述土的力学性质及其变化规律。土的构度是其结构性的定量描述指标,它不仅与土物质组成和存在状态的粒度、密度和湿度有关,而且与土骨架结构中土粒空间排列的组构和粒间联结特征有本质的联系。土骨架结构的土粒排列和粒间联结具有抵抗外荷作用的可稳性和遭受破坏的可变性,从比较黄土结构的可稳性和可变性出发,建立的构度指标实质上包括了原状黄土与其饱和条件下抗压强度比较确定的浸水灵敏度及原状黄土与重塑黄土抗压强度比较确定的扰动灵敏度。揭示黄土具有浸水灵敏度随含水率增大呈显著衰减的变化规律和不同含水率黄土的扰动灵敏度基本保持不变的特征。通过黄土构度随含水率和塑限差值的变化规律,构度随塑限、液限的变化规律,以及构度随液性指数的变化规律分析,揭示了构度与粒度、密度、湿度的之间的本质联系。通过黄土构度与液性指数、干密度和孔隙比表征的综合物理特征量之间的关系分析,揭示了干密度相近条件下黄土构度随综合物理特征量的单调变化规律。论证了黄土构度指标的可靠性与合理性。

关键词：构度指标水敏势扰动势粒度密度湿度