非饱和土与特殊土力学的理论与实践

对非饱和土与特殊土(包括填土、黄土、膨胀土、膨润土等)开展了持久深入的研究,取得了系统的创造性成果:在国内率先研制成非饱和土固结仪、直剪仪、渗气仪、小型三轴仪、温控三轴仪、多功能三轴仪和土工CT-三轴仪等一系列仪器设备,揭示了非饱和土与特殊土的水气运动规律、变形、强度、屈服、水量变化、细观结构演化、温度效应等许多重要力...     

重塑非饱和含粘砂土变形强度特性的三轴试验

利用多功能土工三轴仪探讨了非饱和含粘砂土的变形和强度特性，共进行3种应力路径的三轴试验：控制吸力的各向同性压缩试验、控制净平均应力的三轴收缩试验、控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验。研究结果表明：该土的屈服净平均应力和偏应力都随吸力增大；在净平均应力不变的条件下，该土的屈服吸力是一常数但不等于土样在历史上曾受过的最大吸力；随着净围压增大，其应力-应变曲线由软化向硬化型转变；在高吸力高围压下，呈现脆性破坏。控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验在p—q平面内的强度包络线为直线；在试验研究的吸力范围（50～200kPa）内，该土的粘聚力随吸力线性增加；内摩擦角随吸力的变化很小，可以认为是一常数；该土具有显著的剪胀特性，剪胀性不仅取决于千密度与围压，而且还与吸力密切相关。     

挤密桩地基非饱和黄土变形强度特性的三轴试验研究

用非饱和土三轴仪和GDS应力路径三轴仪对兰州张家台变电站工地挤密桩复合地基桩间非饱和黄土和原状黄土进行系统的试验研究,通过同时控制吸力和净室压力的三轴排水剪切试验,分析探讨了挤密桩间黄土和原状饱和黄土的应力-应变性状及强度规律,得到了各自的变形和强度参数,并将这些参数进行了比较和分析,利用规范推荐的方法量化了灰土挤密桩对桩间非饱和黄土在地基承载力方面的改善作用。     

压力板仪配套及SWCC试验的若干问题探讨

采用高压氮气瓶、压力控制箱及精密电子天平等器件,对从美国土壤水分仪器公司进口的压力板仪核心部件进行了配套完善。介绍了配套后的压力板仪土-水特征曲线测试系统的结构组成与特点,对土-水特征曲线(SWCC)试验过程中应注意的问题进行了剖析。用配套的压力板仪测定了宁夏原状自重湿陷性黄土、北京原状粉质粘土和小浪底防渗斜墙重塑黄土类壤土等3种土样的土-水特征曲线,并对试验结果进行了分析。     

考虑多轴应力与共振影响的随机振动疲劳寿命预测

目前工程上计算结构随机疲劳寿命时,仍经常采用基于单轴拉-压疲劳寿命(Stress-Number of cycles,S-N)曲线的应力寿命方法。虽然使用简单方便,但这种方法不仅忽视了单轴S-N曲线且不能准确反映结构在多轴应力状态下的疲劳,还忽略了随机振动中共振对结构疲劳寿命的影响,因此该方法在预测结构在随机振动下的疲劳寿命时与实际寿命往往有较大误差。对此引入三轴因子来反映结构在随机振动下的多轴应力状态,同时推广得到其在频域上的表达式,并在此基础上引入非线性函数,提出了一个新的随机振动疲劳损伤参量——多轴振动因子。新的损伤参量不仅同时考虑了结构随机振动下的多轴应力状态与共振对疲劳寿命的影响,而且该损伤参量形式简单,便于工程应用。利用新的随机振动疲劳损伤参量,得到了适用于随机振动下的多轴S-N曲线,从而建立了一种新的随机振动疲劳寿命预测方法。通过对7075-T6和LY12CZ铝合金缺口试件的随机振动疲劳寿命进行预测,结果表明该方法较准确地预测了两种缺口试件随机振动下的疲劳寿命。     

对膨胀土G-A弹塑性本构模型的探讨

基于河南省南阳膨胀土4种应力路径的三轴试验资料,本文对Gens和Alonso所提的非饱和膨胀土弹塑性本构模型进行了分析和简化,增加了描述水量变化的本构关系。改进后的G-A模型含参数15个,都具有明确的物理意义,确定全部参数仅需做四种非饱和三轴试验。     

考虑非饱和特性的小浪底大坝边坡稳定分析

考虑斜墙粘土非饱和特性,利用非饱和土理论与方法,分析了小浪底大坝坝坡的稳定性.首先用非饱和土直剪仪研究了斜墙粘土的强度规律;其次用有限元法研究了稳定渗流与水位骤降时坝体内渗流场和孔压分布规律;最后用Mogenstem-Price法分析了大坝3个断面在3种工况下坝坡的稳定性.结果表明,非饱和斜墙粘土中的基质吸力提高了土的抗剪强度,增强了坝体的稳定性;但同时也对孔压分布产生影响,增大了饱和区,对坝体的稳定产生不利的影响.斜墙粘土的非饱和性对小浪底大坝的稳定总体是有利的.     

自重湿陷性黄土的力学特性试验研究

对宁夏扶贫扬黄灌溉工程十一号泵站地基的原状自重湿陷性黄土进行了系统的非饱和土试验研究,包括土水特征曲线试验、直剪试验、各向同性三轴压缩试验和控制吸力的三轴湿陷试验.试验结果表明:吸力不超过200 kPa时,原状土的持水能力高于重塑土,当吸力超过200 kPa后,两种土的土水特征曲线相接近;原状黄土的内摩擦角随吸力基本不变,总粘聚力随吸力的增加而线性增加;不同吸力下的屈服净平均应力随着吸力的增大而增大,屈服后的压缩指数随吸力增大而减小;同一净围压和偏应力下,随吸力的增加湿陷变形增加;净围压对湿陷变形有一定影响.     

考虑细观结构变化的原状Q3黄土变形和强度特性

为研究结构性对非饱和原状Q3黄土变形和强度特性的影响，做了12个非饱和原状Q3黄土的CT-三轴侧向卸荷试验。在试验剪切过程中，利用CT机对试样进行跟踪扫描，共得到168张CT图像。基于试验数据建立了细观结构参数，并利用该参数来反映非饱和原状Q3黄土的变形和强度特性，从而得到能反映细观结构性影响的非线性应力-应变关系以及摩尔-库伦强度公式。     

磁力仪三轴非正交的转动补偿方法

为解决磁力仪三轴非正交的问题,建立了三轴磁力仪误差补偿模型,提出了基于旋转数据正弦曲线拟合的方法,对三轴磁力仪的非正交性进行标定。利用正弦曲线的初始相位角求解标定参数,实现了对三轴磁力仪的非正交标定及输出补偿。结果表明:该方法对磁力仪非正交参数的求解精度高,标定后的磁力仪的磁测准确性改善明显;该方法不需要利用高精度光泵磁强计测量磁场的强度,为三轴磁力仪的非正交参数标定提供了一个新的有效的途径。