岩土工程学报
 
 
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2021年 43卷 3期 刊出日期 2021-03-25

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395 全文
2021 Vol. 43 (3): 395-395 [摘要] ( 50 ) [HTML 1KB] [PDF 40061KB] ( 393 )
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396 目录
2021 Vol. 43 (3): 396-396 [摘要] ( 42 ) [HTML 1KB] [PDF 543KB] ( 39 )
论文
397 土-界面-结构体系计算模型研究进展
孔宪京, 刘京茂, 邹德高, 宋永臣, 陈楷, 屈永倩, 龚瑾
土与结构的相互作用是水利和土木工程的一个关键共性问题,其分析是揭示工程中结构损伤破坏机理的重要环节。将土-界面-结构作为一个体系进行整体分析是精细研究土-结构相互作用的基础,但在大型工程应用时面临着一系列难题,包括:土-结构接触边界约束,土-结构接触力学特性,以及土-界面-结构体系建模和分析等。本文对这些问题的相关研究进行了综述和总结,并对今后的主要发展方向提出了建议。
2021 Vol. 43 (3): 397-405 [摘要] ( 115 ) [HTML 1KB] [PDF 662KB] ( 334 )
406 多形态贯通型岩体结构面宏细观剪切力学行为研究
刘新荣, 许彬, 黄俊辉, 蔺广义, 周小涵, 王继文, 熊飞
采用室内直剪试验和PFC2D离散元程序,系统地研究了考虑一阶(二阶)起伏体影响的贯通型锯齿状(波浪状)岩体结构面宏细观剪切力学行为。研究表明:①相同法向压力下,结构面宏观损伤质量、峰值剪应力(位移)及应力降随一阶起伏角变大而分别增大、近似线性增大(减小)及先增大后减小;相同一阶起伏角下,其则随法向压力变大而分别增大、均近似线性增大及增大(锯齿状)或先增大后减小(波浪状)。②结构面宏细观损伤演化过程经历初始压密非线性变形(压密效应)、近似线弹性压剪变形(爬坡效应)、缓慢压剪断裂非线性变形(爬坡-啃断效应)、应力脆性跌落塑性变形(啃断效应)及理想塑性流动变形(滑移效应)5个发展阶段。③结构面宏细观剪切破坏模式可概化为压密-爬坡破坏、爬坡-啃断破坏及啃断-滑移破坏3种基本类型;结构面细观损伤裂纹数量(能量)演化曲线均呈初期微增、中期陡增及后期缓增的阶段性变化特征,且细观损伤颗粒近似呈“梯形面状”分布于结构面附近。④根据极限平衡法和强度折减法,通过岩质边坡算例稳定性分析验证了结构面剪切强度估算公式的合理性。
2021 Vol. 43 (3): 406-415 [摘要] ( 83 ) [HTML 1KB] [PDF 3027KB] ( 130 )
416 地下管道破损诱发沉降的预测模型及试验验证
刘成禹, 陈博文, 林炜, 罗洪林
设计了一套富水砂层中管道破损诱发地面沉降的试验系统,对骨架粒径d90=1.45~8.45 mm的11种土样,在6种渗透比降和管道满流流速下,土体渗流侵蚀诱发地面沉降的规律进行了研究。在此基础上,提出了地下管道破损诱发地面沉降的预测模型。研究表明:①富水砂层中管道破损是否会诱发沉降,主要由土体骨架粒径d90、破损口直径D和厚跨比hs/D决定;发生沉降的土体骨架粒径d90最大值,需同时满足破损口直径D和厚跨比hs/D两个条件,并取两者中的较小值;②富水砂层中管道破损诱发沉降的区域平面上呈圆形、剖面上呈倒置三角形,坡面角与土体饱和内摩擦角接近;沉降区顶面半径和沉降深度随满流流速u和渗透比降hw/hs的增加而增大,随厚跨比hs/D的增大而减小;③在曼宁公式基础上推导出的沉降半径、沉降深度预测公式,规律上与试验结果一致,数值上与试验结果接近,可用于富水砂层中管道破损诱发地面沉降的预测。
2021 Vol. 43 (3): 416-424 [摘要] ( 82 ) [HTML 1KB] [PDF 1305KB] ( 189 )
425 陀螺桩垫层加强袋装砂井排水地基现场试验
李国维, 余彦杰, 熊力, 吴建涛, 曹雪山
常规袋装砂井排水的软土地基要求缓慢加荷因而占用了较多工期不利于工后沉降控制。为加快袋装砂井排水地基的加荷速率开展陀螺桩垫层加强袋装砂井排水地基现场试验。研究表明:陀螺桩垫层可以提高地基的整体稳定性,在快速加荷导致软土孔压系数$\bar{B}$值大于1的条件下保持地基稳定;陀螺桩垫层降低了地基浅部高压缩性土层的压缩量,相对增大了软土层下无排水体土层的压缩量,抑制软土侧向变形的发展,降低工后沉降的速率;陀螺桩垫层降低了压缩层中的孔压峰值,使软土固结过程加快;相对于砂垫层陀螺桩垫层具有更大刚度,导致上部荷载在地基中产生的附加应力分布型式发生显著变化,使得袋装砂井排水地基的综合性状得到加强。
2021 Vol. 43 (3): 425-431 [摘要] ( 73 ) [HTML 1KB] [PDF 974KB] ( 58 )
432 岩石轴压CT图像的分区损伤信息与临界破坏识别
刘树新, 邢杰, 郑旭, 陈世杰
岩石三轴压缩试验过程中虽然损伤不断积累,但宏观破坏前其CT图像却没有明显的变化,因此在峰值前仅通过CT数难以准确分析其损伤破坏信息。为了识别岩石的损伤信息及临界破坏特征,将轴压过程中的砂岩CT图像进行分区,使用位置线上灰度的变化代表分区内灰度的变化。CT图像中某一位置线上灰度值的变化曲线是一种起伏、粗糙的曲线,利用描述粗糙曲线的分形Rd指标定量分析砂岩损伤规律,并基于CT图像上全部位置线的Rd值总和来定义损伤变量,用其表征砂岩的损伤程度。计算结果表明荷载水平在0.84左右时,Rd值波动大,损伤变量加速增大,表明损伤进入了加速发展阶段,岩石处于损坏破坏的临界状态。由此可以合理地预测岩石的损伤破坏。
2021 Vol. 43 (3): 432-438 [摘要] ( 70 ) [HTML 1KB] [PDF 1410KB] ( 117 )
439 基于坡角变化的反倾层状岩质斜坡倾倒变形离心模型试验研究
郑达, 张硕, 郑光
基于临空条件变化对倾倒变形斜坡影响的认识,以澜沧江古水水电站倾倒变形边坡为原型,通过3组斜坡模型的离心试验,模拟不同坡角条件下反倾层状斜坡的变形演化与破坏过程,获得坡角变化与倾倒变形发展演化之间的关系。研究结果表明:反倾斜坡倾倒破坏最先发生在坡脚位置,而后向上部发展。坡角越陡,产生这种变形需要的累积时间越短;反倾层状岩质斜坡倾倒变形演化过程可分为4个阶段:①斜坡岩体倾倒,斜坡后缘沉降;②坡脚岩层破裂,岩体“倾倒-弯曲”变形;③折断带从坡脚向坡顶延伸,坡顶岩体张拉破坏;④折断带延伸直至贯通,岩体“倾倒-折断”破坏;其它条件不变的情况下,坡度较陡的斜坡发生倾倒变形的范围更大,更可能在倾倒过程中产生多级折断带,造成斜坡破坏的能量释放不是一次性的;坡角的变化会导致斜坡最终失稳模式的差异,坡角越缓,倾倒变形斜坡更有可能演化成为整体滑移失稳,坡角越陡,岩体倾倒后出现崩塌的可能性更大。
2021 Vol. 43 (3): 439-447 [摘要] ( 63 ) [HTML 1KB] [PDF 4480KB] ( 88 )
448 考虑细粒含量的砂土液化判别双曲线模型研究
张小玲, 李秀瑜, 杜修力
在砂土的地震液化判别模型中,大多数模型都是针对洁净砂的液化判别提出来的,忽略了其中细粒含量的影响,而细粒含量是影响砂土液化的一个重要因素,忽略细粒含量的影响会导致液化判别结果过于保守。根据中国大陆以往地震液化资料和台湾集集地震的标准贯入试验数据资料,在原始双曲线模型的基础上建立了适用于含细粒砂性土的修正的液化判别双曲线模型,提出了关于细粒影响项的修正系数;并采用所建模型对中国大陆地震数据和台湾集集地震数据进行回判分析,讨论了模型的回判成功率;最后利用国内外大地震液化数据集对判别模型进行检验,与我国规范方法进行对比来验证该双曲线模型的有效性和适用性。结果表明:该提出的修正液化判别双曲线模型既适用于不同烈度区的土壤液化判别,也能对土层深度在20 m范围内的砂土液化情况进行有效判别;而且本文提出的砂土含细粒修正系数项在一定程度上弥补了双曲线液化判别模型适用范围较为局限的缺点,并在保证液化样本点的判别成功率的基础上,提高了非液化样本点的判别成功率。
2021 Vol. 43 (3): 448-455 [摘要] ( 59 ) [HTML 1KB] [PDF 577KB] ( 93 )
456 不排水循环荷载条件下胶结砂土宏微观力学性质离散元模拟研究
张伏光, 聂卓琛, 陈孟飞, 冯怀平
天然或人工胶结的存在能够提高砂土的抗液化能力,从宏微观尺度对其动力学性质进行研究具有重大意义。将已有的三维完整胶结接触模型引入到三维离散元程序中,对胶结砂土不排水循环三轴剪切试验进行三维离散元模拟,研究颗粒间胶结、循环应力比对离散元试样宏微观力学性质的影响。研究结果表明,胶结的存在能够抑制轴应变和孔压的发展,提高砂土的抗液化强度,循环应力比与液化振次之间具有指数函数关系,证实了本文离散元模拟能够反映胶结砂土的宏观动力学性质。在微观尺度上,当循环应力比较小时,胶结试样内部仅有极少量胶结发生破坏,力学配位数基本不变,外界输入功主要用于增加颗粒和胶结弹性能。对于特定胶结程度的试样,在初始液化发生之前,随循环应力比增加,试样内部胶结破坏更为剧烈,力学配位数下降速率更快,颗粒和胶结弹性能更快地趋向于0,颗粒摩擦耗能、弯转耗能、扭转耗能更快地达到最大值,而破坏胶结接触点、胶结接触点和无胶结接触点法方向的空间分布更快地趋向于各向同性性质。
2021 Vol. 43 (3): 456-464 [摘要] ( 95 ) [HTML 1KB] [PDF 1011KB] ( 253 )
465 基于临近桩基保护要求的基坑变形控制指标研究
木林隆, 朱孟玺, 黄茂松, 康景文, 纪智超, 余行
基坑开挖对临近桩基的保护一直是基坑工程的难题之一,控制围护墙变形是防止临近桩基破坏的最主要措施,而目前对于围护墙的变形控制标准主要是来源于统计结果,并不能反映临近桩基的变形承受能力。通过基于位移控制的基坑开挖对临近桩基础影响两阶段分析方法,建立基坑围护墙变形与桩基变形的关系,并进一步通过对基坑与桩基的主要相关参数分析提出了变形影响因子。在此基础上,基于临近桩基础角变形控制要求,提出了基坑围护墙最大水平变形的控制指标与经济指标。
2021 Vol. 43 (3): 465-470 [摘要] ( 94 ) [HTML 1KB] [PDF 671KB] ( 177 )
471 组合地层渗流对人工地层冻结法及周围工程环境效应的影响
周洁, 李泽垚, 万鹏, 唐益群, 赵文强
随着沿海地区越来越多大型跨海、越江工程的出现,人工地层冻结法面临着更加复杂的水文地质环境问题及挑战。依托工程背景,通过典型砂黏组合地层的设计,按照严格相似比,建立了组合地层渗流环境下人工地层冻结法的缩尺模型,分析了软黏土下伏较大渗流砂层的工况下,渗流对上覆冻融敏感软黏土的冻结施工及周围工程环境的影响。试验测定了不同渗流速度下各影响区域内的温度、冻胀力、地表沉降量等参数指标。结果表明下伏砂层渗流速度过大会无法完成冻结,存在临界渗流速度。且渗流工况下软黏土上下冻结帷幕边缘的冻结效果也截然不同,尤其是稳定冻结温度和冻胀力发展模式。渗流直接影响的区域,渗流对软黏土潜热效应的削弱明显,随着渗流速度增大相变平衡时间呈线性减小。综合研究成果为冻结方案优化及施工安全提出了理论性指导意见,并对现场工程可能会遇到的施工质量、隧道安全、环境治理等做出预警建议。
2021 Vol. 43 (3): 471-480 [摘要] ( 65 ) [HTML 1KB] [PDF 1798KB] ( 85 )
481 基于CFD-DEM耦合模型的阻水墙建造过程数值模拟
牟林, 董书宁, 郑士田, 李昂, 丁学松
通过灌注骨料封堵动水巷道的过程长期以来处于经验摸索状态,基于数值力学模型(CFD-DEM)研究了骨料灌注过程及截流堵水机制。模拟了骨料颗粒在水中的沉降速度、不同堆积厚度下的启动速度、天然状态和静水中的堆积角、动水中粒径分区效应以及各粒径组的阻水消压能力,验证了模型的适用性。测试了水流的携砂能力,发现未接顶区和堆积区的流场分界线对应启动流速上限,当流场的携砂能力远小于灌注能力时,表现为接顶容易,反之接顶困难。建立了考虑突水通道、突水源水压、灌注速度、骨料粒径、灌注次序、骨料摩擦参数和水流黏性等关键因素的计算模型,模拟了骨料在动水环境下铺底、充填、接顶的主要阶段,得出了速度场和压力场在不同灌注阶段的演化过程及两者间的动态响应关系。通过双巷截流模型,对两种截流方案进行了模拟,证明了优先封堵其中一条巷道的方案更具合理性。最后总结了钻孔间堆积体“前期接龙”、“后期叠加”及“逆向生长”的一般截流过程,分析了水力梯度和携砂能力对堆积长度和钻孔数量的影响。动水中骨料灌注两相流耦合模型的建立为截流施工过程研究及工程优化提供了技术途径。
2021 Vol. 43 (3): 481-491 [摘要] ( 88 ) [HTML 1KB] [PDF 5955KB] ( 91 )
492 压剪作用下压实黏土断裂破坏机理及断裂准则
黄诗渊, 王俊杰, 王爱国, 吉恩跃, 郭万里, 靳松洋
土体既有裂缝的开裂问题通常被认为是拉剪应力导致,而实际工程中压实黏土多处于压剪应力状态,为探究压剪作用下压实黏土中既有裂缝的起裂机理,对压剪闭合裂缝应力场和断裂准则进行了理论分析,开展了含中心裂缝压实黏土单轴压缩试验,研究了裂缝倾角、裂缝长度及裂缝形态对压剪断裂性状的影响,揭示了压实黏土中闭合裂缝压剪张拉断裂机理,充分验证了闭合裂缝压剪张拉断裂准则在压实黏土中的适用性。根据试验结果与理论预测曲线对比分析,本文压实黏土的临界尺寸rc为2 mm左右,明显小于常用经验公式估算值12 mm,讨论了rc经验估算公式存在的问题。此外,尝试性地引入T应力,建立了非闭合裂缝的压剪-张拉断裂准则,解释了闭合裂缝和非闭合裂缝的差异化起裂行为,并说明了其局限性及其产生原因。
2021 Vol. 43 (3): 492-501 [摘要] ( 74 ) [HTML 1KB] [PDF 2869KB] ( 90 )
502 一维场地地震反应非线性有效应力分析法及其验证
王彦臻, 赵丁凤, 陈国兴, 梁珂
液化所致的土体软化会影响地震运动规律,需进行有效应力分析以确定可液化场地的设计地震动参数。本文提出一种弱耦合形式的场地反应有效应力分析法。此方法将土的非线性滞回模型与剪切-体积应变耦合的孔压增量模型相结合,建立了循环加载过程中循环刚度退化与超静孔隙水压力增长的耦合关系;基于ABAQUS显式求解器开发了相应的材料子程序。该方法被用于模拟日本强震台阵非液化和液化场地的地震反应分析,在不同深度的水平地震动模拟和记录之间显示出很好的一致性:计算与记录的非液化场地井下台阵的地表峰值加速度仅相差2.6%(弱震)和11.8%(中强震);计算与记录的液化场地井下台阵在设置强地震仪深度处的土层峰值加速度的差异均在5%以内,且计算与记录的非液化和液化场地的谱加速度曲线吻合度较好。对比专业软件DEEPSOIL V6.0计算的强震台阵液化场地地震反应的结果,本文方法能更好地模拟高频地震波在多层液化土层中的传播以及液化土层的非线性放大与滤波效应。
2021 Vol. 43 (3): 502-510 [摘要] ( 73 ) [HTML 1KB] [PDF 1944KB] ( 171 )
511 微生物温控加固钙质砂动强度特性研究
肖鹏, 刘汉龙, 张宇, 蒋翔, 李驰, 楚剑, 肖杨
利用微生物温控加固技术对南海某岛钙质砂进行了MICP加固砂柱试验,并通过循环三轴试验开展了MICP加固钙质砂的动强度特性试验研究,探讨了不同MICP加固程度、相对密实度以及有效围压对钙质砂动强度与液化特性的影响。研究发现,经过MICP加固后松散钙质砂的动力液化特性由“流滑”逐渐演变为“循环活动性”;相较于未加固中密砂试样,MICP加固中密钙质砂试样表现出更加明显的“循环活动性”特点。MICP加固钙质砂的动强度随着MICP加固程度、相对密实度以及有效围压的提高表现出不同程度的提高。针对MICP加固钙质砂提出了优化动强度经验公式,建立了MICP加固钙质砂的统一动强度准则。该研究成果将为MICP加固技术在南海岛礁建设发展和应用中提供重要的理论基础。
2021 Vol. 43 (3): 511-519 [摘要] ( 73 ) [HTML 1KB] [PDF 1846KB] ( 98 )
520 剪胀型土的试验大数据深度挖掘与本构关系研究
杨骏堂, 刘元雪, 郑颖人, 柏准, 赵久彬
由于受到传统本构理论的约束以及未对土体基本力学特性的共同变化规律进行深入研究,使得当前建立的大多数本构模型并不能良好的反映土体实际变形机制。搭建了基于Hadoop+Spark的大数据处理平台,结合泛函网络和AIC评判准则,提出了一种能用于剪胀型土试验大数据深度挖掘研究的分布式自适应自回归算法。利用该算法,基于各塑性系数的大数据特征关系,再结合其显著性和次要影响因素的综合作用,在广义塑性力学的理论基础上建立了剪胀型土的本构模型。通过模型的验证试验,结果表明本文模型的预测效果要优于修正剑桥模型和考虑剪胀性的类剑桥模型,并且对不同应力路径下的剪胀型土的本构特性具有更强的适应性。将大数据技术和广义塑性力学应用于土的本构关系研究,有效突破了传统本构理论的束缚,具有更为广泛的理论意义,同时也为土的本构关系研究提供了新的思路。
2021 Vol. 43 (3): 520-529 [摘要] ( 73 ) [HTML 1KB] [PDF 2992KB] ( 90 )
530 隧道支护结构体系协同优化设计方法及其应用
孙振宇, 张顶立, 房倩, 侯艳娟
隧道支护结构体系的设计方法是隧道围岩稳定性控制的基本需求,如何确定合理的支护参数是保证隧道施工安全的关键问题。为此,首先将协同学原理引入隧道支护设计,构建了隧道围岩协同支护系统,阐明了其系统组成、研究层次及表征参数;隧道围岩协同支护的核心为充分发挥支护—围岩系统、构件和要素的工作性能,从而产生协同增强效应,其特点为时机衔接、刚度匹配和变形协调,而其目的则是以最小的支护代价实现围岩稳定,本质上为多目标优化问题;进一步以围岩变形、支护受力和支护成本为设计目标,建立了基于分组加权的目标函数隶属度表征方法,据此提出了隧道支护体系多目标协同优化设计方法。将该方法在新建京张高铁八达岭长城站大跨过渡段进行应用,较之优化前支护性能利用率更高,设计更为合理,为隧道支护结构体系的优化设计提供了一种思路。
2021 Vol. 43 (3): 530-539 [摘要] ( 70 ) [HTML 1KB] [PDF 2859KB] ( 128 )
540 三轴应力路径下珊瑚砂的颗粒破碎模型
王兆南, 王刚, 叶沁果, 殷浩
基于不同轴向应变下平行试样的三轴试验结果,分析了珊瑚砂在三轴排水与不排水条件下颗粒破碎随加载的演化过程,探讨了现有的颗粒破碎能量模型和基于应力的Hardin破碎模型的局限性。为了更好地分析颗粒破碎中间发展过程的特征,将引起颗粒破碎的机制分解为压缩和剪切两部分,并分别建立了与之相对应的破碎模型。压缩机制是指在等应力比条件下有效球应力增大导致的压缩效应,它所引起的颗粒破碎与当前的应力状态有关。剪切机制是指剪应力比变化所导致的剪切效应,它所引起的颗粒破碎与已经累积的颗粒破碎量以及剪应变的大小有关。最后,通过与珊瑚砂三轴试验结果的比对初步验证了压缩和剪切破碎模型的合理性。
2021 Vol. 43 (3): 540-546 [摘要] ( 89 ) [HTML 1KB] [PDF 701KB] ( 100 )
547 非饱和土热-水-力全耦合本构模型及其验证
刘祎, 蔡国庆, 李舰, 赵成刚
在地热资源开发与利用、核废料地质处理、垃圾填埋场等诸多岩土工程领域都需要考虑温度对非饱和土性质的影响。为了更为全面描述非饱和土在热-水-力耦合条件下的变形及持水特性,以平均土骨架应力、修正吸力和温度为应力变量,以比体积和饱和度为应变变量,建立了一个非饱和土热-水-力全耦合本构模型。模型通过屈服面方程及屈服面之间的耦合规律来反映热-水-力之间的相互影响,主要包含温度和饱和度对力学特性的影响,吸力和超固结比(应力历史)对热变形的影响,密度、温度和滞回效应对持水特性的影响,温度、应力和滞回效应对干化及湿化变形的影响。利用建立的模型,对不同应力路径下的试验进行预测。通过预测与试验结果的对比,验证了模型的适用性。
2021 Vol. 43 (3): 547-555 [摘要] ( 90 ) [HTML 1KB] [PDF 1131KB] ( 257 )
焦点论坛
556 稳定安全系数计算公式中荷载与抗力错位影响探讨
付文光, 陈双, 王振威
岩土结构稳定安全系数应为抗力之和除以荷载之和。国内外相关标准中稳定安全系数计算公式存在着5类抗力与荷载错位、不符合安全系数定义现象:①条分法部分条块产生的抗滑力被计入了分母,如果与滑动力相减则形成第1类错位现象,相加则产生第2类;锚杆抗力切向分量被放在了分母中与滑动力相减亦形成第1类;②把水压力等荷载放在了分子与抗力相减,产生了第3类错位现象;第3类分别与第1,2类作用叠加,产生了第4,5类错位现象;③第1类与第3类造成安全系数计算结果虚高,导致工程有时安全储备不足;第2类造成安全系数虚低,可能会导致较大浪费;第4,5类加大了公式计算结果的不确定性,其中第4类会进一步造成安全系数虚高;④这些错位的计算公式可修正并概化为一个统一公式。
2021 Vol. 43 (3): 556-563 [摘要] ( 83 ) [HTML 1KB] [PDF 2136KB] ( 315 )
短文
564 基于测压管实测水位的王甫洲水利工程复合土工膜工作性态反馈
黄耀英, 谢同, 费大伟, 包腾飞, 颜剑
基于王甫洲水利工程近20 a的渗流监测资料,对复合土工膜的防渗工作性态进行反馈分析。首先对围堤土石坝整体渗流性态进行定性分析;然后选取典型断面建立测压管水位统计模型进行定量分析;接着采用正交设计-神经网络-数值计算相结合的方法,反演复合土工膜的渗透系数;最后对复合土工膜工作性态进行综合分析。研究表明,测压管实测水位仅在蓄水运行初期出现较大变幅,目前变化较平稳;典型GY5断面中3支测压管的实测水位和分离出的时效分量均呈逐渐减小的趋势;基于实测水位反演获得的复合土工膜渗透系数为1.11×10-10 cm/s;综合分析认为王甫洲水利工程复合土工膜经过约20 a的服役,防渗效果依然良好且没有明显的老化趋势。
2021 Vol. 43 (3): 564-571 [摘要] ( 68 ) [HTML 1KB] [PDF 1968KB] ( 67 )
572 基于NMR的地聚合物水泥土孔隙结构与动态力学特性研究
马冬冬, 马芹永, 黄坤, 张蓉蓉
为研究养护龄期和偏高岭土(MK)掺量对地聚合物水泥土孔隙结构和动态力学特性的影响,借助分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验系统开展了地聚合物水泥土动态单轴冲击压缩试验,并结合核磁共振(NMR)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了地聚合物水泥土的孔径分布和微观形貌变化特征。结果表明:地聚合物水泥土的动态抗压强度随MK掺量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,在MK掺量为2%时出现峰值;其动态抗压强度在7~14 d内增长较缓;地聚合物水泥土的T2 分布曲线呈双峰型,以主峰所占面积为主,掺2%的MK能够有效改善孔隙分布,促进小孔隙向微孔隙转化;随着孔隙率的增加,地聚合物水泥土的动态抗压强度呈指数下降;MK掺量为2%时,地聚合物水泥土内部孔隙大幅度降低,水化产生的胶凝材料能够起到填充孔隙和连接土颗粒的作用。
2021 Vol. 43 (3): 572-578 [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [PDF 3249KB] ( 89 )
579 微生物固化砂柱效果电阻率评价研究
孙潇昊, 缪林昌, 童天志, 吴林玉, 王恒星
目前尚没有简便可行的方法对现场微生物固化效果进行评价,因此,提出采用便捷无损的电阻率法评价砂土的固化效果。首先对微生物固化砂柱的电阻率与孔隙率、含水率和碳酸钙含量的关系进行研究,然后研究了电阻率和无侧限抗压强度的关系,并提出综合参数N表示固化砂柱的孔隙率、含水率和碳酸钙含量,研究综合参数与固化砂柱电阻率和无侧限抗压强度的关系,从而提出微生物固化砂柱的电阻率模型。结果表明固化砂柱电阻率随着孔隙率的增加而增大,随含水率的增加而减小,随碳酸钙含量的增加近似线性减小。同时固化砂柱的电阻率与砂柱的相关性质存在较好的关联性。电阻率法是一种有效的微生物固化砂柱效果评价方法,可用在实际MICP技术的现场应用中。
2021 Vol. 43 (3): 579-585 [摘要] ( 61 ) [HTML 1KB] [PDF 872KB] ( 112 )
586 PINNs算法及其在岩土工程中的应用研究
兰鹏, 李海潮, 叶新宇, 张升, 盛岱超
物理信息神经网络(PINNs)算法采用自动微分方法将偏微分方程直接嵌入神经网络中,从而实现对偏微分方程的智能求解,属于一种新型的无网格算法,具有收敛速度快和计算精度高等优点。PINNs不仅能够实现对偏微分方程求解,还能够对偏微分方程未知参数进行反演,因此对岩土工程复杂问题具有广泛的应用前景。为了验证PINNs算法在岩土工程领域的可行性,对连续排水边界条件下的一维固结理论进行求解和界面参数反演。计算结果表明,PINNs数值结果与解析解具有高度一致性,且界面参数反演结果准确,说明PINNs算法能够为岩土工程相关问题提供新的求解思路。
2021 Vol. 43 (3): 586-592 [摘要] ( 129 ) [HTML 1KB] [PDF 1088KB] ( 190 )
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