摘要：研究目的:现行《铁路路基设计规范(极限状态法)》(Q/CR 9127—2018)在条文说明中给出了地震设计状况下的铁路路堤边坡极限状态设计表达式及分项系数,研究结果仍不成熟。因此,进一步完善地震设计状况下铁路路堤、路堑边坡的极限状态设计表达式和分项系数计算体系十分必要。研究结论:(1)本文重新提出适用于地震设计状况下的铁路路基边坡(路堤、路堑)稳定性极限状态设计通用表达式,并通过改进一般分离法引入分项系数;(2)分别采用极限状态法及总安全系数法对大量铁路路基(路堤、路堑)边坡算例进行设计验证;(3)提出的地震设计状况下路基极限状态设计通用表达式及分项系数能够有效减小设计偏差;(4)本研究结果可解决地震工况下铁路路基边坡极限状态设计"无规可依"的问题。

摘要：土性参数在空间上的相关性具有各向异性,因此对各向异性随机场表征与建模方法的研究具有重要的意义。本文首先通过对相关函数的分析,将各向异性相关的问题归结到相关距离函数的探讨上,给出了一种描述参数各向异性相关的方法;其次分析了目前常用的两种随机场反演方法在处理各向异性问题所面临的问题,(1) 局部平均划分法只适合横观各向同性随机场的生成,难以处理任意的各向异性问题,(2) 矩阵分解法反演随机场时,随机场网格数会受到计算机计算能力的限制,难以处理大型的随机场反演问题。针对以上两点问题,基于相关函数的快速衰减特性改进了矩阵分解法,并将改进的矩阵分解法与局部平均划分法进行了反演精度对比,同时用改进的矩阵分解法反演了旋转横观各向同性随机场,结果表明用改进的矩阵分解法处理各向异性问题是适用的。

摘要：在参与修编Q/CR9127-2018《铁路路基设计规范(极限状态法)》过程中,发现铁路路基边坡的极限状态设计表达式、分项系数及设计验证校准等方面仍不完善。针对该问题,首先提出铁路路基边坡极限状态设计表达通式;其次,通过考虑变量相关性的方法计算出不同设计速度下的路基边坡分项系数;最后,通过大量的铁路路基边坡(路堤、路堑)算例进行设计验证。结果表明,所提出的一般工况下设计表达通式和分项系数,能够统一路堤、路堑极限状态设计表达式并有效减小设计偏差。研究结果可解决现行《铁路路基设计规范(极限状态法)》关于路基边坡设计所存在的问题。

摘要：研究目的:分项系数是我国可靠性设计规范向极限状态设计转轨的重要目标值之一。目前,我国各类可靠性设计规范所推荐的分项系数计算方法无法满足规范转轨的需要,因此建立合理的分项系数计算方法不仅是急需的,对于我国可靠性设计规范的制定也是极为必要和重要的。研究结论:(1)本文从概率基本理论出发,推导出了考虑变量相关性的分项系数表达式,对比发现:目前所通用的分项系数表达式只是新表达式的一个特例情况;(2)分析了考虑变量相关性后分项系数取值的特点,发现荷载项与抗力项分项系数具有同正负的特点;(3)通过算例形式,分析了变量相关性对分项系数的影响规律,结果表明:荷载项与抗力项分项系数之间同比变化,且该比值在数值上等于安全系数,表明考虑相关性后的分项系数能满足目前我国铁路工程可靠性设计规范基于安全系数设计法进行转轨的需求;(4)本研究成果可为我国铁路工程领域相关设计规范由安全系数法向分项系数法转轨提供理论依据和方法支撑。

摘要：为研究双孔洞倾角对红砂岩力学特性及裂纹扩展规律的影响,在长方体红砂岩试样的基础上预制2个呈中心对称分布的圆孔双孔洞。孔洞直径为6 mm,孔洞间距为6 mm,两圆心连线与水平线的夹角为双孔洞倾角。利用伺服压力机对双孔洞红砂岩进行单轴压缩试验;基于数字图像相关技术分析了受力状态下应变场变化特征,揭示了双孔洞红砂岩在单轴压缩下的裂纹扩展机理;利用分形维数定量分析不同倾角时裂纹类型与岩石强度的关系。结果表明:随着倾角的增大,红砂岩试样抗压强度和弹性模量先减小后增大,其中抗压强度呈二次函数分布;初始裂纹产生时,不同双孔洞倾角试样的变形主要受轴向应变影响,试样最终破坏时,不同双孔洞倾角试样的变形主要受径向应变影响;初始裂纹产生方位可分为3种,即倾角为0°~30°,45°~60°,90°;受轴向应变影响产生初始裂纹,试样的破坏受径向应变影响;鉴于试样破坏时裂纹类型有明显差异,不同倾角时双孔洞红砂岩表面裂纹类型的分形维数与抗压强度具有良好的线性关系。

摘要：研究目的:可靠指标是衡量可靠性的一个重要指标,也是我国可靠性设计规范转轨阶段的重要目标值之一。目前我国铁路工程桥梁、路基、隧道、轨道等方面的极限状态设计规范已经发布,其余部分规范正在编制之中。无论对于后期规范的完善还是补充而言,建立准确的可靠指标计算方法都是极为必要且重要的。研究结论:本文首先从实际出发,指出了现行可靠指标计算表达式的缺陷;其次从概率论理论出发,推导了考虑变量相关性的可靠指标表达式;最后通过算例形式,分析了变量相关性对可靠指标的影响规律。本文的研究表明:(1)荷载项与抗力项之间的相关性与功能函数的可靠指标之间正相关;(2)荷载分项变量或抗力分项变量之间的相关性与功能函数的可靠指标之间负相关;(3)本文的研究对于我国可靠性设计规范的完善以及制定合理的分项系数具有理论支撑作用。

摘要：为了研究不同应变速率(1×10^(-5)~5×10^(-3) s^(-1))下含T形双裂隙混凝土力学性能及其破坏特征。对T形双裂隙混凝土进行不同应变速率单轴压缩试验,采用数字图像相关方法(DIC)对其破坏过程进行监测,通过应变场定性描述混凝土破坏特征,并引入分形维数定量描述混凝土破坏规律。结果表明:(1)随着应变速率的增加,T形双裂隙混凝土峰值强度与弹性模量均表现为先降低后升高的趋势。(2)在应变速率为1×10^(-5)~5×10^(-5) s^(-1)时,试样以剪切破坏为主,应变速率为1×10^(-4)~5×10^(-3) s^(-1)时,试样由剪切破坏逐渐向轴向劈裂过渡,表现为拉剪混合破坏。(3)应变速率为1×10^(-5)~5×10^(-5) s^(-1)阶段,随着应变速率的增加,剪应变与径向应变比值由0.2增加至1,剪应变对试样破坏影响增强,进而导致其强度降低。应变速率为1×10^(-4)~5×10^(-3) s^(-1)阶段,随着应变速率的增加,径向应变对试样破坏影响增加,剪应变影响无明显变化,试样强度升高。(4)受应变场影响,随着应变速率的增加,试样失稳破坏时,破碎程度、分形维数也先降低后升高,分形维数可以用来表征其破坏规律和程度。

摘要：初始裂纹的形态特征与分布规律对混凝土最终破坏强度、破坏模式有着重要影响;通过预制不同裂纹长度、倾角混凝土试样,进一步探索研究其力学性能变化规律。研究表明:(1)试样强度随着裂缝长度增大呈现线性衰竭趋势,弹模衰竭速率表现出先大后小的变化规律。(2)试样单轴抗压强度与裂纹长度变化相关;当裂纹长度<40 mm时,裂纹长度受裂纹倾角影响明显;当裂纹长度≥40 mm时,弹模衰竭速率在某一范围内波动,受裂纹倾角影响并没有降低。(3)弹模衰竭速率随裂缝长度的增大而逐渐降低,且在20~30 mm之间,弹性模量下降较为缓慢。(4)随着裂纹长度增大,弹性模量逐渐降低,其弹模衰减规律呈现相同变化规律(除裂纹倾角45°外):裂纹长度从0发展到50 mm过程,弹模衰减速率呈现先增大后减小,最后再次降低的变化规律,即,出现衰减速率增大与减小交替出现规律。(5)裂纹长度对强度影响主要表现为降低混凝土破坏时的有效距离,且衰竭规律呈线性关系。

摘要：基于水泥混凝土道面可靠性设计指标的计算方法,分析目前计算方法存在的问题与不足,并提出算法的改进。我国工程结构设计标准提供的可靠指标基本采用安全系数换算、分项系数基本采用安全系数或可靠指标换算,该算法可能存在不同设计状况的设计结果不符合可靠性宏观规律、不同设计指标的设计结果不具有一致性的问题,原因在于可靠性设计指标的计算忽视了设计变量之间的相关性;将变量间相关性纳入工程整体可靠度考虑,改进得到的可靠指标与分项系数计算式具有更好的适用性;应用到水泥混凝土道面工程,通过抗力性质判断变量之间是否具有相关性,再分别定量统计相关系数值,最后通过改进算法计算可靠性指标的适宜值。

摘要：借助MTS816伺服机和压汞试验仪,对不同pH值溶液侵蚀后的泥质胶结细砂岩进行单轴压缩试验与压汞试验,研究了酸碱度变化对岩石强度破坏及其弱化规律和微观结构方面的影响。研究表明:①水溶液趋于强酸强碱性,即偏酸性和偏碱性均会导致岩石的力学强度降低,力学强度弱化率最大时pH值分别为6和9;②溶液pH>9继续增大、pH<6继续减小,对岩石力学强度弱化率影响很小;③pH值由6降低到2,岩石的峰值强度由76.94 MPa降低到70.91 MPa,弱化率仅为7.83%;pH值由7增大到10,峰值强度由79.89 MPa降低到64.41 MPa,弱化率为18.12%;pH值由10增大到12,峰值强度由64.41 MPa降低到63.00 MPa,弱化率仅为2.19%;④随着溶液酸、碱性的增大,泥质细砂岩的孔隙度和歪度表现出增大的趋势,其中直径<0.1μm孔隙所占比例变化最大,也是决定侵蚀后岩石力学强度弱化的微观主要因素。该研究定量地得出酸碱度对岩石力学性质的影响与微观结构的变化规律,为更准确研究隧道及地下工程等涉水的岩石工程领域安全、稳定方面提供了新的思路与方法。