摘要：为保护地下水资源,合理开发矿产资源,采用全封闭的注浆堵水帷幕堵截地下水,是保证大水矿山正常开采的一种有效技术措施。受开采扰动的围岩在地下水长期作用下,其强度势必会发生弱化作用。为探究围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响规律,以中关铁矿堵水帷幕为研究对象,在详细分析矿区工程地质、水文地质资料的基础上,建立堵水帷幕三维地质、数值计算模型。根据不同饱水时间岩石物理、力学参数,结合岩体结构面空间几何信息,采用Hoek-Brown强度准则,计算不同饱水时间岩体单轴抗压强度、弹性模量等物理、力学参数。利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,分析围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性的影响。结果表明:闪长岩、奥灰岩的强度参数均随饱水时间的延长而降低,饱水90 d后,闪长岩的单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角较天然状态分别降低40.84%,24.51%,22.81%和13.55%,奥灰岩对应的强度参数较天然状态分别降低45.96%,16.01%,25.44%和18.70%;堵水帷幕与围岩接触区域应力集中程度随深度的增加而增大,在堵水帷幕与强渗透性围岩接触区域、堵水帷幕刚度与围岩刚度差异较大区域,易形成高应力集中区;随堵水帷幕内围岩强度的持续降低,帷幕内外应力差及帷幕与围岩接触区域应力集中值也呈增大趋势;帷幕内围岩在饱水时间小于14 d的情况下,堵水帷幕内外应力差及应力集中值增加速率较大,当饱水时间大于30 d后,应力集中值增加速率逐渐减小并趋于定值;为降低围岩强度弱化对堵水帷幕稳定性产生的不利影响,提出丛状放水孔与放水硐室相结合的疏干排水方案,为监测帷幕的堵水效果和帷幕内破碎带与围岩的水力联系,提出在帷幕内外和地下水径流的上、下游及破碎带发育区域布置水位观测孔。研究结果为中关铁矿堵水帷幕稳定性监测、疏干排水方案设计及帷幕内外水位观测孔设计提供依据。

摘要：在波浪等循环荷载的作用下,近海工程地基中的软黏土会发生强度弱化,影响上部结构的稳定性。以烟台港的淤泥质粉质黏土为研究对象,进行了动、静三轴试验,探讨不同固结静偏应力和不同循环动应力作用下淤泥质粉质黏土的循环强度弱化规律以及土体循环后不排水剪有效应力路径发展规律。通过对土体循环后不排水剪切过程中有效应力路径的分析,发现当动应力比达到0.4后,土体强度弱化趋势加快,临界有效应力比(M)减小,结构发生一定的破坏,并据此探讨了土体强度弱化机理。此外,基于等效超固结理论,在考虑偏压固结使土体初始有效应力提高的前提下,经过理论推导,得出了考虑初始固结静偏应力和循环效应的土体强度弱化公式,并通过试验数据对其进行验证。最后,通过对ABAQUS的二次开发,利用拟静力算法将该公式应用于烟台港数值模型的有限元计算中。

摘要：利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,对取自于长江口原状淤泥质软黏土,在不固结不排水条件下,分别进行了动三轴、45°线耦合以及圆耦合等多种复杂循环剪切试验及循环荷载作用后静三轴试验。结果表明,随着循环次数的增加,3种不同模式循环荷载作用产生的应变、孔压增量以及循环荷载作用后土的静强度衰减程度差异均变得越来越明显。对应相同循环剪切次数,双向耦合循环剪切要大于单向循环剪切产生的应变与孔压增量,双向耦合循环剪切后静强度衰减更加明显;而对于双向耦合循环剪切,圆耦合循环剪切大于45°线耦合循环剪切产生的应变与孔压增量,并且圆耦合循环剪切后静强度衰减更加显著。由此表明,主应力轴连续旋转会使土体产生更大的变形与孔压增量,并且使静强度显著降低。分别定义了广义综合剪应变及综合孔压增量比,并建议了循环荷载作用后静强度与广义综合剪应变、综合孔压增量比的关系。

摘要：滨海软黏土在波浪循环荷载作用下会发生强度弱化,从而降低软黏土地基承载力,影响结构稳定性。以烟台港原状淤泥质粉质黏土为研究对象,通过室内动三轴试验,以围压、初始静偏应力、循环动应力和循环次数为试验变量,分析不同应力组合作用下的淤泥质粉质黏土的孔压发展规律和不排水抗剪强度弱化规律。根据孔压发展规律拟合出软黏土双曲孔压计算模型,同时利用等效超固结比理论,将得到的孔压模型和强度规律结合起来,提出了综合考虑围压、静偏应力、动应力和循环次数适用于整个动态循环过程的不排水抗剪强度弱化公式,并通过试验对公式进行了验证。最后将公式应用于烟台港防波堤数值模型的动力计算中。从试验到数模,比较完整地提出了一套便于应用于工程实践的考虑地基土体循环弱化效应的动力计算方法。

摘要：对于常见的软黏土而言,循环荷载可能会导致其不排水抗剪强度降低。采用边界面思想的有效应力模型虽然可以模拟循环荷载作用时土体孔压的响应,但是这类方法的参数繁多,需要大量的土工试验确定参数。更为关键的是,在基础与土相互作用的有限元分析中,有效应力模型存在着计算时长过大和收敛性差的问题,很难进行大规模的有限元计算。因此,结合随动硬化模型的理论框架与计算土体应变软化的强度公式,提出了一种简单且实用的总应力土体应变软化模型描述常见软土的应变软化特性。通过二次开发,实现了该模型在有限元方法中的应用。通过与离心机试验结果的对比,表明该模型可较好地运用于水平循环荷载作用下桩基承载力的弱化研究,可为承受极端风浪荷载作用下的桥梁桩基础承载力设计提供参考。

摘要：利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对取自于长江口的海洋原状饱和淤泥质软黏土,在不固结不排水条件下,分别进行了动三轴、45°线耦合以及圆耦合等多种复杂循环剪切试验及循环荷载作用后静三轴试验;通过室内试验模拟堆载预压加固软基,并针对加固后土体进行了上述系列试验.结果表明,对应相同循环剪切次数,双向耦合大于单向循环剪切产生的应变与孔压增量,双向循环荷载作用后静强度衰减更加明显;而对于双向耦合循环剪切,圆耦合循环剪切大于45°线耦合循环剪切产生的应变与孔压增量,且剪切后静强度衰减更加显著.土体经过加固处理后,循环剪切产生的应变明显变小,而且循环应变要较累积应变表现得更为突出;孔压的累积效应要比循环效应更加显著,并且循环荷载作用后静强度衰减程度明显降低,表明土体经加固处理后抵抗循环荷载弱化能力得到极大增强.长江口导堤的重建工程证明了试验结果的可靠性并说明了该研究具有的重要工程应用价值.

摘要：基于大直径钢管桩打桩期间桩体附近土体强度弱化展开分析,通过对黏土与砂土进行环剪试验与压力测试,重点分析土层强度、剪切速率与正应力之间的关系,由此确定桩周土体强度折减因子算法,解决了大直径钢管桩施工中土层结构不稳定、施工安全风险较高的问题。结果表明,土体强度弱化程度与土壤性质、土层深度关系密切,研究结果可应用在打桩施工质量控制中。

摘要：随着大规模港口建设的发展,港工结构物大多处在波流荷载和软弱地基等复杂的环境条件下,而循环荷载作用下软黏土地基强度弱化将影响到上部结构物的安全性。采用双曲线型孔压模型对软土动三轴试验数据进行拟合,将拟合得到的孔压模型与等效超固结理论相结合,建立能够反映围压、静偏应力、动应力和循环周次影响的软黏土不排水抗剪强度弱化模型,并确定循环荷载作用下软黏土不排水剪切强度折减系数β。基于FISH语言对有限差分程序FLAC;进行二次开发,数值实现考虑循环荷载作用下软黏土强度弱化效应的动力分析模型,并与动三轴试验结果进行对比,验证了采用该模型描述循环荷载作用下软土地基弱化的可行性。研究成果可为近海工程结构物的设计和安全评估提供科学依据。

摘要：本文以宁波轨道交通淤泥质黏土为对象进行动、静三轴试验,探讨了不同围压、静偏应力、动应力作用下淤泥质黏土振后强度弱化规律和不排水剪有效应力路径发展规律,获得了土的强度弱化参数,结果表明:与常规不排水三轴剪切试验结果相比,振后孔压发展曲线表现出超固结土的特性,出现剪胀现象,动应力比、初始静偏应力比越大,越为明显;振后孔压累积,有效应力减小,抗剪强度随静偏应力的增大而减小,建立的u/σ3～qsd/qs线性表达式可较好地描述土的强度弱化比-归一化孔压之间的关系;随着静偏应力的增大,应力路径曲线而向左偏移,研究结果为轨道交通的动力设计提供了参考。

摘要：岩石应力应变本构关系对于判断岩石强度、变形力学特性有着重要的意义,细观裂纹对岩石力学特性又有着重要的影响。基于细观裂纹扩展模型,将裂纹角度影响引入模型,并结合宏细观损伤定义联系,建立了一个考虑裂纹角度影响的轴向应力应变本构模型,并解释了围压与轴向应变本构关系,分析了裂纹贯通与岩石失效极限应变之间的联系,然后将该本构模型,与常规压缩试验与循环加卸载试验对比分析得到的试验规律相结合,提出了一个岩石内部裂纹扩展、变形损伤作用下岩石压缩强度弱化模型。并通过将不同围压下的裂纹启裂应力试验值和理论公式相结合,预测了模型中难以试验直接获取的关键参数μ,a,β,φ。其中初始裂纹尺寸a与裂纹角度φ,是由真实岩石中随机分布裂纹尺寸、角度平均化思维获取。随着裂纹扩展或应变增加,岩石压缩强度开始保持不变,当岩石达到一定损伤后不断降低。该强度弱化模型的应用,为地下工程围岩稳定性评价提供了一个重要的理论支持。