摘要：内衬式地下洞室群的隆起破坏机制分析对于提高氢气存储容量和储库安全性具有重要意义。基于HoekBrown强度准则和极限分析上限方法,推导分层岩体中内衬式地下洞室群的隆起破坏线函数,建立极限内压(Pu)的表达式,将理论分析结果与有限元软件计算结果进行对比分析,并在此基础上探讨洞室群形状/布局参数对Pu和隆起破坏线的影响规律。结果表明:Pu理论解与数值解的误差范围处于1.57%~2.20%范围,且隆起破坏范围基本一致;Pu与附加荷载和洞室间距成正比,与洞室半径成反比,且对附加荷载的敏感性最高,半径次之,对洞室间距的敏感性最低;分层界面处各隆起破坏线间的水平距离与盖层厚度成正比;地面处水平隆起破坏范围间的差距与盖层厚度成正比;在内衬式洞室群库址选择时,可将土体黏聚力和内摩擦力作为安全储备,并综合考虑洞室半径对Pu和氢气容量的影响,同时根据隆起破坏范围规避地质构造缺陷区域。研究成果对于分层岩体中内衬式地下洞室群氢能存储库址选择、洞形设计具有指导意义。

摘要：系统研究月球极端环境下月壤热、力学特性及工程响应已成为当前月球原位资源利用(ISRU)和国际科研站(ILRS)建设的亟需任务.针对现阶段缺乏月球极端环境模拟设备的现状,本文研发了月球小重力及真空环境地面模拟试验系统.基于磁力场模拟重力场原理,推导了磁拟小重力场基本要求,在此基础上设计了磁体结构及附属模块,实现了持续时间大于20 min的(1/6)g重力场模拟.同时,通过耦合设计叠加了真空模块,实现了∅85 mm×160 mm试验空间中1×10^(-3)Pa空载真空环境的模拟.最后,开展了CUMT-1模拟月壤在不同重力环境下的静力触探试验和不同真空环境下的导热系数测试,验证了系统的可靠性.

摘要：为准确预测地埋管换热器在分层岩土中的传热特征,采用分离变量法和格林函数法,基于单个圆环热源基本传热单元问题的解答,建立考虑岩土结构分层和横观各项同性特征的地埋管传热解析模型。该模型适用于工程中常见的垂直钻孔和桩基埋管换热器分层传热问题,具有较好的普适性。以2层岩土为例,利用模型解答对分层岩土中地埋管的传热特征以及分层参数对其影响规律进行研究。结果表明:均匀介质假设计算误差随作用时间的增加而逐渐增大,在靠近热源处误差更加明显,预测地埋管长时间温度响应时,应采用分层传热模型;在临界区域范围内,可用均质假设模型预测地埋管的传热特性,均质等效热物性参数取为对应岩土分层的热物性参数值;分层岩土导热系数对地埋管传热性能影响较大,岩土平衡温度随分层导热系数比的增大而明显降低;地埋管长度和直径的比值对地埋管传热性能有所影响,岩土平衡温度随长径比的增大而升高,且其影响程度随分层导热系数比的减小而增强。

摘要：分级加载压缩蠕变试验未能充分考虑稳定蠕变中的黏塑性应变,故采用三轴循环加卸载压缩蠕变试验来实现岩石的黏弹、塑性应变分离,从而使岩石黏弹、塑性应变在岩石蠕变的各个阶段得以充分考虑.以某水电站闪长玢岩为例,探讨该类岩石蠕变特性.在破坏前,岩石的瞬时弹性应变以及瞬时塑性应变随着偏应力逐级增大呈线性增长;随着偏应力的增加,黏弹性应变和黏塑性应变呈非线性增长.引入一个分数阶Abel黏壶与Kelvin模型串联形成新型黏弹性模型;用分数阶Abel黏壶代替传统的黏塑性模型中的线性牛顿体并基于损伤建立黏塑性损伤模型.然后将新型黏弹性模型和黏塑性损伤模型与瞬时弹性模型和瞬时塑性模型串联组成一个新的岩石蠕变损伤模型.最后将该模型与岩石蠕变曲线进行拟合,从而证明该模型的适用性.

摘要：剪切带是土体局部化变形的典型形式,是控制土体稳定性的重要因素。为了自动、精确识别模型试验中剪切带,基于自行研制的数字散斑相关(digital speckle correlation method,DSCM)软件系统PhotoInfor,提出采用最小二乘曲线拟合的砂土剪切带识别方法,针对不同倾角下剪切带边界点的识别问题,设计一种基于最佳拟合线搜索的剪切带自动识别算法,给出基于边界点识别结果的剪切带厚度及剪切带内应变的简明计算方法。通过室内大型砂土剪切模型试验,验证该方法的有效性。研究结果表明,在剪切过程中剪切带呈现剪胀特点,剪切变形可分为缓慢增长和急速增长两个阶段,剪切带最终形成时的厚度在不同区域并不完全相同。研究成果可为岩土力学试验中识别与分析剪切变形模式提供一种简便高效的方法,对于研究土体变形特性和评判工程稳定性都具有重要意义。

摘要：全面掌握冻土抗拉强度研究现状是进一步深化研究的基础。首先,分类介绍了目前可用于冻土抗拉强度测试的各典型方法,详细阐述了不同测试方法的试验条件、试样形式和受力机理,对比列举了典型抗拉强度测试方法优缺点。其次,归纳总结了基于不同试验方法已进行的研究工作和不足。然后,全面分析了温度、含水量、加载(变形)速率、土质及试样尺寸等影响因素对冻土抗拉强度变化规律影响的最新研究进展。最后,提出发展并完善冻土抗拉强度研究方法和体系,增加高温冻土抗拉强度测试研究,从而获得更加准确模拟冻土张拉破坏行为的展望。指出应结合冻土微细观结构和数字图像技术研究手段,深入揭示冻土抗拉强度形成内因和张拉破坏机制。阐述以多影响因素试验为基础,探寻更为完善的冻土抗拉强度预测方法。同时,拓展冻土抗拉强度的现场原位测试研究,加强室内外双轨并行式研究思路。通过对国内外研究现状及发展趋势的分析,为冻土抗拉强度试验研究、冻胀理论模型完善、寒区岩土工程设计和人工冻结加固工程等提供参考和指导。

摘要：由于端头地层地质与施工空间条件的复杂性,始发与到达成为地铁盾构工程施工过程中的主要风险点.既有工程案例数据库系统的建立与有效利用能够为新的类似工程设计提供科学决策辅助,从而降低盾构始发与到达的工程风险.为实现工程案例数据库的网络共享和高效利用,本文基于对工程案例资料的收集、整理和分析,采用Java+SQL Server开发工具,研发了基于Internet的地铁盾构始发与到达工程信息系统.获得的主要成果有:基于理论计算公式和JavaWeb方法,编程实现了地铁盾构始发与到达端头地层稳定性判别以及加固范围计算功能;对盾构始发与到达的工程信息进行了分类并设计了数据库结构,建立了含有100多个不同区域及地层条件的地铁盾构始发与到达工程案例数据库;研制了基于Internet的盾构始发与到达工程信息系统,实现了工程案例数据库及标准知识库的查询统计、加固方案推理、加固范围计算分析和风险评估等应用功能.

摘要：波浪荷载作用下的海床响应是岩土工程领域的研究热点,波致海床液化是导致海床及结构物失稳的主要原因。针对海床响应分析中涉及的诸多不确定性因素,如沉积物参数的空间变异性以及荷载的随机性,建立了基于随机有限元方法的概率分析框架,将在MATLAB中实现的空间异质土体的模拟与在COMSOL中实现的孔隙弹性有限元分析通过LiveLink程序进行耦合。提出了一种分解的Karhunen-Loève(简称K-L)展开方法,该方法占用较少的计算时间和内存空间,使得高分辨率、大尺寸的三维随机场的模拟更加高效。应用上述概率框架分别对规则波浪荷载作用下的二维倾斜海床以及随机波浪荷载下的三维海床响应进行了研究,揭示了海床土体渗透系数K与剪切模量G的空间变异性以及波浪荷载随机性对孔隙水压力分布和海床液化深度的影响规律,表明了传统确定性分析方法将导致不安全的工程设计。

摘要：增压式真空预压法是一种新兴的软土改良技术,目前对其固结理论的研究成果相对较少,基本处于起步阶段。基于等体积应变假设和达西定律,提出一种包含增压管和排水板的新型等效固结解析模型。首先,针对地基固结过程中排水板出现的淤堵问题,考虑排水板的变井阻效应,假定其渗透系数随时间指数衰减并随深度线性衰减;另外,考虑排水板涂抹作用以及土体内径–竖向渗流,推导了该模型的固结控制方程及其解析解。通过理论退化和比较研究,并与实际工程案例进行对比分析,验证了该解答的合理性。最后,通过参数敏感性分析对增压式真空预压固结特性进行研究,分析各种参数对固结性状的影响。结果表明:与传统真空固结解析模型相比,增压法能更有效地促进土体固结;考虑排水板的变井阻效应时,地基的固结进程将会减缓,且时间井阻因子αb的变化对地基后期固结速率的影响很大;单元内排水板布置越密集、土体泊松比越大、增压管影响区域越小或增压压力越大,均会导致地基固结加快。

摘要：水分迁移引起的分凝冻胀是土体冻胀变形的主要来源,而掌握冻结过程中水分迁移规律是揭示土体冻胀机理的关键。为探究钢纤维改良土抑制冻胀机理,利用改进的冻胀装置设计进行了独立补水条件下的分层冻胀试验,获得如下结论:冻结过程中试样下部的冻胀作用会引起上部未冻土的排水,冻结过程中0.5%掺量试样的中层与上层土体排水量分别占相应土体水分迁入量的1.22%和3.45%;掺入钢纤维可明显减小试样的补水量,相比于未掺钢纤维试样,0.5%掺量试样的中层和上层补水量可分别减小10.19%,17.87%;钢纤维掺量及长度的增加不仅可促进试样中水分排出,而且会抑制土体中冰透镜体生长,降低外部水分迁入量,从而减小试样冻胀率。研究结果表明,试样中掺入钢纤维后引起的排水效应及限制冰透镜体的生长过程,是钢纤维改良土抑制冻胀的主要原因。