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基于非线性分析法的碎裂结构岩体力学参数预测 被引量:5
1
作者 刘汉东 张世英 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 2020年第6期78-84,共7页
确定岩体物理力学参数的方法有很多,近年来最常用的是非线性分析法。鉴于各种非线性分析法的局限性,基于BP神经网络,利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对神经网络的初始权值和阈值进行优化从而改进预测方法,并利用工程实例验证其有效... 确定岩体物理力学参数的方法有很多,近年来最常用的是非线性分析法。鉴于各种非线性分析法的局限性,基于BP神经网络,利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对神经网络的初始权值和阈值进行优化从而改进预测方法,并利用工程实例验证其有效性。以前坪水库右坝肩碎裂结构岩体为研究对象,利用52组岩体的物理力学参数试验结果,基于改进的神经网络程序,建立了岩体力学参数预测模型,并将岩体力学参数的预测结果与实测结果相比较,以验证模型的有效性。结果表明:GA-BP神经网络模型可以解决常规预测方法中的结构不合理、个别结果误差较大等问题;预测结果的精度可达到0.95以上,能够有效预测前坪水库坝址区岩体的力学参数。该方法可为碎裂结构岩体力学参数的优化选取提供一种新途径。 展开更多
关键词 碎裂结构岩体 BP神经网络 遗传算法 岩体力学参数
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吸力历史对非饱和弱膨胀土力学性质的影响 被引量:14
2
作者 张俊然 孙德安 姜彤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3094-3100,3120,共8页
对经历较广吸力范围内不同吸力历史的非饱和弱膨胀土进行了一系列吸力控制的三轴剪切试验。关于最大吸力的施加,高吸力采用蒸汽平衡法;较低吸力采用轴平移技术。试验结果表明:在净应力和吸力相同条件下,经过湿化试样的应力-应变关系曲... 对经历较广吸力范围内不同吸力历史的非饱和弱膨胀土进行了一系列吸力控制的三轴剪切试验。关于最大吸力的施加,高吸力采用蒸汽平衡法;较低吸力采用轴平移技术。试验结果表明:在净应力和吸力相同条件下,经过湿化试样的应力-应变关系曲线升高、剪缩体变小;经过高吸力试样的应力-应变关系曲线也升高、剪缩体变小,随着经历过最大吸力的增加其应力比-应变关系、体变表现出的超固结土特性明显。其主要原因是前期试样受过较大的吸力,相当于受过较大前期固结压力,同时弱膨胀土失水收缩性明显,经过较大吸力后试样孔隙比明显减小,使试样剪切过程中表现出超固结黏土的特性。因此,讨论非饱和弱膨胀性土的应力-应变关系和强度时需考虑吸力历史引起的体积收缩影响。 展开更多
关键词 非饱和弱膨胀土 吸力历史 蒸汽平衡法 体积收缩 超固结
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非饱和黄土高吸力下的水力力学特性及微观结构分析 被引量:5
3
作者 张俊然 宋陈雨 +3 位作者 姜彤 王俪锦 赵金玓 熊潭清 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2229-2237,共9页
联合压力板仪和蒸汽平衡法在全吸力范围内对原状与重塑黄土进行持水特性试验,使用非饱和三轴仪对高吸力下的原状与重塑黄土进行剪切试验,同时采用扫描电镜仪(scanning electron microscope,SEM)和压汞仪(mercury injection apparatus,M... 联合压力板仪和蒸汽平衡法在全吸力范围内对原状与重塑黄土进行持水特性试验,使用非饱和三轴仪对高吸力下的原状与重塑黄土进行剪切试验,同时采用扫描电镜仪(scanning electron microscope,SEM)和压汞仪(mercury injection apparatus,MIP)进行微观试验,探讨了非饱和黄土结构性差异对其水力力学特性的影响。试验结果表明:随着吸力的增大,原状和重塑土的饱和度、含水率均减小,孔隙比稍有减小。由于原状及重塑黄土的初始孔隙比基本一致,因此两者压汞试验总进汞量接近。由扫描电镜和压汞试验得到的原状及重塑黄土的孔隙结构形态及优势孔径范围不一样,结构性有所差异,导致土-水特征曲线在不同吸力范围内呈现不一样的规律。原状和重塑土的应力-应变关系多呈软化现象,吸力为3.29 MPa的重塑土呈硬化现象。且随着吸力的增大,原状和重塑土的黏聚力和峰值强度均明显增加,体变由剪缩趋向剪胀现象。由于原状土具备一定结构性,胶结作用较强,其黏聚力的增幅会大于重塑土,峰值强度也高于重塑土,而两者的内摩擦角基本一致。 展开更多
关键词 非饱和黄土 高吸力 微观结构 土-水特征曲线 三轴剪切
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边坡失稳岩体结构控制论 被引量:6
4
作者 刘汉东 赵亚文 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2022年第6期51-59,共9页
边坡失稳是世界范围内广泛分布的地质灾害,直接威胁人民生命财产、重大工程建设和生态环境等方面的安全。岩体是由结构面和岩石组成,岩体结构控制岩体的稳定性和变形破坏模式,岩体结构控制论是岩体工程地质力学的基础。本文总结了岩体... 边坡失稳是世界范围内广泛分布的地质灾害,直接威胁人民生命财产、重大工程建设和生态环境等方面的安全。岩体是由结构面和岩石组成,岩体结构控制岩体的稳定性和变形破坏模式,岩体结构控制论是岩体工程地质力学的基础。本文总结了岩体结构控制论的研究现状,论述了岩体结构对边坡稳定性的控制作用。结合云南省鲁甸县红石岩滑坡分析,提出了边坡失稳岩体结构控制论。即:边坡岩体稳定性取决于其本身的地质条件和赋存环境,尤其是岩体结构面组合;数值分析方法已成为边坡稳定性分析的重要手段,但应首先明确边坡体的介质类型(连续介质、非连续介质)、非均质各向异性和不确定性,并结合岩体结构类型和结构面组合特征选取合适的数值计算方法和计算参数;边坡岩体力学参数选取和优化随现代数学理论的引入有所发展,但脱离了现场工程地质工作,即使获得十分精确的计算结果也与工程实际不相符;锁固型滑坡研究从新的角度研究边坡失稳启动机理,边坡失稳动力响应规律和破坏机理研究有利于地震灾区的防灾减灾;边坡失稳定时预报尚不能达到精确预报。 展开更多
关键词 岩体工程地质力学 岩体结构 边坡失稳 红石岩滑坡
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预制裂隙对砂岩蠕变力学特性及声发射前兆特征影响试验研究 被引量:2
5
作者 王冠强 于怀昌 +2 位作者 席伟 程广利 牛睿 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2023年第2期72-79,共8页
裂隙岩体的长期强度以及失稳破坏特征对于工程的长期稳定和安全具有重要的影响。分别对无预制裂隙以及含两条预制裂隙的砂岩试样进行相同条件下的室内单轴压缩蠕变声发射试验,基于试验结果,研究了试样的力学特性、声发射特征以及破坏声... 裂隙岩体的长期强度以及失稳破坏特征对于工程的长期稳定和安全具有重要的影响。分别对无预制裂隙以及含两条预制裂隙的砂岩试样进行相同条件下的室内单轴压缩蠕变声发射试验,基于试验结果,研究了试样的力学特性、声发射特征以及破坏声发射前兆特征。结果表明:相同应力水平下,预制裂隙试样的瞬时应变、蠕应变以及总应变均大于无预制裂隙试样的相应值,预制裂隙对试样的蠕应变影响最大,总应变其次,而对试样的瞬时应变影响最小;预制裂隙试样的长期强度是无预制裂隙试样的79.5%,预制裂隙的存在导致试样长期强度大幅降低,在工程中应考虑裂隙存在对岩石长期强度降低的问题;预制裂隙试样产生的累计声发射事件总数达20837个,是无预制裂隙试样累计声发射事件总数的23.70倍,预制裂隙试样单级应力水平下声发射事件数和各级应力水平下累计声发射事件数均显著高于无预制裂隙试样的相应值,预制裂隙试样内部微破裂活动更为剧烈;声发射b值预测试样失稳破坏的效果优于轴向应变、累计振铃计数。声发射b值能更早地预示岩石的失稳破坏,对于工程中岩石的失稳破坏有较好的预警作用。 展开更多
关键词 预制裂隙 砂岩 蠕变 声发射 前兆信息
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地震波频率对层状岩质边坡动力响应影响的试验研究 被引量:9
6
作者 刘汉东 牛林峰 +3 位作者 袁富强 王忠福 姚亮 宁长春 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期77-83,共7页
利用振动台模型试验探讨反倾层状岩质边坡的动力响应规律,通过输入不同频率、激振强度、持时的正弦波,监测模型边坡的加速度响应,着重分析频率对模型边坡加速度动力响应特性的影响。试验结果表明:(1)地震波频率对模型边坡动力响应的影... 利用振动台模型试验探讨反倾层状岩质边坡的动力响应规律,通过输入不同频率、激振强度、持时的正弦波,监测模型边坡的加速度响应,着重分析频率对模型边坡加速度动力响应特性的影响。试验结果表明:(1)地震波频率对模型边坡动力响应的影响有两种不同的表现形式。当输入波频率小于等于模型边坡自振频率时,随着频率的增大,模型边坡的高程放大效应增强。(2)当输入波频率大于模型边坡自振频率时,随着频率的增大,模型边坡的高程放大效应减弱甚至消失。模型边坡的动力响应随高程的增加经历先减小后增大的变化趋势;模型边坡底部的加速度响应相对增强,甚至大于中上部响应强度;模型边坡各点的加速度放大系数基本小于1.0。(3)频率小于等于模型边坡自振频率的地震波往往造成模型边坡顶部和浅表部的变形破坏,频率大于模型边坡自振频率的地震波则造成模型边坡底部的变形破坏。(4)频率、激振强度、持时均对模型边坡的动力响应产生影响,但频率的影响最为显著,激振强度次之,持时的影响最弱。 展开更多
关键词 振动台试验 层状边坡 频率 动力响应 加速度放大系数
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南水北调中线工程郭村矿采空区段稳定性研究 被引量:10
7
作者 刘汉东 朱华 黄银伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期519-524,共6页
南水北调中线工程禹州市郭村煤矿采空区地表形成了长1 700 m、宽400 m的移动盆地,采空区上覆岩体为典型的"三带型"(冒落带、断裂带和弯曲带)。通过布设高精度监测网,研究了施工前后采空区地表变形特征,监测结果表明,施工前,... 南水北调中线工程禹州市郭村煤矿采空区地表形成了长1 700 m、宽400 m的移动盆地,采空区上覆岩体为典型的"三带型"(冒落带、断裂带和弯曲带)。通过布设高精度监测网,研究了施工前后采空区地表变形特征,监测结果表明,施工前,采空区地表移动已基本结束,处于稳定状态;施工期间,注浆造成应力重新分布,注浆区域内地表变形有明显振荡,而对注浆区域外的地表影响不大;施工结束后,地表变形均趋于稳定。采用FLAC3D有限差分软件,分别计算了渠道运行期间无渗漏、一般渗漏和严重渗漏3种工况下渠道和采空区变形和应力分布规律。计算结果表明,随着渗漏的严重,竖向位移和影响深度增大,但是增幅减小,最大值可达5.5 cm;影响宽度区域沿着渠道对称分布,均匀增大;水平位移逐步增大,且增幅增大,但最大值为7 mm,影响较小;采空区灌浆加固使应力重新分布,仅在采空区两端产生应力集中,渗漏工况下渠道过水荷载所产生的附加应力与自重应力相比很小,对采空区稳定性影响不显著。 展开更多
关键词 南水北调 采空区 变形监测 渗流 稳定性分析
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震动强度对反倾层状岩质边坡动力响应规律的影响 被引量:8
8
作者 刘汉东 牛林峰 +2 位作者 王忠福 宁长春 王鲁琦 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期677-683,共7页
通过振动台模型试验探讨震动强度对反倾层状岩质边坡动力响应规律的影响,着重分析边坡加速度响应峰值、加速度放大系数随震动强度增加的变化规律。结果表明:①随着震动强度增加,模型边坡各测点的加速度响应峰值不断增大,地震波频率... 通过振动台模型试验探讨震动强度对反倾层状岩质边坡动力响应规律的影响,着重分析边坡加速度响应峰值、加速度放大系数随震动强度增加的变化规律。结果表明:①随着震动强度增加,模型边坡各测点的加速度响应峰值不断增大,地震波频率和测点位置影响加速度响应峰值的增加方式;②震动强度对模型边坡各测点加速度放大系数的影响因地震波频率、测点位置的不同而有不同的表现。同一频率地震波作用下,相同高程的测点加速度放大系数随震动强度增加的变化规律相同;③0.20g是边坡变形破坏的临界加速度值;④震动强度的变化并不改变加速度响应峰值、加速度放大系数在边坡中的分布。该研究结果对高地震区的地质灾害防治具有指导和借鉴意义。 展开更多
关键词 振动台试验 反倾岩质边坡 震动强度 加速度响应峰值 放大系数
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基于PIV技术的贯通单裂隙岩体压-剪破坏特征试验 被引量:3
9
作者 王文学 苏凌煜 +2 位作者 薛景元 郝清扬 姜彤 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期1121-1130,共10页
基于PIV技术,采用相似材料预制贯通单裂隙岩体试件并开展压-剪试验,探究了裂隙开度对贯通单裂隙试件的强度、变形及破坏过程的影响。结果表明:(1)试件发生初始断裂时不同裂隙开度试验组应力均明显下降,且随着开度的增大裂隙岩体胶结部... 基于PIV技术,采用相似材料预制贯通单裂隙岩体试件并开展压-剪试验,探究了裂隙开度对贯通单裂隙试件的强度、变形及破坏过程的影响。结果表明:(1)试件发生初始断裂时不同裂隙开度试验组应力均明显下降,且随着开度的增大裂隙岩体胶结部位塑性变形增强,岩体试件的特征应力值减小;(2)裂隙开度影响到裂隙和胶结部位变形在试件总变形中所占比例,进而影响裂隙试件的轴向峰值应变和横向峰值应变,开度越大裂隙试件的轴向峰值应变与横向峰值应变越小;(3)随着开度增大试件初始断裂部位由中下部向中上部转移,同时试件逐渐由拉伸剪切复合破坏转变为单一的剪切破坏;(4)需达到位移阈值k试件表面才能产生裂隙,而预制裂隙开度增大会降低试件的位移阈值k。其结果为研究深部矿井裂隙沟通造成的突水溃砂机理奠定了一定的基础。 展开更多
关键词 贯通单裂隙 裂隙模型 开度 压-剪破坏 PIV技术
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反倾岩质边坡动力响应及地震动参数影响研究 被引量:6
10
作者 刘汉东 耿正 +2 位作者 王忠福 牛林峰 徐峰 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 2019年第4期70-76,共7页
边坡的动力响应特性分析是研究动力条件下边坡失稳机制的前提。基于反倾层状岩质边坡振动台模型试验构建数值计算模型,利用校准后的数值模型研究地震动强度、频率、持时等对反倾层状岩质边坡动力响应特征的影响。结果表明:边坡内部及坡... 边坡的动力响应特性分析是研究动力条件下边坡失稳机制的前提。基于反倾层状岩质边坡振动台模型试验构建数值计算模型,利用校准后的数值模型研究地震动强度、频率、持时等对反倾层状岩质边坡动力响应特征的影响。结果表明:边坡内部及坡体表面的地面运动峰值加速度PGA(Peak Ground Acceleration)放大系数在竖直方向上都随边坡高度的增加呈非线性增长趋势;PGA放大系数的大小和分布受地震动参数影响显著,其中地震动频率对PGA放大系数影响最大,震动强度次之,持时影响最小。 展开更多
关键词 反倾岩质边坡 动力响应 地震动参数 PGA放大系数 数值模拟
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裂隙位置和开度对岩体抗剪强度影响的试验研究 被引量:3
11
作者 姜彤 尹纯阳 +1 位作者 王江锋 李洪军 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2023年第2期64-71,110,共9页
Jennings方法忽略了裂隙的位置和开度,直接按照裂隙连通率进行加权平均求得的岩体抗剪强度是不精确的。为了研究裂隙位置和开度对岩体抗剪强度的影响,以水泥浆为类岩石材料,浇筑裂隙岩体试件,在试件的不同位置预制不同开度的裂隙,在直... Jennings方法忽略了裂隙的位置和开度,直接按照裂隙连通率进行加权平均求得的岩体抗剪强度是不精确的。为了研究裂隙位置和开度对岩体抗剪强度的影响,以水泥浆为类岩石材料,浇筑裂隙岩体试件,在试件的不同位置预制不同开度的裂隙,在直剪仪上对裂隙岩体试件进行抗剪强度试验。试验结果表明:当裂隙开度一定,裂隙位于位置三(裂隙中心距剪刃50 mm)时,试件黏聚力最小,裂隙位于位置一(裂隙中心距剪刃10 mm)和位置五(裂隙中心距剪刃90 mm)时,试件黏聚力最大,裂隙位于位置二(裂隙中心距剪刃30 mm)和位置四(裂隙中心距剪刃70 mm)时,试件黏聚力位于两者之间;当裂隙位置一定时,1 mm开度的裂隙试件抗剪强度小于2 mm开度的试件;裂隙试件的内摩擦角受裂隙位置和开度影响不显著;裂隙扩展和剪断面破坏特征受裂隙开度影响显著,相同位置下,1 mm开度试件剪断后裂隙较平直,剪断面相对光滑,2 mm开度试件剪断后裂隙起伏度较大,剪断面凹凸不平。研究结果对加深裂隙岩体剪切破坏规律和破坏机制的认识以及现场裂隙岩体抗剪强度的合理取值,均具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 裂隙岩体 直剪试验 裂隙位置 裂隙开度 抗剪强度
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波浪荷载下海上风力机桩基础滞回效应及水平承载力变化特性研究 被引量:2
12
作者 姜彤 何天乐 +1 位作者 王璇 王静 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期546-553,共8页
该研究以海上风电桩基础为研究对象,采用自主设计的水平加载装置模拟波浪荷载,结合粒子图像测速(PIV)技术开展缩尺模型试验。着重探究不同幅值的波浪荷载加载过程中,桩周土体的循环变形特征及加载前后,海上风力机桩基础水平承载能力变... 该研究以海上风电桩基础为研究对象,采用自主设计的水平加载装置模拟波浪荷载,结合粒子图像测速(PIV)技术开展缩尺模型试验。着重探究不同幅值的波浪荷载加载过程中,桩周土体的循环变形特征及加载前后,海上风力机桩基础水平承载能力变化。试验结果表明:桩顶累积转角随加载次数呈线性增长、缓慢增长和稳定发展的三阶段变化特性;桩周土体呈现典型的刚性桩两区域破坏形式,桩右被动区土体位移矢量场和位移云图影响范围受加载幅值变化影响显著;桩顶循环加载荷载位移曲线表现出明显的滞回性,滞回圈随加载次数右移并产生累积位移。伴随着滞回圈面积减小和割线刚度增大,桩周土体由以塑性变形向弹性变形为主导变化;循环加载后的滞回圈有明显捏缩,耗能能力减弱。桩基础水平承载能力及弹性变形能力较加载前均明显提高。 展开更多
关键词 海上风电 波浪荷载 桩基础 承载特性 滞回变化
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承压含水层水压传递速率变化规律
13
作者 王文学 王柏森 +2 位作者 高艳卫 吴冰 聂天宇 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期79-88,共10页
含水层内水压以能量的形式传递,其传递速率远大于水质点的迁移速率,水压传递速率对高压水体下工程安全施工及灾害预测预报具有重要意义。以无黏性土承压含水层为研究对象,通过理论分析、数值模拟、现场试验及室内物理模型试验等方法对... 含水层内水压以能量的形式传递,其传递速率远大于水质点的迁移速率,水压传递速率对高压水体下工程安全施工及灾害预测预报具有重要意义。以无黏性土承压含水层为研究对象,通过理论分析、数值模拟、现场试验及室内物理模型试验等方法对水压传递速率变化规律进行探讨。结果表明:含水层中水压变化传递具有明显的滞后性,传递速率并不是无限大或接近声速,且存在随传递距离增加逐渐衰减的现象,水压径向传递的滞后时间t与水压传递距离r呈二次幂函数关系;稳定边界压力水头越大,在承压含水层中同等水压变量的传递速率越快,渗透系数越大水压传递速率越快;当渗透系数一定时,水压传递滞后时间与传播距离的拟合系数C随边界稳定压力水头的增加呈一阶指数函数减小;现场试验表明,边界稳定压力水头差异性不大时,在传输距离较远的条件下,其水压传递平均速率基本相当;室内试验表明,瞬态脉冲水压力随传递距离增加,波形发生明显变异,峰值压力逐渐减小、脉冲压力波波长变大、峰值压力传递速率减小,随传输距离的增加其传递速率呈指数函数衰减,说明瞬态脉冲水压力能量随传输距离增加快速衰减;瞬态脉冲压力值越大其初始阶段的传递速率越快,但随传输距离的增加其传递速率衰减幅度更大。研究成果对水压传递速率变化规律的影响机制及其应用于地下工程突水灾害预测及防治具有重要的理论及实践指导意义。 展开更多
关键词 无黏性土 承压含水层 水压力传递速率 滞后效应 压力传导系数 衰减规律
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宽广吸力范围内弱膨胀土的抗剪强度及其预测 被引量:21
14
作者 张俊然 孙德安 +1 位作者 姜彤 黄志全 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1064-1070,共7页
在宽广吸力范围内对不同吸力的非饱和弱膨胀土进行了一系列吸力控制的三轴剪切试验。关于吸力的施加,较低吸力采用轴平移技术;高吸力采用蒸汽平衡法。试验结果表明:在净应力相同的条件下,试样的应力应变关系曲线随着吸力的增大而升高、... 在宽广吸力范围内对不同吸力的非饱和弱膨胀土进行了一系列吸力控制的三轴剪切试验。关于吸力的施加,较低吸力采用轴平移技术;高吸力采用蒸汽平衡法。试验结果表明:在净应力相同的条件下,试样的应力应变关系曲线随着吸力的增大而升高、剪缩量变小,并且随着吸力的增大其偏应力–应变关系和体变明显地表现出类似超固结土的特性。主要原因是试样受到较大的吸力,弱膨胀土试样失水收缩、孔隙比减小均明显,使试样剪切过程中表现出类似超固结黏土的特性。在宽广吸力范围内,吸力所引起弱膨胀性土体积收缩明显,不可忽视。根据压汞试验结果确定的微观饱和度引入有效饱和度中,再将试验结果与修正后的Bishop非饱和土强度公式的预测值进行比较,证明了修正后的Bishop非饱和土强度公式在宽广吸力范围内可较为准确地预测非饱和弱膨胀土的抗剪强度。 展开更多
关键词 宽广吸力范围内 弱膨胀土 压汞试验 抗剪强度 预测
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3种生物聚合物改良粉土的持水特性研究 被引量:18
15
作者 张俊然 赵鑫鑫 姜彤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2157-2164,共8页
针对黄河流域水土流失防治,以往多采用水泥等灰色材料进行加固筑堤,但生态环境破坏严重。为响应黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略,采用环境友好的生物聚合物对黄河流域典型粉土进行改良,通过WP4C仪测量生物聚合物改良粉土的持水... 针对黄河流域水土流失防治,以往多采用水泥等灰色材料进行加固筑堤,但生态环境破坏严重。为响应黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略,采用环境友好的生物聚合物对黄河流域典型粉土进行改良,通过WP4C仪测量生物聚合物改良粉土的持水特性,并从微观角度分析了生物聚合物改良粉土持水特性的机制。研究结果表明,与未改良土相比,生物聚合物改良粉土饱和含水率增大,孔隙比增大,持水能力显著提高。黄原胶、结冷胶、瓜尔胶改良粉土的持水能力均随着掺量的增加而增加,结冷胶改良的效果优于黄原胶、瓜尔胶。其机制为生物聚合物颗粒经过水合作用形成水凝胶,填充颗粒间孔隙,增加颗粒之间的黏结性。而且黄原胶、结冷胶改良粉土中形成类似蜂巢结构的孔隙空间,为其提供储水空间,进而提高改良土的持水特性。上述研究结果可为生物聚合物安全、科学地应用于黄河流域水土流失的防治提供科学依据。 展开更多
关键词 粉土 黄原胶 结冷胶 瓜尔胶 持水特性
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含水层底部单孔非完整疏放水井渗流特征砂槽试验 被引量:5
16
作者 王文学 郝清扬 +2 位作者 薛景元 姜彤 董金玉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1290-1301,共12页
为研究含水层底部疏放水井渗流特征,设计研发了一种60°扇形体渗流砂槽系统,以潜水含水层底部疏放水为例,开展了不同井长单井非完整井疏放水渗流砂槽试验,研究结果表明:疏放水引起浸润线的下降,并在其上方形成饱和毛细水带负压区;... 为研究含水层底部疏放水井渗流特征,设计研发了一种60°扇形体渗流砂槽系统,以潜水含水层底部疏放水为例,开展了不同井长单井非完整井疏放水渗流砂槽试验,研究结果表明:疏放水引起浸润线的下降,并在其上方形成饱和毛细水带负压区;疏放水过程中含水层底部非完整井上部可划分为上层毛细水带、支持毛细水带、饱和毛细水带及自由水饱和带,饱和毛细水带可有效阻止上部空气进入井内;非完整井井片内部压力P存在4种水压分布形态,即P=0、P>0、P<0以及P_(up)<0且P_(down)>0,根据井内压力及井片上部自由水饱和带、饱和毛细带的分布,含水层底部非完整井疏放水似稳定流态水压分布可概化7种模型;非满管段的形成导致其上部自由水压力不能连续传递,其分布不再是满管时的由下至上递减规律,当井片上方存在浸润线时,压力水头分布由下至上呈先增加后减小的规律;当井片上方存在自由水饱和带或较大范围的饱和毛细水带时,渗流量随井内压力减小而增加,当自由水饱和带消失且饱和毛细水带垂直分布较小时,井内压力的减小对渗流的增加效应不明显;非完整井井长的增加可有效增加渗流量,但当井长大于临界值后,渗流量不再随着井长的增加而变化;疏放水过程中,疏放水量由静态补给与动态补给构成且静态补给以一阶指数函数减少、动态补给以一阶指数函数增加。 展开更多
关键词 渗流特征 底部疏放水 非完整疏放水井 砂槽试验
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基于粒子图像测速技术的黄土径向劈裂试验研究 被引量:7
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作者 姜彤 翟天雅 +4 位作者 张俊然 赵金玓 王俪锦 宋陈雨 潘旭威 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2120-2126,2140,共8页
用粒子图像测速(PIV)测试系统对黄土原状样和重塑样进行了一系列劈裂试验,同时用压汞仪对黄土原状样和重塑样进行了微观结构定量对比分析,探讨结构性、初始干密度对抗拉强度的影响。试验结果表明:当试样劈裂破坏时,原状样峰值荷载比重... 用粒子图像测速(PIV)测试系统对黄土原状样和重塑样进行了一系列劈裂试验,同时用压汞仪对黄土原状样和重塑样进行了微观结构定量对比分析,探讨结构性、初始干密度对抗拉强度的影响。试验结果表明:当试样劈裂破坏时,原状样峰值荷载比重塑样的大,重塑样的峰值荷载随着初始干密度的增加而增加。由位移矢量场可知,原状样劈裂破坏时主裂隙倾斜,次生裂隙不发育;重塑样劈裂破坏时主裂隙呈径向垂直,次生裂隙较发育;不同初始干密度重塑样的裂隙发育形态基本一致。当初始干密度相等时,原状样的累计汞压入量曲线和孔径分布密度曲线均高于重塑样,原状样的集聚体间孔隙比重塑样的多,但由于原状样具有明显的结构性,因而原状样的抗拉强度比重塑样的高。随着初始干密度增加,重塑样的累计汞压入量曲线向下移动,孔径分布密度曲线峰值向左移动,集聚体间孔隙逐渐减小甚至消失,导致抗拉强度随着初始干密度增大而增加。 展开更多
关键词 原状黄土 抗拉强度 位移矢量场 裂隙 压汞
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基于PIV技术的静压桩沉桩过程中桩周粉土位移场的试验研究 被引量:6
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作者 李博 毛洪滨 +2 位作者 姜彤 张俊然 任淼 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 2018年第1期91-96,共6页
基于粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,采用自行设计的静压桩自动沉桩模型试验系统,研究含水率为11.1%(最优含水率附近)的桩周粉土在沉桩过程中的位移场的变化规律。在沉桩过程中用CCD高速工业相机和Davis 8.0采集软... 基于粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,采用自行设计的静压桩自动沉桩模型试验系统,研究含水率为11.1%(最优含水率附近)的桩周粉土在沉桩过程中的位移场的变化规律。在沉桩过程中用CCD高速工业相机和Davis 8.0采集软件连续拍摄试验观测面上的图像,同时用图像处理软件PIVview2C得到位移云图。试验结果表明:压桩力P与沉桩深度H的关系曲线分为3个阶段,P-H曲线形态随着沉桩深度H的增加呈现先上凸后下凹的趋势;位移场在桩端两侧基本对称,最大位移出现在桩端下部,相比于前2个阶段,第3个阶段内桩端下方土体的扰动最大。结果有助于进一步明确沉桩挤土效应的内在机理,并可为解决相关岩土工程问题提供参考。 展开更多
关键词 PIV技术 粉土 静压桩 沉桩过程 位移场
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吸力历史对非饱和粉土动力变形特性的影响 被引量:3
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作者 李宣 孙德安 张俊然 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2829-2836,共8页
以非饱和粉土为研究对象,利用吸力可控的动三轴仪对其进行动力变形试验,得到了在不同净围压和不同吸力路径下非饱和粉土试样的骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,研究了先脱湿后吸湿的吸力历史对其动力变形特性的影响。结果表明,在同一净围... 以非饱和粉土为研究对象,利用吸力可控的动三轴仪对其进行动力变形试验,得到了在不同净围压和不同吸力路径下非饱和粉土试样的骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,研究了先脱湿后吸湿的吸力历史对其动力变形特性的影响。结果表明,在同一净围压和吸力下,非饱和粉土试样经历过先脱湿后吸湿的骨架曲线和动弹性模量比仅经过脱湿的要高,而试样经历过先脱湿后吸湿的阻尼比比仅经过脱湿的要小;此外,随着非饱和粉土试样经历过最大吸力的增大,其骨架曲线和动弹性模量增大,而阻尼比减小。试验结果可用非饱和土的平均骨架应力和弯液面水的表面张力作用来解释,并用两项联合预测非饱和土试样的最大剪切模量。 展开更多
关键词 土动力变形特性 吸力控制动三轴试验 非饱和土 吸力历史 预测
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压实度和干湿循环对豫东粉土土-水特征曲线的影响 被引量:2
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作者 张涛 乐金朝 张俊然 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2016年第6期53-57,共5页
用GCTS公司土-水特征压力板仪对不同压实度和多次干湿循环后的豫东粉土进行的土-水特征曲线试验.试验结果表明:当吸力小于100 k Pa时,土-水特征曲线的脱湿和吸湿曲线具有明显的滞回特性;当吸力大于100 k Pa时,滞回特性不明显.土-水特征... 用GCTS公司土-水特征压力板仪对不同压实度和多次干湿循环后的豫东粉土进行的土-水特征曲线试验.试验结果表明:当吸力小于100 k Pa时,土-水特征曲线的脱湿和吸湿曲线具有明显的滞回特性;当吸力大于100 k Pa时,滞回特性不明显.土-水特征曲线用含水率和吸力关系表示时,含水率随着压实度和干湿循环次数的增大,脱湿和吸湿曲线均向左下方偏移;土-水特征曲线用饱和度和吸力关系表示时,脱湿和吸湿曲线随着压实度的增加均向右上方偏移,并随着干湿循环次数的增加向左下方偏移.用Matlab中的Lsqcurvefit函数对试验数据进行拟合并得到Van Genuchten模型中的拟合参数. 展开更多
关键词 豫东粉土 土-水特征曲线 压实度 干湿循环 预测
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