沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
阐述岩土材料的塑性变形
阐述岩土材料的塑性变形摘要:岩土材料的塑性变形即岩土界所谓土的本构关系.众所周知,土体是一种具有压硬性和剪胀(缩)性的摩擦型固体颗粒材料,存在原生各向异性和应力诱发的各向异性,所以土的应力应变关系非常复杂.文章主要介绍土的塑性变形机理和本构关系.关键词:塑性变形本构关系各向异性沈珠江院士指出[1]:现代土力学的核心部分是理论土力学,而理论土力学的核心部分是土的强度和本构关系的研究.人们把模拟土体应力-应变关系的数学表达式称为土体的本构模型.土的力学性质是建立土的本构关系的基础,进而土的本构关系的研究又促进了人们对土的力学特性的认识.土体是一种具有压硬性和剪胀(缩)性的摩擦型固体颗粒材料,存在原生各向异性和应力诱发的各向异性,所以土的应力应变关系非常复杂[2]。
本构模型发展已经有很多年的时间了,这些模型被用于有限元法和有限差分法等数值计算中.任何本构模型都以力学准则为基础得到了详细的阐述,它们中有些建立在试验的基础上,而另外有些建立在理论基础上.2 经典本构模型的优缺点分析复杂应力状态下的土体本构模型主要有:变弹性模型;非线性弹性模型;弹塑性模型;坐标直接变换法.(1)变弹性模型基于广义胡克定律,数学方法相对简单,试验参数测定比较方便,容易为工程界所理解和掌握,因此具有广泛的实用性,其中较常用的是Duncan-张双曲线模型.其突出优点是能反映土体变形特性中最重要的应力应变非线性,主要缺点是不能反映土体的剪胀性和不考虑中主应力的影响,尤其不能反映应力应变关系的各向异性。
(2)线性弹性理论是根据张量对称原理或能量假设而建立的,如次弹性(Hypoela stic)理论,假设应力增量不但与应变全量有关还和应变增量有关,是更一般的形式.它可以表达非线性、剪胀性、应力路径的影响及应力引起的各向异性等,但参数较多,无直接和明确的物理意义,不易合理和唯一的确定,而且次弹性模型的弹性矩阵非对称性,不能保证解的唯一性和稳定性。
混凝土面板堆石坝在我国的发展
混凝土面板堆石坝在我国的发展摘要：我国的面板堆石坝在引进、消化、吸收的过程中积累了丰富的经验。
总结在实际运用中取得的主要成果及存在的主要问题对于我们今后的面板堆石坝的建设和发展具有重要意义。
目前我国建立了较为完备的具有自身特色的技术标准体系和工业化体系，在此框架下我国的筑坝技术正在向更高更难方向发展。
关键词：混凝土面板堆石坝；进步；问题；发展1 前言混凝土面板堆石坝（CFRD，或简称面板堆石坝）是以碾压堆石体（含垫层区、过渡层区、主堆石体和次堆石体）为支承结构，并在其上游表面设置混凝土面板（含面板下的趾板和灌浆帷幕）为防渗结构的堆石坝。
这种坝型与一般土坝相比，具有抗滑、抗渗稳定性好，施工方便，坝体经济等特点，因而是一种极具竞争力的坝型。
面板堆石坝在我国经过了“引进消化、自主创新、突破发展”三个阶段。
通过不断总结经验教训，我国在面板堆石坝设计、施工、科研、监测和特殊条件下建坝等方面取得了瞩目的成就，建立了较为完备的具有自身特色的技术标准体系和工业化体系。
如今我国面板堆石坝不仅数量多、最大坝高、工程规模和技术难度都处于世界前列。
据不完全统计．截至2018年底，我国混凝土面板堆石坝坝高300m以上已建成约170座，在建或拟建各约40座，总数约250座。
如目前已建最高的面板堆石坝坝高233m的水布垭坝，坝体填筑规模最大的天生桥一级面板堆石坝填筑量约1800万m3，深厚覆盖层上建的最高坝-九甸峡坝，坝高136.5m趾板下覆盖层厚度28m,等等一大批新技术、高难度的混凝土面板堆石坝拟建或在建，筑坝技术正在向更高更难方向发展。
2混凝土面板堆石坝的进步2019年是我国引进现代筑坝技术建设混凝土面板堆石坝的第34年，如今面板堆石坝工程几乎遍布全国，涉及各种不利的地形、地质条件和气候条件，积累了大量经验，形成了中国特色的面板堆石坝筑坝技术。
纵观我国在这期间的工程，取得了许多长足进步：（1）合理坝体分区坝体材料的合理分区早期经验认为下游堆石的变形对面板性状没有影响，因而在坝体材料的分区上，凭经验做出分区，这是不正确的。
黄文熙讲座
1.1998年第一讲黄文熙讲座主讲人：沈珠江院士题目：软土工程特性和软土地基设计单位：南京水利科学研究院土工所主讲内容摘要：在总结南京水利科学研究院在软土地基方面部分研究成果的基础上，重点介绍了有关天然软土结构性的最新研究成果和有效固结应力法的设计方法,并提出了建立软土结构性模型的新思路。
2. 1999年第二届黄文熙讲座主讲人：周镜院士题目：岩土工程中的几个问题单位：铁道部科学研究院主讲内容摘要：介绍多年来在工作中遇到的,对岩土工程有普遍意义的3个问题:①长江中下游片状砂的工程特性,它与石英质砂有较大差异,原来建立在石英砂研究基础上的一些经验,不完全适用于片状砂;②深基础的临界深度;③载荷板承载力的尺寸效应。
承载力中的临界深度和尺寸效应现象,并非传统土力学理论所能解释,尚待进一步研究探讨。
为此,笔者建议应加强土的基本性质和基础工程性状的试验研究,为土力学理论的发展和实践提供科学依据。
3. 2000年第三届黄文熙讲座主讲人：方晓阳教授题目： 21世纪环境岩土工程展望单位：美国麻省州立大学环境工程和科技中心主讲内容摘要：论述了对环境岩土工程进行评价的重要性,同时讨论了常规岩土工程方法不适用研究土与环境相互作用问题的原因。
阐述了笔者于80年代末提出的粒子能场理论,并特别强调其在敏感性生态岩土工程方面的应用:①土的干湿、胀缩和冻融循环机理;②土的污染和清污机理及过程;③放射性核废料和氡气的控制。
最后,用两个最具挑战性的环境岩土工程为例来说明环境岩土工程问题的关联性和复杂性。
4. 2001年第四届黄文熙讲座主讲人：谢定义教授题目：试论我国黄土力学研究中的若干新趋向单位：西安理工大学主讲内容摘要：在分析已有文献资料的基础上,对黄土的分类定名,黄土的水敏性,黄土的结构性,黄土的动力特性,黄土土力学的理论基础,黄土工程的设计,黄土地基的处理,黄土规范的框架等问题研究中的新趋向进行了探讨,提出了笔者倾向性的看法,总结给出了需要进一步研究的课题。
简析岩土工程技术创新方法与实践
简析岩土工程技术创新方法与实践摘要：岩土工程是土木工程的重要分支领域，涉及到土壤和岩石的力学性质、地下水流动、地震作用等多个方面。
随着工程规模的不断扩大和复杂性的增加，岩土工程技术创新显得尤为重要。
本文旨在探讨岩土工程技术创新的方法与实践，为岩土工程领域的研究者和从业人员提供参考。
关键词：岩土工程；技术创新方法；实践一、岩土工程技术创新方法岩土工程技术创新是指在传统方法的基础上，通过引入新的思路、新的技术和新的方法，以解决传统方法所存在的局限性，并提高岩土工程的设计、施工和监测水平。
下面将从传统方法的局限性、创新方法的定义和特点以及创新方法的分类等方面进行讨论。
（一）传统方法的局限性传统的岩土工程方法在实践中存在一些局限性，主要表现在以下几个方面：（1）经验主义：传统方法主要依赖于经验总结和规范指导，缺乏科学的理论支撑，容易受到个人经验和主观因素的影响[1]。
（2）数据不足：传统方法在数据获取方面存在困难，往往只能依赖有限的现场观测数据和试验数据，难以全面准确地了解工程地质和岩土性质。
（3）保守性：传统方法在设计和施工中往往采用保守的安全系数和经验公式，导致工程成本的增加和效益的降低。
（4）缺乏灵活性：传统方法对于复杂地质条件和工程问题的处理能力有限，难以满足工程的多样化需求。
（二）创新方法的定义和特点创新方法是指在岩土工程领域中引入新的思路、新的技术和新的方法，以解决传统方法所存在的局限性，并提高工程的质量和效益。
创新方法具有以下几个特点：（1）科学性：创新方法基于科学理论和先进技术，能够更准确地分析和评估工程地质和岩土性质，提高工程设计的科学性和可靠性。
（2）数据驱动：创新方法注重数据的收集和分析，通过大量的实验室试验、数值模拟和现场监测，获取更多的数据支持，提高工程设计和施工的精确性。
（3）灵活性：创新方法能够根据不同的地质条件和工程问题，灵活选择适合的技术和方法，提高工程的适应性和可操作性[2]。
莫把虚构当真实--岩土工程界概念混乱现象剖析
再谈有效应力。作为想象中作用于土骨架上的一种应力．既然土骨架是虚构的，有力的统计平均值。其实，有效应力就是等效应力，应从骨架变形或强度的等效上去理解。固体力学其它学科在应力分析中没有人去考虑分子或晶体之间的作用力，岩土工程界一直有人孜孜不倦地从颗粒之间接触力和接触面积大小上探究有效应力的"真谛"，恐怕是多此一举的。同样，从浮力只作用于孔隙面积上的概念出发探究它的"真值"，恐怕与探究孔隙中的真实流速一样，是毫无意义的。当然，细观力学也研究晶体和颗粒之间的作用，但目标是弄清固体材料的变形机理，其成果只是定性的，不能直接用于实际，因而与上面讨论的问题无关。
4 后 记
作为主编，笔者同意在岩土工程学报上发表毛昶熙教授的论文，是有所考虑的，即希望通过进一步讨论让岩土工程界更多的专家认识到这一研究方向的错误。可惜结果未能达到预期的目的。目前似乎有更多的专家和同行朝着这一方向跟进。这样的论文写多了，不但浪费了作者们的精力，也浪费了评审专家和编辑们的精力，以及各学报的珍贵版面。如果把类似的错误观点带到设计中去，还会引起严重后果，例如有效应力法稳定分析中不考虑剪切引起的孔隙压力；或做出过于保守的设计，例如重复考虑孔隙压力和渗透力。因此，笔者认为，岩土工程界的概念混乱现象已到非治不可的程度了。笔者觉得有必要大声疾呼撰写这篇批评文章。这样做难免会得罪一些同行，但如果本文能起到促进我国岩土工程研究的健康发展的作用，也是值得的。特别应当指出，如果教科书中存在类似的问题，将会贻误下一代，因此希望高校的土力学教师们加以重视。
1 渗透力或动水压力
岩土工程界概念混乱现象最主要表现在渗透力或所谓的动水压力的应用上。自从岩土工程学报1982年第3期上发表毛昶熙的1篇论文。更有甚者2002发布的国家标准《建筑边坡工程技术规范》还把考虑动水压力的边坡稳定分析方法纳入强制作规范。
高等土力学修正剑桥模型作业
1修正剑桥模型介绍土体本构理论是岩土工程学科的重要基础理论。
随着对土体力学特性的不断深入，塑性理论逐渐被应用于土体本构关系的研究中来。
Roscoe 于1963 年提出著名的剑桥粘土模型，是应用塑性理论的代表，被看做现代土力学的开端，在本构理论研究发展过程中, 各种建模思想不断涌现，出现了各种不同形式的土体本构模型，但弹塑性模型中得到公认的还只有剑桥模型。
现在国际岩土本构的一大发展趋势是又回到剑桥模型，在剑桥模型基础上进行改进和修正，修正剑桥模型是由罗斯科（Roscoe）和伯兰特（Burland）于1968年对剑桥模型作了修正后提出的一个土的弹塑性模型。
主要是对剑桥模型的弹头形屈服面形状作了修正，认为屈服面轨迹应为椭圆。
修正后的模型通常称为修正剑桥模型。
随后又修正了剑桥模型认为在完全状态边界面内土体变形是完全弹性的观点。
认为在完全状态边界面内，当剪应力增加时，虽不产生塑性体积变形，但产生塑性剪切变形。
这可认为是对修正剑桥模型的再次修正。
剑桥模型是英国剑桥大学的Roscoe和Burland根据正常固结粘土和弱超固结粘土的三轴试验，采用状态边界面的概念，由塑性理论的流动法则和塑性势理论，采用简单曲线配合法，建立塑性与硬化定律的函数。
它考虑了静水压力屈服特性、压硬性、剪缩性，但破坏面有尖角，该点的塑性应变方向不易确定。
其假定的弹性墙内加载仍会产生塑性变形。
原始的剑桥模型中存在一个缺点，即p'轴上各向同性压缩的屈服点p'的屈服面正交方x向（塑性流动方向）与水平坐标轴方向不一致。
这会导致各向同性加载（初始固结）所产生的塑性（体积）应变增量方向（它应该与水平坐标p'轴的方向一致）与屈服面的正交方向（塑性流动方向）不一致，如图1所示，图中虚线为原始剑桥模型的屈服面。
这是原始剑桥模型的屈服面与试验结果不一致的地方，也是该屈服面不足的地方。
图1 原始剑桥模型和修正剑桥模型在点处的流动情况纵观剑桥模型40 多年的发展，总结其局限性主要有：（1）受制于经典塑性理论，采用Drucker公设和相关联的流动法则，在很多情况下与岩土工程实际状态不符；破坏面有尖角，该点的塑性应变方向不易确定。
湖南省特殊性岩土（软土）分布及其相关特性研究
湖南省特殊性岩土（软土）分布及其相关特性研究发布时间：2022-08-19T07:50:20.936Z 来源：《工程建设标准化》2022年第37卷4月第7期作者：王兴光1 周旗俊2[导读] 本文通过收集、整理湖南省各地市州大量资料、数据，推荐了我省软土的承载力；划分了我省软土的分布区域；总结了我省软土的勘察手段、勘察方法、相应工程处理措施及处理效果，对后续我省区域建设工程的勘察、设计、施工起到一定的参考作用。
王兴光1 周旗俊21湖南省工程地质矿山地质调查监测所 2湖南省勘查设计研究院有限公司长沙 410014摘要：本文通过收集、整理湖南省各地市州大量资料、数据，推荐了我省软土的承载力；划分了我省软土的分布区域；总结了我省软土的勘察手段、勘察方法、相应工程处理措施及处理效果，对后续我省区域建设工程的勘察、设计、施工起到一定的参考作用。
关键词：特殊性岩土；软土；分布；特性一、软土定义软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，具有高压缩性、低强度、高灵敏度、低透水性和高流变性，且在较大地震作用下可能出现震陷的细粒土。
软土包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。
对软土的定义、特征、成因类型，不同的行业、技术部门的解释大同小异。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）的规定，软土的分类标准：淤泥为在静水或缓慢的流水中沉积，经生物化学作用而形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比≧1.5的黏性土。
当天然含水量≥液限，天然孔隙比≤1.5但≧1.0的黏性土、粉土为淤泥质土。
含有大量未分解的腐殖质，有机质含量≧60%的土为泥炭，有机质含量≥10%且≦60%的土为泥炭质土。
《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)定义为：在静水或缓慢流水环境中沉积，具有以下工程地质特性的土，应判定为软土：天然含水率≥液限，天然孔隙比≧1.0，压缩系数a0.1-0.2 ≥0.5MPa-1，标准贯入试验击数≤3 击，静力触探比贯入阻力≦750KPa，十字板抗剪强度≤35KPa。
科技创新推动岩土工程发展
科技创新推动岩土工程发展技术发展岩土现状引言岩土工程是涉及岩石、土壤和地下水等领域的综合性工程技术。
随着科技进步，岩土工程领域取得了长足的发展，为工程建设提供了重要的技术支撑。
本文将详细介绍岩土工程领域的现状及发展趋势，主要涉及勘探与取样、土力学与岩石力学基础、地质工程理论、数值分析与模拟、监测与检测技术、环境保护与可持续发展以及信息化与智能化技术等方面。
1.勘探与取样随着地球物理和地球化学等勘探技术的发展，勘探精度和效率得到了显著提高。
遥感技术、地质雷达和瞬态面波等技术的应用，使得深部地质构造和地层结构的勘探更加准确。
此外，钻探和取样技术也得到了不断的改进，如高压旋挖钻机、数字全景钻孔摄影等技术的应用，使得取样过程更加高效、准确。
2.土力学与岩石力学基础在土力学方面，研究内容已经从简单的力学行为向更复杂的耦合效应转变。
岩石力学的研究则更加注重多场耦合以及细观结构分析。
数值计算方法如有限元、离散元等方法的应用也更加广泛，可以更好地模拟材料的力学行为和工程响应。
3.地质工程理论地质工程理论得到了进一步的完善和发展，涉及到地质体稳定性的评价、预测和优化设计等方面。
在此基础上，针对复杂地质条件和重大工程实践，还发展出了诸多新的分析方法和计算模型，如有限元、极限平衡和数值流体力学等。
4.数值分析与模拟数值模拟技术在岩土工程领域的应用日益广泛。
针对岩土材料的复杂性和不确定性，数值计算方法可以实现对岩土体的应力、应变和渗流等物理过程的精细模拟。
有限元法、离散元法、无单元法等数值方法在岩土工程问题的求解中得到了广泛应用。
同时，针对大规模复杂计算问题，并行计算技术的发展也极大地提高了计算效率和准确性。
5.监测与检测技术随着传感器技术和数据采集技术的发展，岩土工程的监测与检测技术得到了显著提升。
各种高精度、高灵敏度的传感器被广泛应用于位移、应力、应变以及地下水位等参数的监测。
同时，以物联网、云计算为代表的大数据处理技术的发展，使得大量监测数据的远程传输、实时分析和预警成为可能。
土木工程中的十大创新技术
土木工程中的十大创新技术土木工程是一门综合应用科学，涉及到建筑、道路、桥梁、隧道、水利等领域。
在过去的几十年里，土木工程经历了巨大的发展变革，出现了许多创新的技术。
本文将介绍土木工程中的十大创新技术，并探讨这些技术对行业和社会的影响。
一、高性能混凝土高性能混凝土是一种相对于传统混凝土更为坚固、耐用的材料。
它拥有更高的抗压强度和耐久性，广泛应用于大型建筑、桥梁等重要工程。
高性能混凝土的创新使得土木工程可以设计更加复杂、更具挑战性的工程，为人们提供了更安全、高品质的建筑环境。
二、预应力技术预应力技术是一种通过在混凝土结构中增加应力来提高其强度和稳定性的方法。
通过在混凝土构件内部预先施加拉力，可以有效减少结构受力时的变形和应力。
这项技术使得桥梁、楼房等大型工程能够更好地抵抗自重和外部荷载，在抗震、抗风等方面具备更强的稳定性。
三、钢管混凝土结构钢管混凝土结构是一种将钢管与混凝土相结合的新型建筑技术。
通过在钢管内注入混凝土，形成具备钢结构强度和混凝土抗压性能的结构体系，既减轻了建筑重量，又增加了结构的抗震能力。
这一技术在高层建筑和大跨度建筑中得到广泛应用，为城市的现代化建设提供了重要支持。
四、三维打印技术三维打印技术是一种利用特殊设备将数字模型转化为实体模型的技术。
在土木工程领域，三维打印技术可以用于制造建筑构件、制图等工作。
这项技术使得土木工程的设计和施工过程更加高效和精确，同时降低了人力成本，提高了建筑质量。
五、智能化监测技术智能化监测技术是指利用先进的传感器、数据处理和通信技术对建筑物、桥梁等结构进行实时监测和分析的技术。
通过监测各种参数，如应力、变形、温度等，可以及时发现结构的异常情况，并采取相应的维修和加固措施。
智能化监测技术的发展提高了结构的安全性和可靠性，为工程师提供了有力的工具。
六、地下空间利用技术地下空间利用技术指的是将地下空间开发利用起来，满足城市发展的需要。
通过挖掘地下空间，可以建设地下商场、停车场、地铁等设施，有效缓解城市的交通和资源压力。
坝料动残余变形特性试验
坝料动残余变形特性试验凌华;傅华;蔡正银;刘汉龙【摘要】为研究筑坝材料的动残余变形特性,在大型动力三轴仪上进行了动残余变形试验.试验结果表明:残余体积变形随围压和动应力比的提高而增大,固结应力比(或应力水平)对残余体积变形的影响不大;残余剪切变形随围压和动应力比的提高而增大,受固结应力比的影响较大,随固结应力比的提高而增大.为反映不同固结应力比对残余剪切变形的影响,在沈珠江动残余变形模型的基础上提出了经验修正公式,讨论了残余剪切变形的影响因素,分析了小于5 mm粒径颗粒含量对动残余体积变形的影响.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(038)005【总页数】6页(P532-537)【关键词】坝料;动应力;残余体积变形;残余剪切变形【作者】凌华;傅华;蔡正银;刘汉龙【作者单位】南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏,南京,210024;南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏,南京,210024;南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏,南京,210024;河海大学岩土工程科学研究所,江苏,南京,210098【正文语种】中文【中图分类】TU435土石坝的建设多位于我国西部地区.西部地区地质条件复杂，地震烈度高，一旦失事，将产生灾难性的后果.震害资料表明，土石坝的裂缝、震陷、滑坡等与地震的残余变形有关[1].关于残余变形的研究成果近年较多[2-3].残余变形模型一般可分为两类:一类是仅考虑剪切变形的模型[4-5]，另一类是不仅考虑剪切变形，也考虑体积变形的模型[6-8].工程学术界对永久变形预测中是否同时计入残余体积变形存有争议[9].但若不考虑残余体积变形，动力分析时相应的计算结果表明，地震后下游坝坡大量向外鼓出，坝顶的沉降小于水平位移，这与震后观测资料明显不符，特别是自由排水的堆石体在反复剪切作用下，棱角破碎严重，残余体积变形十分明显.因此对于土石坝工程设计与计算而言，后一类残余变形模型更符合实际情况[6-7].根据试验结果，分析了围压、固结应力比(或应力水平)和动应力对动残余剪切变形和动残余体积变形的影响，探讨了试样大小和小于5mm粒径颗粒含量对动残余体积变形特性的影响规律.1 实验简介为减少缩尺效应的影响，试验在南京水利科学研究院大型动力三轴仪上进行.试样直径300mm，高700mm，最大允许粒径60mm.依据SL237—006《土工试验规程》，采用等量替代或等量替代和相似级配混合法进行级配缩制，具体试验试样级配及干密度见表1.表1 试样密度与级配Table 1 Densities and gradations of samples注:心墙掺配比为1∶1(砾与土的质量比).试样母岩成分干密度/ (g◦cm-3)各粒径颗粒质量分数/% 60～40mm 40～20mm 20～10mm 10～5mm 5～2mm 2～0.5mm0.5～0.075mm＜0.075mm过渡料花岗岩 2.107 20.4 29.7 18.8 14.1 9.0 8.0下游堆石料花岗岩 2.078 21.2 30.5 23.7 13.6 6.0 5.0反滤Ⅰ 花岗岩 2.033 6.0 8.0 16.040.0 28.0 2.0覆盖层第③层覆盖层砂砾料 2.170 22.0 24.4 18.1 11.7 21.8 1.50.4 0.1坝基砂层覆盖层砂砾料 1.520 0.1 0.2 0.2 0.7 13.6 50.1 35.1心墙掺砾料花岗岩 2.150 23.7 33.3 20.8 17.2 5.0试验围压σ3分别为500kPa，1200kPa，1800kPa和2500kPa.固结应力比Kc覆盖层第③层为2.5，砂层和心墙掺砾料为1.5，过渡料、下游堆石料、反滤Ⅰ均分别为1.5和2.5，分别对其进行了动残余变形试验.各初始应力状态下，在排水条件下施加2～3级轴向循环荷载，荷载频率为0.1Hz，共30振次.2 动三轴残余变形试验在σ3，Kc初始状态下(σ3=1800kPa)，动应力σd作用下产生残余的剪切应变γr 和体积应变εvr曲线见图1和图2.为清楚起见，图中试验点为某振次的平均应变. 图1 下游堆石料动残余变形试验曲线Fig.1 Curves of dynamic residual deformation of downstream rockfill materials图2 反滤Ⅰ动残余变形试验曲线Fig.2 Curves of dynamic residual deformation of filterⅠ由图1和图2可知:(a)动残余体积变形随围压和动应力比的提高而增大，固结应力比对体积变形的影响不大.(b)动残余剪切变形随动应力比和围压的提高而增大.与残余体积变形不同，动残余剪切变形受固结应力比的影响较大，随固结应力比的提高而增大.(c)由图1可以发现:当Kc=1.5时，残余体积应变与剪切应变大致相当;当Kc=2.5时，残余体积应变要小于剪切应变.对于反滤Ⅰ试样，无论Kc是1.5或2.5，残余体积应变要小于剪切应变.下游堆石料与反滤Ⅰ2种试样母岩相同，围压相同，施加的轴向动应力基本相同，试验结果却有明显差别.沈珠江动残余变形模型[6]中仅有5个参数，且参数物理意义明确，直接或间接考虑了围压、应力水平、动应力等影响土体动残余变形的主要因素，在国内土石坝设计与计算中运用广泛.沈珠江等[4]认为γr和εvr的发展大体上符合半对数衰减规律，即其中式中:Cvr，Cdr——εvr～lg(1+N)和γr～lg(1+N)关系曲线的斜率;εar——残余轴向应变;μd——动泊松比，取0.33.和应是初始应力状态和动应力σd的函数.将Cvr和Cdr表示为第10振次下动剪应变幅值γd的函数.为表达清晰、方便计算，用应力水平Sl(=τ/τf)代替Kc，本文建议的经验修正公式为式中:c1——Cvr～γd双对数关系曲线γd=1%处的直线截距;c2——拟合曲线的斜率双对数关系曲线γd=1%处的直线截距;c5——拟合曲线的斜率.研究结果表明，Sl对Cvr影响很小，故可假定Sl对Cvr无影响，即式(3)中的c3= 0.当以10为底进行参数整理时，c1和 c4要乘以0.4343.确定模型参数后可用增量法计算动残余体积应变和残余剪切应变.由试验结果整理得到的沈珠江动残余变形模型参数见表2，下游堆石料和反滤Ⅰγd～Cvr曲线及γd～Cdr/S2l曲线见图3和图4.表2 动残余变形特性试验参数Table 2 Parameters for tests on dynamic residual deformation characteristics过渡料 0.43 0.64 7.38 0.73 0.79 0.72下游堆石料 0.68 0.76 9.55 0.56 1.05 0.81反滤Ⅰ 0.21 0.57 7.82 0.33 0.76 0.59坝基第③层 0.31 0.54 4.30 0.49 0.63 0.56坝基砂层 0.1 0.49 27.80 0.58 1.59 0.74心墙掺砾料 0.04 0.18 22.45 0.95 1.42 0.90试样 c1/% c2沈珠江动残余变形模型本文建议公式c4/% c5 c4/% c5图3 γd～Cvr曲线Fig.3 Cur ves of γd～Cvr图4 γd～Cdr/曲线Fig.4 Curves of γd～Cdr/由图3可见，Sl对残余体积变形影响不大，式(3)能较好地反映试验结果.由图4可见，对于本文坝料试验结果，每个Kc情况下的曲线形成了2个狭长的带状体，式(4)不能很好地描述不同Kc下的动残余剪切变形情况，文献[9-10]也得出了类似的结论.鉴于沈珠江动残余变形模型的突出优点，建议延用式(4)的形式，采用式(5)描述残余剪切变形:由式(5)，等向固结时，Cdr和γr为0，这与已有的研究成果相符合.固定指数 n整理得到的c′4和c′5见表3，表中 R为相关系数.由表3可见，n在0.4～0.6范围内曲线拟合较好，建议n取0.5.当n取0.5时过渡料的拟合结果也比较理想.下游堆石料和反滤曲线见图5.由图5可见，式(5)能较好地反映试验情况，其余各坝料和覆盖层的c4和c5见表2.在进行动力反映分析时原有计算程序仅略为修改即可进行动残余变形计算.表3 不同n时的c′4和c′5Table 3 Values of c′4and c′5under different values of n?图5 曲线Fig.5 Curves of3 动力残余变形特性初探3.1 动力残余体积变形特性分析由图1、图2和表2可见，对于残余体积变形，下游堆石料的c1要大于过渡料和反滤Ⅰ，坝基第③层要远大于砂层，心墙掺砾料最小.这主要是因为级配和渗透特性引起的.SL 237—1999《土工试验规程》规定，在进行静力三轴压缩CD试验时，对于无黏性粗颗粒材料剪切速率为每分钟0.1%～0.5%应变，黏质粗颗粒材料剪切速率仅为每分钟0.012%～0.003%应变.这样规定，能通过剪切速率使试样在剪切过程中充分排水和消散超孔隙水压力.但是模拟地震情况的动力三轴试验要求在很短的时间内完成.无论是无黏性粗颗粒土还是黏质粗颗粒土甚至黏土，循环荷载施加时间基本相同.如本文试验每级动应力30振次，频率为0.1Hz，动应力施加过程为300s.因此对于非自由排水体，即使上下排水阀门都已打开，若不能充分排水，仍然会产生超孔隙水压力，这是导致砂层、心墙掺砾料和反滤Ⅰ产生的动残余体积变形远小于下游堆石料和坝基第③层的原因之一.国内动力试验一般试样最大允许颗粒粒径仅为60mm，因此室内试验时首先应对坝料进行级配缩制.缩尺效应使室内试验成果与现场实际坝料力学特性之间存在差异[11].已有研究表明，小于5mm颗粒质量分数P5是影响土料力学性能的重要参数[12].P5对动力残余体积变形的影响如图6所示.图6表明，随着P5的增加，残余体积变形明显减小.目前坝体填筑材料的最大允许颗粒粒径已经提高至1000mm，造成了试验级配没有设计级配优良，最大颗粒粒径减小，P5要有所增加.也就是说，一般室内试验得出的残余体积变形要比现场原位土体的残余体积变形小.图6 P5对残余体积变形的影响Fig.6 Effect of P5on residual volume deformation3.2 动残余剪切变形特性分析心墙掺砾料和砂层的渗透系数低，在动残余变形试验过程中，孔隙水压力仅能部分消散，产生了动孔隙水压力，导致残余剪切变形较大.过渡料、下游堆石料和反滤Ⅰ母岩成分相同，其动残余剪切变形相差不大，但出现了粗颗粒质量分数最大的下游堆石料c4最大这一现象.这些都表明动残余剪切变形的影响因素众多，除了围压、固结应力比和动应力，还包括了母岩特性、密度、级配、粗细颗粒质量分数等.这些影响规律应依据大量试验，进行进一步研究.4 结论a.动残余体积变形随围压和动应力比的提高而增大，固结应力比(或应力水平)对体积变形的影响不大;动残余剪切变形随动应力比、围压的提高而增大，与残余体积变形不同，动残余剪切变形受固结应力比的影响较大，随固结应力比的提高而增大.b.对沈珠江动残余变形模型关于残余剪切变形的内容，提出了经验修正公式，以反映不同固结应力比情况下的残余剪切变形特性.c.初步探讨了残余体积变形和剪切变形的影响因素.另外试验结果也表明，残余体积变形随着P5的增大呈现变小的规律.参考文献:【相关文献】[1]王昆耀，常亚屏，陈宁.往返荷载下粗粒土的残余变形特性[J].土木工程学报，2000，33(3):48-53.(WANG Kun-yao，CHANG Ya-ping，CHEN Ning.Residual deformation characteristicsof coarse-grained soils under cyclic loading[J].China Civil Engineering Journal，2000，33(3):48-53.(in Chinese))[2]陈存礼，何军芳，胡再强，等.动荷作用下饱和尾矿砂的孔压和残余应变演化特性[J].岩石力学与工程学报，2006，25(增刊2):4034-4039.(CHEN Cun-li，HEN Jun-fang，HU Zai-qiang，et al.Developing characteristics of pore water pressure and residual deformation of tailing sands under cyclic load[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006，25(Sup2):4034-4039.(in Chinese))[3]阮元成，郭新.饱和尾矿料动力变形特性的试验研究[J].水利学报，2003(4):24-29.(RUAN Yuan-cheng，GUO Xin. Experimental study on dynamic deformation properties of saturated tailings material[J].Journal of Hydraulic Engineering，2003(4):24-29.(in Chinese))[4]孔宪京，韩国成.粗粒料动应力-应变关系试验研究[R].大连:大连理工大学，1994.[5]贾革续，孔宪京.粗粒土动残余变形特性的试验研究[J].岩土工程学报，2004，26(1):26-30.(JIA Ge-xu，KONG Xian-jing. Study on residual deformation characteristics of coarse-grained soils[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2004，26(1):26-30.(in Chinese)) [6]沈珠江，徐刚.堆石料的动力变形特性[J].水利水运科学研究，1996，6(2):143-150.(SHEN Zhu-jiang，XU Gang.Deformation behavior of rock material under cyclic loading[J].Hydro-Science and Engineering，1996，6(2):143-150.(in Chinese))[7]迟世春，林皋，孔宪京.堆石料残余体应变对计算面板堆石坝永久变形的影响[J].水力发电学报，1998，60(1):59-67.(CHI Shi-chun，LIN Gao，KONG Xian-jing.Influence of residual volumetric strain of rockfill material on calculated permanent deformation of concretefaced rockfill dams[J].Journal of Hydroelectric Engineering，1998，60(1):59-67.(in Chinese))[8]阮元成，陈宁，常亚屏.察汗乌苏水电站坝体料残余变形特性试验研究[J].水利水电技术，2004，35(10):75-77.(RUAN Yuan-cheng，CHEN Ning，CHANG Ya-ping.Experimental study onthe residual deformation properties of fill materials for the concretefaced dam of Chahanwusu Hydropower Station[J].Water Resources and Hydropower Engineering，2004，35(10):75-77.(in Chinese))[9]郭兴文，王德信，燕立群，等.水布垭混凝土面板堆石坝地震永久变形分析[J].河海大学学报:自然科学版，2001，29(6):56-60.(GUO Xing-wen，WANG De-xin，YAN Li-qun，et al.Analysis of earthquake induced permanent deformation for high concrete face rockfilldams[J].Journal of Hohai University:Nature Science，2001，29(6):56-60.(in Chinese)) [10]邹德高，孟凡伟，孔宪京，等.堆石料残余变形特性研究[J].岩土工程学报，2008，30(6):808-812.(ZOU De-gao，MENG Fanwei，KONG Xian-jing，et al.Residual deformation behavior of rock-fill[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering 2008，30(6): 808-812.(in Chinese))[11]郦能惠，朱铁，米占宽.小浪底坝过渡料的强度与变形特性及缩尺效应[J].水电能源科学，2001，19(2):39-42.(LI Neng-hui， ZHU Tie，MI Zhan-kuan.Strength and deformation propertiesof transition zone material of Xiaolangdi Dam and scale effect[J]. International Journal Hydroelectric Energy，2001，19(2):39-42.(in Chinese))[12]饶锡保，何晓民，刘鸣.粗粒含量对砾质土工程性质影响的研究[J].长江科学院院报，1999，16(1):21-25(RAO Xi-bao，HE Xiao-min，LIU Ming.Influence of coarse-grained content on engineering properties of gravelly soil[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，1999，16(1):21-25.(in Chinese))。
重塑土试验探究
重塑土试验探究摘要：重塑土相对于原状土而言在试验室和工程方面起着举足轻重的作用，在现场原状土样无法正常取出，或某些试验要求需要用重塑土进行检测，这就把重塑土的试验带入了试验员的视野。
本文简单介绍了重塑土的不同制备方式，以及不同制备方式产生的优缺点。
综合前辈试验者的信息，探究了重塑土试验的发展、制备方式、制备工艺，给读者对重塑土予以统观的认识。
关键词：重塑土；固结法；击实法；试验1引言随着建筑、市政、公路工程建设工作的快速发展，我们在工程建设中遇到的问题也随之增加。
自然界中的土是一种由矿物颗粒和存在于期间的孔隙液体与气体等多矿物组成的非均质、多相、多空的不连续介质，决定了土的性质是复杂的。
土工试样现场制取原状土样技术已经成熟，但也存在着一定的困难，在试验室试验中，往往会遇到取出试样不符合规范，又或者是某些试验要求采用重塑土进行试验，这就要求我们对重塑土有一个新的认识。
将重塑土的理论、试验和工程实践三部分结合起来，相互渗透从而促进学科的发展[1]。
重塑土是相对于原状土而言的，一般情况下重塑土是指受到干扰的土，但不是单纯意义上的扰动土，而是一种由扰动土而来的通过人工仿真的试验用土。
重塑试验首先要保证试样的均匀性。
现在常用室内制备重塑土试样技术根据机理不同可分为两大类：击实法和固结法。
一类是击实法，即采用不同质量击锤从设定的高度下落，一层或分层击实土样至所需尺寸，操作简便但在击实中会产生上层土相对于下层土较松散并且由于试验过程中产生了空气不利于后续试验的开展。
另一类是固结法，也称为泥浆固结法，将破碎且过筛后得到的风干土颗粒加大量的蒸馏水搅拌均匀，使之成为含水量大于其液限的流体状的浆液，倒入制样筒中，在竖直方向上施加荷载，这样采用单向或三维排水固结法获得饱和试样。
此种方法的优点在于人为因素较小，土体完全在竖直荷载作用下排水固结，但操作过程较繁琐、耗时较长，而且长时间的静载作用，会造成试样含水量分布不均匀。
我国岩石力学的研究现状及其进展
第19卷 增刊西安矿业学院学报V ol.19Suppl. 1999年9月 JO U RNA L OF X I'A N M I NI NG INST I T U T E Sept.1999我国岩石力学的研究现状及其进展杨更社(西安科技学院建筑工程系,西安710054)摘 要:论述了我国岩石力学的研究现状及其进展,回顾了岩石力学在我国的发展历史以及岩石力学专家们一些年来所取得的主要成果;总结了我国岩石力学与工程的发展特色,并对可预期的进展及其前景进行了展望分析。
关键词:岩石力学;研究;进展中图分类号:T U452 文献标识码:A 文章编号:1001-7127(1999)S0-005-07我国的岩石工程有着长时期的发展历史。
在古代,著名的都江堰水利工程和闻名全球、被誉为世界八大奇观之一的万里长城以及由北京直达杭州的古老运河等都是代表性的佳作。
在当时,先辈们凭借丰富的实践经验设计施工,还没有建立岩土力学的概念。
新中国成立以后,各项经济建设事业取得了极大的发展,同时,也遇到了许多与工程地质及岩土力学密切相关的技术难题。
如特殊的区域性构造地质、松散破碎复杂岩基、高地应力作用下的极软岩、大跨洞室围岩的大变形、水工隧洞群之间的相互受力作用、高陡岩坡的持续稳定、岩体内的不稳态渗流,以及“三下”(铁路下、水下和建筑物下)采煤等等工程建设中遇到的十分突出的问题。
交通、能源、水利水电与采矿工业各个经济领域的需要对岩石力学与工程学科在我国的发展起到了有力的促进作用[1],[2]。
从50年代末开始,我国有历史意义的大型水利水电工程设计勘测的大规模展开,为岩石力学的试验和理论研究以及实际的工程应用注入了巨大的活力[3],[4]。
80年代末,中国政府决定正式兴建长江三峡工程,更大量的岩石力学与工程问题摆在中国专家、学者们的面前,如长达6km、坡高最大达170m的永久船闸高边坡岩体开挖,其整体稳定性与变形机制、岩体流变与地下水渗流等等极为复杂多变的岩石力学课题[5]。
岩土材料不同应力路径下脆性变化的二元介质模拟
岩土材料不同应力路径下脆性变化的二元介质模拟
刘恩龙;沈珠江
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2006(27)2
【摘要】试验研究表明,岩土材料在加卸荷时表现出不同的变形破坏特性,卸荷时脆性增加。
建议了一个可以描述材料脆性变化的脆性指数B,并验证了B指标能较好地描述岩土材料在加卸荷时的脆性变化。
应用二元介质模型,对岩样在卸载周围应力过程中的应力-应变关系进行了模拟,表明这一模型不但可以模拟岩样在低围压下的应变软化到高围压下的应变硬化现象,而且可以模拟岩样在卸载周围应力过程中的变形破坏过程,特别是对于表现为应变软化的岩样,可以反映出应力峰值前后卸围压时的变形破坏过程的差别。
【总页数】7页(P261-267)
【关键词】二元介质模型;卸荷;变形破坏过程;脆性
【作者】刘恩龙;沈珠江
【作者单位】清华大学水利水电工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TU443
【相关文献】
1.不同应力路径下脆性岩石的加卸载响应比研究 [J], 祝方才;艾成才;刘丙肖;田峰亮
2.基于二元介质模型的岩土类材料破损过程数值模拟 [J], 刘恩龙;沈珠江
3.不同应力路径下红黏土的力学特性与含水率的变化规律试验研究 [J], 陈筠;高彬;张瑶丹;陈泰徐;杨恒
4.不同应力路径下砂岩真三轴试验及数值模拟 [J], 李江腾;刘双飞;赵远;郭群
5.岩土二元介质模型的一般应力应变关系 [J], 沈珠江;刘恩龙;陈铁林
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堆石坝流变变形的反馈分析-沈珠江
1998年6月水 利 学 报SHU IL I XU EBAO 第6期堆石坝流变变形的反馈分析Ξ沈珠江 赵魁芝(南京水利科学研究院土工所)摘 要 本中建议了一个比较简单实用的3参数模型,并通过4座已建坝的反馈分析确定了从软岩到砂卵石4种不同质地堆石料的流变参数,今后新建类似堆石坝时可以参考此值进行设计计算.关键词 堆石坝,流变,本构模型,反馈分析.堆石坝竣工以后仍会产生一定的后期沉降.从已有的坝顶沉降资料看,竣工以后的沉降一般占坝高的011%左右,假定其中一半因水位变化或其它原因而产生,则0105%的沉降是堆石体流变的结果.此值虽然不大,但如果面板端部的竣工时已经压紧,则流变可能导致面板中压应力继续加大而压裂,如罗马尼亚的lesu 坝[1].由于需要长期加荷,室内进行流变试验是十分困难的,对需要在大型三轴仪上进行试验的堆石料来说,则进行流变试验几乎是不可能的.因此,根据原体变位观测资料进行反馈分析,似乎是唯一切实可行的途径.近10几年来,国内已建成多座100m 左右的高堆石坝,并已取得一批观测资料,从而为通过反馈分析研究堆石料的流变特性创造了条件.本文将在流变模型研究的基础上对鲁布革、丛化、株树桥和小干沟4座大坝进行反馈分析,得出4种堆石料的流变参数.图1 流变模型图2 应力应变曲线1 流变模型的选择岩土工程中常用的流变模型可分为过应力模型和滞后变形模型两大类.如果用滑片和粘壶分别代表材料的塑性和粘性,则前者相当于两者并联,后者相当于两者串联,如图1.对于非线性材料,如果用快速加荷(应变率 ε=∞)和慢速加荷( ε=0)测得两条应力应变曲线分别以①和②代表,则两种模型的关系将如图2所示.如果假定t →∞时两种模型达到同一点c ,则过应力理论认为快速加荷到b 点时只产生弹性(包括线性和非线性)应变,塑性应变只在应力松弛过程中产生,而滞后变形理论认为快速加荷时即产生塑性应变,从a 点到c 点的滞后变形中只有弹性应变.过应力理论的主要缺点是,有关的塑性变形参数(屈服函数和硬化规律)需要通过十分缓慢的加荷试验来测定,如图2中曲线②,这对于粗粒料尤其是难以实现的.因此,本文将选用滞后变形模型.按照滞后变形理论,总应变可以分为瞬时产生的弹塑性应变和滞后产生的粘滞应变两部分,即—1—Ξ本文于1997年8月18日收到,系水利水电科学资金资助项目.Δε=Δεep +Δε(t ),(1)Δεep 的计算可以采用任何一种现成的弹塑性模型.本文中将采用南水双屈服面模型,有关的介绍参见文献[5].滞后变形可以通过拟合流变试验曲线得出.作者曾对西北口面板坝垫层料进行过每级加荷后持续7d 的流变试验,并选用下列3种流变曲线进行拟合[6]ε(t )=c log (t/t 1),(2a )ε(t )=a (1-e -ct ),(2b )ε(t )=t/(a +bt ),(2c )经过比较认为,变形随t 的增大而无限增大的对数型曲线(2a )显然不宜采用,而式(2b )和式(2c )相比较,前者前期变形较慢,后者的后期变形太小,总体上看双曲线型曲线较为符合实测曲线.但现场的流变时间长达几百天,远非室内短期试验所能模拟,过小的后期变形可能难以符合现场情况.为此,决定本项研究中采用指数型衰减曲线(2b ).顺便指出,这一曲线亦可从图(1b )下部的Voigt 模型导出,此时c =E 2/η.现把式(2b )改写为ε(t )=εf (1-e -ct ),(3)相应的应速率为 ε=c εf e -ct ,(4)εf 相当于t →∞时的最终流变量,而由式(4)可见,c 相当于t =0时第一天流变量占εf 的比值.最终流变量εf 应当与应力状态有关,而且对体积流变与剪切流变显然有不同的规律.根据作者对西北口坝料在围压100和200kPa 下的试验结果,前者与围压σ3成正比例,后者与应力水平有关.为此,εvf =bσ3P a ,(5a )εsf =dD 1-D ,(5b )b 和d 为另外两个参数,前者相当于σ3=P a (大气压)时的最终体积流变量,d 为应力水平D =015时的最终剪切流变量,破坏时D =110,εsf →∞.采用Prandtl 2Reuss 流动法则,应变张量各分量的流变速率可以写为{ ε}=13 εv + εs {s}σs,(6)其中{s}为偏应力,σ3为广义剪应力;而体积变形和剪切变形速率分别为 εv =c εvf e -ct ,(7a )εs =c εsf e-ct .(7b ) 以上就是建议的b ,c 和d 3参数流变模型.2 分析方法由于实际坝体填筑过程的复杂性,上述流变模型应用于实际计算尚需克服一些困难.首先,由于分层填筑,而且荷载增加过程不规则,初始时间难以确定,为此,我们采用了只用相对时间而不用绝对时间的策略.由式(3)e -ct =1-ε(t )εf,故式(7)可相应地改写为 εv =c εvf 1-εvt εvf S ,(8a ) εs =c εst 1-εst εsf an,(8b )—2—而εvt和εst为t时段已积累的体积和剪切变形,可以用下式计算εvt=6 εvΔt,(9a)εst=6 εsΔt,(9b)这种累加计算可以很容易地在计算中实现,从而所有计算中只用到时间增量Δt,而不需要总时间t.其次是时段的选择.测定弹塑性模型参数的常规试验一般只有几小时,而模拟分级加荷进行有限元计算中选用的时段一般为几天到几十天.这就意味着,每一时段都有一定的流变量,但量值不会很大.我们主张,弹塑性模型参数最好事先通过室内试验测定,剩下的流变参数则通过反馈分析确定.适合于分析的时段最好选在汛期停工或全坝竣工后荷载基本不变的时期,此时弹塑性变形已经发生,而且停工期时间一般长达3个月以上,此时发生的流变变形量值较大,反馈得出的参数也较为可信.最后是所引用的原观资料的可靠性问题.这个问题比较复杂.好在我们利用的是一段时间内的位移增量,回避了漏测等问题.但是个别过大或过小的反常点还是要舍弃.具体计算时先假定不同的流变参数进行正分析.每个时段一般进行2～3次计算.第一次计算同普通的弹塑性分析,根据分析得出的应力状态,按式(8)求出各单元的流变量,并化作初应变进行流变分析.针对停工期历时较长的情况,流变分析需要进行几次(一般5～6次),以便累加得出这一时期各结点的位移增量.设n为可利用的观测数据个数,d m i为i点的实测位移增量,d ci为与i点靠近的结点计算位移增量(当实测点不在单元结点上时需内插),然后计算两者之间的误差,并不断修改参数,以达到下列误差函数最小的目标min F=1n6ni=1(d m i-d cid mi)2分别1/2,(10)参数调优方法采用复合形法,具体步骤的介绍从略.图3 鲁布革坝竣工时变位3 实例分析311 鲁布革坝 鲁布革坝为心墙堆石坝,最大坝高为103m,于1989年建成.该坝心墙由风化料筑成,坝壳为灰岩堆石料,属中等硬质石料.设计阶段曾组织5个单位对该坝进行过多种方案的有限元计算,其中我们的计算采用有效应力法,其它单位用总应力法[2].当时预测竣工时的最大沉降变化在93～161cm之间,最大水平位移在15～26cm之间(二维计算).在施工过程中坝体内曾埋设了大量的观测资料,实测竣工时的最大沉降和位移分别为6015cm和817cm(另一数据1115cm可疑),如图3.施工期曾直接在坝上取样进行了三轴试验,本次计算时所需的弹塑性模型参数即采用了新的试验值.流变参数的反馈分析则是利用1988年6月～11月停工期(填高74m)和1989年8月～1990—3—年5月(竣工后蓄水前)两个时期两个高程上10个测点的沉降和水平位移实测增量,经过7次迭代,求得最佳参数组合为:心墙料b=0100035,d=01009,c=01004;堆石料b=010003,d=01006, c=01007.按此参数进行了从施工到蓄水的全过程计算,所得的心墙中线上4个测点的沉降和两个测点的孔隙压力过程线与实测值之间的比较见图4和图5.图4 沉降过程线图5 孔隙压力过程线312 株树桥坝 株树桥坝为面板堆石坝,最大坝高为78m,于1993年3月竣工.该坝上游坝体也用灰岩填筑,但下游坝体采用了大量弱风化和强风化板岩,由于用料较差,坝体的变形量相当大,至1993年6月测得的坝体最大沉降量已达12313cm,占坝高的116%,其中流变变形占相当大的比例[3].当该坝尚在施工时,我们曾根据三轴试验成果整理了弹塑性模型参数,并用以进行二维和三维有限元分析.本次计算中利用1989年12月～1990年11月浇筑第一期面板阶段的14个沉降测点的资料(实际只用12个数据),反馈得出流变参数为:灰岩料b=010009,d=01007,c=01004;强风化板岩b=010015,d=01009,c=01006.按此参数模拟1988年10月～1993年6月坝体施工和挡水的全过程进行分析,计算得出的高水位时的坝体沉降等值线和4个测点的沉降过程线与实测结果的比较见图6和图7.图6 株树桥坝蓄水后沉降等值线图7 148高程各测点沉降过程线——4313 丛化坝计算 丛化坝是广州抽水蓄能电站的上库,也为面板堆石坝,最大坝高70m.除垫层料为掺砂的石渣外,堆石体均为花冈岩石料.在该坝尚未竣工时,曾用三轴试验成果进行过三维有限元计算.反馈分析利用10个测点在1991年12月至1992年3月第二期面板浇筑期得到的10个沉降量数据和四个位移增量数据,求得的最隹参数为:b=010003,d=010035,c=01007[4].计算所得的1992年9月高水位时最大断面沉降等值线与实测值比较如图8,4个测点的沉降过程线如图9.图8 丛化坝计算与实测沉降图9 填筑及沉降过程线314 小干沟坝 青海小干沟坝为高55m的面板堆石坝,坝体由砂卵石填筑,设烟囱式排水.该坝尚在施工时河海大学曾进行过有限元分析,得出最大沉降20cm[7].反馈分析所用的弹塑性模型参数参考Duncan模型参数确定,流变参数则根据竣工并蓄水后从1991年4月到1993年3月4个测点的沉降增量反算而得,相应的最隹值为b=010003,d=01004,c=01007.应当说明的是,4个测点在22个月的沉降增量分别为215,216,412和014cm,其中第3点412cm明显偏大,故弃之不用.另外,由于该坝位于高寒地区,冬季填筑时不洒水,竣工后的雨季可能因水份增高而产生一定的附加变形,也即实测的沉降增量并不完全由流变引起,故反馈所得的流变参数可能偏大.计算所得的最大断面1993年3月沉降等值线如图10所示,4个测点的实测值也标在图上,图11则为3个测点计算与实测沉降过程线的比较.图10 小干沟坝计算与实测沉降图11 沉降过程线4 结语以上对泥页岩、灰岩、花岗岩和砂卵石4种石料填筑的堆石坝进行了反馈分析,得出各自的流变参数.这4种石料构成了由软到硬的系列,将来设计新坝时就可以根据具体石料的硬度,参考上述分——5析结果选用相应的流变参数.4种料的参数汇总如表1.与前面的分析结果相比,表中的数值已考虑各坝的实际情况作了一些修正.例如由株树桥坝反馈得出的灰岩流变参数明显高于鲁布革的,但株树桥坝的用料质量较差,表中值主要依据鲁布革坝,只是b值适当放大,又如小干沟坝填筑水量偏低,流变量中有一部分可能受雨水影响而产生,因此把b和d值适当降低.表1 流变参数石 料泥页岩(软)灰岩(中)花岗岩(硬)砂卵石工 程株树桥鲁布革丛化小干沟参数bdc0100120100801005010004010060100701000301004010070100020100301007总括来说,设计新坝时应对坝料进行大型三轴试验,用常规方法测定瞬时变形参数(例如大家所熟知的Duncan模型参数),再根据石质的具体情况参考表1选定流变参数,然后按予定的施工过程进行有限元分析,予测各个阶段的坝体变形.致谢:本项目实施过程中承熊国文、马贵昌等同志提供原观资料,仅表谢意.参考文献1 付志安,凤家骥.混凝土面板堆石坝.武汉:华中理工大学出版社,1993.2 沈珠江.鲁布革心墙堆石坝变形的反馈分析.岩土工程学报,1994,16(3).3 沈珠江.土石料的流变模型及其应用.水利水运科学研究,1994,(4).4 沈珠江,赵魁芝.广州抽水蓄能电站面板堆石坝变形分析.第三届华东地区岩土力学学术讨论会论文集,武汉:华中理工大学出版社,1995.5 朱百里,沈珠江.计算土力学.上海科技出版社,1990.6 沈珠江,左元明.堆石料的流变特性试验研究.第6届土力学及基础工程学术会议论文集,上海:同济大学出版社,1991.7 袁辉.小干沟混凝土面板砂砾石坝的设计.混凝土面板堆石坝会议论文集,南京:河海大学出版社,1990.B ack analysis of creep deformation of rockf ill d amsShen Zhujiang Zhao Kuizhi(N anjing Hydraulic Research Instit ute)Abstract In this paper a creep model with3parameters has been proposed for rockfill materials and it is emphasized that parameters are hardly can be determined from the laboraotry test because of the require2 ment of long duration.Four rockfill dams with different materials recently constructed in China have been analyzed with this model to get the model parameters through the comparison between measured and com2 puted increments of displacement.Finally,four typical sets of creep parameters for rockfill material from very soft(mudstone)to very hard(granite)are recommended for design of rockfill dams.K ey w ords rockfill dam,creep deformation,constitutive model,back analysis.—6—。
岩土工程地质灾害防治技术创新
岩土工程地质灾害防治技术创新岩土工程地质灾害是指由于地质因素造成的对人类生产和生活环境造成破坏的自然灾害。
随着城市化进程的加快，人类活动对地质环境的影响日益加剧，岩土工程地质灾害频发，给社会经济发展带来了严重的危害。
为了有效预防和治理岩土工程地质灾害，需要不断进行技术创新，提升防灾减灾能力。
一、灾害防治技术创新的重要性岩土工程地质灾害防治技术创新是保障人民生命财产安全、维护社会稳定和促进可持续发展的重要措施。
现代科技的发展为岩土工程地质灾害的防治提供了更加广阔的发展空间，但也要面临着严峻的挑战。
新的灾害形式层出不穷，传统的防治方法已经无法满足需求，必须不断进行技术创新，提升防治水平。
只有加强技术创新，探索新的防治方法，才能更好地应对岩土工程地质灾害的挑战。
二、技术创新的方向1.灾害监测预警技术创新岩土工程地质灾害的发生往往伴随着一系列前兆，通过及时监测和预警可以有效减少灾害带来的损失。
目前，遥感技术、无人机技术、物联网技术等新兴技术在地质灾害监测预警领域的应用取得了显著成效。
未来，可以进一步发展基于人工智能和大数据分析的灾害监测预警系统，实现多源数据的集成分析和全天候、全时空的监测能力。
2.灾害治理工程技术创新灾害治理工程是防治地质灾害的重要手段。
传统的治理工程多是依靠人工劳动，耗时耗力且成本高昂。
未来，可以开发新型的地质灾害治理材料和装备，推广自动化、智能化的治理工程装备，提高治理效率和降低治理成本。
在工程设计阶段，需要充分考虑地质灾害的可能性，制定科学合理的防灾减灾措施。
未来，可以引入高新技术，如3D建模、虚拟现实技术，开展仿真模拟研究，为工程设计提供更加科学、可靠的依据，减少地质灾害带来的损失。
4.社会公众教育宣传技术创新灾害防治需要全社会共同参与，而公众的安全意识和防灾减灾能力决定了整个社会的抗灾能力。
未来，可以利用互联网、移动通信等技术手段，开展地质灾害防治知识的宣传教育活动，提升公众的安全意识，使每个人都能够自觉参与到地质灾害防治中来。
2024年岩土工程技术的特点与创新
2024年岩土工程技术的特点与创新随着科技的快速发展和工程建设的日益复杂，岩土工程技术作为土木工程领域的重要组成部分，也在不断演进与突破。
其特点不仅体现在广泛的应用场景和复杂的技术要求上，更在于它与地质环境、工程安全的紧密关联。
同时，岩土工程技术的创新则是推动行业进步、提高工程质量和效率的关键。
一、岩土工程技术的特点环境依赖性：岩土工程技术密切依赖于具体的地质环境。
不同的土壤、岩石类型和地质构造，会对工程设计和施工带来不同的挑战。
因此，岩土工程师在进行工程设计和施工时，必须充分考虑地质环境因素，确保工程的安全性和稳定性。
多学科交叉：岩土工程技术涉及到力学、地质学、土力学、岩石力学等多个学科的知识。
这种多学科交叉的特性，使得岩土工程技术具有复杂性和多样性。
工程师需要综合运用这些学科的知识，才能有效地解决工程中的实际问题。
实践经验丰富：岩土工程技术具有很强的实践性。
工程师在设计和施工过程中，需要不断积累经验，根据实际情况灵活调整技术方案。
这种实践经验对于提高工程质量和效率具有重要意义。
安全性要求高：由于岩土工程涉及建筑物的基础和地下工程，因此对其安全性要求极高。
任何设计或施工上的疏忽，都可能导致严重的后果，甚至威胁到人们的生命安全。
因此，岩土工程师必须始终将安全放在首位，确保工程的安全性和稳定性。
二、岩土工程技术的创新新型材料与技术的应用：随着材料科学和技术的发展，越来越多的新型材料和技术被引入到岩土工程中。
例如，高性能混凝土、新型防水材料、土工合成材料等的应用，极大地提高了岩土工程的耐久性和安全性。
同时，新型施工技术如盾构法、逆作法等的出现，也为岩土工程的创新提供了有力支持。
数值模拟与分析方法的发展：数值模拟技术是现代岩土工程设计和施工中不可或缺的工具。
随着计算机技术的快速发展，数值模拟的精度和效率也在不断提高。
通过数值模拟，工程师可以更加准确地预测工程的行为和性能，为优化设计方案和提高施工效率提供有力支持。
岩土工程中的数值方法
中 图分 类 号
Ｔ ４２ Ｕ ５
文献标识码
Ａ
１ 引 言
元 法 （ Ｆ Ｍ）非 连 续 变 形 分 析 （ Ｄ １流 形 Ｃｏ ｇ 先 将有 限单 元法 用 于 土 坝 的 应 力 ＲＥ 、 Ｄ Ａ、 ｌ ｈ首 ｕ
方 法 （ ｎ ｏｄ Ｍｅ ｏ ）无 单 元 法 （ ｓｌ ｓ 和 变 形 分析 ． 内沈 珠 江 １ ７ Ｍａｉ ｌ ｔ ｄ 、 ｆ ｈ Ｍｅｈｅ ｓ 国 ９ ７年 首 先 将 有
工程 中 ， 土体一般是 非连续 、 均匀 、 岩 非 各 形 分 析 方 法 两 大 类 。 连 续 变 形 分 析 法 主 要 以 及 材 料 的非 均 匀性 和各 向 异 性 ．还 可 以 向异 性 的 介 质 。 存 于 自重 应 力 场 、 造 应 有 ： 限 差 分 法 、 限单 元 法 、 限单 元 法 有 效 地 模 拟 材 料 的 非 线 性 应 力 应 变 关 系 ． 赋 构 有 有 无
题 ， 数 值 方 法 成 为 岩 土 力 学 ｆ 题 的 重 要 研 究 手段 。 绍 了岩 土 工 程 中九 种 数 值 方 法 的特 点 ． 论 了 当前 岩 土数 使 － － Ｉ 介 讨 值 方 法存 在 的 问题 和 发 展 前 景 。
关键 词 岩 土 工 程 数值方法 特点 发 展 前 景
有 限元 法 为 了推 广有 限单 元 法 ．使 其
了解 ， 同时 往 往 耗 费 巨大 ， 且受 地形 、 质 、 容 易 编 制 程 序 ， ２ 地 从 ０世 纪 ４ ０年 代 以 来 ， 至 能 够 处 理 简 单 的非 连 续性 问 题 。人 们 提 出 施 工 条 件 限制 。 验 结 果 不 具 代 表 性 ， 难 今 仍 被 广 泛 应 用 。４ 试 很 ０年 代 后 期 ． 工 中 的 了 各 种 能 反 映非 连 续 性 质 的 简 单 力 学 元 件 土 推 广 到 其 它 工程 。 而 岩 土 力学 的 理 论研 究 渗 流 及 固 结 等 实 际 问 题 被 差 分 法 成 功 解 或 特 殊 界 面 单元 用 于 模 拟 单 一 非 连 续 界 面
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吸收父本和母本的优点，培育新 品种
例子
碾压混凝土坝 分形几何与岩石力学结合 土体极限平衡理论
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
排比法
<<< 原始创新
排列前人全部研究成果，找出规律 例子
元素周期律 双剪强度理论 测试技术：热、电、光、声、磁
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
如：民间科学家证明哥德巴赫 猜想
专业人员中也会有个别这样的 人，无法与同行交流
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
<<< 打好基础
掌握基础知识和基本概念
基本知识和基本概念掌握不好， 也会得出错误的“创新成果”
例子
渗透力和有效应力原理 把叠加原理用于非线性问题 随意忽略同阶小量
2020/11/24
综合反应法
<<< 原始创新
化学反应
材料 + 反应环境 + 催化剂
新的化合物 例子
一般变分原理 剑桥模型 非饱和土固结理论
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
原始创新方法总结
<<< 原始创新
别人的优点是创新的素材
客观条件很重要
个人素质好像催化剂，起决 定性作用（同时运用显微镜、 望远镜、透视镜）
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
<<< 跟踪创新
目标盯着他人的缺陷
Felleneus法不考虑条间力 Seed公式中不考虑不等向固结
只用显微镜仔细寻找
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
类型
重大改进
跟 踪 枝节上改进
创 新
形式上改进
改退
原 全局意义
始 创
局部意义
新 无意义
2020/11/24
方法 外延法 内敛法 替代法 杂交法 排比法 综合反应法
q 成果表现－新XX
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
类型
重大改进
跟 踪 枝节上改进
创 新
形式上改进
改退
原 全局意义
始 创
局部意义
新 无意义
2020/11/24
方法 外延法 内敛法 替代法 杂交法 排比法 综合反应法
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
重大改进举例
<<< 跟踪创新
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
原始创新要领
<<< 创新
采百家之长 酿百花之蜜
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
创新的必备条件
<<< 创新
立志 打好基础
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
立志
<<< 创新必备条件
能进行原始创新的人毕 竟是少数，但是不立志 去做原始创新，就连跟 踪创新也作不好。
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
<<< 打好基础
全面掌握研究历史和现状
不全面掌握本课题的研究历史现状， 可能会犯以下错误
重复前人做过的工作 去做前人已认识到不值得作的工作
（改退例子） 钻牛角尖，如寻找沉降曲线的拐点
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
创新之本
<<< 创新
创新之苗只能 从地上长出来， 不会从天上掉下来！
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
打好基础
<<< 创新必备条件
正确的逻辑思维能力和基本 的科学方法
本领域的基本概念和基本知 识
掌握所研究课题的全部前人 研究成果
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
<<< 打好基础
掌握基本的科学方法
不具备正确的思维能力的人 可能“乱创新”
沈珠江院士岩土工程研 究中如何创新
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
跟踪创新特点
<<< 跟踪创新
q 思维方式－啄木鸟方式 q 使用工具－显微镜 q 成果表现－XX的改进
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
原始创新特点
<<< 原始创新
q 思维方式－蜜蜂酿蜜方式
q 使用工具－显微镜、望远镜、透 视镜
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
原始创新举例
<<< 原始创新
全局意义——断裂力学、损伤力学 局部意义——剑桥模型、应力强度因子 无意义——钻牛角尖，玩数学游戏
用Winker模型计算土工布上摩擦阻力 用突变论进行边坡稳定分析
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
杂交法பைடு நூலகம்
<<< 原始创新
q 滑弧稳定分析
°研究焦点——条间力 °Felleneus法——不考虑 °Krey-Bishop法——考虑水平力 °Morgenstern-Price法——全面考虑
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
枝节上改进举例
<<< 跟踪创新
重大
遗传算法引入
有效应力液化 分析由一维推 广到二维
枝节
对遗传算法的 细节改进
Seed振动孔压 公式的改进
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
形式上改进举例
土压力分布
<<< 跟踪创新
分形几何研究 孔隙分布
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
改退举例
<<< 跟踪创新
稳定分析中用渗透力代替孔隙压力
Duncan模型中用平均应力代替小主 应力
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
跟踪创新一般方法
<<< 跟踪创新
外延法－考虑因素更多
内敛法－忽略某一因素，进行简化
砂井理论简化为轴对称问题 地下水流动理论中的裘布依假设 非饱和土简化固结理论
替换法－更好更省的替换原来的
2020/11/24
沈珠江院士岩土工程研究中如何创新
跟踪创新方法总结