原状湿陷性黄土的结构性本构模型

研究目的:黄土的应力和含水率状态对应着一定的结构状态,微观结构性的改变,引起宏观力学性状的改变。湿陷性黄土在力与水的共同作用下,产生原生结构性的损伤和湿陷变形,对增湿和加荷耦合作用下的结构性变化规律,应力应变关系和增湿变形等力学特性的研究有重要的意义。研究结论:不同含水率和固结围压条件下原状结构性黄土的应力应变变化规律,以及由增湿、固结作用和剪切变形反映了土体结构性损伤规律;统一考虑增湿和加荷对土体结构的损伤破坏,建立的反映结构性变化的非线性本构模型,能够描述应变软化和硬化型应力应变关系曲线,实现了土的结构性与其本构模型研究的统一。     

关中地区重塑黄土强度特性三轴试验研究

利用应变控制式真三轴仪对陕西关中地区非饱和重塑黄土进行了固结排水常规三轴剪切试验,研究压实系数和含水率对重塑黄土强度变形特性的影响。研究结果表明:重塑黄土的抗剪强度随着压实系数和围压的增大而增强,应力应变曲线从弱硬化型向强硬化型转变并向应变软化型发展;抗剪强度随含水率的升高而降低,应力应变曲线以应变硬化型为主;压剪破坏形态呈剪胀性,压实系数和含水率越高,剪胀性越明显;压实系数对黏聚力和内摩擦角影响较大,对黏聚力影响尤为明显;含水率对黏聚力影响明显,对内摩擦角影响不大。     

含水率对古土壤隧道围岩膨胀性的影响

早胜3号隧道是银西(银川—西安)铁路控制性工程,隧道洞身穿越的第三系古土壤具有膨胀性,其变形影响到施工期围岩稳定及运营期结构安全。本文对古土壤物理力学性能、矿物成分与微观组构进行了测试,开展了不同含水率下原状、重塑古土壤试验,并应用GTS/NS有限元软件分析不同含水率下隧道围岩的力学特性及变形规律。结果表明:原状古土壤含水率低于19%时膨胀力变化较大,随含水率增大膨胀力近于完全释放;重塑古土壤膨胀力对含水率变化的敏感程度减弱,但重塑扰动使得相同含水率重塑古土壤的膨胀力远高于原状古土壤;不同含水率下围岩应力分布规律变化较小,拱顶沉降和边墙水平位移变化较大。本文确定了原状、重塑古土壤含水率与膨胀力的关系,对类似工程设计与施工具有指导作用。     

不同含水率下广州地区残积土强度特性研究

花岗岩残积土具有遇水软化崩解的特性，其力学强度极易受含水率影响。本文以广州某基坑残积土重塑样为研究对象，进行不同含水率下三轴固结不排水剪切试验，探究不同含水率条件下对非饱和残积土强度特性的影响规律，并运用最小二乘法推导出土体在不同含水率下的抗剪强度包络线表达式。试验结果表明：在含水率为20%～41.6%时，黏聚力随含水率增大而减小，内摩擦角变化幅度则很小，围压在一定程度上可以提高土体的抗剪强度；残积土剪切过程其应力-应变曲线无明显峰值，主要呈现出应变硬化的趋势。     

黄土弹塑性模型的试验研究

目前在黄土地基计算中,能较好地反映土在达到破坏之前就产生塑性剪切变形和塑性体积变形的本构模型较少,分析表明,帽盖模型能反映这一重要特征。文章根据三轴的均压固结试验和CD试验资料,建立了黄土的弹塑性帽盖模型,模型的帽盖屈服曲线为椭圆,硬化参数为塑性体应变,破坏准则采用广义的密赛斯准则,给出了模型的所有计算参数,并分析了黄土的弹塑性特征,为黄土地基的弹塑性分析提供参考。     

京九线济南局段非饱和粉土的应力应变关系及强度特性规律研究

为研究在自然含水率及降雨条件下,京九线济南局段不同路况粉土路基土的力学性状变化规律,在室内进行了一系列不同压实系数、含水率重塑粉土试样的固结不排水(CU)三轴试验,得到了非饱和压实粉土的应力应变关系与强度特性的变化规律.从而为深入探讨京九线粉土路基病害形成机理、既有路基状况、病害整治措施奠定了基础.     

原状黄土的结构强度变形特性分析

研究目的：在试验的基础上，分析原状黄土微结构性状及黄土的强度变形特性与黄土微结构的内在联系。 研究方法：采用扫描电镜图象分析及室内静三轴剪切试验的方法，对Q3、Q2原状黄土的结构性状及强度变形特性。研究结果：黄土的结构特性随着埋藏深度的增加，由支架大孔微胶结结构逐渐变为镶嵌微孔半胶结结构，支架大孔孔隙发育变为粒间孔隙发育，再为微孔孔隙发育。黄土的结构性是控制其强度变形特性最为重要的因素之一，上层Q3黄土的结构可稳性较大，可变性较小，在受荷过程中其应力应变曲线表现为较明显的变形软化性质；随着埋藏深度的及围压的增加，下层Q2黄土的结构可变性逐渐变大，而可稳性变小，在受荷过程中其应力应变曲线表现出较明显的变形硬化特性。 研究结论：黄土的强度变形特性是黄土结构可稳性和可变性的综合反映，和黄土颗粒的连接特性及排列特性相关。     

残积土中地铁隧道的有限元分析

对巴西圣保罗市地铁扩建项目的弹塑性有限元分析进行了讨论。对原状土样做了试验以研究残积土的本构特性,并确定了一个不相关联的弹塑性本构模型,使其反映在地铁隧道开挖典型应力路径下残积土的特性。提出了模拟开挖的应力释放法,根据这一方法可用二维有限元计算在隧道开挖三维过程中土体的响应,从隧道的实测结果与有限元计算的结果对比中可看出两者比较吻合。     

非饱和地基土蠕变特性试验研究

针对合肥肥东地区非饱和地基土,利用非饱和土固结仪进行控制基质吸力和初始含水率的蠕变试验。研究结果表明:不同基质吸力条件下,非饱和土的变形随时间的变化大致可以分为2个阶段,同时基质吸力的存在对土体具有一定的硬化作用;含水率的增加会同时引起回弹变形和压缩变形,对于研究区的非饱和地基土,其回弹变形大于压缩变形;在不同初始含水率和不同竖向应力作用下,研究区非饱和地基土的蠕变变性特性很小,且24 h等时线都可以近似用3个直线段表达。     

冻融循环作用下重塑黄土强度劣化试验研究

以青海省东部地区的黄土为研究对象,分别对不同含水率、干密度下的重塑黄土在冻融循环后进行剪切试验。结果表明:黄土的黏聚力和内摩擦角均随着冻融循环次数的增加产生了劣化;黏聚力在第1次冻融循环后劣化效应强烈,经过3～5次冻融循环后黏聚力变化趋于稳定状态;内摩擦角随着冻融循环次数的增加呈增大趋势。分析了在不同冻融循环次数下含水率、干密度对重塑黄土强度影响的过程与机理,并建立了黄土强度参数和冻融循环次数的函数关系式,反映重塑黄土在冻融循环作用下强度劣化规律。     

原状黄土动力特性的试验研究

黄土地区铁路建筑物在进行地震和列车动荷载反应分析时，需要合理地确定黄土的动力参数．应西(安)延(安)铁路建设的需要．笔者用DTC-240三轴仪测定了原状黄土动剪切模量、阻尼比及动强度指标；并用统计方法分析黄土动应力应变关系；得到适用于原状黄土哈丁(Hardin)公式的系数．试验还研究试件高径比对弹性模量的变化，分析不同固结比与固结压力对阻尼比和动强度的影响．并探讨其变化规律与原状黄土结构的内在联系．     

路基压实黄土力学特性三轴试验研究

通过对不同能级强夯后的Q3黄土进行三轴试验,得到含水量与压实功不同的黄土试样在同围压下的应力应变特征及剪切破坏形式,探讨了压实黄土的力学特性随含水量与压实功的变化规律.通过回归分析得出抗剪强度参数与含水量及压实度之间的相关关系,并剖析了压实黄土力学特性影响因素的作用机理,对指导黄土地区路基工程的设计、施工和进行稳定性分析具有重要的理论和实践意义.     

黄土湿化特性的三轴试验研究

研究目的：本文旨在通过三轴试验，研究黄土湿化应力应变关系、强度特征及影响因素。 研究方法：通过等围压固结湿化试验和三轴剪切湿化试验进行研究。 研究结果：获得不同围压条件下固结湿化变形随时间变化规律，初始含水量、压实度的影响规律；获得不同应力水平下湿化应力应变关系、剪切湿化变形规律以及湿化对强度的影响等成果。 研究结论：（1）湿化变形受初始含水量及压实度的影响很大；（2）湿化条件与不浸水条件下，应力一应变关系均表现为应变硬化特性；（3）剪切湿化体积变形随应力水平的增加而减小，轴向变形随应力水平的增大而增大；在同一应力水平下，体积变形与轴向变形均随平均主应力的增大而减小；（4）湿化不仅降低了黄土的强度，也降低了黄土达到破坏时的应变。     

考虑初始应力各向异性弹塑性岩土体小孔扩张解

针对扩孔问题,从扩孔孔周岩土体相似机理出发,基于统一强度破坏准则模拟弹塑性区的本构关系,对初始应力各向异性条件下扩孔问题进行研究.首先,弹性区采用小应变理论分析.而后,基于大应变理论和统一强度破坏准则,利用孔周土颗粒速度与位移的关系,建立速度微分方程.然后,结合相似解技术和边界条件给出扩孔半径比计算公式,再结合弹塑性区的静力平衡方程和应力-应变关系,推导初始应力各向异性和排水条件下弹塑性岩土体小孔弹塑性区应力及极限扩孔压力的理论解析.最后,根据弹塑性区扩孔半径比与归一化极限扩孔压力结果与已有文献结果的比较,证明了本文理论方法的正确性和可靠性.研究结果表明:半径比随初始应力各向异性系数的增大而非线性减小,归一化内压随着初始应力各向异性系数的增大,呈非线性增加.所得结果可为桩基工程、隧道工程和注浆工程的优化设计提供理论指导.     

压实黏性土剪切破坏参数探讨

压实黏性土是静水压力和应变率相关性材料,其强度与土体的实际应力状态有关.通过静水压力试验和常规三轴压缩试验,通过不同压实度和含水率下压实黏性土的应力一应变曲线,得到了剪切破坏面函数、剪切运动硬化和基于能量损伤软化函数.通过对试验数据的拟合分析,对黏性土剪切运动硬化参数和剪切破坏面参数进行了探讨,验证了在地基处理中,黏性土在低围压条件下表现出软化,而在高围压条件下表现出硬化的现象,可以采取强夯法与振冲法相结合对黏性土地基进行处理.     

冻融循环作用对黄土力学性质损伤的试验研究

通过对陕西杨凌Q₃黄土进行不同初始含水量、不同低温温度及不同冻融循环次数条件下的静三轴剪切试验,揭示不同初始含水率、不同低温温度及不同冻融循环次数对黄土力学性质影响的过程与机理,基于极限平衡法建立冻融循环作用下强度参数的损伤模型。研究结果表明:黄土强度参数随冻融循环产生劣化,黄土的黏聚力c开始时冻融循环劣化效应强烈,在经过5⁷次冻融循环后,黏聚力达到一个稳定值,当含水量很高时黏聚力下降不明显,内摩擦角φ随冻融循环次数无明显变化;建立的强度参数值随冻融循环次数增加的损伤模型能够很好地反映冻融循环作用下黄土抗剪强度的折减劣化规律,该损伤模型对冻融损伤作用下黄土地区的工程设计与施工具有指导和借鉴意义。     

含水量对膏溶角砾岩力学性能影响的研究

针对不同含水路径的膏溶角砾岩试样,采用RMT-150B型岩石电液伺服试验机,进行了人工增湿和天然情况下力学性能的试验研究.比较分析了人工增湿和天然条件下含水量对岩石应力——应变曲线、峰值强度、峰值应变、弹性模量和泊松比变化情况.分析结果表明,含水量的不同对岩石的峰值强度、弹性模量和峰值应变等力学性质有显著影响,随着含水量的增加,膏溶角砾岩的力学性能劣化明显,峰值应力和弹性模量呈指数减少,而峰值应变呈线性增大.含水量相同情况下,人工增湿的岩样相对于天然含水量岩样,岩石的力学性质发生了很大的变化,峰值应力、弹性模量都有很大的下降,表现出不同含水路径力学特性的差异.基于力学性质随含水量的变化,从膏溶角砾岩弹性模量变化规律入手,导出了水的物理化学损伤演化方程和一维WM(water and mechanical)耦合损伤本构方程.     

Q355GNHD高耐候钢的动态高应变率塑性本构模型

Q355GNHD高耐候钢是先进轨道车辆车身的常用材料,其动态条件下的塑性本构模型对车身结构受力数值仿真至关重要。文章采用MTS 647 Hydraulic Wedge Grip和AutoCAE (HRST-I)高速试验机对Q355GNHD高耐候钢开展准静态、动态拉伸力学性能试验,获取了该型材料在0.001~500s-1应变率下的应力应变曲线;通过对该高耐候钢在应变率效应下受载变形规律的分析,确定了应变率加载效应;构建了应变率相关的Johnson-Cook硬化模型,确定了本构表征参数;最后运用ABAQUS平台,验证了模型的正确性。     

平顶山膨胀土工程性质试验研究

通过试验获得了河南省平顶山膨胀土原状土样的线缩率、膨胀率和膨胀力等性能参数;对重塑土样进行了不同压力、含水量和干密度条件下的膨胀率试验,膨胀力、渗透系数试验,及反映抗剪强度的黏聚力和内摩擦角试验,为研究平顶山膨胀土的变形和稳定性提供了基础资料。用粉煤灰对平顶山膨胀土进行改性处理,通过室内试验研究了不同掺量情况下土样的工程性质,结果表明:在处理到最佳状态时,改良土样仍具有弱膨胀性。     

重塑非饱和粘性土的抗剪强度参数与物理状态变量的关系研究

采用分层击实的方法重塑制备三轴试验土样。按5级围压(100kPa,200kPa,300kPa,450kPa,600kPa)完成了土样的三轴压缩UU试验。试验结果表明:在水分状态和密度状态空间,该重塑非饱和粘性土抗剪强度参数的分布具有明显的规律性,但这种规律性不易用简单函数表达。粘聚力的分布呈倾伏的不规则背斜面,内摩擦角的分布呈变形的W型折曲面。粘聚力和内摩擦角与含水量的关系是强非线性的,与干密度的关系总体上是弱非线性的。存在两个特征含水量18 16和16 34,不同密度状态的土样在特征含水量18 16处粘聚力和内摩擦角均取极大值,在特征含水量16 34处内摩擦角均取极小值。