主应力轴旋转下中主应力系数对软黏土性状的影响

采用空心圆柱仪对上海原状软黏土进行了不排水剪切试验,研究了主应力轴旋转条件下中主应力系数对饱和软黏土变形与强度特性的影响。采用等压固结模式对软黏土空心薄壁试样进行固结,并在3种不同主应力轴旋转角度下,对试样进行不同中主应力系数的不排水剪切试验。试验前提为剪切过程中平均应力、中主应力系数与主应力轴旋转角度均保持不变,而偏应力逐渐增大,直至试样破坏。试验结果表明:在不同中主应力系数下,天然软黏土的变形与强度特征存在明显的差异,在3种主应力轴旋转角度下,随着中主应力系数的增加,临界应力比均呈降低趋势,相应的峰值剪切强度减小;在主应力轴旋转角度为0°时,中主应力系数为0.25和0.50的试样均出现了轻微的应变局部化现象,剪应力在达到峰值后呈逐渐降低的趋势;在主应力轴旋转角度为90°时,中主应力系数为0.50和0.75的试样所对应的状态为内外压不等的非轴对称拉伸状态,二者的峰值剪切强度比较接近,而中主应力系数为1.00的试样对应的为内外压相等的轴对称拉伸状态,其峰值剪切强度相比前二者降低了25%;在内外压相等的加载条件下,主应力轴旋转角度由0°增加为90°的同时,中主应力系数由0增加为1.00,试样破坏时对应的临界应力比与不排水剪切强度均逐渐降低。     

循环荷载下重塑黄土变形特性

为研究主应力方向和大小耦合变化对土体应力-应变状态及非共轴性的影响, 采用空心圆柱扭剪仪对饱和重塑黄土开展一系列循环扭剪试验, 分析了应力-应变状态和非共轴角的变化规律及影响因素。试验结果表明: 轴向应变始终处于压缩状态, 环向应变先负向累积再正向累积, 径向应变基本处于受拉状态, 剪切应变的受拉与受压状态交替出现, 轴向、环向和剪切应变曲线的波动特性明显, 而径向应变曲线的波动特性弱, 说明循环荷载作用下各应变分量表现出不同的发展规律; 轴向和径向应变及环向和剪切应变变化幅值随中主应力系数的增大先增大后减小, 说明中主应力系数影响各应变分量的累积; 随着主应力方向角旋转范围的增大, 轴向和径向应变逐渐减小, 环向应变由负向往正向变化的趋势提前, 剪切应变变化幅值逐渐减小, 说明主应力方向角旋转范围影响各应变分量的发展趋势; 剪切和正偏应力-应变曲线滞回现象明显, 且刚度发生循环强化, 但剪切刚度的循环强化比正偏刚度更明显, 说明土体出现次生各向异性, 这是引起非共轴现象的内在因素; 非共轴角变化曲线随中主应力系数的增大先下移后上移, 随循环次数的增大而逐渐上移, 随偏应力幅值的增大其变化范围增大。可见, 循环荷载下中主应力系数、循环次数和偏应力幅值可显著影响饱和重塑黄土的应力-应变状态及非共轴性, 在黄土工程设计和本构关系研究中应加以考虑。      

饱和粘土三轴冻胀应力-应变关系试验研究

为探讨土体在冻结过程中的力学性能,对饱和粘土在不同约束条件下的冻胀应变与冻胀应力之间的关系进行了室内试验研究,并提出了一种三轴冻胀应力-应变关系．结果表明：三轴冻胀应力-应变关系呈对数曲线变化;测力环刚度、初始轴向压力及围压对冻胀应力和冻胀应变有显著影响．     

各向异性地基中盾构隧道开挖面稳定性分析

将盾构开挖面卸荷引起的主应力轴旋转考虑到"楔形体-棱柱体"极限平衡模型中,基于Casagrande各向异性强度公式,推导得到各向异性地基中盾构开挖面极限支护压力的极限平衡解,最后结合算例分析了各计算参数对极限支护压力的影响。算例分析表明:盾构开挖面极限支护压力随各向异性比的增大而线性减小,在各向异性比小于1时,若不考虑土体强度的各向异性会偏于不安全;在各向异性比大于1时,盾构开挖面极限支护压力随埋深比的增大而先减小后稳定,在各向异性比小于1时,规律则相反,且土体强度各向异性越明显,其变化的幅度越大;盾构开挖面极限支护压力随土体黏聚力的增大而线性减小,随土体内摩擦角的增大而非线性减小。     

水泥改良土力学特性试验研究

在大量动静三轴试验的基础上,研究了水泥改良土试样的应力．应变关系,掺和比及围压等影响因素,以及临界动应力、累计塑性应变、弹性应变及回弹模量的变化规律,同时,还研究了水泥土的回弹模量和动弹性应变与振动次数的变化规律．试验结果表明：水泥土的应力．应变曲线呈软化型,存在明显的应力峰值点;动应力存在一个临界值,土体的变形分为衰减型、破坏型及临界型;水泥土的临界动应力是素土的两倍以上,随掺和比的增加而增长,但增长趋势变缓．     

加筋黏性土加筋效果的三轴试验研究

为研究施工期加筋黏性土的加筋效果,考虑加筋构筑物施工速度快、排水条件差等不利条件,选用各向同性的铝箔做加筋材料,采用三轴试验研究施工期加筋黏性土强度及变形破坏特性.试验结果表明:加筋黏性土的应力-应变特性曲线呈应变软化型,试样均表现为拉断破坏;相同轴向应变时,围压越大,轴差应力越大;围压一定时,加筋层数越多,加筋效果越好;高围压下需达到一定轴向应变,筋材即发挥作用,围压越大滞后效应越明显;黏性土中加筋作用表现为土体黏聚强度的增加,说明准黏聚力理论可用于分析评价施工期加筋黏性土的加筋效果.     

高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究

为探明高地应力层状软岩隧道的非对称变形破坏规律及其支护结构的非对称受力特性,结合碳质千枚岩力学特性与变形破坏机制的各向异性特性,对层状软岩隧道围岩的非对称变形破坏特征进行了分析. 在93座典型高地应力层状软岩隧道变形数据的基础上,系统性地分析了隧道拱顶沉降、水平收敛、最大变形量与地应力、岩体抗压强度、隧道埋深之间的关系. 研究结果表明:高地应力层状软岩隧道的变形量与最大地应力、岩体抗压强度、埋深的分布较为离散,在一定地应力、岩体强度或埋深条件下,隧道变形量既存在于高值区间,也存在于低值区间;隧道变形量随地应力的增大、岩体强度的降低、埋深的升高逐渐向高值区间靠拢,高地应力层状软岩隧道大变形是高地应力、软弱围岩、层理弱面耦合作用的结果;基于隧道最大变形量与隧道强度应力比的幂指数变化规律,提出了高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标.      

含水量对非饱和黄土强度的影响(英文)

将非饱和土基质吸力对土体强度的贡献等效为小主应力增量,通过分析土体极限应力莫尔圆的几何图形,求得小主应力增量,并认为土体在破坏时处于极限状态,提出了粘聚力和内摩擦角同时变化时的土体强度计算方法,得到了强度参数随含水量变化的函数关系式,研究了非饱和黄土破坏时大主应力随含水量变化的关系曲线。分析结果表明:计算曲线与试验曲线的变化规律相同,随着含水量的增大,大主应力计算值和实测值的差异越来越小,其相对误差最大值为11.63%,最小值为1.59%,说明该计算方法是可靠的;随着含水量的增大,当粘聚力和内摩擦角同时变化时,大主应力计算值较小,当仅有内摩擦角变化时,大主应力计算值较大,两者相差1.26～2.17倍,说明含水量的变化对非饱和黄土的强度有显著影响。     

在多轴压缩下红砂岩的强度和变形特征

本文用红砂岩试件做了一系列的试验,探讨了在多轴压缩下红砂岩的强度和变形特征。重点讨论了中间主应力σ_2对红砂岩强度的影响以及应力—应变曲线和侧压力的关系。此外,对柔性接触的多轴压缩试验也作了初步尝试。     

软土流变性对高速公路路基变形的影响分析

在对软粘土变形特性进行分析和在已有的粘弹塑性本构模型的基础上，结合高速公路工程进行了较多的室内三轴排水剪、三轴流变试验，通过试验确定了软土粘弹塑本结构模型的参数，将为本构模型引入BOIT固结理论有限元分析程序，对影响路基稳定的沉降、侧向位移、工后沉降及土体稳定进行了分析，并对实测的资料进行分析比较，从而阐明了软粘土地基进行变形分析时考虑土体流变性的必要性。     

砖砌倒挂井井壁稳定性的数值模拟分析

为了保证倒挂井施工过程中的安全性,以某一市政工程用工作井为背景,基于砖砌倒挂井壁的支护形式,通过abaqus有限元软件建立三维模型对真实的井壁施工过程进行数值模拟,研究了开挖过程井周土体与井壁应力、位移发展趋势和塑性区分布特点以及井壁特殊监测点处的位移变化规律。结果表明:倒挂井开挖初期,土体应力向井底转移,地表土体产生较大的水平移动,开挖层土体竖向变形明显,伴随开挖深度增大以及井壁的砌筑,土体竖向变形现象愈加明显,开挖结束后土体竖向位移量最大;砌筑井壁上的最大应力、应变值都出现在井壁最底层,最大水平位移位于最后一层井壁处,最大竖向位移则出现在首层井壁的顶端;由于土体荷载应力释放,倒挂井开挖砌筑完毕后,坑底土体达最大回弹隆起值为13.3 mm。可见,倒挂井开挖过程及开挖结束后,井周土体及井壁应力和变形很小,砖砌井壁能保持较好稳定性。     

侧向卸荷条件下结构性软黏土蠕变特性试验研究

通过对温州瑞安软黏土侧向卸荷条件下的三轴不排水蠕变试验，研究侧向卸荷路径和结构性对软黏土时间-应变曲线、等时曲线等典型蠕变特性的影响；建立侧向卸荷条件下软黏土的蠕变稳定时间模型，分析应变率与土体蠕变破坏标准之间的关系，并验证其对不同地区不同应力路径结构性软土的适用性. 研究结果表明:当土样卸荷量与初始固结应力的比值达到0.2～0.3时，土样达到蠕变破坏；变形发展可分为瞬时变形、衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变4个阶段. 当不同围压下的土样进入加速蠕变时，其应变率对数与蠕变时间存在良好的线性关系，该加速蠕变临界线可作为卸荷蠕变破坏的判据；蠕变稳定时间受结构性的制约和影响，侧向卸荷条件下，土样发生蠕变破坏时的轴向应变随固结压力的增大而增大，长期强度指标黏聚力下降超过50%，内摩擦角则基本不变，导致浅层结构性软黏土长期强度衰减严重，蠕变破坏应变较小，施工和监测时需重点关注.      

基于振动性态和破坏相似的边坡振动台模型实验相似律

鉴于岩土动态性质复杂及地震模拟振动台尺寸较大,边坡振动台模型实验采用原型工点采样岩土材料制成模型.模型实验相似律不仅应确保由共振频率与行波效应所体现的振动性态相似,同时应尽可能对变形破坏行为进行相似模拟,即做到破坏强度和应力水平相似.相似律关键在于保证原型、模型的按参考应变归一化后的应变比一致,因为岩土体本构关系呈软弹簧非线性,归一化应变比不仅决定对应的相对应力水平,更重要的是影响着共振频率.基于Mohr-Coulomb破坏准则和双曲线动本构模型恢复力骨干曲线,提出在保持归一化的剪应变比一致条件下,兼顾振动性态和破坏相似的振动台模型实验相似律:由土体初始剪切模量随埋深的幂函数变化规律,按振动性态相似原则确定台面输入地震波波形的时间压缩比,再以岩土材料的强度参数(c,φ值)按破坏相似原则确定台面输入波形的幅值比,得到各主要物理量的相似律.     

循环荷载作用下低液限黏土累积变形规律研究

在利用GDS三轴仪对某火车站地段路基低液限黏土进行了一系列的室内动三轴试验,研究其在循环荷载作用下的累积应变发展规律,并探讨了不同动应力幅值和不同围压对累积变形的影响。结果表明:土体累积应变随循环加载次数的增加而增大。在循环加载前期,土体累积应变迅速发展;在循环加载次数接近1000次时,土体累积应变基本不再发生,土体变形基本稳定。此外,基于试验数据选用了累积应变指数模型进行预估,该模型具有良好的预估效果,可以较为准确地预测低液限黏土累积应变。     

独塔斜拉桥异形钢-混结构索塔受力研究

建立独塔斜拉桥塔索梁一体化有限元模型,对异形组合结构的索塔受力性能进行研究。以某水滴形钢-混结构索塔独塔斜拉桥为工程背景,分析成桥状态下索塔应力及变形特征、上索塔三角隔板区域的局部及索塔应力集中区域的应力分布规律,研究结果表明:索塔截面设计合理,刚度满足使用要求;成桥后索塔变形量较小,并以竖向变形为主;索塔竖向正应力和剪应力明显大于顺桥向和横桥向应力;索塔第三主应力值远大于第一主应力值,Mises应力主要体现出第三主应力的变化规律;上索塔三角隔板区域及索塔应力集中区域的应力水平均在材料的应力容许范围,索塔受力较为合理且具有一定的安全储备。     

三向应力作用下浅埋锚定板的容许抗拔力计算

应用三向应力作用的双剪强度理论,在Rankine土压力理论的基础上,得出三向应力作用下无粘性土的主动、被动土压力计算公式;将此公式应用于无粘性土中浅埋锚定板的容许抗拔力计算,使计算出的容许抗拔力值比以只考虑大小主应力而不考虑中间主应力的Mohr-Coulomb强度理论为基础计算出的该值增大,表明实际土体具有更大的抗拔潜力.     

主应力方向对软岩隧道稳定性影响的试验研究

为探明高地应力场主应力方向对软岩隧道围岩稳定性的影响规律,采用自主研发的"隧道三维应力场模拟试验系统"开展了大型三维地质力学模型试验,研究了最大水平主应力与隧道轴线平行和垂直两种工况下软岩隧道的围岩稳定性.研究结果表明:最大水平主应力与隧道轴线平行时,拱顶沉降和拱脚收敛的最终值分别为-0.221 m和-0.454 m,拱顶、左拱脚、右拱脚和仰拱处的围岩压力分别为0.478、0.361、0.416 MPa和0.261 MPa;最大水平主应力与隧道轴线垂直时,拱顶沉降和拱脚收敛的最终值分别为-0.309 m和-0.548 m,拱顶、左拱脚、右拱脚和仰拱处的围岩压力分别为0.579、0.652、0.593 MPa和0.327 MPa;两种工况下,围岩压力的最小值均出现在仰拱处、最大值均出现在墙脚处,围岩的径向应变增量均为拉应变增量,切向应变增量均为压应变增量,说明隧道开挖导致洞周围岩径向应力减小、切向应力集中.      

基于局部变形测量的粉质黏土变形参数

为考察测量方法对原状粉质黏土变形参数的影响,用配置局部位移传感器的三轴测试系统,进行了多组固结排水剪切试验,分析了测量方法对应力-应变关系、抗剪强度的影响,研究了小应变范围内泊松比和刚度的变化特征.结果表明:局部变形测量的有效内摩擦角比整体变形测量减小4.5%~6.0%,有效粘聚力提高5.7%~14.0%;剪缩峰值之前,局部变形测量、整体变形测量及进排水量法的体应变基本相同,峰值之后局部变形测量的体应变最大,进排水量法最小;小应变范围内局部变形测量的刚度值高于整体变形测量,二者约相差1倍;轴向应变小于0.2%时,加载初期泊松比随轴向应变增大而增大较快,后期减缓并渐趋稳定.      

63Sn-37Pb钎料室温单轴循环时的变形行为

在室温下通过实验研究了63Sn-37Pb钎料合金在具有不同保持时间、应变率、应变幅值、应变-时间、加载波形及加载历史下的循环变形行为.研究表明:该钎料具有明显的应变率敏感性;其单轴循环变形的瞬态行为受到保持时间、加载波形以及应变幅值的影响;该钎料合金循环变形行为的加载历史依赖性不明显.     

振动沉管碎石桩在高速公路软基处理中的应用探讨

重庆忠县至垫江高速公路路基工程K92+880～K93+060段,位于软土地基之上,软土层厚度大,强度低,含水量高。该段地层主要以第四系低～中液限粘土,主要以残坡积层为主,偶见冲洪积层,其厚度一般在4.0～6.0m,局部可达12m以上,土体呈软塑～可塑状态,局部成硬塑状态,土体强度低;上部为灰黑色、深灰色粘土、亚粘土、淤泥质土,标准贯入试验为1～2击;中部为灰黄色、褐黄色亚粘土、粉砂土,标准贯入试验为4击以下;下部为灰黄色、褐黄色亚粘土亚砂土,标准贯入试验为6击以下。设计采用振动沉管碎石桩法结合加筋土工格栅处理和砂砾石垫层进行综合处治。