多相土石复合介质电阻率特性的试验研究

在对大量多相土石复合介质试件的电阻率测试试验基础上,分析了土石复合介质土石比、压实特性、含水量等参数对电阻率的影响规律;基于试验数据的统计分析,给出了多相土石复合介质电阻率方程,该方程与Keller非饱和土电阻率方程具有完全相同的结构形式。研究表明:多相土石复合介质电阻率随含水量的增加呈幂函数衰减,随击实次数的增大而减小,随含石量的增大而增大;在相同条件下对电阻率的影响以含水量最为敏感、击实次数和含石量次之;在考虑含石量对土性参数、胶结系数以及饱和度指数的影响后,多相土石复合介质电阻率特性完全可以用Keller非饱和土电阻率方程来描述。     

土石混合体变形破坏的基覆面效应研究

为了研究含石量的变化对土石混合体变形破坏演化规律的影响,考虑了基覆面效应的含石量因素,对土石混合体的变形破坏问题进行了分析.采用自主设计的大型推剪仪对剪切面与基覆面的夹角进行了研究,得到了不同含石量情况下最大剪应力的变化规律,借助渗压计与土压力计研究了孔隙水压力与土压力的变化规律.研究结果表明:当含石量从10%增加至50%时,相同剪切位移情况下土石混合体的抗剪强度会增加,剪切面与基覆面的夹角增加80%;在基覆面底部,剪切面与基覆面的距离增加63.6%;土石混合体变形破坏的最大剪应力即峰值强度增加32.5%;孔隙水压力变化值达到最大值所需的时间增加78.9%;土压力变化值达到最大值所需的时间增加80%;在试验过程中石块会发生翻滚旋转,不会发生被剪断,石块最终会指向土石混合体剪切破坏的方向.      

土石复合介质动力特性试验

基于室内不排水动三轴试验,研究了土石比、围压和地震烈度对土石复合介质的动力特性的影响;针对动强度的变化规律,分析了动强度参数动黏聚力和动内摩擦角的变化规律。研究表明:在相同压实度条件下,土石复合介质的动强度随土石比的减小而增大,随地震烈度的提高明显减小;对某一含石量,动黏聚力随烈度的增大逐渐减小,并且随土石比减小减小得更快,而动内摩擦角随烈度的增大而减小;在烈度相同,即相同振次条件下,动黏聚力随土石比减小而增大,动内摩擦角也随土石比减小而增大。最后,给出了动黏聚力和动内摩擦角随土石比和烈度变化的经验模型。     

基于渗流场与电场耦合的土石堤坝渗漏诊断

为全面、准确地诊断土石堤坝渗漏隐患,根据孔隙率和饱和度等相关参数,推导土石堤坝渗流场与电场耦合数学模型,基于COMSOL Multiphysics多场耦合平台,将渗流场与电场同步关联,模拟均质土石堤坝破坏过程中介质电阻率随渗流场的变化,得到不同时刻土石坝内渗流场及电场分布,根据土体破坏允许的渗透比降,确定土体渗透过程的...     

可压缩骨架土石坝渗流场与应力场耦合分析

在土石坝渗流过程中,土石复合介质孔隙中流体会产生压力变化,变化后的压力作用于土石复合介质的固相骨架颗粒上会引起孔隙率、骨架颗粒变形等一些列变化,变化后的孔隙及骨架颗粒又反过来作用于孔隙中的流体,引起其应力场的重分布,因此,在研究土石复合介质内流体的渗透规律时必须综合考虑孔隙流体的流动规律及其对孔隙应力的影响,考虑土石复合介质内应力场与渗流场的耦合作用,采用理论推导可压缩骨架土石坝耦合模型,并通过具体实例对比模型的准确性及合理性进行验证,验证表明考虑骨架压缩后的耦合结果的相对残差更小,更接近于实际的观测结果。     

土石路堤模型试验及压实度的波动测试

通过测试土石复合路堤的模型,研究土石复合介质压实特性和波动传播特性,着重探讨了石料粒径、含石量、压实机械等因素对该土石复合介质的压实特性和波动传播特性影响,提出土石复合路堤压实度波速公式,测试结果与挖坑取样等传统方法相比基本一致,表明该方法具有精度高、快速、检测质量可靠等优点.     

排水性沥青路面粘结层抗剪性能的试验研究

通过室内模拟试验,利用长沙理工大学研制的斜面剪切仪,在50 mm/min的剪切速率下,分别对涂刷环氧沥青、改性乳化沥青、SBS改性沥青和高粘沥青等4种粘结材料的复合试件进行斜面剪切试验,分析其在不同的环境条件下的剪切强度变化规律.分析结果表明:粘结层剪切强度随其用量的增加先增后减,即存在一个最佳用量;剪切强度随温度的升...     

基于离散-连续耦合的钢桥面铺装剪切模拟

层间剪切破坏是钢桥面铺装主要病害之一,为了对钢桥面铺装复合结构层间剪切行为进行研究,基于三维离散-连续耦合方法建立了钢桥面铺装复合结构仿真模型,分析得出30℃条件下钢桥面铺装层间剪切破坏行为的变化规律,分析剪切速率对钢桥面铺装层间剪切受力状态的影响。研究结果表明过高或过低的行车速度对钢桥面铺装层都不利。对比分析离散-连续模型与离散元模型模拟结果发现,离散-连续模型计算结果更加符合实际情况。     

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。     

砌体剪压复合强度的试验研究

为避免现有砌体结构剪压复合作用下较为繁琐的双向控制强度测试模式，采用一种以单向加载替代传统双向加载的改进试验装置，借助试件角度旋转获取了不同应力比下砌体剪切滑移破坏、受拉破坏、受压破坏3种破坏形态；通过数值分析对试验现象进行对比验证，揭示了不同剪压复合应力状态下砌体抗剪强度的破坏规律；以0.2和0.6为界限采用三段式剪压相关曲线构建出不同应力条件下剪压复合强度破坏准则，以0.2为界限提出了砌体剪压复合受力状态下材料应力应变关系. 结果表明:改进试验方法简捷高效误差小，理论计算与试验结果之比的均值为1.07，变异系数为0.180；试验结果丰富了砌体材料本构关系，可为砌体结构破坏准则的完善与数值分析模型的构建提供理论依据.      

砂—粘土抗剪强度的三轴试验研究

通过室内不固结不排水的三轴压缩试验,在最佳含水率的条件下对不同剪切速率,不同砂土掺量的红粘土进行研究。根据摩尔—库仑破坏准则,运用"理正土工试验软件"绘制应力莫尔圆包络线求其抗剪强度的两大主要参数:内摩擦角Φ和粘聚力C。通过分析可得:红粘土中砂土含量不变时,随着剪切速率的增加,粘聚力C逐渐减小,内摩擦角Φ逐渐增大,抗剪强度呈增大趋势;剪切速率一定时,红粘土中随着砂土含量的增加,粘聚力C逐渐减小,内摩擦角Φ逐渐增大,抗剪强度发生变化,在砂土与红粘土质量比为3:1时抗剪强度达到最大值,为514.932 5 k Pa。     

基于声发射技术的混凝土梁破坏损伤过程的试验研究

对不同特征混凝土简支梁进行了加载破坏的声发射试验,通过有限元计算确定荷载范围以及不同梁的加载应力与应变变化规律。试验加载过程中测试梁上控制点处的应变及声发射信号,通过应力变化及外观观察,记录梁的受力状态和裂纹产生的条件,通过分析试验全过程中的声发射信号能量时程图,得到简支梁破坏过程中的能量变化特征、频率分布范围及特点,以及不同特征简支梁破坏过程中声发射能量参数的变化规律。试验表明,声发射技术监测混凝土梁的状态及损伤破坏有一定的优势。     

全尾膏体触变特性实验研究

针对尾矿膏体流动过程中的触变行为,将其划分为剪切破坏及静置恢复两个过程,提出以触变量Δτ、触变时间te,结构破坏系数λ,以及结构恢复系数ξ等指标对其进行定量描述.通过不同条件下的恒定剪切速率流变试验,研究了剪切速率、膏体质量分数、絮凝剂添加量、静置时间等因素对膏体触变的影响规律.结果表明,尾矿质量分数、剪切速率,以及絮凝剂添加量对膏体触变均有不同程度的促进作用;在静置条件下,膏体质量分数越高,其絮网结构恢复速率越快.对试验现象进行了解释,并探讨了其工业应用的意义.     

衬砌纵向开裂隧道地震响应振动台的试验研究

为了研究高速铁路双线隧道衬砌纵向裂缝对结构抗震安全性的影响,针对《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2016）IV级围岩开展大型振动台模型试验,试验采用改进的静动耦合剪切模型箱,考虑隧道埋深、衬砌开裂位置和开裂形式3个影响因素,分析隧道衬砌的地震动应变和结构内力响应规律. 试验结果表明:在地震剪切波作用下,浅埋隧道和深埋隧道衬砌结构的破坏形式分别为受拉破坏和受压破坏,破坏位置均首先出现在拱腰,对应的无裂缝衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.8g和0.9g;拱顶和边墙处裂缝对隧道衬砌结构抗震安全性影响较小,而拱腰处裂缝影响显著;浅埋和深埋条件下,拱腰处有裂缝的衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.5g和0.6g;纵向裂缝的开裂形式不同,衬砌破坏时对应的峰值加速度基本相同;在深埋条件下,相比于正截面裂缝,拱腰处斜截面裂缝导致衬砌结构破坏后变形速度加剧.      

基于蒙特卡洛随机采样的土石混合体数值模型构建方法

土石混合体是一种在自然界中广泛存在的典型非均质岩土材料,建立与之对应的精细化模型是目前开展土石混合体数值计算的重要手段。在土石混合体模型随机生成的过程中,块石间的位置关系判定是极其重要的一个步骤,2个块石在二维平面内的位置关系有相离、接触、相交、内含4种情况,需要分别考虑。首先基于蒙特卡洛随机采样生成了一批任意形状的块石,然后基于AABB包围盒提出了块石位置关系判别算法,并基于此进行土石混合体模型的构建。土石混合体模型和均质土体模型的直剪试验结果表明:均质土体的剪切带较为规则平直,土石混合体的剪切带则较为宽厚和曲折;土石混合体的抗剪强度较均质土体有较大提升。     

岩石在受载条件下电阻率变化特征研究综述

从实验测试、各向异性等方面对岩石在受载条件下电阻率变化特征进行了研究,得到受压岩石电阻率的变化规律,并建立了应力-电阻率的理论关系,为各类岩石工程的变形强度监测、破坏程度预测和稳定性评价提供了依据。     

岩石在受载条件下电阻率变化特征研究综述

从实验测试、各向异性等方面对岩石在受载条件下电阻率变化特征进行了研究,得到受压岩石电阻率的变化规律,并建立了应力-电阻率的理论关系,为各类岩石工程的变形强度监测、破坏程度预测和稳定性评价提供了依据.     

爆炸焊复合材料断裂行为的研究

本文通过标准 COD 试验,研究了 B 30+QT 钢复合材料的焊接接头中裂纹不同取向时的断裂行为。提出了界面附近的“裂纹尖端塑性区畸变”模型。利用扫描电镜研究,得出结论:复合界面处的剪切破坏是“裂纹抑制”作用的重要原因之一。     

行车落物作用下钢筋混凝土箱梁破坏形态分析

针对桥面行车重型货物掉落冲击箱梁,将导致箱体产生严重的裂缝甚至破坏,且破坏具有局部化和剪切破坏特征的问题.笔者利用LS-DYNA有限元软件,开展了冲击荷载作用于箱梁不同位置时的数值模拟,并结合某钢筋混凝土箱梁桥在行车落物冲击下的损伤情况,研究了冲击力作用效应的传递规律和破坏形态.研究结果表明:落物冲击箱梁产生的动力响应和破坏形态呈现出明显的剪切破坏特征;冲击力作用效应由顶板作用位置向腹板和底板依次传递;冲击荷载作用于顶板时发生局部剪切破坏,而传递至腹板后则可能产生弯剪斜裂缝.     

土石混合料振动击实试验的PFC2D模拟研究

笔者在文中针对土石混合料振动击实过程中颗粒运动规律和密度形成机理问题,引入PFC2D颗粒离散元方法,模拟了一定级配条件下不同土石比的土石混合料的振动击实过程,探讨土石混合料振动击实中颗粒的微观运动和结构性能,得到了一些比较理想的结论.