剪切速率对心墙料应力-应变-强度特性影响

以两河口砾石土心墙料为对象,开展剪切速率对其力学性状影响的三轴固结排水试验研究,分析不同速率下应力-应变-强度特性的变化规律,并建立了强度参数随剪切速率变化的力学模型。发现砾石土在小围压下极易发生应变软化现象;对于同一围压不同剪切速率下,剪切强度随剪切速率的增大而增大;随着剪切速率的不断增大,强度参数有逐渐增大的趋势,最终趋于稳定。     

矩形螺纹剪切吸能影响因素研究

为设计出能满足碰撞安全要求的吸能螺纹,先对螺纹剪切过程进行了静态力学特性分析并得到静态的螺纹剪切力计算公式,探讨了矩形螺纹直径、螺距等参数对螺纹剪切力的影响;运用动态显式有限元方法,以加速度为考核指标,对矩形螺纹的参数进行了分析,其结果可以和静态力学特性分析互为补充,为矩形螺纹吸能特性的优化设计提供一定理论依据和参考。     

南宁膨胀土剪切蠕变特性及流变模型研究

利用改装的剪应力控制式直剪仪对南宁非饱和膨胀土进行了一系列直剪蠕变试验和加–卸载剪切回弹试验,得到了剪切蠕变曲线和剪切回弹曲线。试验结果表明,膨胀土在同一竖向应力条件下,剪应力和含水率越大其塑性和流变特性越明显;在同一含水率、同一剪应力条件下,竖向应力越小其塑性和流变特性越明显。根据对试验曲线的分析得到了膨胀土的剪切变形是由瞬时弹性变形、瞬时塑性变形,弹性滞后变形,粘塑性变形等组成。提出了膨胀土剪切蠕变的九元件模型,并通过拟合确定了相应的剪切蠕变方程和流变参数.研究结果为膨胀土流变问题的进一步研究提供可靠理论依据。     

界面粗糙度对桩土界面剪切特性的影响研究

为了研究桩侧表面粗糙度对桩土接触面力学特性的影响,进行了砂土与不同粗糙表面混凝土板的大型直剪试验,分析粗糙度对桩土接触面力学特性的影响。试验结果表明:砂土-混凝土接触面剪切应力-位移曲线表现为理想弹塑性型,界面粗糙度的增加能明显提高接触面的剪切强度,但随着法向应力的增大,粗糙度对接触面剪切强度的影响逐渐减弱。接触面的剪切破坏符合摩尔库伦强度准则;粗糙度的增大能明显提高接触面的黏聚力,但是对接触面摩擦角的影响很小。     

宁夏冲湖积平原软弱土工程性状研究

依托银川绕城高速公路工程,对宁夏冲湖积平原的软弱土分布状况进行了勘察,简要分析了其成因机制,利用三轴剪切试验测试软弱土的力学特性,分析了软弱土的渗透系数、压缩系数及颗粒组成。结果表明,它是一种高压缩性、低强度的软弱土,必须进行处理。     

滨海相盐渍土强度机理分析

针对不同含盐量和含水量的粉土和黏土进行直剪试验,分析盐渍土的黏聚力和内摩擦角与盐离子浓度、溶质吸力和基质吸力的关系,用非饱和土剪切强度理论和双电层理论解释剪切强度增加机理,提出盐溶液的有效应力概念和计算表达,建立有效应力与黏聚力的关系。粉土盐渍土和黏土盐渍土的直剪试验结果表明:粉土盐渍土的剪切强度参数与含盐浓度的关系是,当含盐浓度小于饱和浓度,剪切强度参数随含盐浓度增加基本不变;当含盐浓度大于饱和浓度,剪切强度参数随含盐浓度增加而增加。黏土盐渍土的剪切强度参数与含盐浓度的关系是,剪切强度参数随含盐浓度增加而增加,当含盐浓度大于饱和浓度,剪切强度参数随含盐浓度增加而增加得幅度大。粉土盐渍土和黏土盐渍土的剪切强度机理不同,粉土盐渍土的剪切强度增加是由盐结晶胶结和充填引起的,黏土盐渍土的剪切强度增加是由双电层作用和盐结晶胶结共同引起的。     

高填方压实土时效变形特征与长期沉降分析

为更有效地分析和预测高填方路堤的施工与工后沉降,重点考虑了路基压实土的超固结、剪胀等力学特性以及率敏性、蠕变等时间相依变形特征,结合室内土工试验分析了其力学特性的影响因素。以Hashiguchi提出的下负荷屈服面为参考屈服面,按相对过应力理论,建立了能反映超固结土剪胀、应变软化、应力历史以及时间相依变形特征的弹黏塑性本构模型;结合三轴剪切试验的结果确定模型参数,并通过固结蠕变和等应变速率三轴压缩两类典型的率敏性试验对模型进行了验证。将提出的超固结土弹黏塑性本构模型的应力积分算法通过UMAT子程序嵌入ABAQUS软件,使其成功用于某高速公路坝式路堤沉降问题分析。结合高填方路堤现场沉降监测结果研究表明:高填方压实土的超固结应力历史以及时间相依的流变性质对其变形有着显著影响,提出的超固结土弹黏塑性本构模型能模拟压实土的剪胀、应变软化以及时效变形特征,能应用于三维复杂条件下高填方路堤的施工及工后沉降计算,且沉降预测结果与现场观测数据吻合良好,具有较好的理论研究和应用价值。     

饱和软土三轴剪切特性与微观结构关系试验

天然土体均具有一定的物质组成和内部结构,因而表现出不同的工程特性。为探求软土在剪切变形过程中微观结构的演化规律,研究土体的宏观物理力学性质与微观结构之间的相互关系,对珠江三角洲饱和软土进行真三轴剪切试验和核磁共振试验,获取不同剪切速率条件下不同应变阶段的软土力学响应特征和孔隙微观结构参数。试验结果表明：三轴试验前后软土的孔径均主要集中在1～20 μm区间,经三轴剪切试验后软土的微观结构及其参数均发生了不同程度的变化,如平均孔隙半径减小,孔隙率降低,含水率减少。在剪切过程中,软土的剪切变形存在一个应变阈值（竖向应变4%～5%）,当竖向应变小于应变阈值时,软土的小孔隙的百分数随应变增大而减小,中、大孔隙百分数随应变增加而增加;当竖向应变大于阈值后,孔隙分布随应变的变化趋势则反之。软土的微观结构形态及其微观结构参数变化受剪切速率和土的应变值这2个因素影响较明显;孔隙形状参数（S/V）随土的应力状态（广义剪应力q和应变ε_s）有规律变化。此外,从微观结构层次和分子动力学角度揭示了软土剪切力学行为,软土剪切过程实质是土微（细）观结构不断自我调整的过程,土体的受力变形在微观上主要表现为孔隙大小和形状的变化。     

考虑卸荷的桩-土接触面模型研究

以多组砂土与混凝土接触面大型直剪试验为基础，对卸荷条件下接触面的力学行为进行研究，通过理论推导，建立砂土径向卸荷条件下的桩-土接触面剪切模型，给出了模型中各个参数的确定方法，并采用大型直剪试验数据对模型进行验证。结果表明:考虑卸荷的桩-土接触面剪切模型可以很好地反映试验结果，可为工程实践提供一些参考。     

黄土边坡原位直剪与抗滑桩模型试验

为揭示黄土公路高陡边坡的稳定性状,选取黄土塬开挖平台非扰动黄土为试样,制作试样模型进行原位试样直接剪切试验,设计进行不同工况下埋入式与悬臂式抗滑桩模型试验,研究获取公路路堑边坡黄土土样应力-应变关系曲线、土样峰值强度及残余强度参数变化规律,并基于支挡抗滑桩和黄土边坡坡体内受力与变形状态,揭示桩-土相互作用过程与变形机理。试验结果表明：黄土试样在直接剪切时,随着法向应力增大,其应力-应变关系曲线逐渐由软化型向硬化型转变,且曲线逐步升高但未出现交叠;相同的剪切次数下,黄土试样峰值强度和残余强度均随法向应力增大而增大,残余强度较峰值强度有一定衰减,且垂直强度愈大,衰减愈明显;随着水平推力达到极限承载力,埋入式模型抗滑桩桩身土压力分布呈现上大下小的变化趋势,且在滑动面位置上部附近出现桩前最大土压力,桩体发生弹性变形,弯矩值沿桩身分布总体呈"S"形规律;悬臂式桩体不发生刚性转动,桩身土压力总体呈上下小、中间大的分布态势,桩后最大土压力出现在滑动面附近,而桩前最大土压力则随着现场试验中单排模型桩根数增多,自模拟滑动面逐渐过渡到新的剪出滑动面,桩身弯矩呈"D"形分布。     

桩—垃圾土界面力学特性的试验研究

桩基础是垃圾填埋场地再利用的主要地基处理方式，桩-垃圾土的界面力学特性是分析桩-垃圾土相互作用的关键。为了研究桩-垃圾土接触面剪切特性，利用大型直剪仪开展桩-垃圾土大型界面剪切试验，系统研究了界面粗糙度、纤维含量、含水率等因素对桩-垃圾土界面力学特性的影响。结果表明：桩-垃圾土界面剪切应力随着剪切位移增大而增大，增长速率为先增大后趋于稳定，两者关系符合双曲线模型。不同法向应力作用下，随粗糙度的增大，抗剪强度呈先增大而后基本稳定的状态，桩侧粗糙度适当增加可以提高桩侧摩阻力以增加桩基的承载力。接触面剪切破坏符合摩尔-库仑剪切破坏准则，接触面黏聚力先增大后趋于稳定，内摩擦角逐渐增大，并在土体自身剪切强度附近变化。含水率对桩-垃圾土的抗剪强度影响较小。随着垃圾土纤维含量的增加，内摩擦角减小，黏聚力增大；在一定的法向应力下，随着纤维含量的增加，剪切强度减小。     

螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置的应用研究

以TIIDA轿车为例,应用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置的碰撞过程进行了数值模拟,得到结构的瞬态动力响应以及速度、加速度、碰撞能量吸收等参数的时程曲线,展示了螺纹剪切变形的全过程.     

细粒土液化对土石混合料剪切波速的影响研究

设计室内大型振动击实仪,对砂土、含砂粉土、低液限黏性土3种土样的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水量、不同含石量情况下试件剪切波速对比试验.建立细粒土随含水率增大至液化过程中,细粒土干密度与剪切波速相关模型.研究不同含水率细粒土对同性质土体土石混填料剪切波速的影响规律.结果表明:干密度一定时,细粒土剪切波速随含水率的增大而减小.含水率相同,当含水率较小时,细粒土剪切波速随干密度的增大而增大,混合料剪切波速增大;当含水率较大且趋于液化时,细粒土剪切波速随干密度增大呈凸形类抛物线变化,混合料剪切波速变化趋势一致,但转折点略滞后于细粒土.含水率引发的混合料剪切波速变化随含石量增大而减小.研究结果将为土石混合料压实质量剪切波速测试分析技术提供依据.     

厦门地区含盐地层冻土力学性能试验研究

在海底地层中进行冻结法施工时,海水浸渍使地层中的含盐量增加,从而影响到形成冻土帷幕的物理力学性质。为了获得海底含盐地层的冻土物理力学参数,针对厦门地区地铁建设中涉及的含盐地层,从施工现场采集了原装土样,在试验室中完成了原状土及重塑土冻结后的物理力学参数测试,获得了不同地层的单轴抗压强度值。试验结果表明,重塑土样和原状土样的试验过程具有较好的一致性,获得的应力-应变曲线和强度值相差不大。同时,砂性土具有较高的强度和较大的弹性模量,而黏性土的单轴抗压强度相对较低,并呈现出明显的峰值现象。     

基于四参数方程的细粒土全压实特性研究

系统研究了细粒土的压实干密度和饱和度随含水量变化的全压实曲线,由土的三相比例指标与换算指标之间的关系推导出细粒土全压实曲线四参数方程,并将方程参数与土体物理力学性质指标建立起量化关系。结合3种细粒土,通过3种击实功条件下的击实试验和基本物理性质试验,研究该方程对不同击实功条件下建立的全压实曲线簇的适用性。结果表明:四参数方程能较好地拟合落锤法击实方式全压实曲线,而且能够预测不同击实功下的全压实曲线,得到各参数与土的物理力学性质的关系。     

兰渝铁路南充段嘉陵江两岸路基静力触探分析

通过对兰渝铁路南充段嘉陵江两岸路基的静力触探测试成果进行统计分析,得到了软土、粘性土和砂类土的静力触探参数值,可快速确定和划分土类.提出利用端阻qc和基本承载力σ0判别松软土的方法,对现行规范利用双桥静力触探参数进行土类划分作了有益的补充.而各类土的基本承载力σ0.和压缩模量Es与端阻qc之间关系式的建立,为相关专业设计提供较可靠的力学参数.     

基于黏弹性力学分析和线性累积疲劳损伤理论的钢桥面铺装疲劳寿命预估

对常用于钢桥面铺装表层的SMA沥青混凝土和环氧沥青混凝土进行-10℃、0℃和15℃四点弯曲疲劳试验,得出疲劳曲线和疲劳方程;使用动态剪切流变仪(DSR)、Q800动态热机械分析仪(TMA)和UTM-25伺服液压系统对SMA沥青混凝土、浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土、Eliminator防水黏结层、环氧沥青和改性乳化沥青等常用钢桥面铺装材料进行动态力学试验,获取黏弹性力学参数,并进行有限元数值模拟,得出荷载温度耦合作用下铺装表面最大横向弯拉应变.计算江西九江长江公路大桥不同温度区域下的交通量,根据线性累积疲劳损伤理论预估钢桥面铺装的使用寿命.结果表明:环氧沥青混凝土铺装结构疲劳寿命预测结果优于浇注式沥青混凝土铺装结构,后者更适合于北方寒冷地区的气候条件,双层环氧沥青混凝土增加Eliminator防水黏结层后能显著提高其使用寿命.     

地下结构与周围介质相互作用的计算分析

提出了用有限元 - 无界元的方法计算地下结构--土耦合体系的应力和变形.为了模拟实际受力状态,在地下结构与土相接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元,它可以与土体的弹塑性模型相衔接,能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状.     

基于熵增定律下粗粒土剪切运动状态分析

为探究粗粒土剪切过程运动状态变化,采用离散元数值模拟与直剪试验,对不同接触方式的粗粒土(棱角型、圆型)剪切过程位移方向趋势、转角进行分析,根据熵增定律定义宏观运动状态混乱度M、混乱系数kn,探讨了剪切过程中粗粒土运动状态变化与力学特性响应。研究结果表明:棱角型接触粗粒土较圆型运动状态混乱度大,剪切系统颗粒整体运动状态相似,按运动状态混乱度可将剪切运动分为涡流区、静止区、水平运动区;随磨圆度(圆型→棱角型)减小,抗剪强度增大,运动状态变化趋势增强,运动状态混乱度、混乱临界位移、混乱系数增加,熵值递增,粗颗粒系统达到平衡态速率增大,整体稳定性增强。     

多层地基中单桩的沉降分析

根据能量法中的格林公式以及桩微段和桩侧土微段的力平衡推导了多层地基中单桩的位移控制方程,该控制方程能综合考虑桩侧土的剪切和压缩过程.根据桩土系统的轴力和位移在各层地基边界处的连续条件以及传递矩阵法获得了多层地基中单桩在轴向荷载下的总刚度矩阵.由于位移函数非显式,因此运用迭代步骤进行求解,进而可以完全确定单桩的位移和力函...