三向应力下典型岩石破坏预警及峰后特性

为探讨岩石在三向应力下的变形、破坏规律及其峰后本构模型,对不同围压下石灰岩和砂岩进行了三 轴压缩全过程试验,分析了2种典型岩石的变形、破坏规律和峰前、峰后承载能力与变形之间的关系,在此基础 上建立了岩石的本构模型.研究结果表明:石灰岩在低围压下易于发生失稳破坏,在高围压下较难发生失稳破 坏,围压的增大对岩爆有一定抑制作用;同种岩石峰值应力时对应的环向应变不随围压的改变而改变,近似为一 定值,可以将其作为岩石破坏的一个预警指标;石灰岩的剪胀效应发生在破坏后,而砂岩在轴向应力达到其峰值 的70%左右时就开始出现剪胀;岩石峰后应力与其承载能力相等,由侧向变形控制,随侧向变形增大逐渐衰减 至残余强度;基于本构模型的计算结果与三轴压缩试验结果吻合较好.      

熔融石英砂动力特性动三轴试验

为探究振动荷载作用下熔融石英砂液化破坏过程中动变形和动强度变化规律, 促进透明土技术在岩土工程动力特性可视化模型试验中的推广和应用, 对构成透明砂土骨架结构的典型粒径(0.5~1.0 mm)熔融石英砂开展饱和试样动三轴试验; 研究了不同围压、加载频率和动应力比等试验条件下熔融石英砂试样的累积轴向应变、动孔压发展模式、动应力衰减、动弹性模量和阻尼比的变化规律, 并将试验结果与相同级配的标准砂进行了对比。分析结果表明: 熔融石英砂累积轴向应变随动应力比的增大呈现出由稳定型向破坏型转变的趋势, 加载频率为0.5~1.5 Hz时, 临界动应力比为0.150~0.175, 小于标准砂的0.200~0.225;升高围压、增大动应力比、降低加载频率会加快试样塑性应变累积, 缩短液化破坏时间; 熔融石英砂孔压发展模式随围压增大逐渐由Seed孔压模型向指数型过渡, 增大加载动应力会加剧液化破坏后孔压的振动幅度; 相同动应力比下, 熔融石英砂与标准砂的动应力与动应变呈现线性相关, 在围压大于200 kPa时, 二者动应力衰减幅度随围压的增大而逐渐减小; 熔融石英砂的动弹性模量和阻尼比表现为线性关系, 动弹性模量随动应变的增大呈现出双曲线型减小的趋势, 并随围压的增大而增大; 阻尼比随动应变的增加先增大后基本稳定在0.22, 发展曲线受围压影响较小。      

混凝土T梁桥拓宽的长期效应分析

为了分析拓宽后桥梁的时间效应,研究了每一时段内由混凝土收缩引起的应力的连续变化和混凝土的弹性模量变化,根据能量原理推导了混凝土收缩徐变的位移法基本方程,按增量法分析了徐变应变的变化,编制了相应的计算程序。为验证理论计算的正确性,与小试件的试验结果作了比较。在拼接缝处的受拉区,应变计算值与实测值的相对误差为10%,计算精度比代数法高。在新梁混凝土的收缩应力和新梁自重应力的徐变作用下,3 a后新梁翼板的拉应力为2.67 MPa,可能会引起混凝土开裂。为减少收缩徐变对新旧梁受力的影响,建议新梁脱模后至少放置6个月后再进行拼接处理。     

静水压力对多孔形状记忆合金相变的影响

通过考虑静水压力的影响,对多孔形状记忆合金（SMA）马氏体相变的过程进行了分析．以12．5％的孔隙率为例,在等温条件下,只受到静水压力作用时,给出了任意静水压力作用下的应力分布情况,分析了各种马氏体相变阶段,计算了任意阶段中的平均马氏体体积分数值,得到了静水压力下多孔SMA的应力一应变关系曲线．结果表明：静水压力能够诱导多孔SMA发生马氏体相变,且在初始相变阶段影响较大,相变后期影响很小,是导致多孔SMA初始相变点低于实体S№的重要因素．     

Analysis of localization of Mohr-Coulomb strength law with damage effect

The damage critical curved surface is derived by considering the related effect of isotropic damage and degradation of cohesion and internal friction angle of Mohr-Coulomb strength law. The characteristics of stress-displacement curve and networks of shear bands with the change of degree of damage, confining pressure and Poisson??s ratio are investigated numerically by monitoring the stress-displacement values in the process of deformation of samples under plane strain and different initial conditions. The dependence of elastic-plastic response of localization is discussed. The non-uniqueness of the solution of equation is given. The orientation angle of shear band is derived by considering the related effect of isotropic damage and degradation of cohesion and internal friction angle. The orientation angle of shear band obtained by numerical simulation is contrasted to the orientation angle by measuring Mohr circle. It is shown that peak strength and residual strength depend on confining pressure. The networks of shear bands begin to appear in phase II of elasticity and develop in soften phase, and the shear band is formed in the phase of residual strength. As the degree of damage increases, axial displacement at the points of bifurcation and shear band decreases. The orientation angle of shear band increases with the increase of the damage degree. The orientation angle of shear band obtained by numerical simulation and measuring Mohr circle is not much difference when the damage degree is equivalent. The Mohr-Coulomb theory may predict the localized instability of sample by considering the degradation of cohesion and internal friction angle.     

重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性

为了研究填土在三轴浸水过程中的湿化变形规律及其细观结构演化特性,用改进的非饱和土CT-三轴仪对延安新区的重塑Q₂黄土做了3组共17个偏压固结浸水试验. 在三轴浸水过程中对试样的两个断面进行了多次CT扫描,得到了固结和湿化过程中土样的宏观变形以及土样内部细观结构演化的CT图像和相应的CT数据,基于CT数定义了土的结构性参数和结构演化变量. 研究结果表明:干密度、净围压、基质吸力和偏应力均对试样的湿化变形特性有显著影响;提高干密度可有效减小湿化变形量和降低湿剪破坏的风险（干密度1.52、1.69 g/cm3的试样浸水过程中体应变分别为–0.58%～4.66%、–0.58%～2.43%,干密度1.79 g/cm3的试样体应变为0.019%）;湿化过程中试样越来越密实,试样的CT数均增大;浸水初期,试样原有结构发生破坏,CT数变化较剧烈,均能达到总变化量的60%;同时干密度、净围压、基质吸力、偏应力及含水率对土的结构性参数和结构演化变量有显著影响. 研究成果对填土工程的设计具有重要参考价值,为建立非饱和重塑黄土的结构损伤演化方程与结构性模型提供了科学依据.      

围压对沥青混合料动态模量的影响

沥青混合料在路面结构中承受三维应力状态,所以有必要了解其力学性质随围压的变化情况.对改性沥青Su-perpave20和普通沥青Superpave25两种混合料分别在不同温度、不同围压和不同频率条件下进行了三轴动态模量试验,分析了各种条件下围压对动态模量的影响.结果表明,随着温度的升高和荷载频率的降低,围压对动态模量的影响越来越显著.当温度<15℃时,围压对动态模量的影响很小,但在55℃时,Superpave20和Superpave25混合料在250 kPa围压时的动态模量可达无围压时的4.7倍和18倍,表明在进行沥青路面结构分析时很有必要考虑围压的影响.     

冲击荷载作用下饱和粉土变形和强度试验

围海造地是解决土地紧张的有效途径,其中对软弱吹填土地基进行有效加固处理是围海造地的关键．结合强夯法加固饱和粉土地基的工程实例,通过MTS动三轴试验研究强夯冲击荷载作用对饱和粉土的变形和强度特性的影响．通过动三轴试验采用不同的围压、冲击次数和冲击能量对饱和吹填粉土进行动力固结,结合静三轴试验对比分析了不同的冲击荷载作用后试样强度的变化特征．结果表明：冲击次数和冲击能量是影响饱和粉土地基加固效果的重要因素,存在一个最佳的夯击方式,在该方式下强夯的效果最好．     

含盐量对蒙脱石粘土电渗影响试验研究

为了研究电场作用下含盐量不同的蒙脱石粘土的渗透特性,利用自制的室内电渗试验装置,完成了4种含盐量的蒙脱土电渗试验,对试验过程的排水量、电流、电势及试验后含水率进行监测。结果表明:蒙脱土在电场作用下的渗透性显著增大,40V电压情况下电渗排水速率约为常规渗透速率的1000倍;受蒙脱石自身分子结构及电解质浓度的影响,电渗系数随含盐量的增加先增大后减小,在0.5%附近达到最大排水量;土体两端有效电势随含盐量增加而减小,电流反之增大,阴阳两极电势降增大,表明界面处的能耗随含盐量增加而增大;阴阳两极板短接后,电渗过程中电荷发生重分布,电渗结束后,土体内电势分布不均匀,中间区域电势最低,土体各处电流方向不一致。      

冲击荷载作用下饱和软粘土残余变形计算模式

在试验基础上建议了一个预测冲击荷载作用下饱和软粘土残余变形的计算模式,该模式考虑了周围压力、冲击能大小、冲击次数和冲击遍数等几个因素．对计算模式的验证表明,预测值与实测值吻合较好．该模型可用于动静结合排水固结法处理软基时的变形计算．     

连续刚构桥收缩徐变对桥面铺装应力的影响

大跨径PC连续刚构桥梁的收缩徐变效应,容易诱发桥面铺装时所产生地各种病害。结合甘肃西长凤高速公路泾河特大桥,利用MIDAS/Civil软件计算泾河特大桥的短(长)期收缩徐变效应,分别建立了桥墩与跨中的局部模型,分析了收缩徐变对桥面铺装应力及其变化规律的影响。研究结果表明:收缩徐变的短期效益对桥面铺装影响明显;铺装结构产生较大的纵桥向拉应力,而剪应力较小;与跨中区域相比,桥墩处受收缩徐变影响显著。     

库水位涨落条件下滑坡地下水渗流场动态特征

为探讨库水位升降对滑坡地下水的动态作用机理,以三峡库区石榴树包滑坡为例,采用有限元法,模拟了5种工况下库水位升降速率及不同渗透系数下滑坡体内地下水的暂态渗流场特征.研究结果表明:滑坡体内地下水渗流浸润线受水位升降速率与坡体渗透系数的共同影响;库水位上升条件下,当滑体渗透系数大于1×10-4 m/s,且水位上升速率小于渗透系数时,滑坡体表现为蓄水同步型.库水位下降条件下,当滑体渗透系数小于1×10-6 m/s时,库水位发生骤降;渗透系数介于1×10-4~1×10-5 m/s之间时,库水位表现为缓降;渗透系数大于1×10-4 m/s时,渗流浸润线与库水位保持同步下降.      

重复加载下路基填土的临界动应力和永久变形初探

本文针对路基填土在列车荷载重复作用下产生永久变形的问题，利用动三轴试验，研究了重复加载条件下，土体的临界动应力和永久应变随加载次数、加载频率和周围压力变化的规律，对高速铁路和重载铁路路基设计有重要的参考价值．     

半封闭煤火演化过程的动力学特征

为研究松散煤体自然发火过程中氧气及温度阶段性的演化规律，搭建了半封闭煤火演化实验系统，探究煤体从常温到燃点过程中氧气浓度及温度变化情况，建立松散煤体自燃蔓延过程自然吸氧强度模型，分析自燃过程中氧气分布特征和温度场水平与纵向阶段性移动特征.结果表明：半封闭煤火演化实验系统能够较好地再现煤自燃“自然吸氧”过程，验证了自然吸氧效应为煤体自燃蔓延提供动力；煤体自然发火过程中，温度变化时间滞后于氧气浓度变化时间，其滞后时间差随煤层纵深变化的增加而增加；在水平方向上高温区域迁移趋势主要受煤体内部裂隙与孔隙分布的影响；自然吸氧强度与测点峰值温度随煤体纵深增加而降低，未发生自燃区域的下方氧气浓度大于其上层氧气浓度.研究成果对开采、运输、储存状态下的松散煤体自然发火的防治提供理论基础.     

加筋泡沫轻质土三轴剪切力学特性

通过三轴剪切试验, 对比在不同加筋率和围压下, 聚丙烯纤维加筋泡沫轻质土的剪切力学特性; 研究了泡沫轻质土各强度参数与加筋率、围压之间的关系, 获取了加筋泡沫轻质土裂纹扩展规律, 建立了应力-应变全曲线方程, 提出了加筋泡沫轻质土各强度参数关于加筋率和围压的本构方程; 将不同加筋率的试验数据归一化处理后进行分析, 得到了加筋泡沫轻质土的应力-应变全曲线方程, 获取了曲线方程中各参数关于加筋率、围压2个变量之间的函数关系。分析结果表明: 加筋泡沫轻质土三轴剪切强度和黏聚力均随加筋率增加呈现先增加后减小的趋势, 在加筋率达到0.75%时达到峰值; 加筋泡沫轻质土的内摩擦角受加筋率影响较小, 说明纤维作用主要是通过改变材料黏聚力来影响加筋泡沫轻质土的强度; 而强度降低率随着加筋率增加呈现明显的下降趋势, 最大从40%左右降低至10%左右时达到稳定; 加筋率一定时, 加筋泡沫轻质土的极限强度和残余强度均随着围压的升高呈增加趋势; 经过分析体积裂纹曲线发现加筋泡沫轻质土破坏时主要经历受压、产生裂缝、纤维承受拉力限制裂缝、裂缝扩展张力过大纤维拔出4个阶段, 而加筋泡沫轻质土达到屈服阶段时往往包括裂纹的稳定扩展阶段和裂纹的不稳定扩展阶段2个裂纹发育过程, 由于缺乏筋材, 泡沫轻质土属于脆性破坏, 因此, 没有裂纹不稳定增长阶段。      

交通荷载作用下低路堤累计永久变形试验研究

采用低路堤高速公路设计方案时,交通荷载会对路基的应力和变形产生较大的影响。文章通过破坏轴向应力试验与累积永久应变试验,模拟了交通荷载对路基的循环作用,研究了不同频率、不同围压、不同应力水平下交通荷载引起的路基变形特征,提出交通荷载作用下低路堤产生沉降的主要因素,供低路堤的设计和处理参考。     

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.      

SPT动态蠕变试验影响因素研究

影响混合料SPT动态蠕变试验的因素很多,主要有混合料种类、试验温度、偏应力、围压等。本文分别对3种混合料Sup20、AC20S、和AC20S＋聚酯纤维进行了不同条件下的试验,结果证明Sup20在推荐试验条件下抗变形能力最强;随着偏应力的增加,混合料Rs和实测Fn均减小;围压对高温高偏应力骨架嵌挤结构混合料的影响最大,可以相差10倍。所以,室内SPT动态蠕变试验所采用的围压不应该是定值,而应根据实际情况改变。     

Effect of packing parameters and gate size on shrinkage of aspheric lens parts

In order to produce the high quality optical aspheric lens,the shrinkage of lens should be strictly controlled during the injection process.Serials of experiments are done to find the factors that affect the lens shrinkage during the injection molding process.The study is focused on the effect of gate size,packing time and pressure on the shrinkage.The gate size decides the effective packing time.Only when the effective packing time is enough,the shrinkage size will be decreased along with the packing press...     

Experimental Study on Volume Change Indices of Bentonite Soils

Introduction Bentonites are used as barrier and backfillingmaterials in many countries for storing the high leveltoxic wastes[1-4]. The clays have several advantageousproperties with regard to the hydro-mechanical re-quirements; for exmple, low permeability, highswelling capability and good thermal conductivity aresome of the features. Determination of swelling prop-erties of bentonites is important and has been carriedout by many researchers[5,6]The volume change behavior of bentonites ispri…