应力路径对黄土应力应变关系的影响

本文通过对黄土进行不同应力路径的试验研究,探讨了应力路径对黄土应力应变关系的影响及原因,建立了不同应力路径下黄土的本构关系。     

应力历史对砂土应力应变关系的影响

本文从应力历史和应力路径的观点出发。在大量的砂土排水试验的基础上,建立了一种描述砂土应力应变和体积变化的方法。根据一种应力应变双曲线关系的改进形式,对等围压条件下轴向压缩和轴向拉伸两类试验的应力应变双曲线关系随固结路径的变化规律进行了讨论。所建立的侧向应变与轴向应变间的关系能够对三轴试验中的体积变化进行符合试验情况的描述。     

应力路径对饱和黄土排水试验力学特性的影响

利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪,对陕西关中地区某地原状黄土进行了应力和应变控制的常规三轴压缩、减压三轴压缩和等p应力路径的各向等压固结排水三轴试验,探讨和分析应力路径对黄土的强度、变形特性的影响.试验结果表明:不同应力路径下土的应力应变关系均符合邓肯-张模型,且在主应力差达到200～250kPa时均出现明显的拐点;但其强度指标随应力路径和控制方式的不同而不同;体变在各应力路径下均表现出很好的线性关系.     

复杂应力路径下糯扎渡堆石料应力–应变特征研究

 通过对云南澜沧江糯扎渡水电站坝体I区筑坝堆石料在拟定应力路径下的三轴固结排水剪切试验数据分析,获取了堆石料的应力–应变参数。通过研究复杂应力路径下堆石料的应力–应变特征,得出了堆石料应力–应变特征将严格受控于应力路径,且试验实测应力路径与拟定应力路径相一致、不同应力状态下筑坝堆石料变形模量存在较大差异的结论。通过计算获得了复杂应力路径下堆石料的强度参数和等应力比加载条件下堆石料的变形模量。针对应力状态这一影响堆石料强度的主要因素,深入研究了其与堆石料强度之间的关系,得出了应力状态、黏聚力和内摩擦角三者之间的关系,对糯扎渡水电站大坝本构模型的建立和稳定性计算有一定意义。     

等p应力路径下粉煤灰应力-应变关系的三轴试验研究

进行了不同超固结比粉煤灰在等p应力路径下的饱和固结三轴剪切试验,讨论了粉煤灰的应力-应变关系,为粉煤灰的工程应用提供了依据。     

高应力下砾石土心墙防渗料应力-应变特性试验

进行了砾石土心墙防渗料在不同应力路径下的饱和固结大型三轴剪切试验,讨论了砾石土心墙防渗料在高应力下的应力-应变关系特性,为砾石土的工程应用提供了依据。     

加、卸荷应力路径对粉土应力-应变关系影响的试验研究——基于平面应变条件

采用新型平面应变仪进行竖向加荷试验与侧向卸荷试验,探究加、卸荷路径对粉土应力-应变关系的影响,结果表明:加、卸荷路径下,粉土的应力-应变曲线明显不同;卸荷路径下,试样发生破坏时的偏应力和应变明显小于加荷路径;侧向卸荷路径下,试样的极限竖向应变随着初始固结应力的增大而增大。     

应力路径对填土应力应变关系的影响及其应用

本文对若干砂性土和粘性土进行了多种应力路径条件下的三轴试验,以揭示应力路径对填土的应力-应变特性的影响。并针对土坝实际应力变化情况,着重探讨了等应力比（σ₁/σ₃比值为常数）应力路径条件下土的应力-应变关系的规律性。提出了较接近于等应力比试验实测成果的指数模型,并用之于研究土坝在施工期的应力及变位分布,得出应力路径对土坝变位分布计算成果有重大影响的结论。本文还将考虑应力路径的指数模型与邓肯-张不考虑应力路径的双曲线模型在土坝有限元计算中的应用作了对比。     

不同应力路径对砂土应力-应变关系影响

<正> 一、前言 目前广泛应用于土坝和地基应力-变形分析中的本构关系数学模型,多建立在常规三轴试验的基础上,并认为模型参数与应力路径无关。实际工程中填方工程和一些地基中的土体常经历等主应力比的应力路径,地基中的固结情况则更符合于K₀固结应力状态。工程中应力条件千差万别,而建立在常规三轴试验基础上的数学模型对工程的适用性如何,即如何验证模型的问题,越来越被重视。国外已有许多人对不同应力路径的应力-应变关系进行了研究,如     

岩石在伺服条件下的渗透性与应变、应力的关联性特征

根据伺服渗透试验所获得的渗透率－应变关系与应力－应变关系，分析了全应力－应变过程中岩石渗透性随变形的变化特点及软、硬岩渗透率－应变关系的主要差异和渗透率－应力之间的关联性，对破坏前的岩石渗透率－应力关系所作的耦合结果表明：对于峰值应力前的变形段，不同岩性的渗透率－应力关系曲线表现有相近的几何特征，且二者的对应性和分段规律十分明显。基于这种特点，提出了临界抗渗强度和起始渗透率两个特征值，建立了峰值应力前岩石渗透性－应力关系数学表达式，并阐述了这两处特征参数的物理意义和工程意义。     

复杂应力路径下无粘性土的弹塑性数值模拟

本文基于标准砂、粉煤灰两种较典型无粘性土的试验研究，建议了一个描述无粘性土复杂应力路径下应力应变特性的弹塑性数值模型。该模型强调塑性应变的大小和方向不仅与当前应力状态有关，而且还决定于当前应力增量的方向。其参数可由简单应力路径的试验确定。为了该模型实际应用，文中还推导了有限元数值计算的弹塑性矩阵。几种典型应力路径的数值模拟结果与有关试验资料比较，表明了该模型的合理性。     

Unified modeling behavior of rockfill materials along different loading stress paths

Rockfill materials used for dam construction show obvious stress path dependency during construction process. The constitutive model for rockfill materials are mainly established based on conventional triaxial test. This brings some deviation to the numerical calculation for earth rockfill dam engineering, and it is necessary to develop a constitutive model considering stress paths effect. In the framework of generalized plasticity, plastic modulus can be expressed as the function of dilatancy equation and tangent modulus, hence the influence of stress paths on model can be transfer to the dilatancy equation and tangent modulus. This leads to a new method to describe stress-strain response of rockfill under various loading stress paths. Based on the analysis of large-scale triaxial experiments of rockfill materials with various stress paths, we proposed new dilatancy equation and tangent modulus to better describe stress paths effect and corresponding modified generalized plasticity model is established. Through the prediction and comparison of three groups of rockfill materials triaxial tests, the model established in this paper can simulate behaviors of rockfill materials under various stress paths, using only a set of parameters.     

多重应力路径下粘土本构关系的神经网络模型

基于反问题中的模型参数辩识理论，通过人工神经网络，建立了考虑应力路径影响的粘土的神经网络本构模型。这种本构关系的建模方法优越于传统的建模方法，它不仅可以充分利用实验数据所包含的全部信息，而且还可以定量地反映出应力路径对粘土本构关系的影响。这对岩土工程的计算机模拟和仿真有着重要意义。     

复杂应力路径下饱和砂土静态液化失稳预测

饱和砂土应力–应变关系具有各向异性和状态相关特性,因此其静态液化的触发与应力路径密切相关。现有文献已提出多种静态液化判别准则,但其准确性往往仅在三轴应力路径下被进行校验。对于涉及主应力方向旋转和不同中主应力比的复杂应力路径,现有判别准则是否可以准确预测静态液化的触发有待进一步验证。为此,基于状态相关各向异性砂土本构模型,结合前人的空心圆柱扭剪单元体试验,比较了二阶功、弹塑性刚度矩阵对称部分和失稳模量3种准则对复杂应力路径下砂土静态液化失稳预测的效果。发现包括:基于弹塑性刚度矩阵对称部分的失稳触发表达式不依赖于加载路径,具有更好的通用性,其预测的失稳点早于或与实际失稳点吻合;失稳模量理论可预测实际液化失稳的位置,但判定表达式因加载条件不同而变化。获得了复杂应力路径下的失稳线,分析了静态液化触发前砂土可发挥峰值摩擦角受中主应力、主应力方向等因素的影响。     

不同应力路径下结构性土的力学特性

天然土在受荷过程中会经历不同的应力路径，开展结构性土在不同的应力路径下的力学特性的试验研究可以为建立复杂应力路径下的合理结构性本构模型提供试验依据。对结构性土样在不同应力路径下的力学特性进行试验研究。所用土样是人工室内制备的结构性土试样，共进行不同的固结应力状态下常围压、减小围压和增大围压时施加竖向应力直至土样破坏的固结排水和固结不排水三轴试验，对结构性土样在不同的应力路径下的强度特性、破坏特性和变形特性进行探讨和分析。     

一个改进的堆石料广义塑性模型

在广义塑性理论框架下,通过引入两个修正系数修正塑性模量,增强了广义塑性模型在高围压条件下的适应性,成功地将砂土广义塑性模型改造成堆石料广义塑性模型。提出的修正广义塑性模型参数较少,容易确定,具有一定的实用性,并且可以推广至状态相关情况。模型中塑性模量公式简洁,可以退化成等向压缩塑性模量。模型可以很好地预测堆石料常规三轴加载应力应变关系,对等P以及等应力比路径也具有一定适应性。     

双向耦合循环剪切条件下饱和砂土体应变发展规律试验研究

砂土的剪胀与循环应力路径密切相关。针对饱和南京细砂,利用空心圆柱扭剪仪(HCA)进行了一系列均等固结条件下轴向–扭转耦合循环剪切排水试验,研究了复杂应力路径下饱和砂土的剪胀性及其体应变量化方法。研究表明:双向耦合循环剪切条件下饱和砂土的剪胀由一个完全可逆的循环体应变分量和一个不可逆的累积体应变分量构成,循环应力路径对累积体应变发展规律影响显著;以等效循环应力比ESR作为表征复杂应力路径下动应力大小的指标,饱和砂土累积体应变与ESR值具有事实上的唯一性关系,累积体应变随ESR的增加而线性累积;通过引入参数ESR,提出了双向耦合剪切条件下饱和砂土累积体应变规准化方法。验证性试验表明新的体应变增量模型的预测值与试验结果的吻合度较高,而基于循环直剪试验结果建立的Byrne模型对双向耦合剪切条件下饱和南京细砂的体应变预测偏小。     

An associated elastic–viscoplastic constitutive model for sandstone involving shear-induced volumetric deformation

In contrast to hard rocks, weak rocks often have significant shear-induced volumetric contraction/dilation under short-term or long-term loadings, and this behavior necessitates the development of an unconventional constitutive model. As such, an elastic–viscoplastic constitutive model characterizing the mechanical behavior of weak rocks is proposed, and its validity is demonstrated by comparing the simulated and the actual deformational behaviors of weak sandstone under various stress paths. In order to distinguish the immediate and the time-dependent deformation, the procedures involving multi-stage loading–unloading and creep tests, together with controlled pure-shear stress path, have been undertaken to clarify the deformation behavior of sandstone. Through these experimental procedures, elastic and viscoplastic deformations can be effectively separated, and the coupling between shear stresses and volume stresses can also be identified. Consequently, it is found that the function form of yield surfaces can also be applied to plastic potentials and viscoplastic potentials so that the complexity of the constitutive model to be developed is significantly reduced. Furthermore, the parameters for the proposed constitutive model can be readily obtained by fitting experimental data. Through systematic comparisons of the predictions and the actual behaviors of the studied sandstone, it is found the proposed constitutive model is capable of describing the elastic, plastic, and viscoplastic deformational behaviors not only under pure shearing stress path that were used to calibrate parameters, but also under other stress paths.     

复杂应力路径下堆石料的颗粒破碎特性研究

针对堆石料进行了一系列等向压缩、常规三轴和复杂应力路径试验,采用相对颗粒破碎率为度量研究了多种应力路径条件下堆石料的颗粒破碎特性。对不同应力路径下试验过程中的塑性功进行了对比,分析了颗粒破碎与平均应力p、广义剪应力q所做塑性功之间的关系,研究了不同应力路径下三轴试验颗粒破碎的差异和原因。结果表明:模拟心墙土石坝填筑和蓄水应力路径下的颗粒破碎远小于常规三轴试验。多种应力路径下塑性功与相对颗粒破碎率之间存在明显的相关性,并可用幂函数较好拟合。不同应力路径下塑性功分量之间差异明显。常规三轴试验中广义剪应力q所做功占总塑性功的主要部分,不同复杂应力路径试验p,q所做塑性功占比差异较大。     

含节理岩石试件的卸荷变形特性研究

 开展含节理岩石试件在主应力差卸载路径下的变形特性试验,试验发现：(1) 恒定s3减小s1卸载主应力差过程中,完整岩石卸载变形曲线与加载变形曲线基本重合,但节理试件加卸载变形曲线表现出较大差异,且卸载后试件轴向和环向均出现较大残余应变;(2) 按照2种不同路径卸载主应力差时,含节理试件变形特征存在很大差异。为从理论上研究含节理试件变形特征并解释上述试验现象,建立节理加卸载本构模型,并提出确定模型参数的方法。研究表明：用节理面加载与卸载变形特征的差异,从理论和试验结果两方面能很好地解释含节理岩石试件加卸载变形特性的差异以及在不同卸荷应力路径下的变形差异。研究成果可以反映含单组节理岩体的加卸载变形特性。