绿片岩多轴受压应力松弛试验研究

利用岩石双轴流变试验机对锦屏二级水电站辅助洞的绿片岩进行了不同应力水平下的单轴和和双轴压缩应力松弛试验,并提出了经验拟合方程。研究结果表明:当进行单轴压缩应力松弛试验时,轴向应力呈阶梯式下降特征,这主要是由新微观裂纹的产生或者已有裂纹的扩展而引起的;双轴压缩状态下,若进行轴向应力松弛试验时,轴向应力松弛曲线呈阶梯式下降特征,侧向应变则呈阶梯式上升特征,若进行侧向应力松弛试验时,侧向应力松弛曲线呈阶梯式下降特征,轴向应变则呈阶梯式上升特征,若同时进行轴向和侧向应力松弛试验时,轴向与侧向之间的相互影响比较明显,轴向应力和侧向应力最终均无法趋于平稳值。采用经验方程对试验曲线进行拟合分析时,拟合曲线与试验曲线之间吻合得比较理想,说明采用该经验方程分析是合适的。     

泥质粉砂岩高围压三轴压缩松弛试验研究

高应力条件下应力松弛特性是岩石长期力学特性研究的重要方面,开展了泥质粉砂岩围压为15~35 MPa的三轴松弛试验研究。高围压下应力松弛曲线的分析表明,岩石的应力松弛可以分为衰减松弛和稳定松弛两个阶段。当松弛初始应力水平较低时,试样主要以衰减松弛为主,很快趋于稳定,当松弛初始应力水平接近岩石峰值应力时,应力松弛明显增大,并出现明显的稳定松弛阶段。不同围压条件下,试样松弛曲线对比分析表明,松弛初始应力水平较低时,岩石处于黏弹性阶段,围压对岩石松弛特性的影响相对较小,随着松弛初始应力水平的增大,当应力水平接近峰值应力时,岩石的应力松弛将随围压的增大而减小。基于三轴松弛试验结果的分析,建立了能够反映泥质粉砂岩三轴松弛特性的西原模型,并验证了模型的合理性。     

锯齿状结构面剪切松弛特性及本构方程参数分析

岩体结构面的松弛特性是岩石流变学的一项重要内容。采用水泥砂浆制作成三种不同角度结构面试件进行剪切松弛室内试验,利用岩石双轴流变试验机对规则齿形结构面进行不同剪切应力水平下的松弛试验,分析爬坡角、正应力对剪切松弛特性的影响,并与蠕变方程参数变化规律进行比较。试验结果表明:结构面剪切应力松弛曲线为连续型不完全衰减型曲线;松弛曲线可以明显地分成瞬时松弛、减速松弛、稳定松弛三个阶段;利用Burgers模型的松弛方程对试验曲线进行拟合,结果比较理想。     

张拉成形曲面的应力松弛分析

对膜结构施工中由裁剪片拼接张拉形成的膜面进行应力松弛分析,考察膜面应力随时间逐渐减小的变化规律。考虑膜材材料和几何双重非线性,采用广义Maxwell黏弹性模型建立积分型本构方程,推导增量本构方程,编制非线性有限元程序实现成形曲面的应力松弛数值分析过程。对聚氯乙烯 (PVC)膜材进行了不同初始应力水平下的单轴应力松弛试验和不同应力比下的双轴应力松弛试验,用5单元的广义Maxwell黏弹性模型对试验数据拟合,确定了膜材本构方程的黏弹性参数。进行十字形膜片的加载及应力松弛试验,对其试验过程进行数值分析,结果表明试验结果与数值分析结果基本一致,验证了成形曲面黏弹性数值分析方法的可行性。对PVC膜材马鞍形曲面算例进行黏弹性分析,结果表明,马鞍形曲面在张拉完成4 d后,膜面平均应力降低了44%。     

粉砂质泥岩三轴压缩应力松弛特性试验研究

 采用RLJW–2000型岩石三轴流变伺服仪,在分级加载条件下完成饱和粉砂质泥岩的三轴压缩应力松弛试验。基于试验结果,划分岩石的应力松弛阶段,分析岩石的应力松弛特征,研究不同应变水平下岩石的应力松弛速率、径向应变、体积应变以及松弛模量随时间的变化规律,探讨岩石应力–应变等时曲线特征,系统地揭示粉砂质泥岩三轴压缩应力松弛特性。选取Burgers模型来描述粉砂质泥岩的应力松弛特性,采用LM-NLSF法对模型参数进行辨识。对比模型拟合曲线与试验曲线,二者吻合较好,表明Burgers模型可以较好地描述粉砂质泥岩的应力松弛特性,辨识得出的模型参数具有一定的实用价值。     

三轴应力作用下水对岩石应力松弛特性影响作用试验研究

 采用RLJW–2000岩石三轴流变伺服仪,在相同试验条件下分别对干燥与饱水状态下的粉砂质泥岩进行室内三轴压缩应力松弛试验。依据试验结果,分析了松弛稳定后水对岩石总应力松弛量、总应力松弛度、松弛稳定时间、平均应力松弛速率的影响作用,并且分析了松弛过程中随时间的增加水对岩石应力松弛量、应力松弛度、应力松弛速率影响作用的变化趋势。考虑粉砂质泥岩流变参数的损伤劣化效应,以Hooke-Kelvin模型为基础,引入损伤变量对模型进行改进,建立了岩石的非线性应力松弛损伤模型。应用Levenberg-Marquardt算法,辨识得出干燥与饱水岩石的应力松弛损伤模型参数。基于辨识结果,研究了水对岩石非线性应力松弛损伤模型参数的影响作用。研究结果表明：(1) 由于水的影响作用,松弛稳定后粉砂质泥岩的总应力松弛量减少、总应力松弛度增大、松弛达到稳定的时间增长;松弛过程中,随时间的增加,水对粉砂质泥岩应力松弛量与应力松弛度的影响作用减弱。(2) 由于水的影响作用,粉砂质泥岩的平均应力松弛速率减小,各时刻岩石的应力松弛速率降低;松弛过程中,随时间的增加,水对粉砂质泥岩应力松弛速率衰减的影响作用增强。(3) 粉砂质泥岩应力松弛过程中,水对岩石的黏性力学特性影响作用较大,而对岩石的瞬时弹性和黏弹性力学特性影响作用相对较小。(4) 粉砂质泥岩的应力松弛损伤受应变水平、时间以及水3种因素的共同影响,而非线性应力松弛损伤模型可以有效地反映3种因素对岩石应力松弛参数的综合损伤弱化作用。(5) 水对粉砂质泥岩应力松弛特性的影响作用是极其显著的,水极大地增强了岩石的时效特征,改变了粉砂质泥岩的应力松弛特性。因此,在重大工程设计和施工中,不能忽视水对岩石应力松弛特性的影响作用。     

田下凝灰岩应力松弛特性及数值模拟研究

岩石应力松弛特性是预测地下工程长期稳定性的重要基础。首先,对峰前、峰值和峰后区域应变水平下田下凝灰岩进行分别加载应力松弛试验,研究松弛过程中应力变化规律,并分析了应力松弛水平随应变水平的变化规律;其次;对田下凝灰岩进行分级加载应力松弛试验,研究分级加载条件下应力的变化规律,试验结果表明,分级加载和分别加载应力松弛具有相同的规律,且峰值处、峰值后的应力松弛特与峰值前的基本相似;最后,利用基于弹簧模型的可变模量本构方程对田下凝灰岩应力松弛试验进行数值模拟,试验结果与计算结果一致性很好,表明该本构方程可以较好的描述田下凝灰岩的应力松弛特性,可以预测工程流变破坏寿命。     

基于内变量热力学的岩石蠕变与应力松弛研究

 蠕变变形和应力松弛是岩石材料固有的时效特性,与岩石工程的长期稳定性密切相关。基于Rice不可逆内变量热力学理论对岩石蠕变和松弛本质上的一致性问题进行了研究。给定余能密度函数和内变量演化方程建立基本热力学方程,通过不同约束条件构建黏弹–黏塑性蠕变和应力松弛本构方程。黏弹性本构方程具有普遍性,能包含经典元件组合模型的黏弹性本构方程;黏塑性本构方程考虑材料变形过程中的硬化效应,更加符合实际情况。蠕变和松弛是岩石材料在不同约束下的外在表现,但两者具有相同的非平衡演化规律,本质上具有一致性。蠕变与应力松弛本构方程基于相同的基本热力学方程,可以相互转化,且方程参数相同,因此可以通过蠕变方程和蠕变试验结果对材料的松弛特性进行分析。最后通过模型相似材料单轴蠕变加卸载试验和应力松弛试验对这一思想进行了验证。     

芳纶纤维布应力松弛试验研究

通过4个不同初始应力水平的芳纶纤维布应力松弛试验,研究了应力水平对芳纶纤维布应力松弛的影响,提出了芳纶纤维布应力松弛损失的计算公式。试验结果表明:应力持续1000h后,芳纶纤维布应力松弛损失率约为13.5%;应力松弛主要取决于应力水平,且随应力水平增大而增大;1年后大部分应力松弛发展完成。     

应力水平及加载路径对盐岩时效的影响

通过对单轴、三轴盐岩变应力路径的应力松弛与蠕变试验结果分析 ,研究了应力状态及加载路径对盐岩时间相关性特征的影响。分析结果表明 :盐岩稳态蠕变率仅是应力状态的函数而与加载历史无关 ,初始蠕变极限可以表示成稳态蠕变率的线性函数     

论文的评审与写作

<正>0引言随着中国岩土工程学术队伍的成长和扩大,学术水平的不断提高,投向《岩土工程学报》的论文数量也在逐年增多。现在攻读博士硕士学位、晋升职称、评奖、完成重要科研项目等,都要看学报发表论文的情况,因此广大学者和研究生十分踊跃地向学报投稿。面对这些来稿,如何科学和公正地评审、取舍,就成了审稿人的重要任务。这不仅要对论文作者负责,同时也关系到学报的质量和水平。     

Prediction of pore size characteristics of woven slit-film geotextiles subjected to unequal biaxial tensile strains

The basic pore unit model is extended to predict the strained pore size characteristics of woven slit-film geotextiles subjected to unequal biaxial tensile strains. The strained per cent open area (POA) and analytical pore size are expressed as functions of the weft strain and the warp strain to weft strain ratio. The influence of the biaxial tensile strain on pore size characteristics is evaluated in three woven slit-film polypropylene geotextile samples using image analysis under the warp strain to weft strain ratios of 1, 2, 3 and 4. It is shown that the experimental POA and O₉₅ increased significantly with increasing strain at different warp strain to weft strain ratios, and the PSD curves moved toward the direction of large open sizes. The analytical models of POA and pore size can accurately predict the increasing trend of POA and O₉₅. Moreover, unequal biaxial tensile strains can significantly change the shape of the pores, which may influence the results of the pore size obtained by indirect methods. A larger warp strain to weft strain ratio can lead to a larger change in the pore shape when the length to width ratios of initial pores are close to 1.     

一种新的岩土流变模型元件

分数阶微积分被发现是一个解决力学建模难题的有力数学工具,利用Riemann-Liouville的分数阶微积分算子及理论,给出一种软体元件及其本构方程,用来模拟介于理想固体和流体之间的土体。该元件能够很好地反映应力松弛和蠕变现象中应力–应变的非线性渐变过程。通过一个软体元件与一个弹簧元件串联或并联,构建2种流变模型,并给出这2种模型的本构方程、松弛模量和蠕变模量。与土的流变实验数据相拟合结果表明,含有软体元件的模型能够更有效地刻画土的流变特性,可以减少参数数量。     

建筑用PTFE膜材应力松弛和徐变性能研究

对建筑用PTFE(聚四氟乙烯)膜材进行单轴应力松弛和徐变试验,得到松弛模量和蠕变柔量随时间的变化曲线,然后采用广义线性黏弹性模型、分数阶模型和分指数模型分别进行数值模拟,再比较各模型预测精度.结果表明:各类模型模拟短期的松弛模量和蠕变柔量有较好的精度;随时间增长,广义线性黏弹性模型模拟的松弛模量和蠕变柔量偏离试验值,长期预测精度较差;分数阶模型对长期松弛模量和蠕变柔量预测精度较好;分指数模型可预测长期的经向蠕变柔量,但对长期松弛模量和纬向蠕变柔量的预测精度不高.     

南宁非饱和膨胀土在剪切条件下剪应力松弛特性的试验研究

针对南宁膨胀土进行一系列室内剪应力松弛试验,探讨南宁非饱和重塑膨胀土在直剪条件下的剪应力松弛特性.试验结果表明:在不同含水率条件下的剪应力松弛曲线均属于非完全衰减型,剪应力逐渐少并趋于一个稳定值;松弛曲线可以明显地分为三个阶段:加速松弛阶段、匀速松弛阶段和稳定松弛阶段;含水率越高,应力-应变等时关系曲线的非线性程度越大...     

利用沥青混合料复数模量确定松弛模量研究

利用沥青混合料(Superpave 20)在不同温度和频率下的复数模量试验结果,得到沥青混合料的存储模量.根据时间-温度等效原理,确定了沥青混合料存储模量主曲线.利用配置法和相关的黏弹性理论关系式,将沥青混合料的存储模量转化为沥青混合料的松弛模量,并确定了松弛模量Prony系列表达式的各个参数.结果表明:利用较为简单的复数模量试验可以确定沥青混合料在10-8～108 s内的松弛模量,且松弛模量Prony系列表达式具有幂指数组合形式并对应于Wiechert力学模型,这为沥青混合料黏弹性力学分析提供了有效途径.     

不等轴双向拉应变下有纺织物孔径变化试验研究

有纺土工织物的孔径特征是反滤设计的重要指标。工程中有纺织物常处于不等轴双向受拉状态,引起孔径变化,导致织物反滤性能失效。采用数字图像法测试了不等轴双向拉应变下,3种条膜有纺织物的孔径参数变化,包括孔洞长宽比、开孔面积率、等效孔径(O95)等。对比经纬向应变比2∶1,3∶1,4∶1对试验结果的影响,根据孔径特征变化规律,揭示不等轴双向拉伸引起孔径变化的机理。运用图像法试验结果,验证已推导的双向应变下开孔面积率及孔径理论解。试验结果表明:开孔面积率、等效孔径(O95)均随双向拉应变的增大而增大。纬向应变相同时,经纬向应变比越大,孔洞形态(即孔洞长宽比)变化越大,开孔面积率及孔径变化的斜率越大。理论解较好地预测了开孔面积率及孔径的变化率及数值,孔径参数与双向拉应变呈现近似线性关系。但理论解的孔径计算以孔面积为指标,无法考虑应变比造成的孔形态变化对反滤作用的影响。