基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置研究

介绍基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置构成,提出相应的测量步骤和数据处理方法.通过不排水和排水蠕变试验,对三轴蠕变试样加载前后不同时间的径向变形进行测试和分析.基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置用于三轴试样径向变形、轴向局部变形、试样体积变化等方面的测量与分析特点明显.通过理论分析和试验,提出对试样多点测量,利用数值平均方法可减少试样不均匀变形对测量结果影响等结论.     

饱和粘性土三轴剪切性状的试验研究

对常德地区的饱和粘性土试样进行了三轴不固结不排水剪切、固结不排水剪切和固结排水剪切试验,获得了该地区饱和粘性土三轴试验的抗剪强度指标,通过对强度指标的分析比较,得出三轴慢剪指标作为设计、施工参数更合理,为粘性土路基的设计和施工提供了依据.     

基于图像识别的轮轨冲角测量系统研究

为了解决机车车辆运行过程中轮轨冲角的连续测量问题,研究基于运动图像识别的轮轨冲角测量原理,提出轮轨冲角测量方法。运用该方法研制了由图像采集系统、同步采集控制系统、图像处理软件等组成的轮轨冲角测量系统,通过连续测量转向架侧架与轨道的夹角和轮对与侧架的夹角计算轮轨冲角。应用该测量方法对DF8B三轴径向转向架机车进行实车线路试验,测得该车径向机构锁定和不锁定两种状态下通过250 m半径曲线时的第一轴和第三轴轮轨冲角变化曲线。     

分别加载下重塑饱和黏土蠕变特性研究

针对刚性桩复合地基下卧层土体的蠕变问题,采用自制三轴蠕变试验仪,开展分别加载下重塑饱和黏土的长期蠕变试验(最长加载时间超过10 000h),研究其蠕变特性。研究结果表明:应力水平对土样变形的影响随着时间的增长逐渐显现,在较高应力水平下,土体的变形持续时间更长,在应力水平相当时,重塑饱和黏土在排水条件下的蠕变变形和蠕变基本稳定时间大于不排水条件;排水和不排水条件下的蠕变基本稳定时间约为2 000和1 000h,蠕变基本稳定时间随应力水平的提高而增加;对于重塑饱和黏土土体的长期变形,采用幂函数描述时间对其影响是合适的,幂指数拟合值基本随着应力水平的提高而增大,因此采用各加载水平下的幂指数的平均值作为不同应力水平下的幂指数并不十分合适。     

砂岩层理构造对力学特性影响分析

层理构造是影响岩石力学特性的重要因素,通过开展不同层理构造砂岩的三轴蠕变试验,分析层理构造对砂岩力学特性的影响。试验结果表明:砂岩具有蠕变特性,并且层理构造不同,蠕变特性具有明显的各向异性特性。分析表明,在三轴应力状态下砂岩表现出瞬时变形、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变特征;在低应力水平条件下,砂岩变形以瞬时变形为主,随着应力水平增加,蠕变变形不断增大,最终导致试样破坏;随着层理角度增大,砂岩试件的长期强度、峰值强度、弹性模量先减小后增大,稳定蠕变速率呈"M"形变化;应力与层理夹角不同导致砂岩的破裂模式不同,层理角度30°时,主要发生沿着层理面的剪切破坏,其他层理角度时,主要发生斜交层理面的剪切破坏。     

城轨车辆防滑控制系统的轴速测量方法研究

为提高防滑控制系统的轴速测量精度，设计了基于MC9S12系列微控制器和基于FPGA的2种等精度轴速测量系统。对2种等精度测速装置进行了试验验证，分析并通过试验验证了等精度法的分辨率和测量延时对测量精度的影响。结合等精度法测速在城轨车辆防滑控制系统中的实际测试数据，分析了真实车辆条件下轮轴速度的测量精度和轮轴的实际转动状态对轴速信号的影响。     

路基砂土湿化变形的试验研究

根据砂土从干燥状态浸水后会发生湿化变形的特性,从既有高速公路路基钻取砂土试样分别进行干土样和湿土样的三轴试验对比分析,得到砂土湿化变形前后其力学参数的变化情况。结果表明,砂土经过湿化后其抗剪强度和变形模量将降低,并提出在工程养护中应做好路基及路面的排水处理,防止出现路基砂土湿化现象。     

加筋尾矿砂三轴试验研究

为研究加筋材料对尾矿砂变形、强度特性的影响,进行了窗纱加筋尾矿砂的固结排水三轴试验,得出了试样抗剪强度随压实系数、加筋层数的变化规律。试验表明:尾矿砂的抗剪强度随加筋层数和压实系数的增加而增大。     

红层泥质岩循环干湿风化下变形特性试验研究

泥质岩土石料填筑体因风化引起的工后变形沉降破坏,已成为道路等土建设施成败的关键。基于此,对泥质岩烘干与浸水循环条件下,侧向自由与侧向约束下的膨胀与收缩变形特征进行试验研究,研究结果表明:通过无侧限状态下,自然风干的试样与加热带加速风干的试样变形特征对比可知,加热带加速风干过程不影响试样干湿过程中整体的体积变形趋势,同样可以体现泥质岩试样在自然状态下循环干湿的变化特征;通过加热带风干条件下,无侧限和有侧限约束下的试样对比可知,约束条件不影响试样过程中整体的体积变形趋势;泥质岩在循环干湿风化过程的单次浸水和单次风干过程的体积变形特征与岩石受荷蠕变特征相似,并提出类Kelvin膨胀及收缩模型,与试验数据拟合效果良好;自然风干泥质岩试样在循环干湿风化过程中随干湿次数的增加,体积变形量逐渐增大,循环干湿过程中试样变形稳定所需时间主要取决于试样内部裂隙的扩展情况。     

蠕变作用下洞径对大埋深软岩盾构隧道力学特性研究

为解决大埋深软岩盾构隧道衬砌结构的稳定性问题，依托广佛环线广州南站至白云机场段工程段盾构隧道工程，采用YSJ-01-00岩石三轴压缩流变试验机对泥质砂岩试样进行了室内蠕变试验，确定了数值模拟中Cvisc模型描述隧道泥质砂岩的蠕变特性的适用性；采用数值模拟对围岩蠕变作用下大埋深软岩盾构隧道力学特性展开了探究，结果表明：蠕变过程分为逐渐衰减和稳定蠕变两个阶段，围岩蠕变会造成内力值、弯矩以及应力值增加，从而使盾构隧道管片结构变形更加严重；当洞径不同时，其产生的围岩蠕变过程中，弯矩值、轴力值、变形值、应力值的变化趋势基本相同；如果洞径持续增大，其周边的岩石产生的压力更加明显，尤其集中体现在衬砌结构(管片)上，衬砌变形程度也更大；管片衬砌外侧接触压力与洞径成正比，同时拱腰处的接触压力所受到的影响相对较大。研究结果可为大埋深软岩盾构隧道的设计和施工提供指导。     

各向异性固结黏土不排水剪强度研究

通过原状饱和软黏土不排水三轴压缩试验,研究了围压、初始剪应力等指标对软黏土静力特性的影响.试验结果表明,初始剪应力引起的各向异性对软黏土不排水剪强度影响较大.据此,在试验基础上,提出了一种考虑这种各向异性影响的关系式,为研究软黏土不排水剪强度提供了便利.     

道碴动三轴试验研究

动三轴试验是当今世界研究道床特性的最重要方法之一。通过动三轴试验，可研究荷载状态、道碴材质与级配以及道床状态对道床累积变形和道床弹性的作用，道床累积变形和道床弹性分别是道床由计划维修向状态维修过渡和轨道结构仿真参量的依据。基于动三轴试验，本文研究了试验前后道碴级配变化、道床累积变形和变形率以及道床弹性随荷载作用次数的变化规律，探索了道碴磨耗特性随重复荷载和材质的变化规律，得到了道床累积变形及变形率在试验开始时较大，随着荷载作用次数增大而减小，最后达到稳定的规律；道床弹性随荷载作用次数的变化规律也是如此，估算了道床最终稳定时的弹性模量，且有道床弹性仅是道碴材质的固有特性，受荷载作用次数和道床状态影响较小的结论。基于动三轴试验结果，对国外现有的道床累积变形模型进行了对比分析，并研究了各自的特点。单独研究道床累积变形和道床弹性在国内尚属首次。     

深圳土体蠕变特性在深基坑工程中的应用

研究目的:为研究土体蠕变特性对深基坑围护结构稳定性的影响,本文基于深圳某车站深基坑工程,通过室内三轴蠕变试验,运用数值模拟方法拟合得出了土体蠕变引起的基坑开挖时间敏感性,以及对周边建筑物带来的不利影响。研究结论:通过对典型断面的数值模拟,重点阐述了深圳地区特定土体的蠕变特性,为本工程的安全施工、保护周边环境及预测长期变形提供了理论基础。蠕变前后支护结构变形增大近16%,临近建筑物基础沉降增大了近21%;得出的具有适用性的SSC模型计算参数,对本地区类似基坑工程具有较高的参考价值。     

太湖地区湖积相软土的工程特性

结合某铁路路基试验点太湖湖积相软土的土工试验结果，对软土的强度、固结变形等工程特性进行分析研究，并对直剪、无侧限抗压及三轴试验的强度指标和常规压缩和高压缩试验的变形指标进行对比分析，对变形指标与物理性指标之间的关系进行回归分析。通过对软土的基本特性、结构性和次固结特性的研究，提出其沉降计算的适宜方法。     

剪切速率对黏土不排水强度影响的试验研究

通过三轴试验和直剪试验,研究了剪切速率对于饱和黏土三轴不排水抗剪强度与固结快剪强度的影响.对于固结不排水三轴试验结果分析表明,随着剪切速率的增加,三轴固结不排水强度和内摩擦角不断增大;随着剪切速率的增加,固结直剪强度和内摩擦角不断减小;固结压力较小时,剪切初期速率对于应力应变关系的影响较小;固结压力较大时,速率的影响更显著.     

重塑饱和黏土蠕变和动三轴土样的微观结构试验研究

针对相同初始条件下的重塑饱和黏土,通过试验分析了三轴蠕变和动三轴试验后土样的微观结构变化特点.通过电镜扫描,获得了试验后土样横断面和纵断面的微观结构扫描照片,分析了土样的平面孔隙率、各向异性率和孔隙的定向性,研究表明:土样横纵断面平面孔隙率有所减小;孔隙的各向异性率增大;垂直断面孔隙的各向异性率大于水平断面;动三轴试验后的土样在微观结构上与蠕变试验的土样具有相似的变化趋势.     

铁路隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法研究

研究目的:某铁路隧道底部粉砂质泥岩蠕变导致仰拱结构持续底鼓,致使列车降速行驶,对铁路运行造成安全隐患。为较准确获取仰拱底鼓区粉砂质泥岩的蠕变参数,本文基于某隧道仰拱5年多的底鼓变形实际监测数据,建立室内岩石剪切蠕变试验与深度学习(GRNN)相融合的岩体蠕变参数确定方法,并对隧道仰拱蠕变变形进行长期预测。研究结论:(1)铁路隧道底鼓段粉砂质泥岩具有明显蠕变特性,该特性对隧道仰拱持续底鼓变形影响较大;(2)提出了基于深度学习的隧道底鼓段围岩蠕变参数反演方法,该方法结合底鼓段长期监测变形数据,能够有效获取隧底岩体蠕变参数,解决隧道围岩蠕变参数难以确定的难题;(3)反演得到的隧底岩体蠕变参数相应的底鼓变形值与实测值拟合度较高,验证了该方法的合理性;(4)本研究成果可为隧道围岩蠕变参数确定、仰拱蠕变变形预测和底鼓治理提供理论依据。     

三轴试件抽气饱和方法及其对固结不排水剪强度试验的影响分析

对三轴压缩试验中常用的真空缸内抽气和压力室内抽气两种抽气饱和方法的操作过程进行了对比,分析了两种抽气过程中试样的孔隙水压、空隙气压和有效压力差异。分析得出,采用压力室内抽气饱和法时,试样将会承受一定的有效压力并发生固结,这一预先的固结过程将会对试验得到的固结不排水剪强度产生影响,使黏聚力明显增大,而摩擦角略有降低。     

不同应力养护条件对水泥土力学性能影响试验研究

为更好地了解水泥土在养护时期所受应力大小对其后期力学性能的影响,研发恒温等压或偏压条件下水泥土试样的养护装置和相应的试验方法。基于改制的恒温恒压水泥土试样养护装置,制作等压和偏压养护条件下不同龄期的水泥土试样。通过无侧限压缩试验(UCT),获得等压和偏压养护条件下水泥土试样的应力-应变曲线及其无侧限抗压强度(UCS)和变形模量E₅₀随龄期的演化规律。试验结果表明：等压养护时围压σ_c从0.1 MPa增加到0.3 MPa,水泥土试样在龄期为7 d和14 d时的无侧限抗压强度和变形模量E₅₀均随着围压的增加而增大,但28 d龄期水泥土样的UCS和E₅₀随围压σ_c的增长而减小,甚至0.3 MPa围压养护试样的UCS已低于无围压养护试样的UCS,水泥土存在“高围压养护长期强度降低效应”;不同轴压比λ下偏压养护的水泥土样,其60 d龄期的UCS在偏压较小(即λ<λ_c,λ_c为临界轴压比)时逐渐增加,而在偏压较大(即λ>λ_c     

软弱围岩的蠕变损伤特性及最佳支护时间

从岩体的蠕变全过程、长期强度和能量耗散的角度,分析软弱围岩的蠕变损伤特性。围岩的蠕变损伤是内部新裂纹产生和不断扩展的结果,是变形损伤与时间损伤效应的耦合。当围岩内应力水平低于其长期强度时,表现为时间损伤效应;当围岩内应力水平高于其长期强度时,表现为变形损伤效应。根据软弱围岩的蠕变损伤特性,选择合理的支护时间,使围岩的蠕变变形不至达到加速蠕变阶段,围岩强度不低于其长期强度,则可以有效避免围岩的失稳破坏。运用西原模型引入蠕变损伤变量,采用粘弹塑性理论研究软弱围岩的蠕变变形规律,提出通过位移反分析或蠕变试验方法确定模型中的蠕变参数,进而确定软弱围岩二次支护最佳时间的方法。工程实践证明该方法是合理的。