基于三参数强度准则的煤矿立井井壁 流固耦合理论分析

将煤矿立井混凝土井壁视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用三参数强度准则和弹塑性力学理论,推导出了立井混凝土井壁弹性区和塑性区应力的解析表达式,以及井壁承受的地下水压力P₀与塑性区半径r_p之间的解析表达式。计算结果表明当不考虑渗流作用时,井壁的极限承载力最大,井壁的环向压应力σ_θ是混凝土立方体单轴抗压强度的2.7倍左右;考虑渗流作用时,井壁所能承受的极限水压力P_c随混凝土孔隙率β增加而逐渐减小,当β=0.2时,井壁的环向压应力σ_θ是混凝土单轴抗压强度的2.4倍左右,故渗流作用对井壁应力分布影响很大;随着地下水压力的增大,处于弹性区的井壁混凝土径向压应力σ_r和环向压应力σ_θ逐渐增加,而当地下水压力增加,达到塑性半径所对应的极限荷载后,该位置的井壁混凝土径向和环向应力则保持不变。该成果为立井井壁结构设计提供了一定的理论参考。     

基于正交试验法的埋地钢管参数敏感性分析

埋地钢管在设计时需考虑管周土体和沟槽对钢管的影响,但土体力学参数和沟槽形态参数对钢管结构的影响研究不够深入。通过引入正交试验法,以钢管最大竖向变形和钢管顶、腰、底处环向弯曲应力为试验指标,进行回填土变形模量E₁、砂垫层变形模量E₂、垫层包角θ、沟槽底部开挖宽度B和沟槽侧壁倾角α关于试验指标的敏感性分析。研究表明:对钢管变形和应力敏感性较高的因素有E₁、E₂、α;B的敏感性较低;θ的敏感性最低。埋地钢管的土体变形模量高、沟槽窄对钢管结构有利,沟槽侧壁倾角影响较为复杂,需结合具体工程进行分析。研究成果可为合理选取埋地钢管的结构设计参数,提供一定的参考依据,同时也为类似问题提供一种分析思路。     

砂土原位应力场中的灌注桩成孔卸荷收缩理论解

为了探究钻孔灌注桩在竖向成孔时伴随的孔周土体径向应力的卸荷情况,基于SMP屈服准则及非相关联流动法则,探讨了初始原位应力场条件下砂土竖向钻孔孔周存在的2个塑性区的应力状态工况,并推导了该工况的应力场、位移场的解答,给出了工况判别标准。结果表明:静止侧压力系数K₀、土体内摩擦角φ的选取关系到孔周塑性区半径r_e,r_p的变化,对塑性区的产生和发展有很大影响;不同K₀和泥浆重度r_mud下的孔壁相对位移、孔壁应力均随着钻孔深度的增大而呈线性增大,孔壁相对位移随K₀增大而增大,随r_mud的增大而减小,但孔壁径向和环向应力并不随K₀的改变而改变;砂土竖向成孔的孔周塑性区范围几乎沿深度不发生变化,塑性半径r_p对钻孔孔壁环向应力有较大影响。提出的理论解对于砂土初始原位应力场中的灌注桩成孔卸荷问题具有一定的理论意义。     

塑性混凝土相对弹性变形特性试验研究

为了探讨塑性混凝土应力-应变曲线直线段P₁和P₂的取值范围,从而得出弹性模量的取值,通过对4组不同混凝土配合比的48个试件,进行了单轴抗压强度试验。通过试验绘制了典型应力-应变曲线,选取了曲线的近似直线段,进而分析割线模量和计算区间内切线模量均值的相近程度,并对直线段弹性模量计算公式中如何对P₁和P₂取值进行了研究。试验结果表明:塑性混凝土应力-应变曲线上升段存在近似直线段;塑性混凝土的强度＜5MPa时,选取60％和80％峰值应力作为弹性模量计算公式中P₁和P₂的值比较符合塑性混凝土的实际情况;反之,则需要更进一步的研究。试验研究成果为解决低强度塑性混凝土材料性能取值难问题提供了一种较好的方法。     

三峡工程地下厂房区域地应力测量与研究

 叙述了三峡右岸地下厂房第三次进行地应力测量的情况。综合分析比较前两次测量成果后指出：在该测量区域地应力场以构造应力场为主，自重应力场为辅，最大主应力的方向为NWW向，倾角接近水平，量值约9～10MPa，最大水平主应力的方向为NW58°，与拟建的地下厂房轴线NE43°线成79°夹角。     

混凝土徐变应力计算方法及应用

采用应变计(组)只能监测应变计埋设方向的坝体内部混凝土应变,工程应用中需要把监测成果转换为徐变应力.通过对转换方法--应力增量法进行改进,增加主应力计算,并基于MATLAB编写计算及绘图程序.把程序应用到金安桥水电站碾压混凝土重力坝,可方便快捷地得到测点各监测时刻的应力状态及时程曲线.实践结果表明,该程序快捷、有效,值得推广.     

饱和软黏土应变累积特性及经验模型

为了更加真实地描述地基饱和软黏土在长期交通循环荷载作用下的永久变形特性,借助GDS变围压动三轴试验系统对温州饱和软黏土开展了一系列恒定围压应力路径(CCP)以及变围压应力路径(VCP)下的部分排水循环加载试验,重点分析了循环动应力比(CSR)、应力路径(α)及其长度(L)对饱和软黏土永久轴向应变的影响。试验结果表明:在给定的循环次数(N)下,永久轴向应变随着CSR的增大和α的减小而增大,可分别采用指数函数和对数函数描述永久轴向应变与CSR和α之间的关系。基于试样经历10 000次循环后的永久轴向应变,通过归一化处理发现归一化永久轴向应变(ε^p_{a,10 000}/ε^p,CCP_{a,10 000})与归一化应力路径长度(L/L_CCP)和归一化平均主应力幅值(p^ampl/p^ampl_CCP)之间分别呈对数和线性关系且与CSR无关。进一步构建了考虑CSR、α以及N综合影响的对数型经验模型并对不同应力路径下的永久轴向应变进行了预测,预测结果与实测值呈现出较好的一致性。     

基于电磁感应特性的钢绞线应力检测试验研究

针对现有技术难以有效检测在役斜拉桥镀锌钢绞线拉索应力状态的问题,结合电磁无损检测技术在检测铁磁性材料应力方面的优势,提出了一种基于电磁感应特性的镀锌钢绞线拉索应力检测方法。设计了8个镀锌钢绞线试件,运用万能试验机对试件进行控制张拉,利用LCR数字电桥采集试件张拉过程中的电磁信号,研究电磁信号的变化特征,分析电磁信号和试件应力之间的关系。研究结果表明:试件相对磁导率μ_r随着应力σ的增加先增大后减小,在应力达到试件抗拉强度f_ptk的73.29%时存在极大值;试件相对磁导率对应力的梯度dμ_r/dσ随着应力的增加先增大后减小,在应力达到试件抗拉强度f_ptk的36.07%时存在极大值,且当梯度dμ_r/dσ≥0时,试件应力处在试件抗拉强度f_ptk的73.29%之内。该试验验证了基于电磁感应特性技术检测钢绞线应力的可行性,可为今后镀锌钢绞线拉索应力检测提供技术参考。     

Cu2+污染红黏土抗剪强度与电阻率关系研究

为了探索快速评价重金属污染红黏土强度特性的新型手段,在室内开展不同浓度、不同干密度的Cu²⁺污染红黏土的直剪试验及其电阻同步测试试验,得到土体剪应力、电阻率-剪切位移同步变化曲线;分析初始干密度、垂直压力、Cu²⁺浓度对抗剪强度、电阻率的影响;依照抗剪强度指标(C、φ)原理选取电阻率指标(ρ₀、φ₀),并分析Cu²⁺浓度对抗剪强度指标(C、φ)、电阻率指标(ρ₀、φ₀)的影响;以Cu²⁺浓度为中间变量,进一步探讨抗剪强度与破坏电阻率、抗剪强度指标(C、φ)与电阻率指标(ρ₀、φ₀)之间的定量关系。试验结果表明:Cu²⁺污染红黏土剪应力-位移曲线呈典型的应变硬化型,电阻率随剪切位移的增大而减小;抗剪强度随初始干密度、垂直压力的增大近似线性增大,而电阻率随初始干密度、垂直压力的增大近似线性减小;抗剪强度及其指标(C、φ)、电阻率及其指标(ρ₀、φ₀)与Cu²⁺浓度间均呈负指数函数关系;抗剪强度与破坏电阻率、黏聚力与初始电阻率、内摩擦角与电阻率关系曲线倾角间的变化趋势一致,均呈现出较好的指数函数关系,可用于快速评价Cu²⁺污染红黏土强度特性变化。     

循环孔隙水压力下混凝土力学特性研究

为研究不同孔隙水压循环次数、不同加载速率下的混凝土的力学性能,对直径为300 mm,高度为600 mm的混凝土试件进行0,10,50,100,200次循环孔隙水压的预处理(孔隙水压的上限为3 MPa,下限为1 MPa),然后在3 MPa的围压下进行4种应变速率(10^-5,10^-4,10^-3,10^-2 /s)下的常三轴(σ₂=σ₃≥σ₁)抗压性能试验。结果表明随着应变速率的不断增加,混凝土的峰值应力增大,峰值应变整体上呈增大的趋势;随着循环孔隙水压次数的不断增加,混凝土的峰值应力呈阶段性变化,100次之前呈增大趋势,100次之后呈减小趋势,峰值应变无明显规律性变化,弹性模量呈减小趋势。     

成层状堆沉积土石混合体的结构量化表征及其应用

第四纪浅表堆沉积土石混合体广泛分布于地表,从结构特征研究其力学特性是解决日益复杂的岩土工程问题的有效途径之一。目前,土石混合体结构的量化主要从密度、含石量、孔隙比等宏观指标间接描述,而微细观的结构指标存在尺度间关联的技术瓶颈。为了更好地研究土石体堆沉积结构对土石混合体力学行为的影响,针对堆沉积演化的成层状特征,采用标准差量化其块石分布形式,借鉴综合结构势理论,将均匀与不均匀土石混合体三轴剪切试验偏应力的比值定义为结构参量m_s,分析该参量随轴向应变ε₁、不均匀度s及围压σ_3c的变化规律,得到其量化表达式,并引入双屈服面弹塑性本构模型进行修正应用。结果表明:m_s的变化规律能够较好地体现成层状结构特征对土石混合体力学行为的影响,且土石混合体综合结构势在应变为5%时接近完全释放,特征值m_s(5%)几乎能完全反映结构对力学特性的宏观影响;同时,引入m_s后的修正本构模型在偏应力精度方面减小了约28%的平均误差,能够更合理地反映成层状土石混合体的宏观力学特性。     

再生骨料混凝土单轴受压试验研究

为研究再生骨料混凝土在单轴受压情况下的本构关系,以某道路废弃混凝土作为再生骨料,制作了45个尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试件,研究再生骨料混凝土在不同取代率、不同水灰比下的单轴受压应力-应变关系,建立了再生骨料混凝土的本构关系。结果表明:随着再生骨料取代率的增加,再生骨料混凝土的峰值应力f_c整体呈先减小、后小幅度增大再减小的变化趋势;峰值应变ε₀整体呈先增大、后减小的变化趋势;随着水灰比的增加,峰值应力f_c由于取代率的不同而呈现不同的变化趋势,但总体上呈下降趋势;峰值应变ε₀基本均呈先增大、然后基本不变或略微减小的趋势。总体而言,再生骨料混凝土的峰值应力略小于天然混凝土,再生骨料混凝土的应变略大于天然混凝土。研究成果可为再生骨料混凝土的推广应用提供技术支持和参考。