改良千枚岩填料压缩特性试验分析

土体压缩特性是影响山区港口改良软岩填料施工及营运过程的重要性质。以外掺5%水泥改良弱风化千枚岩填料,设定4种碾压荷载及5次循环加卸荷,采用改进高压杠杆固结仪,测得不同应力状态下土体应变、压实度及孔隙比,揭示加卸载过程压缩模量及回弹模量变化规律。试验结果分析表明,改良千枚岩填料变形主要存在于第1次加载过程,随碾压荷载增加而显著增大。孔隙比随加卸荷循环次数曲线呈下凹形态,碾压荷载100 kPa时孔隙比随加卸荷循环次数曲线非线性显著;碾压荷载200 kPa时土体压缩性随压实遍数增加从中等变为低压缩性,此时回弹模量取极小值。建议山区港口进行改良软岩填料填筑施工时,宜选用200 kPa施工碾压应力进行第1遍静压,后续施工可适当提高碾压应力。     

交通荷载路径下超固结软黏土变形特性研究

长期交通荷载作用下软基道路往往产生过大沉降,超载预压地基处理是目前控制沉降的有效方法。经超载预压处理后,路基软土表现出明显的超固结特性。利用GDS空心圆柱扭剪系统模拟交通荷载应力路径,对不同超固结比软黏土进行不排水循环加载试验,研究超固结比对软黏土应变发展规律、应力-应变滞回曲线发展规律、回弹模量发展规律的影响。试验结果表明:超固结作用可以限制循环荷载作用下软黏土累积应变的发展;当荷载一定时,土体的超固结比越大,循环荷载作用下的累积应变值就越小,孔压和累积应变达到稳定所需要的循环次数就越少;当荷载一定时,超固结比越大,应力-应变滞回曲线随循环次数的变化越不明显;土体的回弹模量越大,弹性特征越明显。     

堆石料在不同应力路径下的颗粒破碎特性

采用大三轴试验设备,对直径为300 mm、高为600 mm的圆柱体堆石料试样进行了三种不同应力路径的固结排水试验,包括常规三轴压缩试验、等平均应力试验及等向压缩试验,探讨不同应力路径下堆石料的颗粒破碎特性,常规三轴压缩试验围压为200、400、800、1 200 k Pa,等平均应力试验平均应力为200、400、600、800 k Pa。试验结果表明,应力路径对堆石料的颗粒破碎特性有很大的影响。常规三轴压缩试验的应力—应变关系近于双曲线,低围压时试样先剪缩后剪胀、高围压时剪缩;等平均应力试验的应力—应变曲线呈应变软化型,体变表现为先体缩后剪胀。计算得到的颗粒破碎指数表明,等平均应力试验的颗粒破碎最为严重,等向压缩试验的颗粒破碎轻微。     

端锚粘结式锚杆受力特性试验研究

为研究端锚粘结式锚杆锚固段力学特性,以水泥水玻璃砂浆端锚锚杆体为研究对象,采取小应变高频动荷载等效成大应变低频荷载的加载模式,进行反复拉拔试验,得出在不同的外载荷作用下,端锚锚杆在锚固段各位置处拉应力与剪切应力变化趋势。结果表明:采用小应变高频变动荷载加载模式的正确性和可靠性,可满足端锚模型试验要求;在加载频率为430.882 Hz情况下,端锚自由变形段应力应变的数值最大,在锚固段远端产生波谷值,最小值可以接近0,沿锚杆体轴向产生的应力分布近似为正弦函数的λ/2波长之间的波形图;通过试验结果处理分析可求解出沿锚杆体的剪切应力分布、位移情况曲线和τ-u曲线,在端锚锚固变形段的剪应力取得较大值,同时伴随着循环加卸载增量百分比和次数的增加,剪切应力峰值发生传递性,逐渐缓慢向锚固段底端的方向移动,最终导致锚固段的锚固特性失去工作效能。     

不同动应力比下加筋前后砾性土的动三轴试验分析

针对加筋前后饱和砾性土填料的动力特性,开展循环荷载下饱和砾性土动三轴试验。对比分析不同动应力比下加筋作用对饱和砾性土轴向累积应变、回弹模量和动孔隙水压力等动力特性的影响,并对不同动应力比下的轴向累积应变与振次关系进行拟合分析。结果表明:加筋前后,试样的轴向累积应变均随动应力比的增大而增大;与加筋前相比,加筋后的试样轴向累积应变均有减小;加筋前后,试样的回弹模量均随动应力比的增大而增大,且加筋试样的回弹模量均大于无筋试样;随着动应力比的增大,无筋试样的动孔隙水压力减小,加筋试样动孔隙水压力变化不大。加筋前后,砾性土轴向累积应变与振次的拟合公式和拟合参数可为预测加筋砾性土在长期循环荷载作用下的累积变形提供参考。     

纤维红黏土三轴试验与数值分析

对加入不同含量与长度的纤维红黏土压缩特性进行了三轴试验。试验结果表明,纤维红黏土强度与吸附应变能随纤维长度及含量的增加而提高,其应力应变关系曲线在某一应变水平下具有分段特性。基于上述特点,采用双曲线与直线组合表达纤维红黏土的应力应变关系。依据试验结果,通过线性与非线性拟合给出相关试验参数。基于ABAQUS有限元计算软件,建立了三轴试验的三维计算模型,并依据试验工况进行计算。数值计算结果可较好模拟试验结果,表明了所提出的纤维红黏土应力应变关系的正确性。     

岩石力学基本理论中变形参数的分段性讨论

现行的岩石力学理论将岩石的变形参数作为岩石的一个确定性指标进行研究,实际上变形试验获得的应力-应变曲线具有明显的分段特性.通过典型岩体试验,研究了岩石变形参数有效应用条件或有效应用区域,结果表明:在工程可能最大荷载条件下的岩石应力-应变关系曲线,才是需要重点研究的有效区域,在有效区域结合分段性进行分段叠加,研究岩石的变形参数,才是符合工程实际、满足设计应用需求的.     

饱和黄河岸滩粉土循环荷载后的变形强度特性

对黄河岸滩饱和粉土在固结不排水条件下进行了一系列单调加载、循环荷载后单调加载的三轴试验,研究了动应力幅值、围压及动孔压比对循环荷载后力学特性的影响,提出了可考虑围压及动孔压比影响的粉土循环荷载后单调加载应力应变关系的变形模式。试验结果表明:循环荷载作用完全液化时,动应力幅值变化对液化后力学特性的影响很小;循环荷载后单调加载的有效应力临界状态线与单调加载时相同,不受循环荷载作用历史的影响。与单调加载时相比,循环荷载后的不排水强度及初始切线模量皆产生衰化,衰化程度随动孔压比的增大而增大,初始切线模量的衰化程度更明显;不同围压下循环荷载后的不排水强度比、初始切线模量比及破坏比,皆与动孔压比之间有良好的归一化关系;粉土循环荷载后的应力应变关系可以用双曲线模型来描述,模型计算值与试验实测值基本吻合。     

孔隙水压循环次数对混凝土损伤影响

历经不同孔隙水压循环次数（0,10,50和200次）后,进行了中低应变速率(10-4/s)下混凝土常三轴受压损伤特性试验研究,分析其峰值应力、应变和弹性模量等基本力学参数随孔隙水循环次数变化的关系。同时依据受压切线模量的退化定义了损伤变量,得到应力水平比 损伤曲线,对混凝土损伤特性进行了研究。结果表明:①历经不同孔隙水循环后,混凝土常三轴受压峰值应力和应变随循环次数的增加呈指函数增加的趋势;弹性模量随循环次数的增加呈幂函数减小趋势并逐渐趋于平缓。②历经不同孔隙水循环次数后,混凝土的损伤发展速度整体上均大于0次循环,且随着循环次数的增加损伤速度逐渐降低。③通过应力水平比 损伤曲线,将混凝土损伤演化过程分为3阶段:损伤起始阶段、损伤发展阶段和损伤失稳阶段,同时依据所求损伤变量数据,拟合构建了损伤随应力水平比的演化方程。④依据损伤3个发展阶段定义了损伤界点,分析了损伤界点和损伤3阶段的应力水平区间长度随不同循环孔隙水压次数的变化。分析表明,随孔隙水压循环次数的增加,损伤界点对应的应力水平先增后减。     

冻融环境下水工碾压混凝土单轴动态抗压性能研究

为研究冻融循环和加载应变率对水工碾压混凝土抗压力学性能的影响,通过室内模拟碾压混凝土坝工程配合比和施工工艺制备碾压混凝土试件,开展不同冻融循环次数（0、25、50、75次）下的冻融试验和不同加载应变率（10?5/s、10?4/s、10?3/s、10?2/s）下的单轴压缩试验,分析碾压混凝土冻融表观特征及加载破坏形态,研究冻融循环次数和加载应变率对抗压力学性能的影响规律;并基于多元回归分析方法,构建抗压强度、峰值应变、应力-应变曲线与冻融循环次数和加载应变率的相关关系。结果表明:碾压混凝土抗压强度与加载应变率呈线性增强关系,与冻融循环次数满足二次多项式的劣化关系;峰值应变与加载应变率满足二次多项式的降低关系,与冻融循环次数满足二次多项式的增长关系。通过全应力-应变拟合曲线与试验曲线的比较发现,在研究的应变率和冻融循环次数范围内,二者吻合较好。     

基于能量法的混凝土循环加卸载动态损伤特性

为了从能量法的角度研究混凝土循环加卸载下的损伤演化特性,利用大型动静力三轴仪对边长为150 mm的立方体混凝土试件,进行不同侧应力、不同应变速率的循环加卸载试验。用改进的Najar能量法,确定了一种新的损伤变量计算方法,对比分析了改进后的混凝土损伤演化曲线与试验所得混凝土应力-应变包络曲线,将修正后的Weibull-Lognormal损伤本构模型对试验数据进行拟合分析。结果表明:新的损伤变量计算方法简单,物理意义明确;改进后的混凝土循环加卸载损伤演化曲线可以分为三个阶段,损伤不变阶段、损伤加速发展阶段、损伤稳定发展阶段;选用的塑性变形公式与试验结果拟合较好;经过修正后的混凝土损伤本构模型能较好地模拟混凝土循环加卸载条件下的应力-应变包络曲线。     

混凝土在循环荷载下变形特性及加载曲线包络线的研究

为研究混凝土在循环荷载下的变形特性,进行了2种不同应变速率下(10^-5/s,10^-4/s)混凝土轴向循环加卸载试验,对混凝土残余塑性应变与卸载点应变的关系及其共同点应变与卸载点应变的关系进行深入分析,并采用改进的Weibull统计模型对循环加卸载曲线的包络线进行拟合。研究结果表明混凝土在循环加卸载作用下应力应变曲线的包络线与单调荷载作用下的应力应变全曲线基本一致;改进后的Weibull统计模型能较好地拟合包络线。     

黄土的动变形特性及模型研究

利用SDT-20型双向动三轴仪对原状黄土和重塑黄土的动变形特性进行研究,定性分析了不同试验参数对原状和重塑黄土动剪切模量和动剪切应变累积特性的影响。基于小应变前提,忽略试样在加载过程中的径向应变,并利用其轴向动应变推算出试样在动力加载过程中的孔隙比变化,作出e-σ_d曲线并分析了黄土试样的动力压缩特性。分析发现,和静力压缩不同,黄土的结构性在动力压缩过程中并没有表现出来,原状黄土和重塑黄土在动荷载作用下经历相似的形变过程,其e-σ_d曲线均存在明显的拐点,原状和重塑黄土均存在临界动应力σ_dc。当σ_d<σ_dc时,黄土的动变形发展缓慢;而当σ_d>σ_dc时,黄土的动变形急剧增大并迅速发生破坏。此外,提出双曲模型对黄土在循环荷载作用下的动应变累积特性进行了描述,并利用差分进化法求得模型参数,发现双曲模型可以较好地描述黄土在动荷载作用下的应变累积特性。     

基于声发射技术的混凝土动态损伤特性研究

为研究混凝土材料动态损伤特性及损伤演化规律,进行了不同加载应变速率下(10^-5/s,10^-4/s,7.5×10^-3/s)的混凝土单轴压缩试验,并实时采集相应的声发射信号;在分析声发射参数与应力应变关系的基础上研究了在循环加卸载条件下混凝土材料的塑性变形特性及损伤特性。结果表明:循环加卸载过程中损伤集中在前期和中期,损伤程度随加载时间的延长逐渐加重,循环次数越多,损伤越严重;随着累积残余塑性应变的增加,损伤变量逐渐增大,加载应变速率越大,峰值前的释放能量越大,混凝土破坏越严重;随加载应变速率的提高,损伤破坏的路径变短,加载应变速率差异越大,损伤破坏路径差异越大,但损伤变化曲线起点与破坏终点重合。     

轴向循环加载卸载条件下饱和软土变形特性试验研究

研究循环加卸载条件下软黏土的强度和变形特性具有一定的工程实践价值。利用自行改进和研制的连续加载一维K_0固结仪对饱和软土进行轴向循环加卸载试验。结果表明:各级卸载应力-应变曲线是双曲线,再加载曲线应力-应变关系在上级卸载载荷之前为双曲线,超过卸载载荷为直线,呈现不断硬化的现象,试样产生塑性变形和弹性变形,且塑性变形和弹性变形分别与卸载等级呈线性关系;以原有双曲线本构关系为基础,利用各级加载轴向最大应力和初始切线模量,卸载曲线的轴向最大应变和初始割线模量,引入新的模型参数,从而建立轴向循环加卸载的本构方程,并验证了其可靠性。对各级塑性滞回能进行了计算,随着卸载应力水平的增大,塑性滞回能不断增大,且通过拟合加卸载过程中消耗的塑性滞回能与卸载应力水平呈良好的二次曲线关系。     

加卸荷条件下大理岩变形特征及能量演化

为揭示深埋大理岩在不同应力路径下的变形特征和能量演化特征,基于大理岩的常规三轴试验和卸荷三轴试验,分析了大理岩变形破坏过程中变形和能量演化的围压效应和应力路径影响。结果表明:大理岩在加卸荷条件下均表现出显著的围压效应;卸荷条件下大理岩的损伤扩容应力阈值和峰值强度较加载条件下的低;加载应力路径下能量耗散阶段占比更大,卸荷应力路径下能量聚集阶段占比更大;加卸荷条件下损伤扩容点对应的总能量和弹性应变能与围压具有良好的线性关系;针对峰值应力对应的总能量、弹性应变能及耗散能,加载应力路径下其均与围压具有正线性关系,而卸荷应力路径下均与围压成指数关系。基于以上结论,提出了确定大理岩破坏点的定量方法,结合应力-应变关系曲线,有效地解决了高围压作用下大理岩破坏点难以确定的问题,为深埋洞室围岩的稳定性分析提供依据。     

取样卸荷对膨胀性泥岩强度与变形特性影响的试验研究

泥岩强度和变形参数是工程设计与施工控制的重要指标。为研究卸荷作用和水岩作用对膨胀性泥岩强度和变形特性的影响程度，选取南宁盆地典型膨胀性泥岩为研究对象，进行了加卸荷剪切试验和无荷膨胀率试验，在此基础上，分析了卸荷泥岩强度变化规律，探讨了水岩作用对卸荷泥岩变形特性的影响程度。试验结果表明，卸荷作用引起泥岩强度降低，压缩性增大，相比于加载条件，卸荷状态下泥岩的黏聚力明显较高，而内摩擦角则相对较小。引入卸荷比和强度损失率分析了卸荷泥岩的强度变化规律，卸荷泥岩强度损失率随卸荷比增加而增大，当卸荷比为0.7~0.8时，泥岩强度损失率最大。相对于卸荷作用，水岩作用对泥岩变形特性的影响较大，对样品的损伤约占30%~65%。研究结果表明获取试样力学参数中不能忽略取样过程对泥岩强度和变形特性的影响。     

软土卸荷强度试验方法探讨及试验研究

通过不同固结、剪切路径,对广州典型软土进行了卸荷抗剪强度试验,试验结果显示,不同的试验方法得到不同抗剪强度参数。不同试验方式下,土样卸荷后的抗剪强度指标都低于加荷下的抗剪强度指标;对基坑工程而言,采用DCU（侧向卸荷三轴试验）更符合实际情况,鉴于该试验方法较难,可采用DGK（先预压固结后卸荷至不同固结压力再进行快剪试验）得到的指标来代替。试验结果还表明：卸荷状态下土体应力应变曲线仍为双曲线形式,且曲线为加工硬化型;在相同的围压下,卸荷强度小于加荷强度;初始切线卸荷模量小于初始切线加荷模量,即用加荷下的加荷模量来代替卸荷下的卸荷模量将会使得工程偏于危险。     

基于PFC3D的无砂混凝土强度及损伤模式

为对无砂混凝土的强度及破坏损伤模式进行深入研究,借助离散元颗粒流软件PFC3D对无砂混凝土2种典型卵石骨料进行仿真建模,建立了7组孔隙率分别为0.26,0.28,0.30,0.32,0.34,0.36,0.38的无砂混凝土三维结构模型,模拟计算各组试块在单轴压缩试验下的受力及破坏情况。同时,对模型试块单轴试验中内部断裂发展情况进行监测统计。结果表明:随着模型孔隙率的增加,模型颗粒数、颗粒接触粘结数逐渐下降,抗压强度呈下降趋势;数值模拟曲线与多孔混凝土应力-应变曲线模型基本符合,与常规混凝土应力-应变曲线模型相比,在曲线上升阶段表现出更强的线性趋势,曲线下降段卸载迅速,体现出高脆性的特点;在模拟试验中,模型内部接触断裂多发生于模型边角及加载面处,在模型达到峰值强度后,断裂数急剧上升形成贯通的断裂面;根据峰值强度下断裂位置信息的统计分析定义了无砂混凝土“易破坏区”,该区域体积为试块总体积的47.6%,包含断裂数达到总断裂数的69%以上。研究结果可为无砂混凝土的力学及损伤机理研究提供参考。     

饱和分散性土变形特性试验研究

目前,人们对于分散性土的研究主要集中在分散性土的鉴定、抗渗和改性等方面,而对其变形特性方面的研究很少。针对此现状,采用单向压缩试验研究了不同压实度下饱和分散性土的变形特性。试验结果表明饱和分散性土的变形既与应力有关,也与时间有关,且具有明显的非线性特征;压实度对饱和分散性土的变形有显著的影响。试验数据的统计分析表明,饱和分散性土的应力-应变、应变-时间关系均可用幂函数的形式来表述;据此,建立了饱和分散性土的加荷本构模型和蠕变本构模型。通过对模型预测值与实测值的对比分析,发现该模型能够较合理地预测饱和分散性土的变形特性。