粘性土单轴拉伸破坏准则试验研究

通过常规指标对土体抗拉强度的评价,建立土体单轴拉伸破坏准则,利用自主研发的新型单轴拉伸测试系统对压实粘土开展了试验研究,并从两个层面建立了粘性土抗拉强度的表达式。研究结果表明,随着压实度的增加,抗拉强度线性增加;随着含水率的增加,抗拉强度先增加后减小。抗拉强度与粘聚力之间大致呈现线性关系,所建立的拉伸破坏准则可以较好的对土体抗拉强度进行评价。     

PVC纤维土三轴试验分析

采用三轴仪对PVC纤维土在固结不排水的条件下,进行常规三轴压缩试验,探讨在不同长度或掺量组合下该纤维土的应力-应变关系,分析影响纤维土应力-应变关系及其抗剪强度的因素.试验结果表明,该纤维土的抗剪强度较没有掺加纤维的素土有提高,说明纤维对土体存在补强的作用;同时,试验得出粘聚力是影响纤维土抗剪强度的主要因素.     

膨胀岩三轴膨胀试验的研究

介绍了作者所开展的膨胀岩三轴膨胀试验的设计和试验方法，并通过试验证实了膨胀应变是由于应力是第一不变量的改变所引起的结论，得出了膨胀岩吸水饱和值是体积应力函数的结论。     

加筋粗粒土大型三轴试验研究

采用大型三轴剪切仪,对粗粒土,加筋粗粒土强度变形特性进行了实验研究。试验结果表明不同围压条件下粗粒土和加筋粗粒土剪切的应力-应变关系类似,应力应变关系表现为应变硬化型;当轴向应变较小时,加筋效果不明显,随着轴向应变的逐渐增大,加筋效果逐渐发挥;粗粒土加筋后的内聚力c有明显增加,但是内摩擦角φ基本不变,侧向变形减小,体积变形增大;对邓肯-张模型的适用性进行分析,表明邓肯-张模型中切线弹性模量能很好适用于加筋粗粒土,但不能很好地反映加筋粗粒土变形特性;在试验的基础上提出了轴向应变与侧向应变的二次函数关系,建立了粗粒土的体积应变与轴向应变的函数方程,并对粗粒土以及加筋粗粒土的三轴试验体积应变数据进行了预测。     

基于大三轴试验的粗粒土应力剪胀方程

摘要：采用大三轴剪切仪对三种不同相对密度的双江口心墙坝覆盖层料,进行了各向等压固结条件下的排水剪切试验。基于试验成果,提出了一个适用于粗粒土的经验型应力剪胀方程,并通过分析剪胀方程参数与围压之间的关系,给出了剪胀方程参数的确定方法。采用本文剪胀方程和Rowe剪胀方程分别对多种粗粒土三轴试验结果进行了预测,结果初步表明,和Rowe剪胀方程相比,本文剪胀方程能更好地模拟粗粒土的剪胀性。     

压实花岗岩残积土软化特性试验研究

为研究土中水对压实花岗岩残积土的软化效应,以最优含水率为基准,在等压实度条件下,制作了3组不同含水率试样,进行不同围压下的固结排水三轴实验.研究表明土中水对压实花岗岩残积土具有较显著的软化作用,主要结论如下:1)土中水对强度的软化作用主要表现为粘聚力c的显著减小,而且随着含水率的增大,其软化效应成倍放大;2)在围压不大情况下(不超过100kPa),土中水对破坏偏应力的影响相当显著,但随着围压的增大,该影响减弱;3)邓肯-张模型的初始切线模量Ei值的变化基本可以反映土中水对压缩性的影响,而且同粘聚力c相似,土中水对压缩性的影响随含水率的增大呈放大趋势.     

重塑红土强度的三轴试验研究

采用三轴试验研究不同压实度下红土的应力变形规律,获得了不同压实度下红土的邓肯-张模型参数。结果表明:红土粘聚力及内摩擦角随着压实度增大而增大;其切线模量及体积模量也增大。初始压实度低的土样在剪切过程中均出现先剪缩再剪胀现象;而对初始压实度较高土样,只有在低围压下才出现剪胀现象,高围压下仍表现剪缩现象。     

海相软土三轴流变试验研究

采用应力控制式三轴流变仪对连云港海相软土进行试验,根据分级加载的方法,记录时间和土体的变形量、孔隙压力值,得到土体的应力-应变-时间关系曲线,从软土流变性质上分析解决软土地基工程事故,对海相软土的地基处理、海相软土地区高速公路和房屋建筑的设计施工有着重要的理论意义和工程指导意义.     

粗粒土三轴试验的细观模拟

对排土场粗粒土进行室内三轴固结排水试验,以此试验结果为基础,基于三维离散元颗粒流理论,从细观角度出发,以PFC3D为工具,通过自编程序并引入接触黏结模型,得到按级配生成的粗粒土三轴试验三维颗粒流模型.对比了不同围压下颗粒流模型与三轴试验的应力应变关系.分析了颗粒细观参数对粗粒土强度的影响.结果表明:按级配曲线得到的PFC数值模型的应力应变曲线的变化趋势与试验值一致,但强度值略低于试验值.粗粒土强度随颗粒间摩擦系数、接触处黏结强度的增大而提高;颗粒形状对材料的抗剪强度影响显著.研究意义在于从细观角度揭示影响粗粒土强度的因素,突破了常规三轴试验的局限性.     

不同颗粒强度人工模拟粗粒土三轴试验研究

通过制备不同强度水泥球形颗粒,并以一定级配制成人工模拟粗粒土,以此进行三轴固结排水剪试验,研究了颗粒强度对粗粒土强度及变形特性的影响。试验结果表明:颗粒强度对粗粒土强度和变形特性均有明显影响,颗粒强度的提高引起抗剪强度的增大以及体积变形的减小。低围压下,高颗粒强度的粗粒土表现为应变软化,低颗粒强度的粗粒土则表现为应变硬化,体积变形均为剪胀;高围压下各种颗粒强度的土均表现为应变硬化,体变表现为剪缩。线性强度指标c、φ和邓肯E-B模型参数K、K_b与模拟料颗粒强度的关系均可用直线表示,非线性指标φ₀、φ与颗粒强度关系则近似用二次曲线表示。峰值摩擦角φ_f与粗粒土颗粒强度也呈线性关系,颗粒强度每增大1 MPa,峰值摩擦角φ_f增大0.066 5°。     

岩石的强度准则及中间主应力的影响

Drucker Prager准则和Murrell准则中包含中间主应力 ,但并没有得到真正三轴试验结果的检验 ,也难以表示应力状态对岩样强度的影响 .D P准则与Coulomb准则外接时 ,其三轴伸长的强度可以达到无限 ;与Coulomb准则内接和相切时 ,反映最小主应力的作用偏小而中间主应力作用偏大 .Murrell准则表明岩石在 2个方向承载单轴压缩强度的压应力时 ,在第三个方向还可承载单轴拉伸强度以上的拉应力 ;其反映的最小主应力作用也特别低     

三轴压缩下粉砂质泥岩蠕变力学特性试验研究

为揭示三峡地区巴东组二段粉砂质泥岩的蠕变力学特性,采用RLJW-2000岩石流变伺服仪对饱和粉砂质泥岩进行了三轴压缩蠕变试验。试验在分级加载条件下进行,试验围压为1 MPa。基于试验结果,定量研究了粉砂质泥岩蠕变过程中轴向蠕应变与径向蠕应变的差异、轴向蠕变速率与径向蠕变速率的差异,得出了岩石的长期强度。研究结果表明:1)在各级应力水平下,试样径向蠕应变占径向总应变的比例始终比轴向蠕应变占轴向总应变的比例大,岩石的径向蠕变效应更明显。2)在破裂应力水平下,岩石径向蠕变比轴向蠕变先进入加速蠕变阶段,径向的初始蠕变速率、稳态蠕变速率以及加速蠕变速率均高于轴向相应的蠕变速率,以径向蠕变特征来判别粉砂质泥岩是否发生蠕变破坏更合理。工程实践中,应加强对岩石径向蠕变特性的监测工作,这对于工程失稳的预测预报更有意义。3)粉砂质泥岩的长期强度仅为其瞬时强度的74.4%,长期强度折减较大。4)试验中获得的长期强度实际上应为粉砂质泥岩的径向长期强度,径向先发生蠕变破坏从而导致试样破坏。     

(研究生论坛）温度作用后大理岩破裂及强度特性试验研究

温度是影响岩石力学特性的重要因素之一。开展了常温和温度(200℃、800℃)作用后锦屏大理岩的单轴、常规三轴试验,分析了温度作用对大理岩破裂特征及强度的影响规律。研究表明温度作用对大理岩的破裂形式和强度都有较大的影响。单轴压缩条件下,常温下的大理岩试件发生剪切和张拉复合破坏,而200℃和800℃温度作用后的大理岩表现出明显的张拉劈裂破坏特征。常规三轴压缩情况下,常温下的大理岩主要为剪切破坏;200℃温度作用后的试件有剪切、剪切和张拉复合破坏两种不同形式;而800℃温度作用后的试件,则有单剪破坏、剪切和张拉复合破坏、鼓胀破坏三种形式。相对于常温情况,200℃温度作用后大理岩内聚力略有增加,内摩擦角基本没有变化;800℃温度作用后,试件的内聚力大幅度降低,内摩擦略微增加。由于温度作用,岩石破坏形式比较复杂,强度离散性较大。用Mogi-Coulomb强度准则对温度作用后的大理岩强度进行回归分析优于Mohr-Coulomb准则。     

地基承载力计算中强度指标的理论分析

基于有效应力强度指标的唯一性假设和不同固结与剪切应力路径下正常固结土三轴压缩总应力强度指标与有效应力强度指标的理论关系式,讨论了取样应力改变、非各向均等固结、非常规剪切应力路径对总应力强度指标的影响;根据条形基础均布荷载下地基中的应力假设和应力特点,分析了地基内考虑应力条件的强度指标理论数值及其空间分布;讨论了应用不同强度指标理论值时地基承载力的计算结果及总应力强度指标的选用问题.     

饱和度对砾质土性质影响三轴试验研究

对糯扎渡土石坝心墙砾质土料进行了不同饱和度条件下三轴不固结不排水剪切试验,对非饱和砾质土的应力应变及强度特性进行了研究。结果表明,相同围压下,试样的变形模量随着含水率增大而逐渐减小;试样的强度随着含水率的增加而减小;试样的粘聚力和内摩擦角均随含水率增加而线性减小,且粘聚力比内摩擦角减小幅度较明显。     

高温高含冰量冻结砂土的三轴压缩力学特性

为深入研究高温高含冰量冻土的力学特性与变形机制,以不同含冰量的冻结砂土为研究对象,通过开展-1.5 ℃下的三轴压缩试验,讨论了围压和含冰量对冻结砂土力学特性的影响,并分析了常规饱和冻土与高含冰量冻土在变形机制上的差异。结果表明:针对砂土提出的“冰砂混合,分层压实,下部补水”的制样方法可制出土颗粒分布均匀的高含冰量饱和冻土试样;高含冰量冻结砂土与饱和冻结砂土的强度和体变差异很大,但不同含冰量的高含冰量冻结砂土的应力应变关系和体变很接近;不同围压下的67%含冰质量分数冻结砂土均为应变软化型,且随着围压的增大,试样应变软化的程度逐渐降低,体变逐渐由体胀向体缩转化;饱和冻结砂土受力时是由土颗粒、冰和未冻水共同承担;而高含冰量冻结砂土主要由冰直接承担外力,冰中夹杂的土颗粒间接地影响了冰的力学性质。     

再生混凝土基本力学性能试验分析

进行了再生混凝土配合比设计,完成了再生混凝土基本力学性能相关试验,并以天然骨料混凝土作为基准进行对比,主要研究了再生混凝土的立方体抗压强度、立方体劈裂抗拉强度、抗折强度的影响因素及变化规律。通过试验数据的统计回归,建立了再生混凝土抗压强度公式,给出了再生混凝土各项强度指标之间关系式。     

Investigation of the influence of intermediate principal stress on the dynamic responses of rocks subjected to true triaxial stress state

Precisely understanding the dynamic mechanical properties and failure modes of rocks subjected to true triaxial stress state(σ_1 σ_2 σ_3, where σ_1, σ_2, and σ_3 are the major principal stress, intermediate principal stress, and minor principal stress, respectively) is essential to the safety of underground engineering. However, in the laboratory, it is difficult to maintain the constant true triaxial stress state of rocks during the dynamic testing process. Herein, a numerical servo triaxial Hopkinson bar(NSTHB) was developed to study the dynamic responses of rocks confronted with a true triaxial stress state, in which lateral stresses can maintain constant. The results indicate that the dynamic strength and elastic modulus of rocks increase with the rise of intermediate principal stress σ_2, while the dynamic elastic modulus is independent of the dynamic strain rate. Simulated acoustic emission distributions indicate that the intermediate principal stress σ_2 dramatically affects dynamic failure modes of triaxial confined rocks. As σ_2 increases, the failure pattern switches from a single diagonal shear zone into two parallel shear zones with a small slant. Moreover, a recent triaxial Hopkinson bar experimental system using three bar pairs is also numerically established, and the measuring discrepancies are identified between the two numerical bar systems. The proposed NSTHB system provides a controllable tool for studying the dynamic triaxial behavior of rocks.     

不同围压下茅口灰岩渐进性破坏的试验研究

利用MTS815电液伺服控制刚性试验机进行不同围压下茅口灰岩三轴压缩试验,通过计算绘得相应裂隙体积应变图,分析得出裂纹起始应力、裂纹破坏应力。结果表明:随着围压的增大,应力门槛值均呈非线性增长态势,当围压超过17 MPa时,裂纹起始应力、裂纹破坏应力分别增加48.5%和20.1%,茅口灰岩延性开始增强;裂纹破坏应力为峰值强度的64%~75%,三轴压缩下茅口灰岩裂隙不稳定发展阶段较长;环向应变值随围压增大而增大,当轴力超过裂纹破坏应力进入裂隙不稳定发展阶段,环向应变增大2.7~3.2倍,用环向-轴向应力应变曲线图能较好的反映岩石应力门槛值。     

不同夹角Y型裂纹混凝土试样破坏特征的研究

本文对含非对称Y型分支裂纹混凝土试样在三向压缩载荷下的破坏特征进行了研究,利用ABAQUS软件进行了数值计算,并与试验结果进行了对比分析。试验和数值计算结果均表明: 随着分支裂纹与主裂纹之间夹角由小到大的变化,分支裂纹尖端的应力强度因子KI从负值变化到正值,而两个水平主裂纹尖端的应力强度因子KI的绝对值都在增加。但对KII而言,分支裂纹的应力强度因子KII先减小后增加,并在30°～45°之间出现极值。通过KImax随角度变化的曲线可知,当倾角为75°时试件的抗压强度最低,当倾角为90°时的强度次之,与试验基本吻合。