珠海软土次固结特性试验研究

对广东珠海某大桥地基软土进行一系列一维次固结试验,通过分析土体在不同含水率及加卸载条件下次固结系数的变化规律,研究了珠海地基软土的次固结特性。结果表明:软土在次固结过程中,随着固结围压的增大,次固结系数逐渐增大;软土次固结过程受土体含水率的影响;卸载再加载后土体次固结系数呈减小趋势。试验及分析结果对工程实际具有一定的指导意义。     

受施工卸载扰动黄土的变形与强度特性研究

各种施工活动都不同程度地对周围土体产生扰动影响,应力状态与应力路径的改变作为施工卸载的关键影响因素,对施工扰动起着主导作用。在分析基坑开挖及隧道与地下洞室掘进卸载作用的基础上,根据不同施工工况的特点,制定了室内非常规三轴卸载试验方案,对不同卸载应力路径下的应力-应变关系曲线、强度与变形特性及破坏特征进行了一系列卸载试验研究。试验结果表明,卸载作用下的强度与变形特性、变形模量及破坏特征与加载路径存在很大差别,挤长破坏的抗剪强度较压缩破坏低,挤长破坏的最大轴向应变仅为压缩破坏的1/3～1/2。     

平面应变加、卸荷条件下考虑初始应力的原状黄土#br# 强度与变形特性试验研究

针对黄土工程中的众多平面应变加、卸载问题,利用平面应变改造后的西安理工大学真三轴仪,模拟黄土原位沉积方向及不同初始应力状态,在不同围压下对不同初始应力状态原状黄土进行竖向加载和侧向卸载平面应变试验,揭示不同初始应力状态原状黄土在加、卸载不同应力路径条件下的强度和变形特性。研究结果表明：两种应力路径条件下的应力应变曲线均呈硬化型,加载曲线均高于卸载,加载强度大于卸载强度,但卸载时,土的强度发挥较快。剪切过程中,黄土的侧向变形与竖向变形均呈非线性关系。竖向加载时,土的初始应力状态k值对土强度和变形的影响与固结围压的大小关系紧密;侧向卸载时,k值的增大可以限制侧向变形的发展。竖向加载条件下的体积应变均为剪缩,侧向卸载时均为剪胀。加、卸载条件下p-q平面内的破坏强度线基本一致,近似呈线性关系。侧向卸载条件下土体破坏时的应变远小于竖向加载和常规三轴试验。随着k值的增大,加、卸载应力路径时,黏聚力均线性减小,内摩擦角均线性增大。     

扰动土旁压试验初探

扰动后土体强度和变形特性的研究非常重要,针对工程活动扰动及人为扰动多采用室内试验进行模拟,结果往往不具有可重复性,常规原位测试手段,仅能获得扰动土体强度变化,不能获得应力应变关系变化。以旁压试验方法研究土体扰动前后的强度和变形指标变化,对上海第(4)、(5)、(6)层粘性土在扰动前后分别进行旁压试验,研究不同土层扰动前后的强度和变形规律。从扰动前后的旁压试验对比发现,扰动后土体的强度有明显变化,初始压力、临塑压力以及旁压模量等均有明显下降,扰动对土体的变形规律也有较大影响,旁压试验弹塑性阶段的旁压曲线在扰动前后差别明显,极限体应变也产生明显下降。     

土体K_0加卸载过程中水平应力变化研究

采用JCY型K0固结仪,对不同密实度的砂土、饱和粉土和饱和粉质黏土进行K0加卸载试验,采用K0加卸载模型对土体加卸载过程中的水平应力σ′h和竖向应力σ′v的关系进行描述,结合土体物理力学特性对K0加卸载模型参数进行探讨。试验结果表明:对于黏性土和非黏性土,土体加载过程中σ′v-σ′h关系为线性,卸载过程中σ′v-σ′h关系为非线性;土体竖向应力σ′v卸荷至零时,土体中的残余水平应力σ′h与土体黏性相关,采用土体的K0加卸载模型可对土体K0加卸载过程中的σ′v-σ′h关系进行良好的描述;土体的K0加卸载模型参数K0(NC)和α与其内摩擦角φ′相关。     

岩石试样的加载卸载过程及杨氏模量

利用伺服试验机对岩样进行常规三轴的加载、卸载试验 ,研究岩样变形特性与应力状态的关系。岩石内部存在裂隙 ,加载过程中裂隙会闭合、滑移 ,逐步产生摩擦力 ,其最大值受到轴向应力和围压的显著影响 ,但具体数值、是否达到最大摩擦力由局部应力状态决定。卸载时摩擦力的作用方向会发生改变 ,并抑制裂隙面之间滑移变形的恢复 ,使岩样内部产生残余变形。围压对杨氏模量的影响与岩石内部的损伤状态有关 ,但岩石的损伤特征不能从岩样轴向压缩的加载或卸载杨氏模量直接反映。     

考虑应力路径的土体微观孔隙及宏观变形特征试验研究

为了明确工程建设中岩土体遭受复杂应力路径从而呈现出不同变形破坏模式的机制,以银西高铁早胜三号隧道典型古土壤围岩为研究对象,利用多应力路径三轴仪对试验土样进行不同应力路径的三轴剪切试验,同时通过低场扫描核磁共振得到试验土体的孔径分布特征。宏细观结合,明确不同应力路径条件下土体变形破坏机制。试验结果表明:轴向加载及侧向卸载两种应力路径条件下,土体应力–应变曲线均表现为应变硬化型。初始围压直接影响土体应力-应变曲线的变化趋势。根据归一化曲线,2种应力路径条件下土体应力–应变关系均符合双曲线模型;同时,土体的p-q(平均剪应力–广义剪应力)曲线均呈现出良好的线性关系,相同应力路径下,曲线变化趋势一致,空间位置表现出两两平行的关系。而初始固结围压直接决定了p-q曲线的位置。从土体剪切强度来看,初始围压对提高土体强度起到了重要作用。当轴向加载时,土体黏聚力、内摩擦角均大于相同条件侧向卸载时的量值,尤其在黏聚力方面表现的更为明显;最后,土体初始围压与变形呈现出良好的相关关系。初始围压越小,相同偏应力条件下,土体产生得变形越大。T_2谱峰值强度较大,驰豫时间范围较大。同时,试验土样中小孔隙含量较少,而大孔径含量较多。相同初始围压条件时,土体经历侧向卸载时,T_2谱峰值较大、驰豫时间较长,即土体中大孔隙含量较多。相同偏应力条件下,变形更大。另外,试样虽然达到相同轴向应变条件,但不同应力路径、不同初始围压会使得土体蕴含着不同的孔隙信息。     

大理岩加卸载力学特性的研究

利用锦屏一级水电站坝址区边坡的大理岩试件进行了加载和卸载条件下的系列三轴试验,对大理岩在加、卸载条件下的力学参数进行了计算整理,并对其应力–应变全过程曲线进行分析和比较。结果表明,大理岩在不同试验路径下的参数变化明显同加载条件比较,卸载条件下的变形模量减小,相同围压条件下抗压强度减小,而抗剪断强度参数中c值大幅减小、?值略有增加;在破坏过程中表现为卸载条件下侧向应变值较同等围压加载条件时增大,塑性特征减弱而脆性特征增强。这一结果揭示了大理岩在加、卸载条件下力学特性的具体差异,对解决工程实际问题有重要的参考价值。     

岩石加卸载变形特性及力学参数试验研究

通过加载和卸载两种力学状态的全过程应力-应变试验 ,揭示了岩体在加卸载时变形特性的差异 ,并结合试验结果 ,引入损伤力学概念 ,推导不同岩性岩石的损伤演化方程。     

不同应力路径下花岗片麻岩渗透特性的试验研究

 采用全自动三轴伺服仪,对花岗片麻岩开展渗流应力耦合试验,研究常规三轴压缩和轴压循环加卸载2种应力路径下,渗透率与渗压、围压、有效围压、体积应变及应力路径等因素的关系。结果表明：(1) 在2种不同应力路径下,岩石渗透率演化规律有差异性和一致性,同种路径下变形各阶段渗透率随有效围压增大而减小,但渗透率曲线的形态保持不变;(2) 渗压和围压对渗透率的影响,通过对岩石变形过程中内部微裂纹和孔隙变化产生作用,有效应力系数发生改变,有效围压效应随之改变;(3) 循环加卸载试验中,卸载渗透率均明显大于相应加载渗透率,体积应变转折前,加载渗透率减小,卸载后渗透率增加,形成比较完整的渗透率回滞环,体积应变转折后,加载渗透率增大,卸载渗透率降低不能够完全恢复;(4) 体积应变较轴向应变更清楚和灵敏反映渗透率变化规律,可把体积转折应变或其对应应力作为岩石渗透率变化的一项指标。试验研究旨在为岩石工程渗流–应力耦合稳定性分析提供参考。     

国家体育场钢结构支撑卸载分析

根据国家体育场主体钢结构安装方法———分段吊装高空组拼方法(简称散装法),以及支撑卸载点多、分布范围广等实际情况,从钢结构支撑卸载过程的支撑反力分析入手,运用有限元软件ANSYS详细对比计算分析了大跨度马鞍形空间钢结构屋面支撑的卸载顺序和卸载步骤,择优确定了分阶段整体分级同步卸载的原则和具体的卸载步骤。     

不同初始卸荷水平和水压下砂岩卸荷力学特性试验研究

深部岩石所处的不同初始卸荷水平状态及水压环境对其力学特性影响明显,基于对砂岩进行常规三轴加载试验、不同初始卸荷水平及水压条件的卸荷试验,研究了卸荷条件下砂岩的极限强度、变形特征、变形损伤以及卸荷抗剪强度。研究结果表明:初始卸荷水平n一定时,随着水压p的增加,卸荷极限强度的降低呈现先快后慢的规律,岩样更容易发生破坏,脆性特征更明显,损伤变量ω也呈增加趋势;当水压p一定时,随着n的增大,卸荷极限强度线性增大,统一围压降参数η线性降低,损伤变量ω也减少,且n从0.9到1.0的过程中,ω降低更明显。综合初始卸荷水平n和水压p的影响,对摩擦角和黏聚力进行了二元函数拟合,利用该拟合公式可以预测不同n,p条件下的黏聚力和摩擦角,具有一定工程意义。并基于对试验数据的拟合,对不同n,p作用下的砂岩Mohr–Coulomb准则表达式进行了修正。     

钢结构支撑体系卸载技术

钢结构支撑体系的卸载是钢结构施工中的重要环节。卸载施工前应进行计算分析、确定卸载方案、确定卸载组织机构,卸载时应重视各项监测数据,做到同步卸载、变形协调、分级循环,将承重支架荷载逐步转换到结构上。通过大量施工实例,总结出机械螺旋千斤顶卸载工艺、砂箱卸载工艺、液压千斤顶卸载工艺、可供同类施工参考。     

Research on unloading nonlinear mechanical characteristics of jointed rock masses

Geological environments of rock mass projects are always very complicated, and further investigations on rock mechanical characteristics are needed. There are considerable distinctions in rock mechanical characteristics under unloading and loading conditions. A series of tests are conducted to study the stress-strain relationship of rock masses under loading and unloading conditions. Also, the anisotropy, the size effect, and the rheological property of unloading rock mass are investigated. The tests presented in the paper include model test and granite rheological test, which are conducted considering geological condition, rock mass structure, in-situ stress field of the permanent shiplock of the Three Gorges Project. The main differences between loading and unloading rock masses are stress paths, yield criteria, deformation and strength parameters, etc.. Different structural plane directions affect unloading rock mass evidently. With increasing size, the tensile strength, the compressive strength, the deformation modulus, the Poisson’s ratio and the anisotropy of rock mass all decrease. For sandstone samples with parallel bedding planes, the cohesion c increases but the internal friction angle ? decreases under unloading condition when compared with the values under loading condition. While for samples with vertical bedding planes, the trend is adverse. The rheological property of rocks has close relationship with the tensile stresses of rock masses. When the sandstone samples are tested under high stress condition, their rheological properties are very obvious with the unloading of confining pressure, and three typical rheological stages are shown. Rheological rate changes with the variations in axial stress and confining pressure.     

土样回弹及再压缩变形特征的试验研究

通过固结回弹试验对土体的回弹变形规律进行研究,提出回弹比率的概念,更为清晰地反映出了回弹变形随卸荷比变化的发展过程:当卸荷比小于0.4时,土样卸荷产生的回弹量不到总回弹量的10%;而当卸荷比在0.9～1.0之间时,土样卸荷产生的回弹量占到总回弹量的40%～60%。将原有的卸荷比—回弹模量分析方法中的R-Ec与R-lgEc方法相结合应用,得出土体回弹变形发展的3个阶段,为回弹变形的计算提供参考,同时通过对卸荷比—回弹模量关系曲线进行拟合分析,可得到在任一卸荷比下土体的回弹模量。试验结果表明:土体回弹率与固结压力、卸荷比密切相关,反映了土体回弹变形的基本特征;在土样的再压缩过程中,再压缩变形大于回弹变形。结合模型试验实测结果,对土样的再压缩变形进行了研究。     

卸荷条件下黄土湿陷系数的计算方法及验证

自重湿陷性黄土场地桩间土在浸水作用下存在卸荷与湿陷的伴生过程,考虑卸荷作用的黄土湿陷变形还难以计算。首先探讨了卸荷湿陷与传统湿陷的差异性,分析了湿陷完成比、卸荷应力比等因素对黄土卸荷湿陷变形的影响,然后考虑各影响因素进行了卸荷湿陷试验,采用湿陷完成比、卸荷湿陷比和卸荷应力比来描述原状黄土的卸荷湿陷过程。由于逐级多次卸荷试验更符合工程实践中的连续卸荷工况,重点进行了多次卸荷试验。基于单次卸荷与多次卸荷试验结果,建立了考虑卸荷作用的湿陷系数计算方法。进一步采用卸荷湿陷系数,得到了考虑卸荷作用的自重湿陷性黄土场地桩间土自重湿陷量的计算方法,并通过室内验证试验与工程实例计算,论证了卸荷条件下黄土湿陷系数计算方法的合理性。     

沉管隧道大开挖回弹再压缩问题试验研究

为准确计算沉管隧道大开挖引起的基础坑底回弹再压缩,对粉质黏土和粉砂两种土样开展室内试验研究。提出根据卸荷比大小分段考虑回弹模量参数取值,对再压缩模量取为定值,归一化处理后进行回弹和再压缩的变形量计算,并与已有回弹量实测值的工程实例对比分析,结果表明新方法计算结果与工程实测结果吻合较好。运用该方法分析港珠澳大桥海底沉管隧道工程,确定了隧道开挖卸荷最大影响深度为开挖深度的1.73倍,强回弹区回弹量约为总回弹量的60%,为准确控制海底沉管隧道的最终变形量提供理论依据。     

从不同土的室内压缩回弹试验分析基坑开挖回弹变形的特征

采用卸荷比—回弹模量分析法对砂土、粘性土、淤泥及淤泥质土的回弹变形研究发现,不同性质的土卸荷影响深度亦不同:砂土的卸荷影响深度要小于粘性土的卸荷影响深度,而黏性土的卸荷影响深度又比淤泥及淤泥质土卸荷影响深度小;则在相同开挖条件下,在工程中计算回弹变形量时考虑基底以下土性的不同而引起的计算深度上的差异是更为准确;在相同固结压力下,淤泥及淤泥质土土样的最终回弹量大于同条件下粘性土最终回弹量,砂土的最终回弹量最小。回弹变形随时间的发展与固结压力、卸荷比、土的性质密切相关,同时土性的不同在回弹变形随时间的发展上又存在明显的差异。     

软土卸荷孔压特性的试验研究

本文在试验的基础上,对饱和软粘土的卸荷孔压特性进行了研究。试验表明:在卸荷应力路径下,孔压表现出先增加后降低的特性,而且随着固结压力的增大,这种特性表现的更突出。如果忽略初期的孔压增加,归一化的孔压与主应变表现了较好的直线关系。通过普通三轴试验和真三轴试验的对比分析可以发现:对于相同的应力路径,平面应变情况下主应变随孔压变化的速度远小于轴对称试验的变化速度。     

裂隙岩体加载和卸荷条件下应力强度因子

裂隙岩体在加载和卸荷条件下的力学特性有显著的区别。研究裂隙岩体在卸荷条件下的变形和强度特性具有重要的理论和现实意义。本文利用断裂力学知识 ,分析了单轴、三轴加载 ,单轴卸荷、围压卸荷和轴压卸荷各阶段的应力强度因子 ,给出了各种情况下应力强度因子的显式表达式 ,并研究了单轴、三轴加载和单轴卸荷、围压卸荷和轴压卸荷各阶段的应力强度因子的相同和不同点。对实际岩体工程具有重要的参考价值