三轴仪K0系数测量与应力路径试验功能的研发

上海交通大学自行研制组装的高精度小应变新型三轴仪(以下均简称为新三轴仪)采用了内置轴压三轴室,集成了程序自动控制的应力、应变式加载功能以及线性差动变压器(Linear Vari-able Differential Transformer,LVDT)测量小应变功能.本文在此基础上进一步进行拓展,使其具备了测量土样K0系数...     

三轴试验条件下城市生活垃圾土的变形强度特性

在实验室对现场钻取的垃圾土样进行成分分析和试样制备,考虑填埋场内垃圾土的实际状态,采用三轴试验从试样尺寸、固结方式和应力路径等3个方面系统研究了垃圾土的变形和强度特性,试验结果表明：(1)直径分别为40mm和100mm两种尺寸的垃圾土试样的应力-应变关系具有相同的变化规律,偏应力随着轴向应变的增加逐渐增大,应变水平较大时应力-应变曲线呈上翘形状,应变超过30%仍没有出现屈服或达到峰值的迹象;轴向应变相同时,偏应力随着围压的增加而增大;轴向应变和围压都相同时,相比小尺寸试样,较大尺寸试样的抗剪强度较小.(2)得到了垃圾土的抗剪强度参数随轴向应变的线性表达式,小尺寸试样的黏聚力和内摩擦角分别约为较大尺寸试样的1.48倍和1.16倍.(3)等压固结、各向异性固结和K₀固结(3种固结方式的侧向土压力系数k分别为1.0、0.54和0.29)试验所得垃圾土的偏应力增量随着k值的减小而略有减小.(4)轴压不变围压逐渐减小的卸载试验结果表明,垃圾土的偏应力-轴向应变曲线类似双曲线形状,围压越大偏应力越大;围压减小到0后轴压持续增加的加载试验结果表明,垃圾土的偏应力-轴向应变曲线同...     

“动静三轴试验仪”伺服加载系统研究

根据土工试验要求研制了"动静三轴试验仪",该仪器设备能够替代传统"静三轴试验仪"和"动三轴试验仪"完成给定的试验任务.伺服加载的实现方式是"动静三轴试验仪"研制的核心,在分析液压、气动和电气加载方式的优缺点后,采用液压伺服加载方式完成轴向力和位移的动态、静态加载.为解决液压伺服加载系统在动态加载时液压油压力波动和静态加载时效率低、发热量大的问题,提出采用蓄能器组和恒压变量泵的解决方案并设计了液压油源系统,借助数学建模和仿真的手段验证了所提方案的正确性.     

土体真三轴仪的边界效应试验

为了研究刚性、半刚性、柔性3种边界对试验结果的影响,使用河海大学TSW-40型真三轴仪对粗粒土试样进行保持水平向应力不变、竖直向应力增加的单向加荷试验。结果表明:对高宽比为1∶1的立方体试样,刚性边界对试样的约束作用很明显;在试样顶部使用竖向刚性、水平向柔性的半刚性边界可显著减小边界对试样的约束作用;增大试样高度与底边的比值可有效减小刚性边界对试样端部的约束;半刚性复合加压块及柔性水囊对试验结果的影响很小。     

中型动三轴仪研制及微小应变测试技术应用

常规土工三轴仪测试精度较低.为提高试验精度,引进微小应变测试技术,即在三轴压力室增设内置力、局部位移和非接触位移等测试装置,研制了中型动三轴仪.这不仅可以排除试样端垫误差,而且使试验精度提高了1个数量级,即轴向应变接近10-6.用该三轴仪,并综合运用力控和位移控制方法进行了动剪切模量和阻尼比试验.试验结果证明,该三轴仪具有精度高、性能稳定及操作简便等优点,可用于研究各种粗粒土的动力特性.     

冻土直剪仪多功能改进与试验研究

为从更多角度、更准确进行冻土接触面力学性能试验研究,对原冻土直剪仪进行多功能改进完善:对温度采集、位移测量、冻土盒装卸等装置进行改进,使冻土直剪仪能更好地满足冻土接触面力学性能试验要求;在原冻土直剪仪基础平台上集成冻土接触面冻结强度试验、冻土界面层力学特性试验模块,满足多功能试验要求;新功能开发采用模块化设计,注重各功能模块的兼容性和功能切换的方便性。试验结果表明改进后的冻土直剪仪能满足冻土接触面冻结强度、接触界面层力学特性等多功能试验要求,试验数据稳定可靠。     

大型液压伺服混凝土静动三轴试验机

利用计算机及液压伺服控制技术,研制了大型液压伺服混凝土静动三轴试验系统．该系统可以进行三轴之间的静动态任意组合试验．详细阐述了系统的液压机械,试件浮动装置,荷载、位移、应变三参量反馈控制器的工作原理,以及应用软件的编程特点．在“混凝土多轴变幅疲劳破坏准则”等实验中的应用表明,该试验机系统控制可靠,运行稳定,能够达到预期的各项指标．     

渗流-三轴应力耦合试验机的研制

为了对工程设计提供必要的依据,需要进行岩体的渗流-三轴应力耦合研究。由于缺乏相应的试验设备,因此研制了渗流-三轴应力耦合试验机,该设备由密封、水压控制、三轴加载、流量计量、自动控制及数据采集系统5部分组成,能够在垂直于渗流向的两个方向上实现独立加载。研制过程中引入了一些新工艺,采用聚氨酯密封胶实现了试件在高水压下的密封,引入阻尼器削减水压振幅以获得平稳的高水压源,采用油封技术解决小流量测量中的蒸发问题。     

动态空心圆柱剪切仪模拟复杂应力路径能力

常用的室内土动力试验设备,如单向动三轴仪、双向振动三轴仪等,在循环加载过程中主应力的方向和大小的变化均受到一定的限制。动态空心圆柱剪切仪能模拟各种复杂应力路径加载模式,是目前研究主应力变化对土体性状影响的理想设备。推导了恒定主应力偏转角循环加载方程和常广剪应力主应力轴循环加载方程,对比加载方程理论与试验加载曲线峰值,其相对误差在1.3%～2.5%之间,由此验证了动态空心圆柱剪切仪能实现复杂加载的能力。构建了两组模拟交通荷载的加载方程,为模拟真实交通荷载引起路基土体单元应力路径变化的空心圆柱循环加载试验提供了思路。     

宁明非饱和膨胀土的抗剪强度

用GDS非饱和三轴试验系统对宁明膨胀土进行了饱和状态下的固结排水试验以及控制基质吸力的非饱和三轴排水试验,分析得到了不同基质吸力下非饱和土的总粘聚力及吸附强度与吸力之间的关系.并对试验结果进行了数值拟和,由此获得了宁明膨胀土非饱和抗剪强度表达式.将参考文献中同类试验结果代入,同样满足此关系.     

改进直剪仪在沉井侧摩阻力研究中的应用

改进大型直剪仪在传统直剪仪的基础上将局部底部剪切盒面积增大,用于沉井当中的侧摩阻力试验研究,解决了传统直剪仪局限性和剪切过程中实际剪切面积不断减小、上下盒边缘处的应力集中明显等问题,能较好地用于沉井侧摩阻力的研究。     

粘性土应力路径试验

利用GDS多功能三轴仪,对南京河西地区原状粘性土进行了常规三轴压缩、减压三轴压缩和等p应力路径的固结不排水三轴试验,探讨不同应力路径下粘性土的变形和强度特性.实验表明：不同应力路径下土的应力应变关系都呈曲线形态相似的非线性应变硬化型,而土的峰值强度和土中孔隙水压力差异明显;相同应力路径试验得到的有效应力路径形态一致,常规三轴压缩试验中有效应力路径呈S形.