小打鹅尾矿库筑坝尾矿的动力学特性试验研究EI北大核心CSCD

以小打鹅尾矿库筑坝尾矿为研究对象,对尾粉砂和尾粉土2种尾矿,在自然固结和机械碾压2种密度条件下,进行动三轴试验的对比研究,获得2种尾矿的动力学特性。在动三轴试验前,对试验试样的粒度大小和颗粒形貌等进行详细测试,使研究成果更有针对性。结果显示:尾矿中黏粒组分非黏土矿物,黏粒组分的增多不能提高尾矿的动强度。不同围压下的2种尾矿的动剪应力比τ_d/σ_(3c)归一性均较好。破坏时的动孔隙水压力比μ_d/σ_(3c)随破坏振次N_f增大而增大,动应力对其的影响较小。动内摩擦角φ_d随破坏振次N_f的增加而降低,有效动内摩擦角φ'_d的变化受动孔隙水压力μ_d的影响。最大动弹性模量E_(d0)随围压和固结比的增大而增大,而最大阻尼比λ_(max)随围压和固结比的增大而有所减小。相比于尾粉砂,尾粉土的动强度与动弹性模量明显较低。机械压密后,2种尾矿的动力学特性均有所提高,且尾粉土的提高效果更为显著。     

磷尾矿改良膨胀土动变形与动强度特性试验研究

利用GDS真/动三轴仪,进行磷尾矿掺量0%,3%,7%,11%及围压100,150,200 kPa下的改良膨胀土一系列动三轴试验;探讨不同围压不同磷尾矿掺量对改良膨胀土动应变-动应力(ε_d-σ_d)关系、动弹性模量、动强度及其指标变化规律的影响。试验结果表明:改良土ε_d-σ_d曲线随着磷尾矿掺量增多先上移后下降,最优掺量为7%;动弹性模量E_d随动应变ε_d增大而减小,ε_d≤0.2%时,动弹性模量减小迅速,εd0.2%时,土体进入塑性发展阶段,E_d减小变缓;动强度曲线符合幂函数关系,动强度随围压增大而增大,随磷尾矿掺量增加先增大后减小,相对于纯膨胀土,最大提高约40 kPa,增加量约30%;改良土动黏聚力c_d随磷尾矿掺量先增大后减小,相对于纯膨胀土最大提高约9 kPa,增加量达36%,磷尾矿掺量对动内摩擦角φ_d影响较小。通过非线性拟合动强度参数与磷尾矿掺量关系,给出动强度计算公式。     

尾粉砂动力特性试验及数值模拟

地震作用下尾矿粉砂液化是尾矿坝灾害的主要原因之一。为研究尾粉砂动力特性,分别对不同围压和固结比的尾粉砂进行动力特性试验,分析其对尾粉砂动强度和动模量的影响。此外采用有限元软件对地震荷载作用下尾矿库的位移、地震加速度和孔隙水压力分布进行数值模拟。结果表明:尾粉砂动模量随着围压和固结比的增加而增大;尾粉砂的动强度及其抗液化能力随着围压和固结比的增大而提高;在地震作用下,位移、加速度和孔压最大值出现在尾矿库堆积坝坡面和顶部沉积滩面。     

低围压下埕北海域重塑粉土动强度特性

为了探讨低围压下粉土的动强度特性,利用低围压条件下固结不排水振动三轴试验,对埕北海域3种不同黏粒质量分数的重塑粉土进行研究。结果表明:低围压条件下埕北海域重塑粉土的破坏准则采用以往的破坏准则不合适,将应变达到2%～3%作为低围压条件下粉土的破坏准则;低围压条件下粉土动应力曲线具有幂函数曲线特征;粉土动强度受固结比的影响,动强度的最大值出现在固结比约为1.5;低围压条件下埕北海域重塑粉土内摩擦角介于8.6°～15.26°,内聚力介于1.20～4.86 kPa,临界循环应力比为1.45。     

海东地区原状黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

使用英国GDS双向动态三轴试验系统对青海省海东地区原状黄土进行动力特性试验研究。试验结果表明:动应变ε_d 1%时,动剪切模量随动应变的增加急剧减小;动应变ε_d1%时,动剪切模量随动应变的增加减小缓慢,后期基本趋于稳定。动剪切模量随固结围压、固结应力比、加载频率的增大而增大,且增大幅值随应变的增大呈现减小的趋势。在动应变ε_d 0.5%时,阻尼比随动应变的增加迅速增大;在动应变ε_d0.5%时,阻尼比随动应变的增加缓慢增大;在较小动应变时,固结围压、固结应力比、加载频率对阻尼比无明显的影响,随着动应变的增大,阻尼比随围压、加载频率的增大而减小,随固结应力比的增大而增大。     

尾矿的动力应力-应变特性

对等效线性方法的各个参数的经验估计方法进行了总结,对土的最大动剪切模量、阻尼比曲线、动模量衰减曲线的影响因素和前人所做的研究进行了归纳,通过对各类尾矿动力变形特性的试验总结,得到了以尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土为代表的尾矿动模量衰减曲线,验证了用参考剪应变归一化得到不同围压下材料动模量衰减曲线的正确性,并将该方法用于尾矿,得到了高围压下尾矿的动模量衰减曲线,在不同围压下,将尾矿与天然土的动模量进行对比,得到了尾矿的一些特性。结果表明:材料在高围压状态下的动模量衰减曲线可以由低围压状态下的动模量衰减曲线将参考剪应变归一化的方法计算得到,其围压依赖性可以用参数k来表示。不同的材料对围压的依赖性不同,砂土的k平均取值为0.5,黏性土的平均取值为0.4,而对于尾矿,尾粉砂为0.4,尾粉土为0.3。     

粉质黏土冻土三轴强度及本构模型研究

通过对南京典型粉质黏土10℃冻土在不同围压、固结方式、应力路径条件下的三轴试验,分析不同因素对三轴强度影响,结果表明：最大轴向偏应力随围压增大而线性增大,且重塑粉质黏土冻土的最大轴向偏应力随围压的增大速度大于原状粉质黏土冻土的增大速度;固结方式对内摩擦角影响较大,对黏聚力影响不大,先等压排水固结再冻结试样强度会大幅度提高;强度和弹性模量受应力路径影响,其中常规加载应力路径强度及弹性模量要大于卸载应力路径强度及弹性模量;基于Duncan-Chang模型建立考虑围压影响的冻结粉质黏土本构模型,参数a、b与围压呈负相关,获得原状粉质黏土以及先等压排水固结再冻结、先等压不排水固结再冻结和先冻结后固结重塑粉质黏土的破坏比均值分别为0.87、0.89、0.93和0.87。     

尾粉砂动模量阻尼试验研究

通过动三轴液化试验,研究了尾粉砂在等压固结和偏压固结下的一些力学特性,分析了动应变ε_d,固结压力σ_(3c),固结应力比E_d对动模量E_d的影响,得到了阻尼比与动应变的关系,为该尾矿库二次扩容设计提供了相关的力学特性依据。     

青岛第四纪冲洪积粉质黏土的动力特性研究

通过对青岛城区第四纪冲洪积粉质黏土原状土样进行大量动三轴试验,研究了在不同固结条件下此类粉质黏土的动弹性模量、动剪切模量及阻尼比等一系列的动力特性.试验结果表明:青岛第四纪冲洪积粉质黏土的应力-应变关系符合双曲线模型.土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压的增大而增大.土的动剪切模量随剪应变的增大而减小.每个模型土的初始动剪切模量G0和最大动剪应力τy与轴向固结应力间均有良好的幂函数关系,且对不同固结状态归一.阻尼比随剪应变的增大而逐渐减小,且当γd接近0.002时趋于稳定,围压和固结比对阻尼比的影响较小.     

砂卵石土动力特性的动三轴试验研究

砂卵石土在自然界分布广泛,并具有抗剪强度高、地震荷载作用下不易液化等优良工程特性,因此在工程建设中得到广泛应用。为反映其在复杂应力状态下的动力变形强度特性,通过砂卵石土室内动三轴试验,对不同饱和度的砂卵石土的动力特性进行研究。主要分析围压、固结比和振动频率对砂卵石土动强度的影响。试验结果表明:(1)砂卵石土的动应力随固结比的增大而略有增加,随振动频率的增大而有较大增幅,而且其动强度随着围压的增大而显著增大;(2)在相同围压下,随动应力增加,破坏振次减小;(3)砂卵石土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压增大而增大;(4)其阻尼比随动应变的增大而增大,明显表现在微小动应变中。     

砂卵石土动强度的试验研究

通过对砂卵石土室内动三轴试验,对饱和砂卵石土的动力特性进行了较为深入地研究。主要分析不同围压、不同固结比和不同振动频率对砂卵石土的动荷载影响的变化规律。试验结果表明,砂卵石土呈现出动弹性模量随动应变的增大而非线性地降低,动荷载频率对动弹性模量影响很小,动弹性模量随着固结比的增大而显著增大的规律。同时,砂卵石土的阻尼比具有随动应变增大而增大,随着围压或固结比的增加而减小的变化规律。     

平面应变条件下冻融循环对黄土力学性质的影响

以原状黄土为研究对象,通过平面应变试验,研究冻融循环对原状黄土物理力学性质的影响。结果表明:随着冻融循环周期的增大,土样表面损伤越严重;在同含水率、同固结围压的条件下,原状黄土的偏应力轴向应变(σ_1-σ_3)-ε_1曲线随着冻融循环次数的增大而逐渐减小,并且冻融循环对原状黄土(σ_1-σ_3)-ε_1曲线的劣化作用随着含水率的增大而增大,随着固结围压的增大而减小;根据摩尔库伦强度准则,得出粘聚力和内摩擦角均随着含水率的增大呈线性减小,黏聚力随着冻融循环周期的增大呈指数减小,内摩擦角随着冻融循环周期的增大而减小,且在3°范围内变化。基于试验数据的合理性,拟合出原状黄土随冻融循环周期的劣化模型,该模型经试验验证可较好地描述原状黄土随冻融循环周期的劣化规律。     

基于温度变化的路基盐渍土动强度参数试验研究

基于英国GDS动三轴试验系统,对青海西部地区的路基盐渍土进行动三轴试验,在温度变化条件下探讨其破坏动应力、动黏聚力及动内摩擦角等相关参数随围压、频率的变化规律,建立了不同动载频率下破坏动应力-围压-温度关系曲面,得到了与温度相关的曲面拟合方程。试验结果表明：土-冰-盐的胶结作用对温度变化极其敏感,随着温度降低,盐渍土的破坏动应力明显增大;动黏聚力和动内摩擦角随温度的降低而增大。     

土石坝黏土心墙的材料动力特性试验

以土石坝黏土心墙料为研究对象,结合工程实际情况,考虑不同固结围压对黏土心墙料动力特性的影响。通过循环振动三轴试验,对黏土心墙料在选定的5组固结围压状态下表现出来的动力特性进行研究,得出固结围压的变化对其产生的影响。在研究的固结围压范围内,固结围压对动弹性模量的影响较大,动弹性模量随固结围压的增大而提高;最大动弹性模量与平均主应力间具有良好的幂函数关系,随着平均主应力的增大呈指数增长;阻尼比曲线与动剪模量比曲线在不同的固结围压状态下表现出了良好地归一化特性。     

尾矿料的动强度和残余应变特性试验研究

通过对某铜矿尾矿料进行动三轴试验,分析和研究了该尾矿料的动强度和残余应变特性。其试验结果表明:固结应力比相同,围压越大,动强度越大;围压和振次一定时,动强度随固结应力比的增大而增大;不同围压下,动剪应力比和振次关系曲线具有较好的归一性。无论是等压固结还是偏压固结,在动剪应力比相同时,残余轴应变随围压的增大而增大,而这种趋势在偏压固结情况下表现更为明显。残余轴应变和动剪应力比的关系曲线在双对数坐标中呈线性,其关系可以用幂函数形式近似表达。     

饱和淤泥质砂土动力变形及动强度特性试验研究

为研究淤泥质砂土的动力特性,利用动三轴仪对现场饱和淤泥质砂土进行不同固结应力状态下(固结围压σ3c=100,200,300,400 kPa,固结应力比Kc=1.0,1.5,2.0)的动力变形特性及动强度特性试验研究。分析动应力–动应变关系,阻尼比、动强度等一系列变化规律,并对淤泥与砂含量比例对淤泥质砂土动力特性的影响进行初步探索。研究结果表明:固结应力状态对饱和淤泥质砂土动应力–动应变关系影响很大;阻尼比随动应变的增大而增大,相同固结围压下,阻尼比随固结应力比的增大而增大;不同固结应力状态下,动应力随破坏振次的增大而降低,相同固结应力比,不同固结围压下σd/(2σ3c)与fN关系可以近似归一;不同的淤泥含量对饱和淤泥质砂土的动力特性影响显著,在相同的动应变条件下,动应力随着淤泥含量的增大而减小;在相同的固结围压下,阻尼比随着淤泥含量的增大而增大;强度并不是随着淤泥含量的增加而单调增加,在淤泥含量为20%时强度最低。     

尾矿料的动强度特性试验研究

通过对某尾矿坝料进行固结不排水动力三轴试验。对两种尾矿料在不同围压和固结比应力条件下之动强度、孔隙水压力及轴向应变的变化进行了研究。试验结果表明,在循环振动荷载下,对同一固结比,动剪应力随围压的增大而增大,同一围压下,动剪应力随固结比的增大而增大。孔隙水压力的增长主要发生在振动前期,固结比对孔隙水压力的增长影响明显,同时试验结果可用双曲线较好地进行拟合。在低固结比条件下,轴向应变1%附近存在应变突增点。试验研究成果为该坝的动力稳定性分析提供了参数,也为后续尾矿料的动力特性研究提供参考。     

砂卵石土在动荷载作用下的动弹性模量研究

通过砂卵石土室内动三轴试验,对饱和砂卵石土的动弹性模量动力参数进行了较为深入的研究.主要分析不同围压、不同固结比和不同振动频率对砂卵石土的动弹性模量影响的变化规律.试验结果表明,动应变影响动模量成倍增减,同时,动模量随着固结压力的增大而增大,固结应力比对动模量有着和固结压力一样的影响规律,而频率对饱和砂卵石土动弹模的影响较小.     

不同应力路径大理岩物理力学参数变化规律

基于大理岩常规三轴加荷与卸荷试验结果,分析加卸荷应力路径下大理岩各阶段特征应力、黏聚力c、内摩擦角φ在变形破坏中的变化规律。试验结果表明,相同卸荷速率条件下,压密应力对应的环向应变、体积应变随围压的增大而减小,起裂应力及扩容应力随围压增大而增大,加卸荷应力路径下扩容应力对应的环向应变均稳定在(-0.000 4±0.000 1)范围内。大理岩卸荷破坏的初始屈服面和后继屈服面均符合Mogi-Coulomb函数形式,峰值强度前黏聚力c随塑性参数ε^ps的增大而减小,内摩擦角φ随塑性参数ε^ps的增大而增大。     

西安地裂缝带土体动强度特性试验研究

地裂缝场地动力响应一直以来是地裂缝灾害研究涉及的薄弱环节。由于地裂缝的存在,场地变得不完整和不连续,进而场地动强度参数将发生变化,而场地动强度参数的变化又直接影响地裂缝场地动力响应。针对临潼—长安断裂带内最北侧的f_c1地裂缝,开展了裂缝带两侧土体动强度特性试验,获得了动应力应变时程曲线及不同围压下动强度与破坏振次关系曲线,从而得到了不同破坏振次下地裂缝带两侧土体的动强度参数。试验结果表明:地裂缝带两侧土体的动应变随着围压的增大越容易达到破坏,而对于同一围压不同动应力幅值的土样,其土样所受的动应力幅值越大,越容易达到破坏;地裂缝带两侧土体的动强度随固结围压的增大而增大,动内黏聚力c_d及动内摩擦角φ_d随着破坏振次的增大而减小;不同类型土体动强度表现出差异性,其中Q₃(L₁)黄土动强度略大于Q₂(L₂)黄土,Q₃(S₁)古土壤动强度最小。