基于真三轴单面卸荷强度双折减法修正D-P准则研究

为了准确地评价巷(隧)道开挖面附近围岩的稳定性,采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对大理岩进行不同主应力加卸载试验,研究大理岩强度参数的演化特征。基于Mohr-Coulomb(M-C)准则与Drucker-Prager(D-P)系列准则匹配关系推导分析,探讨黏聚力c、内摩擦角?和Lode参数值的变化规律,确定最大衰减路径,得出黏聚力c和内摩擦角?的强度双折减系数。研究结果表明:(1)M-C准则和D-P准则计算破坏强度的条件是主应力为对称加卸载,在最小主应力单面卸荷的条件下,其准则计算的破坏强度值偏高;(2)M-C准则通过强度双折减后计算的破坏强度值偏低;(3)基于M-C准则强度双折减法对D-P准则进行修正,计算的破坏强度值更接近实际情况。研究结果对于控制地下工程灾害、保障施工安全具有重要的指导意义。     

考虑双剪中主应力影响系数的D-P系列屈服准则研究

双剪统一强度理论考虑了中间主应力的影响,但其屈服面不光滑,不利于数值分析。为了解决Mohr-Coulomb屈服面奇异性问题,已有研究推导得到与Mohr-Coulomb有特殊位置关系的一系列D-P屈服准则。为了解决双剪统一强度理论角点奇异性问题,参考传统的D-P系列屈服准则的推导过程,推导得到了考虑中间主应力影响系数b的D-P系列屈服准则。根据双剪统一强度理论得到的π平面极限线有12个,它们在π平面上两两相交组成了关于3个主应力轴对称的十二边形,与这些极限线有特殊关系的圆有6个,这些圆在空间中是与双剪统一强度理论屈服面有特殊位置关系的圆锥,根据理论分析和数学推导分别得到6个圆锥面的屈服函数表达式,分别为DDP1,DDP2,DDP3,DDP4,DDP5和DDP6。利用经典的强度折减法,分别计算了匀质边坡和非匀质边坡在考虑b时的D-P屈服准则下边坡稳定性系数,结果表明考虑b的D-P系列屈服准则可以适用于边坡稳定性分析,与传统的D-P系列屈服准则相比,能够充分发挥材料的强度潜力。     

关于“基于M-C准则的D-P系列准则在岩土工程中的应用研究”的讨论

《岩土工程学报》2006年第6期发表的“基于M-C准则的D-P系列准则在岩土工程中的应用研究”一文（以下简称“原文”），基于数值手段对D-P系列准则的相互关系、参数转换等进行了广泛、深入的探讨，促进了D-P系列准则在数值分析中的运用与发展。原文注重于各类准则在数学上的对比与转换，较少涉及到数学转换过程中是否存在物理意义。笔者有如下不同认识，提出来与原文作者讨论。     

对“岩溶区含溶洞岩石地基稳定性分析”讨论的答复

首先感谢程晔先生对“岩溶区含溶洞岩石地基稳定性分析”一文 (以下简称“原文”)提出的讨论 ,原文能得到同行的关注 ,感到十分高兴。下面对原文的讨论作出以下答复。( 1)关于弹性力学解适用范围应用弹性力学求解圆形洞室的应力分布 ,当洞室高度 2a(a为洞室半径 )远小于其埋深时 ,可直接采用弹性力学公式求解圆形洞室的应力重分布 (应力集中 )问题。随着距洞室中心距离r的逐渐增大 ,则径向应力 σr 趋于加大 ,环向应力 σθ 将不断减小 ,最终将恢复到初始应力状态 ,例如在 r =5a 处的应力与原始应力相差仅约 4% ,从误差角度来说 ,满足工程要求 ,因此原文2 .1( 3 )中已指出 :“     

M-C与D-P屈服准则计算参数的能量等效方法及误差分析

 基于应变比能的概念,在偏平面内建立了分别进入Mohr-Coulomb(M-C)和Drucker-Prager(D-P)屈服面时所需形状改变比能的差值公式,获得M-C材料参数向D-P计算参数等效的统一性方案。可为各种参数匹配方法提供统一的计算公式、误差估计和能量解释。在此基础上讨论各种参数匹配方法的差异仅在于能量误差控制条件不同,且偏平面内能量误差零点可用Lode角或应力路径表示,此外,还讨论能量误差零点时对应Lode角的多值性及系列D-P准则等价性的条件。     

关于“结构应力分析中的变弹模法”的几点说明

<正>本期发表的张茂祥同志的“对结构应力分析中的变弹模法的讨论”一文(以下简称“讨论”)提出了许多宝贵的意见。现对原文(指笔者撰写的“结构应力分析中的变弹模法”)说明如下: (一)原文p·3第三行“但biⅠ/和biⅡ可事先任意确定”一语确系原文错误,应为“但biⅠ和biⅡ可事先确定”,其值为biⅠ=μⅠ.bi/μ,和biⅡ=μⅡ.bi/μ,即“讨论”给出的,现证明如下:     

关于“软粘土抗剪强度增长规律”的讨论

《岩土工程学报》1999年第6期发表的“软粘土抗剪强度增长规律”一文(以下简称“原文”)主张采用有效固结应力法计算强度增长,但需Ｋ0+Ａｆ(1-Ｋ0)作为修正系数。为此,本文进行如下的讨论:有效固结应力法计算强度增长,国内外均有应用。国内沈珠江(1962)较早提出了Δτｆ=Δσｚ′ｔａｎφｃｕ(1)　　(1)原文讲到据统计资料显示φｃｕ平均约比φｃｑ大11%左右。笔者认为φｃｑ的定义是普通三轴固结不排水剪切强度,对应于有效等向固结应力σ3ｃ的强度线夹角(见图1)。它与φｃｕ之间有熟知的关系式:ｔａｎφｃｑ=(1+ｓｉｎφｃｕ)ｔａｎφｃｕ,φｃｑ必定大于φｃｕ。用直剪仪测定的φｃｑ偏小是理所当     

关于“虎门大桥嵌岩压桩试验的分析和建议”的讨论

 《岩土工程学报》2 0 0 2年第 1期刊登的“虎门大桥嵌岩压桩试验的分析和建议”一文 (以下简称“原文” ,作者吴王武等 )介绍了综合刚度法和模型桩、原位桩的试验实例分析 ,有一定的工程意义。笔者就以下几点与原文作者交流讨论。 1　关于用实测应变计算桩身轴力和摩阻力[1]笔者觉得原文的综合刚度法与目前广泛采用的用实测应变计算桩身轴力和摩阻力的方法实质上是一致的。都是用实测应变εｉ →计算实测应力σｉ =Ｅｉεｉ →再计算各断面轴力Ｎｉ=σｉＡｓｉ→ 再计算各断面桩侧侧壁摩阻力的平均值ｆｉ(或Ｔｉ) =(Ｎｉ-Ｎｉ+ 1) /ЛｄＬｉ ,两者并无不同。2　关于假定条件在用实测应变推算实测轴力和     

粗粒土在平面应变条件下的强度特性研究

使用河海大学新型真三轴仪,对粗粒土分别进行σ₃ 保持不变的等σ₃平面应变试验和 b =0 （即常规三轴压缩）、 b =0.25 的等σ₃等b[b=(σ₂ -σ₃)/(σ₁ -σ₃)]试验,研究了粗粒土在平面应变条件下的应力路径、破坏时的中主应力系数、内摩擦角及破坏应力比的特点。试验结果表明,等 σ₃平面应变试验的应力路径介于 b =0 与 b =0.25 的等σ₃ 等b[b=(σ₂ -σ₃)/(σ₁ -σ₃)] 试验之间 ; 粗粒土在 平面应变条件下 破坏时的中主应力系数 b 介于 0.15 ～ 0.2 之间;粗粒土在平面应变条件下的内摩擦角比常 规三轴压缩条件下的大 5% ～ 7% ,而破坏应力比则比常规三轴压缩条件下的小 13% ～ 18% 。最后提出一个 由粗粒土常规三轴压缩试验测得的内摩擦角 φ _tc 求平面应变条件下的破坏应力比 M _fp 的计算公式 M _fp =2.3sin φ _tc ,可较好地模拟试验结果。     

关于“深基坑卸荷回弹问题的研究”的讨论

 笔者学习了潘林有等同志的“深基坑卸荷回弹问题的研究”(《岩土工程学报》2 0 0 2年第 1期 ,以下简称“原文”)一文 ,很有收获 ,但有几个问题提出与作者商榷。 (1)卸荷比的计算。原文提出用Ｒ =αγＤ/[γ(Ｄ+Ｚ) ] 来计算基坑卸荷回弹的卸荷比 ,式中的附加应力系数 α 是在布辛奈斯克解的基础上得出的。众所周知 ,布辛奈斯克解 (以下简称布氏解 )是在半无限均匀介质空间中得出的 ,对于大部分基坑工程问题特别是深大基坑而言 ,不但不满足“半无限均匀介质空间”这个要求 ,而且更为重要的是在压应力作用下利用布氏解求得的附加应力系数表 ,对于土体这类只能承受较小拉应力的特殊材料而言 ,其附     

基于M-C准则的D-P系列准则在岩土工程中的应用研究

通过适当的变化,D-P系列屈服准则便可与能够很好地描述岩土材料的强度特性的Mohr-Coulomb准则相匹配。文中对系列D-P系列屈服准则进行了比较系统及深入的研究,指出了D-P系列屈服准则的应用条件、相互之间的关系,并给出了一种D-P系列屈服准则的相互转换的方法。最后通过平面应变条件下的地基进行了有限元分析,通过与Prandtl经典理论解的对比,得出了大量有益的结论。数值分析结果有力的验证了本文有关理论的正确性。     

Outdoor algal mass cultures—II. Photosynthetic yield limitations

The photosynthetic conversion of sunlight energy into algal biomass in large-scale outdoor cultures is controlled by the availability of sunlight, the photosynthetic machinery of algae, nutrients, temperature and the design characteristics of the culture system. For the situation in which light is made the growth rate limiting factor, there is an upper limit in the light conversion efficiency of a large-scale culture, which translates to a maximum potential yield of 30—40g dry wt m² day¹ under ideal sunlight conditions. In practice, the best yield data for outdoor cultures in various locations in the world has been 30–40g dry wt m⁻² day⁻¹ for short periods and considerably less for longer durations. The development of large-scale mass cultures involves many considerations, but the two major design parameters for optimizing yields at a particular time of year are the flow rate through the culture and the depth.     

Strength and post‐yield behavior of T‐section steel encased by structural concrete

In this study, the seismic performance of unsymmetrical steel–concrete composite precast beams with T‐shaped steel section were numerically explored and validated by their earlier experimental investigation. This design is based on the proposed calibrated finite element model in which key damage parameters for the evaluation of the nonlinear, post‐yield behavior of the precast composite steel beams were identified. The proposed nonlinear finite‐element‐based numerical model uses various parameters, including the dilatation angle and concrete‐damaged plasticity, to simulate the nonlinear behavior of unsymmetrical composite precast beams with T‐section steel. Greater seismic capacity with greater ductility, contributing to a maximized structural capacity within the composite precast beams was introduced by the effective use of the 2 materials, steel and concrete, and shown by the nonlinear hysteretic investigation of unsymmetrical steel–concrete composite precast beams that was validated experimentally. The post‐yield structural capacity found via the numerical analysis agrees with experimental results when the concrete‐damaged plasticity of the plastic‐damaged seismic model for concrete and the von Mises criteria of the steel section were introduced into the finite element model. Practical design parameters and recommendations were eventually suggested by examining the influence of precast composite beams with unsymmetrical steel sections on the concrete degradations and damage evolution.     

The effect of cold forming on the yield strength of thin gauge steel—hardness test approach

This paper reviews an experimental investigation aimed at studying the effects of cold forming on thin gauge mild steel. The main objectives of the investigation were to study the effects that cold forming has on material properties and also to attempt to obtain these changes using an experimental approach different to that which has been carried out in previous research. The experimental work carried out used a standard Hardness Test approach to determine local yield and ultimate tensile strength at cold formed corners. The results are presented in tabular and graphical form. A comparison of the experimental results and those from two design code approaches are also presented.     

堆石体修正Rowe剪胀方程与南水模型

在分析堆石体三轴试验成果的基础上,探讨了堆石体的体积变形特性,提出了形式简洁的堆石体修正Rowe剪胀方程。将所建立的修正Rowe剪胀方程引入到沈珠江院士提出的"南水模型",克服了该模型由于采用体变–轴向应变抛物线假设所带来的一些缺陷。应用堆石体常规三轴试验和典型复杂应力路径三轴试验成果对修正后模型的合理性进行了验证。     

Z型支撑分级屈服阻尼器抗震性能研究

为实现阻尼器分级耗能屈服,文章提出一种基于Q235钢材由内部Z型支撑及两侧开孔钢板组合形成分级屈服金属阻尼器。通过对3组不同肢高Z型支撑分级屈服阻尼器施加水平低周往复位移加载,进行试验与ABAQUS模拟抗震滞回性能分析,探究Z型支撑分级屈服阻尼器耗能状态及抗震性能,揭示该阻尼器的耗能机理与破坏模态。研究结果表明：阻尼器可实现分级屈服,随着肢高减小,Z型支撑分级屈服阻尼器能更有效提高主体结构抗震滞回性能。     

原状黄土硬化屈服的损伤试验研究

进行了原状黄土三轴剪切试验过程中的CT扫描,结合CT数据与应力-应变曲线,利用损伤理论方法解释了土硬化屈服破坏过程。提出了损伤应力和应变门槛值的确定方法,并定义了六种损伤变量(横观各向同性有效弹性模量损伤变量、简单有效弹性模量损伤变量、密度损伤变量、体积损伤变量、体积密度损伤变量、面积密度损伤变量),在此基础上得出了硬化屈服损伤过程中的损伤演化曲线和演化方程。     

大挠度条形板幕墙的设计计算

根据条形板的几何和力学特点，结合幕墙面板的工程实际，采用弹性力学的伽辽金法求得大挠度条形板近似解，所建议条形板幕墙面板强度设计计算公式既有理论依据，又方便适用。     

Effects of critical source area on sediment yield and streamflow

The spatial discretization scale determines the degree to which the spatial heterogeneity of the surface condition and the stream network can be represented. Discretization scale can have a significant impact on watershed model results, with respect to both hydrology and water quality. The impact of critical source area (CSA) on simulated water yield for each cell can be assessed for streamflow and run‐off using the Annualized Agricultural Non‐Point Source (AnnAGNPS) model. The total number of cells simulated for the six watersheds ranged from 8 to 352 for various CSA combinations. Increasing the number of subwatersheds increased water and sediment yield in many watersheds. Increasing the number of cells influences the depiction of land use and soil type accordingly and therefore influences run‐off. The applied CSAs were also compared with topographic parameters such as average cell slope, average channel slope and length to width ratio of each watershed.