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相似文献
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1.
岩样变形特性的二元介质模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
围压低时岩石材料表现为应变软化。应变软化的合理描述对岩石工程非常重要。在岩土破损力学的理论框架内,认为加载过程中胶结元逐渐破损转化为摩擦元,二者共同抵抗外部荷载作用,胶结元(胶结块)在破损以前的应力应变特性可以用理想的弹脆性材料描述,胶结元破损后转化成的摩擦元(软弱带)的应力应变特性可以用硬化型弹塑性模型来描述。通过引入反映破损过程的破损参数(破损率和应变集中系数),建议了一个岩石材料的二元介质模型。最后与砂岩岩样的三轴试验结果进行了对比,表明所建议的模型具有较好的适用性。  相似文献   

2.
黄土的宏观力学行为受其微观结构影响显著,为探究非饱和重塑与结构性黄土在平面应变条件下的宏微观力学性质,采用考虑粒间吸引力与化学胶结的非饱和结构性黄土胶结接触模型,开展了非饱和重塑与结构性黄土常含水率条件下的平面应变三维离散元模拟。分析了平面应变条件下不同有效围压对黄土宏观力学行为的影响,并探究其微观机理。模拟结果表明:有效围压对非饱和重塑黄土与结构性黄土应力应变响应影响存在较大差异。非饱和重塑黄土在较小有效围压时呈应变硬化,随有效围压的增大逐步过渡为应变软化,而结构性黄土在不同有效围压下均表现为应变软化,且围压越小,应变软化越显著。在微观尺度上,胶结达到轴向应变2%时开始持续破坏,对于结构性土的峰值应力影响显著;胶结同时会阻碍结构性土各向异性发展。  相似文献   

3.
岩样变形特性的二元介质模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
围压低时岩石材料表现为应变软化,其合理描述对岩石工程非常重要。在岩土破损力学的理论框架内,认为加载过程中胶结元逐渐破损转化为摩擦元,二者共同抵抗外部荷载作用,胶结元(胶结块)在破损以前的应力应变特性可以用理想的弹脆性材料描述,胶结元破损后转化成的摩擦元(软弱带)的应力应变特性可以用硬化型弹塑性模型来描述。通过引入反映破损过程的破损参数(破损率和应变集中系数),建议了一个岩石材料的二元介质模型。最后与砂岩岩样的三轴试验结果进行了对比,表明所建议的模型具有较好的适用性。  相似文献   

4.
离散单元法(DEM)是一种基于非连续介质力学的数值模拟方法,能够有效地分析胶结颗粒材料的宏微观力学响应。本文通过三维离散元商业软件PFC3D,采用其自带微观胶结接触模型BPM,对不同胶结含量和不同围压下的胶结砂土进行常规三轴压缩试验模拟,以分析理想胶结砂土的宏微观力学特性。简化模拟结果表明:与同一初始孔隙比的无胶结试样相比,胶结试样具有更高的剪切强度,试验得到的应力应变曲线表现出明显的应变软化,体变曲线表现为剪胀性;随着胶结含量的增大,胶结砂土试样的峰值强度增大且软化、剪胀程度提高;而随着围压的增大,胶结砂土试样峰值强度增大、剪胀程度减小但软化程度不变。此外,试样的内摩擦角和黏聚力也受到胶结含量和围压的影响。  相似文献   

5.
刘滨  孙强  李厚恩  张晓科 《人民黄河》2007,29(4):62-63,68
分析了软弱带介质与上部岩体的联系,提出了弹簧-滑块模型。用突变论建立了斜坡沿单软弱结构面滑动的尖点突变模型。通过研究发现,斜坡失稳主要取决于软弱面上应变硬化介质及上部岩体与应变软化介质在应变软化曲线拐点处的刚度比k、材料的均匀性指标m及几何-力学参数,其失稳演化过程与地质环境因素变化密切相关。  相似文献   

6.
黄土剪切损伤演化及其力学特性的CT-三轴试验研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用应力控制式CT-三轴仪研究了非饱和Q3原状黄土与扰动黄土三轴剪切变形特性,并利用CT技术对其内部结构变化进行了无损量测,得到内部结构演化的CT图像和相应的CT数据,从细观上解释了结构性黄土三轴剪切破坏细观结构演化规律。结果表明:随围压的增大,黄土三轴剪切偏应力轴应变关系曲线由弱软化型逐渐转变为弱硬化型,原状黄土的体应变无论是剪缩还是剪胀均大于扰动黄土。剪切变形呈应变弱软化型黄土平均CT数与轴向应变关系曲线先经历一个小幅增长后逐渐减小。剪切变形呈应变弱硬化型黄土平均CT数与轴向应变关系曲线在剪切初期快速增长,随后在剪切过程中缓慢增长。扰动黄土剪切破坏过程中试样中部相比全区剪切破损较小,裂纹主要在试样外围衍生;原状黄土胶结区表现为逐渐破损,空洞区由于周围土颗粒的滑移而逐渐被压密。CT技术使土的细观结构研究达到定量阶段,为建立土的结构演化方程和结构性本构模型提供了试验基础。  相似文献   

7.
在岩土工程的实践中,许多岩土体材料在载荷作用下表现出应变软化特性,因而在岩土工程数值模拟中如何更好地表现出岩土材料的应变软化特性非常关键。首先分析了"圆形孔洞问题"这一岩土工程领域的基本问题,并对该问题基于应变软化模型建立的现有理论解与FLAC3D的数值计算结果进行了对比,所得到的结果验证了FLAC3D应变软化模型在数值计算时的准确性和适用性。接着采用FLAC3D程序中的应变软化模型与理想弹塑性模型对该问题进行了计算,通过对计算结果的对比分析,认为忽略应变软化岩土材料的强度软化特性对工程是偏于危险的。最后对FLAC3D中应变软化模型的相关参数(εpi、残余系数)进行了研究。研究成果有助于研究人员更深入地理解岩石应变软化模型的力学本质。  相似文献   

8.
含软弱夹层的顺层岩质滑坡是常见的地质灾害,研究其渐进破坏过程对于滑坡防治具有重要意义。基于软弱夹层的应变软化特性,推导了开挖工况下含软弱夹层的顺层岩质边坡渐进破坏的微分方程,并理论分析了渐进破坏的过程和阶段;对比摩尔-库伦本构模型下的数值计算结果,证明了应变软化摩尔-库伦本构模型能更准确地反映边坡软弱夹层的渐进破坏过程,并以实际工程案例进行了检验。研究结果表明:含软弱夹层的顺层岩质边坡的渐进破坏过程可分为初始、等速与加速变形3个阶段;在开挖工况下,破坏首先产生自坡脚,而后剪切破坏区不断扩展,沿软弱夹层延伸至坡顶,并在坡顶产生拉张破坏,边坡的整体破坏模式表现为滑移-拉裂式。  相似文献   

9.
为揭示结构性对原状黄土和重塑黄土抗剪强度的差异影响,以国道G310三门峡西至豫陕界段的黄土路基为研究背景,对具有相同含水率和干密度的原状黄土和重塑黄土进行一系列直剪试验和扫描电镜试验,对比分析了原状黄土与重塑黄土在抗剪强度和微观结构的差异及其机理。直剪试验结果表明:剪切过程中原状黄土的应力应变关系呈应变软化而重塑黄土的应力应变关系呈应变硬化;原状黄土的应变软化现象随着垂直压力的增大逐渐减弱;原状黄土的抗剪强度参数比重塑黄土的大。原状黄土和重塑黄土的抗剪强度均随黄土黏粒含量的减少而降低。微观试验结果表明:原状黄土具有清晰的骨架颗粒、明显的支架孔隙、密集的接触处胶结物,其完整的原生结构是使其抗剪强度高于重塑黄土的主要原因。  相似文献   

10.
为揭示不同试验条件对重塑黄土抗剪强度的影响规律,采用全自动环剪仪对重塑黄土进行环剪试验研究,探究不同含水率、干密度、剪切速度条件下重塑黄土的剪切强度变化规律,为黄土边坡的治理提供理论依据。研究结果表明:重塑黄土残余强度受剪切速率影响不明显;含水率对重塑黄土峰值强度与残余强度的影响规律一致,两者均随含水率的增大而减小,含水率高的试样呈现应变软化特性;重塑黄土的峰值强度和残余强度都随干密度的增大而增加,表现出正相关性,干密度大的试样呈现应变软化性;重塑黄土的黏聚力和内摩擦角均随含水率的升高而降低。  相似文献   

11.
结构性土的二元介质模型   总被引:12,自引:1,他引:11  
刘恩龙  沈珠江 《水利学报》2005,36(4):0391-0395
本文在岩土破损力学的理论框架内,认为弹脆性元在破损以前的变形特性可以用理想的弹性材料描述,弹脆性元破损后转化成的弹塑性元的变形和破坏特性可以用修正的剑桥模型来描述,通过引入反映破损过程的结构参数(破损参数和应力比),建立了结构性土的二元介质模型。最后与人工制备结构性黏土的等向压缩试验和原状海积软土的三轴排水剪切试验进行对比,表明所建立的模型可以较好的描述结构性土的变形特性。  相似文献   

12.
利用SDT-20型双向动三轴仪对原状黄土和重塑黄土的动变形特性进行研究,定性分析了不同试验参数对原状和重塑黄土动剪切模量和动剪切应变累积特性的影响。基于小应变前提,忽略试样在加载过程中的径向应变,并利用其轴向动应变推算出试样在动力加载过程中的孔隙比变化,作出e-σd曲线并分析了黄土试样的动力压缩特性。分析发现,和静力压缩不同,黄土的结构性在动力压缩过程中并没有表现出来,原状黄土和重塑黄土在动荷载作用下经历相似的形变过程,其e-σd曲线均存在明显的拐点,原状和重塑黄土均存在临界动应力σdc。当σd<σdc时,黄土的动变形发展缓慢;而当σd>σdc时,黄土的动变形急剧增大并迅速发生破坏。此外,提出双曲模型对黄土在循环荷载作用下的动应变累积特性进行了描述,并利用差分进化法求得模型参数,发现双曲模型可以较好地描述黄土在动荷载作用下的应变累积特性。  相似文献   

13.
在已提出的黄土湿载结构性本构模型的基础上,通过对天然黄土应力应变特性的数值模拟及数值模拟结果与黄土的试验结果对比,分析了结构性黄土的应力应变关系特征。研究结果表明:所提出的黄土湿载结构性本构模型在描述饱和重塑黄土的力学特性方面与修正剑桥模型具有相同的特性;模型仍然能够模拟具有不同含水率的重塑黄土的宏观力学反应;更重要是所建议的模型在模拟天然结构性黄土的力学特性方面,相对于剑桥模型及修正剑桥模型,具有明显的优势,更能对实验室所试验的天然结构性黄土的宏观力学特性给出准确的描述。通过黄土常规三轴实验室试测结果的对比分析,论证了所提出的黄土的湿载结构性本构模型的合理性和准确性。  相似文献   

14.
非饱和重塑黄土三轴蠕变试验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
为研究陕西咸阳扶风地区黄土边坡的稳定性,利用SR-60型双联三轴蠕变仪针对非饱和重塑黄土进行了三轴固结排水蠕变试验。试验结果表明:试样含水率、固结围压和偏应力水平对蠕变变形具有明显的影响。表现为:当含水率较大、固结围压较小时,蠕变变形量大,蠕变现象明显;当其他条件一定时,在偏应力水平较大条件下,试样变形大,蠕变现象明显。在数据分析的基础上建立了经验模型,并与Singh-Mitchell和Mesri模型对比后发现,新模型具有精度高、参数少且参数容易获得等优点,能较好地模拟该地区黄土蠕变过程。  相似文献   

15.
不同年代黄土动剪切模量和阻尼比试验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
为研究形成年代对黄土动力特性的影响,对Q_4全新世黄土、Q_3晚更新世黄土和Q_2中更新世黄土试样进行共振柱试验研究。结果表明:在相同条件下,动剪切模量G随形成年代的增加而增加;对动剪切模量采用两种常见的经验模型进行拟合对比,结果发现Davidenkov模型要比Hardin—Drnevich模型更加精确,并给出了模型的拟合参数;采用经验公式对不同年代黄土的最大动剪切模量和固结应力之间的关系进行了拟合,并确定了拟合参数;阻尼比也随形成年代的增加而增加,在半对数坐标系中,阻尼比与剪应变呈近似线性关系。  相似文献   

16.
考虑剪胀性和应变软化的粉细砂双屈服面本构模型   总被引:3,自引:0,他引:3  
黄茂松  扈萍  张宏博 《水利学报》2008,39(2):129-136
针对上海粉细砂不存在唯一临界状态线的特点,对传统的砂土本构模型进行了改进,提出了一个能合理描述粉细砂剪胀性和应变软化特性的弹塑性本构模型.该模型采用双屈服面形式,可同时反映剪切变形及压缩变形机理.模型对传统修正剑桥模型中的剪胀性公式进行了改进,考虑了反映塑性体积应变由正转为负时对应的特征状态应力比与初始有效围压的相关性.为了描述应变软化特性,提出了一个利用残余状态应力比和峰值应力比的应变软化公式,可较为合理地反映粉细砂的应变软化特性.通过对上海粉细砂的多组试验结果模拟,验证了本文模型的合理性和有效性.  相似文献   

17.
软岩隧道具有变形大流变时间长等特点,采用何种模型模拟软岩的应力应变关系在数值计算中至关重要。通过数值模拟和三轴试验对比,确定以驼峰曲线函数表达式描述软岩的应变软化材料特性关系,结合 FLAC 软件采用应变软化模型对三种开挖方式进行了模拟计算分析,确定最优开挖方式。然后针对软岩围岩变形进行了理想弹塑性模型和应变软化模型的分析对比。将软岩应变软化本构模型得出的围岩变形与实测值进行对比分析,发现其二者值能够较好吻合,因此采用应变软化模型计算软岩隧道变形是可取的。  相似文献   

18.
研究大剪切位移条件下土的抗剪强度特性 ,对于边坡稳定性分析以及滑坡防治等具有重要意义.利用环剪试验仪 ,研究了饱和状态下泾阳南塬黄土在不同法向应力和剪切速率下的抗剪强度特性.试验结果表明 :饱和黄土的抗剪强度随法向应力的增大而增大 ,呈明显的线性关系 ;随着剪切速率的增大 ,饱和黄土的抗剪强度呈减小的趋势 ;在剪切速率较低时 ,饱和黄土的剪应力-位移曲线呈应变硬化型 ,而剪切速率较高时 ,剪应力-位移曲线出现较明显的剪切峰值强度 ,表现为应变软化型 ,且剪应力达到峰值强度时的剪切位移也随剪切速率的增大呈增大的趋势.  相似文献   

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