用扭剪波测试土样剪切波速的新技术

0 前 言 在岩土工程室内试验中,土样在极小应变量级(<10-5)下的剪切模量(最大剪切摸量)是一个重要力学指标。由于仪器精度的原因,在小应变量级下,土的剪切摸量是无法用普通三轴实验确定的。目前室内测试土样最大剪切模量主要采用共振柱试验的方法,但共振柱仪属于大型土工试验仪器,试验成本很高。 根据式(1),在无限体中剪切波速 Vs直接反应了土样的剪切模量,且声波测试方法产生的应变极小(约<10-6),另外声波测试十分简便,因此通过声波测试土样的最大剪切模量是一种较好的途径。 在室内试验中,所测试的试件为有限体,有限体几何尺寸及边界条件对波速测试有一定影响(几何     

钢结构在地震荷载作用下的大塑性交变应变测试方法研究

针对钢结构在抗震性能试验中，测试大塑性交变应变时存在一些问题研制出了一种新型试件光栅-胶性超微粒光栅，使交变性大应变可用云纹法准确而方便的获得．通过实验验证，其应变测试范围为-40％-40％，并应用到工字型钢柱的抗震性能试验中去，获得了满意的结果．     

38MnB5热成形钢高温变形行为及本构方程

利用Gleeble-3500热模拟试验机对38MnB5热成形钢的高温变形行为进行研究,分别在650～950℃温度区间内,以0. 01、0. 1、1和10 s-1的应变速率对其进行等温单向拉伸测试,并得到相应条件下的真应力-应变曲线.结果表明:38MnB5热成形钢流变应力随着变形温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大.当应变速率逐渐增加时,热变形时发生的动态回复和动态再结晶效果并不显著,而当温度逐渐升高时,二者作用逐渐加强.考虑了温度、应变速率和应变的综合复杂影响,建立38MnB5热成形钢高温下的本构方程.此本构方程通过对流变应力、应变、应变速率等实验数据的回归分析,得到与变形温度、应变速率和应变相关的材料参数多项式.计算结果与实验结果对比发现,通过本构方程所获得的计算值与试验值吻合良好.     

浅析岩石不同受压状态下的应力应变曲线

岩石的变形特性和强度特征是由在不同的单轴或者三轴试验机上,所得到的应力应变去心啊所得到的应力应变曲线来描述的,通过对岩石不同受压状态的测试,对其应力-应变曲线的变化进行分析。试验中所得到的结果也各不相同,针对单轴和三轴的状态下来分析其应力与应变的关系。     

三向应力状态下钢纤维混凝土动态特性试验研究

研究了三向应力状态下钢纤维含量为0和2.0%的混凝土在应变速率为10-3、10-4、5×10-4s-1时的强度特性和变形特性;试验过程采用变形控制.试验结果表明,钢纤维混凝土与素混凝土常规三轴峰值应力随围压的提高而增长明显,同种混凝土在相同围压下,其抗压强度随着应变速率的提高而提高;钢纤维混凝土与素混凝土的常规三轴峰值...     

不同应力路径下饱和粘性土CU试验研究

利用GDS多功能三轴仪对饱和粘性重塑土分别进行了不同K0状态下的CU试验和K0=0.7时不同围压状态下的CU试验,探讨不同应力路径下粘性土的变形和强度特性。试验表明:不同应力路径下的土的应力—应变关系都呈曲线形态相似的非线性应变硬化型;随着固结应力比K0的增加,应力—应变关系曲线初始坡度逐渐由缓变陡;饱和粘性土不排水试验中:ε3=(1/(1-ε1))~(1/2)-1。     

关于“沥青混凝土心墙土石坝的应力应变分析”一文的说明

<正> 陈愈炯同志对笔者所写的“沥青混凝土心墙土石坝的应力应变分析”一文（以下简称原文）发表了很好的意见。在讨论中提及根据土样浸水前后的压缩曲线,就“认为在三轴试验中,也只需分别测定干的和湿试样的应力-应变曲线,就可看出浸水的影响”。但我们认为,仅对干态和饱和试样的应力-应变曲线进行比较,是不能反映湿化变形的。湿化变形应从干态土料的应力-应变曲线,在到达某一应力状态后,并控制应力状态不变情况下,浸水饱和所测得的变形值。按照这个思路,我们在10cm直径三轴仪上,进     

小体积砂浆体内部三向应变测试方法

为了测试狭窄空间中砂浆体的内部应力应变,精心制作了一种体积较小的电阻应变测试元件,通过室内试验证明了该元件用于测试狭窄空间中砂浆体内部应变的可行性。室内试验对该测试元件进行了直接压缩并现场测试了标准砂浆试块在单轴压缩试验中内部应变情况,从而获取了该测试元件及砂浆试块的应力与应变、泊松比、弹性模量等关系曲线。将该测试元件应用于现场实践,在测试锚杆拉拔过程锚固段砂浆体内部应力分布的现场试验中,该测试元件的投入使用取得了良好的测试效果。     

土体小应变剪切模量的现场和室内试验对比及工程应用

土体小应变剪切模量G_0在场地地震响应和基坑变形等计算分析中有着重要作用。统计了上海典型土层的室内共振柱试验和现场原位波速测试测得的小应变剪切模量,给出了两种试验方法下的G_0的经验公式,并对比分析了室内试验和现场原位测试结果的差异。研究结果表明土体的G_0值主要由土体类别、孔隙比和平均有效应力决定,且现场试验的结果远高于室内试验的结果。进一步采用HS-Small本构模型对上海新金桥广场基坑工程的开挖变形进行数值模拟,分析了小应变剪切模量对于基坑工程变形的影响。分析结果表明,采用现场原位测试测得的小应变剪切模量进行基坑变形计算的结果与现场变形监测数据更为接近。     

一种新型光纤光栅局部位移计在小应变测量中的应用

小应变下的土体模量的变化对基坑周围既有建筑物的变形和路基沉降分析具有重要意义。土体模量会随土体的应变呈非线性变化,特别是应变范围为10~(-5)~10~(-3),土体模量随应变的增加显著降低。由于土体应变的变化范围广,传统的单一测量仪器无法连续量测土体从微小应变到小应变的模量变化情况。通常测量土体小应变模量的方法有弯曲元和局部位移计方法。弯曲元方法能有效测量土体微小应变的模量,但不能得到土体模量在小应变情况下变化规律,因为弯曲元方法无法得到和控制土体的应变。设计了基于布拉格光纤光栅传感技术的局部位移计。通过设计和标定试验,成功将布拉格光纤光栅局部位移计应用于改装的三轴试验仪器中。为进一步的对比分析,在改进的三轴试验装置中安装了弯曲元试验系统。基于改装的三轴试验仪器,进行了不同围压下的固结不排水试验,得到了土体从微小应变到小应变下模量的变化曲线。试验结果验证了光纤光栅局部位移计能有效的测量土体在小应变情况下的模量非线性变化特征。     

不同含水率粘土在不同试验条件下的应力-应变特性

采用单轴固结试验和三轴剪切试验对饱和、湿润、风干以及烘干的藤森粘土进行了应力-应变特性研究。在试验过程中,进行了不同轴向应力水平下的恒应变率加载试验、蠕变试验以及卸载与重复加载试验。局部变形测量传感器(LDT)被用于三轴剪切试验中的轴向变形测量以提高小应变测量的精度。试验结果表明,不同含水率与饱和度的藤森粘土在单轴固结试验与三轴剪切试验条件下都表现出明显的粘塑性。它们的加载速率效应、蠕变效应都相似;而且在蠕变结束后的一小段邻域内藤森粘土的强度有明显的提高。笔者提出用参数β来描述藤森粘土的粘性。对试验结果的计算分析表明,在单轴和三轴试验条件下不同含水率与饱和度的藤森粘土的β值介于0.034到0.064之间;而且,含水率高的藤森粘土的β值大于含水率低的藤森粘土的β值,单轴试验条件下的β值大于三轴试验条件下的β值。     

某板岩粗粒料湿化特性三轴试验研究

对某板岩粗粒料进行了大型三轴湿化变形试验,分析了湿化体积应变、湿化剪应变等随围压、应力水平变化关系。试验结果表明：湿化体积应变、湿化剪应变随着围压增大或应力水平的提高而增大。利用试验结果研究了沈珠江湿化变形模型对试验所用的板岩粗粒料的适用性。结果显示,沈珠江模型不能满意地反映湿化体积应变,但是,能较好地反映湿化剪应变与应力状态的关系。分析湿化后剪切强度性质,发现不同应力水平下湿化对粗粒土的强度指标影响很小。     

Strength and deformation characteristics and small strain properties of undisturbed gravelly soils

A series of medium-scale and large-scale triaxial and unconfined compression tests was conducted in order to evaluate the strength and deformation characteristics and small strain properties of undisturbed well-graded gravelly soils retrieved from three tunnel excavation sites in Toyama prefecture, Japan. Undisturbed gravelly soils were taken by means of a new sampling method using thick water-soluble polymer solutions. The strength and deformation characteristics were evaluated mainly by performing sustained loading and large amplitude unloading and reloading cycles during otherwise monotonic loading at a constant strain rate in drained triaxial compression tests. During isotropic consolidation and shearing, at several stress states, eleven very small vertical cycles were applied to evaluate the quasi-elastic deformation property at small strain levels around 0.001% by static measurement. Dynamic measurements using a pair of accelerometers attached to the side surface of the specimen and wave sources attached to the top cap were also conducted at the same stress levels as static measurements in a single test. Several effects including grading characteristics and pressure level on the difference between the moduli measured statically and dynamically were discussed. The relationship between the small strain and strength properties of undisturbed gravelly soils was evaluated. The small strain properties of air-dried dense Toyoura sand in large-scale triaxial compression tests were also investigated in this study to compare the results of undisturbed gravelly soils.     

屈曲约束支撑力学性能试验加载制度研究

目前,由国内的加载制度检测得到的屈曲约束支撑性能相对较小，这导致大部分满足其他国家性能要求的构件无法应用于我国工程实践中。为了推动国产屈曲约束支撑的国际工程应用，以中国规范和日本规范规定的屈曲约束支撑力学性能检验方法为基础，分析规范中对最大变形幅值、变形范围和循环次数的要求；通过OpenSees建模分析，对不同加载历程下屈曲约束支撑的拟静力反复加载试验进行模拟，采用累积非弹性变形和累积滞回耗能来评估屈曲约束支撑的性能，将滞回能量的累积分布作为评估加载制度的幅值增长规律的参数；基于中日规范中屈曲约束支撑循环试验加载制度的定义以及在两种不同加载方式下屈曲约束支撑循环试验数值模拟的结果，提出用于屈曲约束支撑性能检验试验的新加载制度(GLP)。研究结果表明，GLP具有较大的累积非弹性变形，与所参照的累积滞回耗能分布吻合较好；其最大变形幅值为30%，与日本规范要求的最大钢芯应变水平相一致。     

上海软土小应变三轴试验及本构模拟

软土地区新建地下工程为了减少对周边的影响,周边土体的变形通常要求控制在小应变范围内(0.001%~0.1%)。近年来随着环境要求的不断提高,软土在小应变范围内的力学特性日益受到关注。目前国内在三轴试验中测量软土小应变力学特性的研究相对较少,也缺乏相应的试验数据。利用安装有LVDT局部位移传感器的三轴仪,对上海(2)~(6)层软土进行了K0固结不排水剪切试验,成功获得了上海软土从0.001%小应变到20%大应变范围内的剪切模量变化规律。通过分别用初始剪切模量和有效平均主应力来对剪切模量进行归一化处理,揭示了上海软土的非线性特征、土体剪切模量的衰减规律等。考虑土体应力状态、孔隙比和超固结比的经验公式能够合理地描述上海软土层初始剪切模量;经典的骨干曲线模型能较好地拟合各土层的剪切模量衰减规律。     

Evaluation of the damping ratio of soils in a resonant column using different methods

This paper addresses the differences between two approaches of damping estimation in the resonant column testing: Steady-State Vibration (SSV) and Free Vibration Decay (FVD) method, at small (<0.005%) to medium (0.07%) strain range. The tests were conducted on “two types of reconstituted sands” and “two types of clayey soils” at different relative densities and confining pressures. The test results suggested to use the SSV method in small strain damping measurement and the FVD method (two or three successive cycles) in medium strain damping measurement. A systematic decrease in the damping with the increasing number of cycles was observed up to a certain strain level in the FVD method. Furthermore, the effects of relative density, confining pressures, soil types on the damping ratio derived from the two methods for the chosen soils were studied. The results showed that the damping ratio of clayey soils exhibits a little higher value than those of sandy soils.     

循环载荷下岩体能量特征及变形参数分析

 以RMT–150C岩石力学测试系统为平台,进行不同应力水平和加载速率条件下不同种类岩石材料的循环载荷试验。在对加、卸载应力–应变曲线进行分区的基础上,定义卸载过程中的能量消耗率,探讨岩石损伤破坏过程中能量的转化,同时定量分析弹性模量,泊松比和残余应变等变形参数的变化规律。研究结果表明：应力水平、加载频率越高,岩性越强,则滞回圈的面积,加载过程中做的功,卸载过程中释放的弹性能越大,岩石越软,能量消耗率越高;岩体未到达峰值抗压强度前,应力水平越高,弹性模量就越大,这说明在岩体抗压强度范围内,越高的载荷下,空隙和微缺陷被压密后,岩体相同载荷增量下的变形能力明显减弱。同时分析认为：频率升高到一定程度会导致疲劳强度的降低。整体而言,岩石轴向及横向相对残余应变均随着循环次数的增加而逐渐减小。     

锦屏二级水电站大理岩不同应力路径下加卸载试验研究

 针对锦屏二级水电站引水隧洞赋存于高地应力环境的特点,对隧洞内的大理岩开展常规三轴压缩试验及峰前、峰后卸围压试验,通过试验数据对比分析,研究大理岩的强度变形特征及破裂机制。主要研究成果：(1) 大理岩峰值强度与实时围压关系密切,应力路径不同、实时围压相同时,峰值强度相同。(2) 围压效应明显,峰值强度随初始围压增加而增加;相比三轴加载试验,峰前卸围压试验峰值强度降低约19.5%,峰后卸围压试验规律不明显,而峰后卸围压试验达到峰值强度时的围压值约占初始围压值的 97.2%,峰前卸围压试验结果较离散。(3) 相比三轴加载试验,峰前卸围压试验c值降低约27.5%, 值提高约22.6%,而与此相反,峰后卸围压试验c值增加约13.7%, 值降低约6.5%,表明大理岩抗破裂的主控因素峰前卸围压试验由摩擦力控制,峰后卸围压试验由黏聚力控制。(4) 峰后卸围压试验自卸荷点开始出现明显的应变平台,表现为理想塑性变形。(5) 峰前卸围压试验的体积应变自卸荷点开始出现明显的转折点。(6) 三轴压缩试验和峰后卸围压试验,大理岩的破坏模式主要为单一剪切破坏,随着围压增加,剪切破裂面端口的粗糙程度降低;峰前卸围压试验的破坏模式为：低围压时的劈裂破坏～中等围压时的“X”型共轭剪切破坏～高围压时的单一剪切破坏。这些研究结论揭示了锦屏大理岩加、卸载应力路径下的力学特性差异,可为西部深埋引水隧洞的开挖、支护设计及稳定性分析提供理论参考。     

基于概率分布高应变动测结果可靠性研究

高应变动测试验自20世纪70年代就被用于桩基监测,但由于这种方法自身的特点其可靠性一直存在较大争议。为了进一步研究高应变动测的可靠性,笔者从可靠性原理出发,对不同桩径以及不同桩长的92根钢管桩和混凝土预制桩的高应变动测结果与静载试验数据结果进行了计算分析,研究了管桩高应变动测值与其静载试验值的相关性,讨论了管桩高应变动测值与其静载试验值之比的分布。分析显示,动测结果和静载试验具有很好的相关性,其比值可用正态分布进行拟合。在考虑动测试验结果与静载试验结果之比的概率分布的条件下,从整体上对比分析了管桩的高应变动测与其静载试验值之比的波动区间,计算结果显示其波动区间为±50%。此外还对动测值与静载试验值之比的均值进行了考虑,分析了置信度为0.95时的置信区间,计算结果显示总体来说混凝土桩的置信区间长度小于钢管桩的置信区间,表现出更好的可靠性。