循环荷载下冻土的滞回圈演化规律

对-1℃的冻土试样在频率5 Hz的循环荷载下进行了单轴压缩试验,探讨了冻土在循环荷载下的滞回圈演化规律。结果表明：累积应变与循环次数的关系曲线可分为破坏型和稳定型。对于破坏型曲线,循环过程中滞回圈表现出从稀疏—紧密—略微稀疏的变化特征,滞回圈的不闭合程度和面积都呈现出从大—小—略微变大的特征;对于稳定型曲线,循环过程中滞回圈表现出从稀疏—紧密的变化过程,滞回圈的不闭合程度和面积整体上看都比较小,且有逐渐变小的趋势。无论破坏型还是稳定型曲线,各个循环的卸载段始终表现出应变滞后于应力;对于破坏型曲线,初始循环的加载段应变滞后于应力,到一定循环次数后应变基本与应力同步,滞回圈呈柳叶型;对于稳定型曲线,初期循环的加载段应变基本与应力同步,到一定循环次数后应变超前于应力,滞回圈呈新月型。最大动应力越大,滞回圈的面积越大,每个循环中的能量耗散越多,试样越容易破坏。     

水平循环加载下冲刷对沉井加桩基础的影响

沉井加桩基础作为深水地区大型桥梁常用的基础形式,其稳定性直接关系到桥梁的安全。为分析砂土中水平循环加载条件下冲刷对基础水平承载力和滞回圈刚度的影响,本文对沉井加桩复合基础进行了冲刷条件下的静载和循环后静载模型试验,得到了基础的水平荷载位移曲线和循环滞回圈。试验结果表明:冲刷对沉井加桩复合基础的水平承载力削弱严重。试验在中密砂、低围压条件下,循环加载会提高基础的水平承载力。对比循环后的静载曲线得知,无冲刷条件下的循环后基础水平承载力高于有冲刷条件下的该值。比较循环加载中的荷载位移曲线得到,无冲刷时滞回圈水平刚度高于有冲刷时的水平刚度,随着循环荷载次数的增加,滞回圈的水平刚度有所提高,但趋势减缓,并逐步稳定。     

应力控制疲劳载荷作用下循环硬化的应变响应

南京砂岩、合肥砂岩在频率为0．5-25Hz的循环加载实验中取得了滞回曲线，其非稳定部分主要由加工硬化阶段产生的微损伤引起，且滞回曲线随频率的增高朝稳定滞回圈发展，随循环数增加，滞回圈由稀变密，滞回圈面积减小。从3方面阐明了循环加载的应变硬化和软化响应：在恒应力控制下轴向应变幅值减小，应变振幅随应力振幅的增大逐渐增大，随应变振幅的增大其模量减小。     

岩石中微细观结构对外力和温度响应的概率研究

Preisach-Mayergoyz（PM）空间中的滞回细观单元对外力或温度是否响应对某些单元来讲存在着不确定性,这将导致循环加载时滞回圈的不稳定。外载频率和温度不同,岩石中微细观结构参与对宏观外力和温度响应的转换概率也不同。通过单轴和三轴循环加载实验可得：随频率增高,微细观结构对外力响应的转换概率减小,自适应调整时间缩短,滞回圈越容易趋于稳定;随温度不断升高,微细观结构对温度响应的转换概率增大,自适应调整的时间增长,滞回圈散开趋于不稳定。因此,降低频率与升高温度都将导致滞回圈趋于不稳定,这进一步说明,降低频率与升高温度是等效的,从原理上证明了饱和岩石的时温等效性。这一结论对大型地下工程或深埋核废料和CO2的储藏是很有意义的。     

双向循环荷载作用下码头群桩基础受力特性数值分析

依据天津某液化天然气接收站码头工程,采用ABAQUS有限元软件研究了码头全直桩基础在波浪和车辆双向循环荷载作用下的受力特性,讨论了循环周期对基桩受力特性的影响。结果表明:在竖向和水平向双向循环荷载作用下,基桩受力重新分布,桩身轴力逐渐变大,侧摩阻力减小,其中中排桩桩身轴力增加幅度最大;基桩侧摩阻力变化主要集中在1/3桩长以上范围;循环周期对基桩受荷分布产生较大影响,随着循环周期的变大,基桩受荷分布逐渐调整,前、后排桩桩身轴力逐渐变大,中排桩桩身轴力减小,排桩侧摩阻力均减小,当荷载循环周期达到一定值时,排桩的桩身轴力、侧摩阻力不再变化,趋于稳定。     

多向循环剪切应力路径下地基软黏土变形特性试验研究

针对地基软黏土动力特性，对温州软黏土开展了一系列应力控制的不排水循环双向单剪试验，研究了循环应力比与相位差对温州软黏土动力特性的影响。研究表明：相位差的增加使得应力路径从直线向椭圆进而转向圆形，应变轨迹与应力路径形状相似，应力路径影响了应变的发展；循环应力比越大，相位差越大，达到破坏应变需要的循环次数越少。并且通过回归分析，建立了破坏次数随循环应力比变化的预测公式；循环应力比的增大使得应力-应变滞回曲线的应变差值逐渐变大，相位差的增大使滞回圈的形状由S形向椭圆形转变，随着循环应力比与相位差的增大土体的软化速率逐渐增大。     

循环荷载下黏性土单轴拉伸特性试验研究

为研究循环荷载对黏性土单轴拉伸特性的影响规律,利用自主研发的新型土工单轴拉伸试验仪对3种不同循环荷载作用下黏性土的单轴拉伸特性进行了试验研究。研究结果表明:不同循环荷载作用下,黏性土单轴拉伸的应力-变形关系曲线均产生滞回圈;3种循环荷载作用产生滞回圈的形状、面积及位置不完全相同;3种循环荷载作用均对黏性土的单轴抗拉强度及峰值位移产生影响,但影响程度不同;3种循环荷载作用所产生滞回圈的卸载模量均大于再加载模量,且二者均大于同等应力下的初始加载模量。     

岩石非线性细观响应中温度对岩石力学性能的影响

对饱和岩石随温度变化情况进行实验研究,其结果显示：饱和岩石随温度升高,模量、波速减小;随温度继续升高,模量、波速又随温度升高而增大。这一规律是热激活弛豫波动理论模型的佐证。将这一温度效应引入隐含内力的细观PM（Preisach-Mayergoyz）模型中,则模型中的模量Ki变为与温度相关的函数Ki（T）。温度T的变化同样会引起PM空间中滞回细观单元（HMU）特征长度和PM空间HMU密度分布的变化,从而引起宏观模量的变化,为此建立温度对PM空间非经典单元（NCU）密度影响的函数关系。在此基础上进行温度效应的细观研究,且对循环加载滞回圈的温度效应进行模拟,取得滞回圈随温度升高向应变增大方向移动,滞回圈模量降低,随温度继续升高,滞回圈又随温度升高朝低应变方向移动,模量增大。这一细观模拟结果与国内外相关实验结果是一致的。     

岩石非线性细观响应中温度 对岩石力学性能的影响

 对饱和岩石随温度变化情况进行实验研究，其结果显示：饱和岩石随温度升高，模量、波速减小；随温度继续升高，模量、波速又随温度升高而增大。这一规律是热激活弛豫波动理论模型的佐证。将这一温度效应引入隐含内力的细观PM(Preisach-Mayergoyz)模型中，则模型中的模量Ki变为与温度相关的函数Ki(T)。温度T的变化同样会引起PM空间中滞回细观单元(HMU)特征长度和PM空间HMU密度分布的变化，从而引起宏观模量的变化，为此建立温度对PM空间非经典单元(NCU)密度影响的函数关系。在此基础上进行温度效应的细观研究，且对循环加载滞回圈的温度效应进行模拟，取得滞回圈随温度升高向应变增大方向移动，滞回圈模量降低，随温度继续升高，滞回圈又随温度升高朝低应变方向移动，模量增大。这一细观模拟结果与国内外相关实验结果是一致的。     

饱和黏土动剪切模量与阻尼比的试验研究

针对饱和黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,通过不固结不排水条件下的循环扭剪和竖向-扭转耦合试验,着重探讨了大应变情况下分级加载历史和循环应力耦合对动剪切模量与阻尼比等动力特性的影响。对试验结果的分析表明:采用多个试样单级加载与采用一个试样分级加载试验得到的初始骨干曲线、动剪切模量与阻尼比都较为一致,采用分级加载试验测定动剪切模量与阻尼比是可行的;耦合循环应力中的轴向偏差应力对扭转向应力-应变滞回圈的倾斜程度及动剪切模量与阻尼比都有显著影响,尤其当扭转向循环剪应力较小时,可以认为轴向偏差应力的大小控制着动剪切模量的增大量,受扭转向剪应力的影响,轴向应力–应变滞回圈的变化模式较为复杂。