间断级配吹填珊瑚砂剪切和颗粒破碎特性

岛礁地基通过水力吹填的方式建造而成。吹填地层中常存在大小颗粒共存的间断级配状态,颗粒级配的间断条件对吹填珊瑚砂的力学特性有显著影响。针对吹填珊瑚砂开展不同有效围压、相对密实度和含砾量的三轴排水剪切试验,探究静力荷载作用下间断级配珊瑚砂砾混合料的强度与变形特性,并分析珊瑚砂砾混合料颗粒破碎的演化规律。结果表明：试样的应力—应变关系曲线受到围压和密实度的显著影响,珊瑚砂砾混合料的峰值摩擦角和峰值剪胀角均随有效围压的增大而减小,随密实度的增大而增大;同一有效围压水平下,随着含砾量的增加,密实程度不同的珊瑚砂砾混合料强度表现出不同的增长规律,这可能与珊瑚砂砾混合料中粗细骨料接触状态和组成比例有关。另外,还研究了剪切过程中不同含砾量条件下珊瑚砂砾混合料的塑性功与相对破碎指数的关联性,建立了相对破碎指数B_r与塑性功W_p的相关函数。     

路用坡积体填料剪切性能试验研究

为了研究路用坡积体填料的剪切特性,以陕西略阳山区典型坡积体为研究对象,开展室内大型直剪试验,研究不同含石率和不同法向应力下坡积体填料的剪切特性,重点对剪应力-剪切位移曲线、剪胀剪缩特性、抗剪强度及其参数进行分析。结果表明:剪应力-剪切位移曲线分为线性变形阶段、初始屈服阶段和硬化阶段,剪切过程中由于块石存在出现了轻微抖动现象;高含石率的坡积体填料比低含石率的坡积体填料的剪胀剪缩现象更为明显;相同含石率条件下,剪缩段的法向应力越大,剪缩越明显,剪胀段则相反;含石率在45%～65%时,路基填料的抗剪强度较高;内摩擦角随含石率增大而增大,而黏聚力呈先增大后减小再增大继而减小的趋势。     

填料级配对筋土界面特性的影响

不同填料级配对筋土界面特性的影响直接关系到工程的稳定性.通过室内大型直剪试验,研究了颗粒级配、密实度、筋材种类等对于界面强度的影响,深入了解筋土界面抗剪强度以及界面剪胀特性.试验结果表明,粗颗粒和细颗粒土分别与筋材的界面强度要明显大于级配较好的标准砂与筋材的界面强度.密实砂土界面强度具有类似混凝土材料强度高韧性低脆性破坏的特性.对于土工格栅,粗颗粒砂粒由于粒径较大达到峰值强度需要较大的剪切位移.     

密实度对粗粒料力学特性影响三轴试验研究

针对3种不同相对密实度的某大坝覆盖层无粘性粗粒料制作试验替代料,进行不同围压下的常规三轴固结排水剪试验,着重研究不同相对密实度对粗粒料力学特性的影响.试验结果表明:在达到峰值强度之前,随着相对密实度和围压的增大,初始切线模量逐渐增大;同一围压下,随着相对密实度的增大,应力应变曲线软化现象更加明显,剪胀性逐渐变强;密实度...     

颗粒破碎对砂土剪胀特性和强度特性影响的试验研究

为了研究颗粒破碎对砂土剪胀特性和强度特性影响,利用三轴试验系统对不同围压作用下的钙质砂和石英砂进行了一系列的三轴试验,对比研究了石英砂和钙质砂的剪胀特性和强度特性。结果表明：钙质砂的破碎率随着围压增大而增大,两种砂土的应力-应变曲线都表现出应变软化现象。钙质砂和石英砂均表现为先剪缩、后剪胀,且钙质砂的剪胀性强于石英砂。钙质砂和石英砂的峰值摩擦角和剪胀角随着围压的增大而减小。相同围压下,钙质砂的峰值摩擦角大于石英砂。钙质砂的临界摩擦角大于石英砂,二者不随围压变化而变化。构建了考虑颗粒破碎影响的剪胀方程,能够较好地描述钙质砂在应变硬化阶段的剪胀特性。     

冻融循环下路基土抗剪强度与塑性指数相关性

取季节性冻土区3种不同塑限路基土,通过对室内制备的试样在经历0～7次完整冻融循环过程后,进行不同围压下三轴压缩试验,得出如下结论:同种土相同冻融循环次数下,抗剪强度随围压的增加而增加;相同围压下抗剪强度随冻融循环次数的增加基本呈下降趋势;相同围压、相同冻融循环次数条件下,抗剪强度随塑性指数的增加而增加。采用指数函数进行多元非线性拟合,建立了不同塑性路基土抗剪强度与围压、塑性指数及冻融循环次数的关系,拟合效果理想。     

发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性试验研究

通过三轴试验对发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性进行了研究.结果表明:剪胀条件下轻量土的峰值主应力差早于最大有效主应力比到达或者二者同时到达,剪缩条件下二者则同时到达.应力-应变曲线的软化与硬化是剪胀剪缩的外在表现,软化型宜采用峰值主应力差标准,硬化型采用轴向应变15%标准.破坏包线有直线型与折线型,包线形态受配比与围压控制.黏聚力、有效黏聚力随EPS颗粒掺入比增大而减小,随水泥掺入比增大而增大;内摩擦角、有效内摩擦角随EPS颗粒掺入比增大而减小,随水泥掺入比增大没有显著变化规律,介于6.0°～13.0°.低围压,试样破坏形态为鼓型,出现剪切带,反之为收缩型,不出现剪切带.     

不同围压下灰岩力学特性及破坏力学模型研究

为了研究围压对灰岩力学特性及破坏力学模型的影响,采用MTS815对完整灰岩岩样进行三轴压缩试验。基于岩样宏观破坏形式,建立张拉剪切破坏模型,构建峰值强度与围压关系表达式;讨论张拉剪切模型与纯剪切模型对岩石剪切强度参数值（粘聚力与内摩擦角）的影响。研究结果表明：岩样弹性模量、抗压强度及残余强度均随围压升高而增大,且残余强度与围压呈非线性相关;当岩样最终破坏时,环向应变与轴向应变比值随围压升高呈负指数降低;一定围压范围内,岩石抗压强度受剪切强度参数和抗拉强度影响;张拉剪切模型确定岩石剪切强度参数值随破裂角增大而增大,与纯剪切模型相比,数值均较小。因此,低围压时,考虑岩石破坏模型具有一定的实际意义。     

适用于海洋土的弹塑性本构模型

高围压和高孔隙水压会对海洋土的力学性质产生影响,一方面会在土颗粒之间形成黏结应力,另一方面会使土的剪胀行为逐渐过渡为剪缩行为.基于修正剑桥模型理论,引入修正参数α,改进修正剑桥模型剪胀方程,使它能够反映砂土的剪胀特性和剪切强度随有效围压增大而增大的特点.同时修改原修正剑桥模型的屈服面,考虑黏结应力pb的影响,从而建立能够反映海洋土力学性质的弹塑性本构模型.最后将改进后的模型理论值与已发布文献中试验值对比,发现二者具有较好的一致性,表明了该模型的合理性.     

基于大三轴试验的粗粒土应力剪胀方程

摘要：采用大三轴剪切仪对三种不同相对密度的双江口心墙坝覆盖层料,进行了各向等压固结条件下的排水剪切试验。基于试验成果,提出了一个适用于粗粒土的经验型应力剪胀方程,并通过分析剪胀方程参数与围压之间的关系,给出了剪胀方程参数的确定方法。采用本文剪胀方程和Rowe剪胀方程分别对多种粗粒土三轴试验结果进行了预测,结果初步表明,和Rowe剪胀方程相比,本文剪胀方程能更好地模拟粗粒土的剪胀性。     

描述饱和砂土剪切特性的一个热力学本构模型

砂土的力学特性十分复杂,与其所处的物理状态直接相关,表现为松砂的剪缩以及密砂的剪胀特性,受相对密度和有效围压的共同影响。为有效地描述饱和砂土在不同物理状态下的剪切特性,基于颗粒物质热动力学理论,考虑颗粒层次能量耗散机制,并结合引入状态参数的剪胀方程,发展一个饱和砂土的热力学本构模型。该模型形式较为简单,不涉及屈服准则、流动法则等概念,而是引入颗粒熵和颗粒温度的概念来描述砂土内部的不可逆变形,并通过迁移系数和能量密度函数将饱和砂土内部的能量耗散机制与宏观力学行为建立联系。模型可以反映饱和砂土在剪切过程中由于相对密度和有效围压的变化对土体强度和变形特性的影响。基于模拟计算结果与等向压缩、三轴不排水以及排水剪切试验结果的对比,验证了模型描述饱和砂土剪切特性的能力。     

Experimental investigation on dilatancy behavior of water-saturated sandstone

It is important to study the dilatancy property of water-saturated rock for understanding the engineering behavior of loaded rock mass. This study carried out the uniaxial and triaxial compressive experiments on the water-saturated red sandstone, analyzed the influences of confining pressure and pore pressure on dilatancy property of water-saturated rock, and discussed the reasonable basis of the stress of dilatancy onset as a strength design parameter of rock engineering, finally established the prediction model of the stress of dilatancy onset under the impacts of confining pressure and pore pressure. The results show that the strength parameters(the stress of dilatancy onset and peak strength) and deformation parameters(axial strain and circumferential strain) of water-saturated sandstone increase with the confining pressure, and the relations can be fitted with a positive linear function. The cohesion and internal friction angle obtained from the stress of dilatancy onset decrease by 11.57% and 7.33%, respectively, when compared with those obtained from the peak strength. The strength parameters and deformation parameters of water-saturated sandstone decrease basically with the increase of pore pressure, in which the relations between strength parameters or axial strain and pore pressure can be fitted with a negative linear function. However, the relation between the peak circumferential strain and the pore pressure should be characterized by a negative exponential function, and the circumferential strain at dilatancy onset isn't affected by the pore pressure.     

重塑红土强度的三轴试验研究

采用三轴试验研究不同压实度下红土的应力变形规律,获得了不同压实度下红土的邓肯-张模型参数。结果表明:红土粘聚力及内摩擦角随着压实度增大而增大;其切线模量及体积模量也增大。初始压实度低的土样在剪切过程中均出现先剪缩再剪胀现象;而对初始压实度较高土样,只有在低围压下才出现剪胀现象,高围压下仍表现剪缩现象。     

Mechanical and damage evolution properties of sandstone under triaxial compression

To study the mechanical and damage evolution properties of sandstone under triaxial compression,we analyzed the stress strain curve characteristics,deformation and strength properties,and failure process and characteristics of sandstone samples under different stress states.The experimental results reveal that peak strength,residual strength,elasticity modulus and deformation modulus increase linearly with confining pressure,and failure models transform from fragile failure under low confining pressure to ductility failure under high confining pressure.Macroscopic failure forms of samples under uniaxial compression were split failure parallel to the axis of samples,while macroscopic failure forms under uniaxial compression were shear failure,the shear failure angle of which decreased linearly with confining pressure.There were significant volume dilatation properties in the loading process of sandstone under different confining pressures,and we analyzed the damage evolution properties of samples based on acoustic emission damage and volumetric dilatation damage,and established damage constitutive model,realizing the real-time quantitative evaluation of samples damage state in loading process.     

掺加RAP的骨架密实型级配碎石性能

为了解决沥青路面回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)在级配碎石中应用的问题,研究了RAP对骨架密实型级配碎石性能的影响.在室温(22℃)条件下,采用UTM-100对纯碎石及掺加RAP的骨架密实型级配碎石进行了动态模量、抗剪强度和永久变形对比试验.依据试验结果,分析了RAP对级配碎石性能的影响.研究表明,掺加RAP后,骨架密实型级配碎石动态回弹模量显著增大,平均增幅9.3%,模量增幅受围压和偏压围压比不同程度的影响,其中偏压围压比的影响较围压更为显著.抗剪强度有所减小,且应力软化阶段应力下降速率较慢.在发生剪切破坏时,与不掺加RAP的级配碎石具有相似的剪胀特征.轴向永久变形随RAP的加入显著增大,表明抵抗永久变形能力有所下降.     

Mechanical properties of deep-buried marble material under loading and unloading tests

The mechanical properties are essentially different when rock material is subjected to loading or unloading conditions. In this study, loading and unloading tests with various confining pressures are conducted to investigate the mechanical properties of marble material samples taken from the deep diversion tunnels of Jinping II Hydropower Station. The stress-strain relationship, failure characteristics and strength criterion are compared and analyzed based on the experiment results. The results show: in the loading and unloading test, peak strength, lateral strain, axial strain and plastic deformation increase significantly as the confining pressure increases. Lateral strain increased significantly and obvious lateral dilatancy can be observed to the change of confining pressure; The fracture mode is mainly the single shear fracture for the triaxial compression test and post-peak test, angle between the failure surface and the ends of the rock material becomes smaller as the confining pressure increases. Hoek-Brown strength criterion reflects the strength characteristics of marble material under two different unloading conditions, and has some supplementary effects to the rock material of mechanical field.     

不同颗粒级配钙质砂剪切特性研究

为研究钙质砂剪切特性,对某岛钙质砂进行4组固结排水三轴试验,其围压分别是50、100、200、400 kPa。应力应变曲线表明钙质砂体变先剪缩后剪胀,在剪胀发展的过程中伴随应变软化现象。为进一步探究钙质砂应变软化的原因,筛除粒径小于0.5 mm,重复试验。研究结果表明大颗粒的钙质砂并没有出现应变软化现象。给出如下结论:(1)应变软化出现的位置比较偏后,且随着围压的增长,峰值强度会逐渐后移;(2)在低围压条件下钙质砂颗粒破碎诱发的应变软化可能性低;(3)细小颗粒诱发扁平状钙质砂出现定向滑移是试样表现应变软化的关键因素;(4)围压越高细小颗粒诱发应变软化的难度越大,峰值强度逐渐后移,并伴随着剪切带的出现。