多功能静动三轴仪研制及在液化后大变形中的应用

土工试验在岩土工程中处于十分重要的地位。河海大学与日本圆井株式会社共同研制了一种新型的多功能静动三轴仪，该设备能进行静应力路 径三轴试验，静扭剪、动扭剪、动三轴及垂直振动与周期扭剪双向振动的耦合试验，能模拟动主应力轴旋转、地震液化及液化后大变形等多种复杂的应力条件。文章对其构成和功能以及在液化后大变形研究中的应用进行了介绍。     

不同应力条件下砂土动模量特性的试验对比研究

利用新研制的三轴—扭剪多功能剪切仪分别进行了竖向与扭转双向耦合剪切振动、振动三轴和振动扭剪等3种试验，采用内置于三轴室的轴力及扭矩双出力传感器和非接触式微小位移传感器测量荷载与位移，着重研究了均等固结条件下福建标准砂的动模量特性。试验结果表明：动力双向耦合试验在扭转方向和竖向的动模量与应变之间的变化规律分别与相同条件下的动扭剪、动三轴试验结果一致；归一化动模量与按照参考应变归一化后的应变比之间的关系不再依赖于初始固结压力、密度及应力路径；动三轴试验与动扭剪试验所得到的最大动剪切模量与初始固结应力之间的关系基本一致，与此相比，由动力耦合试验中扭转向振动分量所得到的结果偏高，由动力耦合试验中竖向振动分量所得到的结果又稍低。     

循环扭剪试验中饱和砂土的某些动力特性

本文用国内研制的首台循环扭剪三轴仪研究了饱和砂的动强度和液化的特性，围绕着模拟现场地震时土体应力条件，系统地进行了等压无预剪固结，等压有预剪固结和偏压无预剪固结的不排水循环扭剪试验，并将扭剪试验与一些相应动三轴试验结果作了比较，根据循环扭剪的试验结果，文中给出了一个孔压增长的概化模式。     

饱和砂土地震液化大位移机理研究

饱水砂土地震液化大位移会对土工构筑物造成严重的危害,对其机理的把握是大位移预测的前提和基础。本文对饱水砂土进行了振动液化后的静扭剪及再固结试验,结果表明液化后静加载曲线可分为两段：低强度段、强度恢复段;低强度段的模量极低,在较小的剪应力作用下应变即迅速增长,强度恢复段试样的强度则逐步得到恢复。由液化后静加载应力应变曲线...     

大型扭剪仪在粗粒材料研究中的应用

粗粒材料工程性质研究一般通过三轴试验进行。当粗粒材料用以筑坝时,用空心圆筒试样以扭剪方式测求其力学参数,尤其是动变形参数更符合实际坝体的应力状态。本文结合笔者在日本进修期间参加大型扭剪试验的体会,首先介绍日本建设省土木研究所研制的大型多用途扭剪仪及其试验方法;然后利用近年来的部分试验成果对粗粒材料的变形特性的主要影响因素作了简要分析。     

一个新的内时参量动孔压模型及其适用性研究

基于Ｆｉｎｎ等人提出的内时孔压模型，通过饱和砂土应变控制的振动扭剪试验，研究了孔隙水压力的增长规律，以有效剪剪应变路径长度参数为内时参量，提出了一个饱和砂土振动孔隙水压力的计算模型，通过对已有试验资料的检验表明。新的内时参量对于应变控制的动单剪，动三轴试验以及应力控制振动试验的孔压发展规律都具有很好的归一化性能。     

动主应力轴连续旋转下砂土的动强度

本文介绍用双向振动的动力扭剪仪模拟海洋波浪的中载形式，通过系统试验和对动主应力轴旋转和常规动扭剪试验结果的对比表明，考虑动主应力轴旋转，砂土的动强度将降低１５％左右。     

循环应力作用下饱和软黏土的不固结不排水强度与破坏准则

通过循环三轴与循环扭剪试验,研究了饱和软黏土不固结不排水循环强度的变化。结果表明：当循环破坏次数给定后,饱和软黏土的不固结不排水循环强度取决于土单元受到的静剪 （偏） 应力,与其受到的围压无关;当作用在土单元上的静剪 （偏） 应力比从0.3变化至0.6时,饱和软黏土循环强度也逐渐增大。进一步,通过分析循环扭剪试验确定的循环剪切强度与循环三轴试验确定的循环压缩强度之间的关系,阐明了循环应力作用下饱和软黏土不固结不排水强度满足Mises破坏准则。依据本文研究结论,可以通过特定试验建立描述一般应力状态饱和软黏土单元不固结不排水循环强度的变化关系。     

循环应力作用下饱和软粘土的不固结不排水强度与破坏准则

通过饱和软粘土循环三轴与循环扭剪试验,研究了循环应力作用下饱和软粘土不固结不排水强度的变化。结果表明,当循环破坏次数给定后,饱和软粘土的不固结不排水循环强度取决于试验土样受到的静剪（偏）应力,与其受到的围压力无关;当作用在试样上的静剪应力比（静偏应力比）从0.3变化至0.6时,饱和软粘土循环强度也逐渐增大;进一步依据Mises破坏准则,通过分析循环扭剪试验确定的循环剪切强度与循环三轴试验确定的循环压缩强度之间的关系,阐明了循环荷载作用下饱和软粘土不固结不排水强度满足Mises破坏准则。依据本文研究结论,可以通过特定试验建立描述一般应力状态饱和软粘土单元不固结不排水循环强度的变化关系。     

饱和砂土静动力剪切特性对比分析

在相同的初始应力条件下,通过进行循环扭剪试验和单调剪切试验,对比了初始固结应力状态完全相同时,饱和砂土的静动力剪切特性的相关性。试验结果表明,在初始固结应力状态相同的情况下,单调剪切和循环扭剪过程中,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性具有密切的相关性,尽管在两种加载模式下都出现应变软化特性,但偏应力比增长均表现出硬化特性,增长模式也几乎一致,能作为静动力本构模型的物理基础。这一结果为对静力条件下的弹塑性模型进行修正和推广,从而进一步描述动荷载条件下的应力-应变特性的本构模型的建立提供了依据。     

金属材料空蚀试验方法研究进展

根据水流流动的模拟特性,将金属材料空蚀试验设备进行分类,介绍了主要设备的原理、发展、性能和优缺点,探讨了其主要特征参数及影响规律。通过对不同设备所得试验结果的分析比较,总结出金属材料空蚀试验的一些规律。认为当前应致力于各设备试验方法的标准化研究,通过大量标准化的流体-温度-材料-设备试验,确定金属材料空蚀破坏与特征参数的关系,对设备功能的开发等也提出了一些粗浅的认识。     

一种新型的基准基床系数室内通用测试方法

基床系数是文克尔地基模型的关键参数,其基准值是采用原位载荷试验测得。采用室内试验快速准确测定基准基床系数值的相关研究较少。介绍笔者设计的基准基床系数室内测试仪及相应的试验原理;基于变形模量的等量关系、土体在均布荷载作用下变形与时间的变化规律,采用“终点沉降法”推导出室内试验的基床系数计算公式;介绍了室内测试仪的测试步骤和计算方法。经室内测试试验与原位试验对比,验证结果表明,该室内测试方法和测试结果具有效性与可靠性,能在室内准确测定各类细粒土在原位状态下的基准基床系数值,可以作为一种基准基床系数室内通用测试方法。     

直剪试验中参数误差原因探讨

本文分析偏轴压力 ,复杂性的应力条件以及有效的剪切面积对参数的影响 ,得出 C,Φ的偏差趋势 ,指出直剪试验参数误差过大 ,建议尽量采用三轴仪进行强度试验。     

堆石料蠕变试验方法研究

堆石料是土石坝的主要填筑材料,其蠕变特性研究是土力学热点之一。蠕变试验的方法主要有三轴试验和单向压缩试验两种。三轴试验是研究堆石料常用的试验方法,其轴向变形主要是偏应力引起的剪切变形。而单向压缩试验,作为一种可以研究 K0 状态下堆石料的蠕变特性的试验方法,目前对此的研究较少。应用大型三轴仪(Ф300mm) 和大型叠环式固结渗透仪(Ф500 mm) ,选用双江口堆石料,分别进行了堆石料的蠕变试验,成果表明两种蠕变试验的剩余蠕变量与时间的关系都可以采用幂函数准确表达。三轴试验成果验证了九参数蠕变模型的通用性,根据单向压缩试验成果提出了简单的经验公式。最后对两种试验成果进行了比较分析,发现单向压缩蠕变可以视为应力水平为 0.4 时的三轴蠕变,其不能反映应力水平对堆石料蠕变特性的影响。因此,要对堆石料进行蠕变研究,宜采用三轴蠕变试验。     

波浪作用下饱和砂土孔压发展规律试验研究

利用空心圆柱扭剪仪和动单剪试验仪分别对饱和砂土进行了循环耦合剪切和动单剪试验,研究比较两种不同方法下,饱和砂土内部孔隙水压力发展规律及其差异。结果表明,两种孔压发展规律具有显著差异,且分别可以采用传统孔压增长模型和幂函数关系加以描述;空心扭剪试验中,双向动荷载的幅值比值λ对孔压增长具有显著影响,但对归一化孔隙水压力发展模式没有显著的影响;动单剪试验中,存在循环振次临界转换值,该值决定了孔压增加随动剪应力的变化趋势。     

三峡库区典型土石混合体与混凝土接触面大型剪切试验研究

利用大型直剪仪和单剪切仪,对三峡库区典型土石混合体—混凝土接触面力学特性开展了不同试验方法和不同法向应力的剪切试验,对比分析了直剪和单剪试验条件下土石混合体—混凝土接触面的抗剪强度和变形特性,试验表明,界面应力应变特性与试验方法、法向应力水平有关。低法向应力情况下,直剪和单剪试验界面应力应变曲线均表现为硬化型,高法向应力情况下,直剪为应变软化型,单剪为应变硬化型,通过单剪试验结果分析得到了剪切破坏带及其厚度,研究成果能为土石混合体地质体与混凝土结构共同作用分析提供参考。     

两河口堆石坝堆石料蠕变特性试验研究

针对堆石料蠕变的力学特性,采用大型高压三轴蠕变仪,对两河口堆石坝堆石料进行了蠕变试验。试验在常规等围压加载方式的基础上,采用了等应力比加载方式,并对堆石料蠕变试验的结果和加载方式进行了讨论。结果表明采用等应力比加载方式,堆石料变形更接近堆石料实际蠕变过程。     

SY300-1型高压三轴仪微机测控系统研究

ＳＹ３００－１型高压三轴仪，是一台大型自动化土力学实验仪器，可以对试样进行剪切试验、等应变试验、应力控制试验和应力路径试验等多种试验方式，整个试验的数据采集和控制用一台微机完成。在 Ｗｉｎｄｏｗｓ ９５ 操作系统下，用 Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ语言开发的测控系统软件，成功实现了该三轴仪的所有试验功能。     

饱和黏土循环剪切强度与变形特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在不固结、不排水条件下对黏土的单调和循环剪切应力-应变关系与剪切强度特性进行了研究.单调剪切试验表明剪切强度随应变速率的增加而增大,在双对数坐标下,剪切强度与应变速率之间近似地符合线性关系;循环剪切试验表明对于某一给定的初始剪应力,循环剪切强度大小是循环软化效应和应变速率效应共同作用的结果,结合单调剪切强度应变速率之间的对应关系,提出了近似消除速率效应的循环剪切强度归一化方法,通过归一化表明,不同循环次数的循环剪切强度与初始剪应力之间的试验数据点分布在一个狭窄区域内,通过一个二次方程即可拟合表示.以此为基础,提出了循环剪切强度的简便确定方法,可减少海洋地基稳定性分析中的试验工作量.