孔隙空间分布对粗粒土强度变形特性影响研究

为了深入认识粗粒土的强度变形机理,以孔隙结构的不均匀性为研究对象,通过分析孔隙的数量变异性、体积变异性和偏聚效应,定义了可以定量刻画粗粒土孔隙空间变异性的孔隙空间分布系数.并利用PFC3D和Abaqus软件进行了粗粒土的数值模拟三轴试验,结果表明:在其他条件不变时,随着孔隙空间分布系数增大46.8％,粗粒土的弹性模量、...     

不同颗粒强度人工模拟粗粒土三轴试验研究

通过制备不同强度水泥球形颗粒,并以一定级配制成人工模拟粗粒土,以此进行三轴固结排水剪试验,研究了颗粒强度对粗粒土强度及变形特性的影响。试验结果表明:颗粒强度对粗粒土强度和变形特性均有明显影响,颗粒强度的提高引起抗剪强度的增大以及体积变形的减小。低围压下,高颗粒强度的粗粒土表现为应变软化,低颗粒强度的粗粒土则表现为应变硬化,体积变形均为剪胀;高围压下各种颗粒强度的土均表现为应变硬化,体变表现为剪缩。线性强度指标c、φ和邓肯E-B模型参数K、K_b与模拟料颗粒强度的关系均可用直线表示,非线性指标φ₀、φ与颗粒强度关系则近似用二次曲线表示。峰值摩擦角φ_f与粗粒土颗粒强度也呈线性关系,颗粒强度每增大1 MPa,峰值摩擦角φ_f增大0.066 5°。     

基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量

将数码相机用于土三轴试样变形的图像采集，提出了一种基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量方法．通过与常规土三轴试验测量结果对比，说明了该方法的可行性和优越性，它不仅可以克服常规三轴试验方法中存在的诸多缺陷，而且具有较高的测量精度，是一种简单、有效且有广阔发展前景的测量方法．     

加筋粗粒土大型三轴试验研究

采用大型三轴剪切仪,对粗粒土,加筋粗粒土强度变形特性进行了实验研究。试验结果表明不同围压条件下粗粒土和加筋粗粒土剪切的应力-应变关系类似,应力应变关系表现为应变硬化型;当轴向应变较小时,加筋效果不明显,随着轴向应变的逐渐增大,加筋效果逐渐发挥;粗粒土加筋后的内聚力c有明显增加,但是内摩擦角φ基本不变,侧向变形减小,体积变形增大;对邓肯-张模型的适用性进行分析,表明邓肯-张模型中切线弹性模量能很好适用于加筋粗粒土,但不能很好地反映加筋粗粒土变形特性;在试验的基础上提出了轴向应变与侧向应变的二次函数关系,建立了粗粒土的体积应变与轴向应变的函数方程,并对粗粒土以及加筋粗粒土的三轴试验体积应变数据进行了预测。     

不同方法缩尺后粗粒料强度和变形特性研究

对某原型级配堆石料采用剔除法(TC)和混合法(HH)两种缩尺方法进行缩尺,对缩尺后的两种粗粒料试样(分别简称TC料和HH料)进行三轴固结排水剪切试验。结果表明:围压相同时,TC料的峰值应力(σ1-σ3)f与内摩擦角均高于HH料的相应值;TC料有着较强的剪胀性;相同围压下,与HH料相比,TC料具有较小的破坏应变εaf与相变处体变εv0及较高的相变应力比M0;同一粒径下,TC料割线弹性模量约为HH料的1.03～1.39倍。当颗粒最大粒径增大时,TC料的割线体积模量的增幅小于HH料的相应值。随着颗粒最大粒径的增大,两种缩尺方法所得的弹性模量参数K有所增大而变形模量指数n减小。     

无粘性粗粒土直接剪切试验的强度尺寸效应(研究生论坛）

为研究无粘性粗粒土直接剪切试验的强度尺寸效应,采用相同试样尺寸直剪仪对不同最大粒径无粘性粗粒土进行了直剪试验。试验土料最大粒径分别为40mm、20mm、10mm、5mm 和2mm ,各组土料具自相似质量分形结构以保证各土料孔隙特征相同,并采用预先植入竖直锡丝的方法测量剪切带宽度。试验结果表明：随最大粒径增大,剪切带宽度和强度增大,且当最大粒径大于试样高度的1/20时,产生明显的强度尺寸效应现象;咬合力c和内摩擦角φ随试样高度与最大粒径比值的增大而减小,且与其对数呈明显的线性关系;随最大粒径增大,强度尺寸效应逐渐明显的原因为剪切带内颗粒数减少,颗粒间接触力强力链容易形成。     

土工布加筋粗颗粒土变形与强度特性试验研究

对不同土工布加筋层数的粗颗粒土试样进行常规三轴固结排水剪切试验,探讨试样加筋层数（简称筋数n=0～3）对粗颗粒土变形、强度特性的影响。结果表明：筋数n每增加1,不同围压下试样破坏时的轴向应变增大0.91%～2.00%,土体韧性增强,筋材可抑制试样的侧向变形;不同围压下,平均筋数n每增加1,试样变形模量增大5 378 kPa。加筋能够增大相变时的体积应变;在p-q平面内,同一筋数n下的相变点和破坏点均可用直线拟合。粗颗粒土的强度指标总体随筋数的增加而增大。对线性指标c和非线性指标φ₀、Δφ,其随试样筋数n的变化均可近似用直线表示;n每增加1,内摩擦角φ''增大1.75°。最后提出一个方便表述加筋量多少的指标-加筋疏密指数I_R,并给出三轴试验获得I_R的方法。整理发现试样黏聚力c及准黏聚力Δc（加筋土比素土黏聚力的提高量）与I_R均可用直线拟合;I_R每增加1 m^-1,c和Δc分别提高9.1和13.5 kPa。利用该参数对三轴试验下砂土、黏土和粗颗粒土加筋对其强度提高的效果进行总结分析,加筋对不同土c提高量差异显著,I_R每增加1 m^-1,砂土、黏土和粗颗粒土c分别提高0.07、0.50和8.75 kPa。基于准黏聚力原理,建立c及Δc与I_R的关系,可根据该公式直接估计土体加筋后的黏聚力或准黏聚力。     

粗粒土三轴试验的细观模拟

对排土场粗粒土进行室内三轴固结排水试验,以此试验结果为基础,基于三维离散元颗粒流理论,从细观角度出发,以PFC3D为工具,通过自编程序并引入接触黏结模型,得到按级配生成的粗粒土三轴试验三维颗粒流模型.对比了不同围压下颗粒流模型与三轴试验的应力应变关系.分析了颗粒细观参数对粗粒土强度的影响.结果表明:按级配曲线得到的PFC数值模型的应力应变曲线的变化趋势与试验值一致,但强度值略低于试验值.粗粒土强度随颗粒间摩擦系数、接触处黏结强度的增大而提高;颗粒形状对材料的抗剪强度影响显著.研究意义在于从细观角度揭示影响粗粒土强度的因素,突破了常规三轴试验的局限性.     

非饱和击实粉土强度特性的试验研究

为研究非饱和土样的强度特性及吸力对非饱和土强度的影响,采用GDS非饱和土三轴仪,对非饱和击实粉土样进行了控制吸力的三轴排水剪切试验.试验结果表明:对于同一土体,吸力对其有效黏聚力和有效内摩擦角影响较小,但对吸力内摩擦角有着显著影响;吸力对土体具有一定的强化作用,相同围压、相同应变土样的偏应力随吸力的增大而增加;吸力对土体应力-应变关系曲线的形式影响不大,曲线形式主要取决于土体自身的性质和其应力历史;吸力和吸附强度之间存在着良好的乘幂关系,据此可将Fredlund提出的抗剪强度公式改写成以吸力为直接变量的抗剪强度公式.     

粗粒土在三向卸载时的强度特性试验研究

卸载是引起岩土材料破坏的常见工况,为了研究粗粒土在不同中主应力系数b情况下三向卸载时的强度特性,使用真三轴仪对粗粒土进行偏应力q保持300 kPa不变,球应力p不断减小的等q、等b三向等量卸载试验,分析三向卸载条件下粗粒土的强度特性,研究常用强度准则对卸载条件粗粒土的适用性。试验结果表明：在三向等量卸载条件下,粗粒土的强度参数与中主应力系数b有关;对于不同的b值,b=0时的内摩擦角φ_b最小,破坏应力比M_b最大;破坏应力比M_b随着b的增大而减小,且随着b的增大,减小的梯度在逐渐减小;内摩擦角φ_b在b值较小时随着b的增大而增大,在b值较大时随着b的增大而减小,3个方向剪切的共同影响可以解释这一变化规律;Matsuoka-Nakai强度准则、粗粒土应力不变量强度准则和Lade-Duncan强度准则这3个强度准则都能反映内摩擦角φ_b与b之间的这一规律,其中,Matsuoka-Nakai强度准则在b值较小时与试验结果较为接近,粗粒土应力不变量强度准则在b值较大时与试验结果较为接近;粗粒土角隅函数强度准则与等q、等b试验结果较为吻合。     

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。     

三轴试样端部约束影响有限元分析

对某压实黏土和软土分别开展两种端部约束条件下的中三轴三维有限元模拟，对应端部约束条件分别为完全限制端部径向位移和径向自由（端部无约束，无摩擦力）。对比分析两种端部约束条件下试样强度和应力应变结果，定量研究了试样端部约束对两种土料强度和应力应变特性的影响。结果表明，端部约束对土体强度有一定提高，但不会改变轴向偏应力和轴向应变关系曲线的整体趋势；随着围压的增大，端部约束对强度和应力应变的影响有所降低，但降低幅度有限；三轴试验中，和试样端部径向自由相比，端部因摩擦力引起的约束会显著增大试样的体积应变，而且土体的软硬程度对试样的体变影响较大。对压实黏土，端部约束试样剪切破坏时平均体变ε_v比径向自由增大17.2%；对软土该值的影响也达到了5.2%。     

岩石强度和变形真三轴试验研究

为了得到岩石在3向应力条件下的强度及变形特征,通过真三轴试验对岩石强度进行试验研究.结果表明:峰值强度(σ1)随着中间主应力(σ2)的增加有所提高,峰值强度的最大增加量达到65.8%;在中间主应力较低时,岩石呈现出塑性的特征,随着中间主应力的增加,岩石逐渐由塑性向脆性转变.所以岩石破坏不仅取决于最大主应力差(σ1-σ3),而且与中间主应力密切相关.