考虑温度效应的软土固结蠕变耦合模型

软土的固结蠕变是软土地基及构筑物长期变形和稳定性的重要影响因素。在涉热岩土工程兴起和逐渐发展的背景下,研究软土在热力耦合作用下的固结蠕变特性并建立力学模型,对于评估涉热工程软土场地长期变形及稳定性具有重要意义。对此,针对典型滨海软土开展热固结蠕变试验,得到热固结蠕变特性及相关参数取值,建立考虑温度效应的固结蠕变经验公式。结合弹黏塑性理论和热固结理论,推导考虑温度效应的固结蠕变耦合力学模型。在合理性验证基础之上开展算例分析,结果表明:新型热固结蠕变耦合模型能反映土体变形的弹性、塑性、黏性和热胀冷缩属性,能描述土体的热孔压、热回弹和热沉降现象,还能分析软土长期变形的温度效应和时间效应;该成果为软土场地涉热岩土工程问题分析提供了可供参考的理论基础。     

基于温度-应力耦合作用的岩石时效蠕变模型

基于岩石变形与热力学基本理论,建立了温度-应力耦合作用下脆性岩石时效蠕变损伤模型。根据此模型,在有限元数值软件COMSOL的基础上进行二次开发,考虑岩石介质的非均匀性,并以最大拉应力准则以及摩尔库仑准则为岩石单元的破坏准则,给出了温度-应力耦合作用下岩石时效蠕变损伤模型的数值求解方法。并结合室内实验结果验证了该模型方法的可行性和合理性。数值模拟结果表明该模型能准确描述不同温度条件下花岗岩典型蠕变全过程三个阶段,即初始蠕变阶段、稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段。数值模拟也表明声发射累计数和岩石轴向应变的演化趋势整体上具有一致性,且在初始蠕变阶段和加速蠕变阶段出现较多的声发射现象。     

考虑围压对粗粒土蠕变特性影响的Burgers模型参数修正方法研究

传统的Burgers模型假设只有偏应力引起蠕变,而没有考虑围压对蠕变特性的影响,因此其主要用于描述岩石的蠕变特性。但不同于岩石,堆石料等粗粒土是由颗粒集合而成的摩擦型材料,其蠕变特性与围压密切相关。为了考虑围压对粗粒土蠕变特性的影响,该文首先推导了Burgers模型的三轴蠕变理论解,并根据各参数物理意义,提出一套简便实用的参数反演方法,用于获取同一围压不同偏应力下粗粒土的Burgers模型参数;进而总结并分析不同粗粒土的三轴蠕变实验结果,发现幂函数能较好地描述Burgers模型各参数随围压变化的规律;在此基础上,提出考虑围压对粗粒土蠕变特性影响的Burgers模型参数修正方法,并通过三组粗粒土的蠕变实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于应力和温度影响下沥青混合料蠕变模型

沥青混合料作为道路主要铺设材料,该材料在车载作用下所产生的蠕变将加速路面损耗.因此,研究沥青混合料蠕变行为具有重要工程价值.为描述沥青混合料蠕变全过程,将一个非线性黏塑性元件与Burgers模型进行串联,得到一个非线性黏弹塑性蠕变模型.为了分析应力和温度对沥青混合料蠕变行为的影响,在不同应力和温度条件下对沥青混合料进行...     

围压作用对爆破裂纹空间形态影响的试验研究

爆破裂纹的空间形态是进行爆破设计的理论依据。地下超深孔爆破炮孔处在围压作用之中,无爆破自由面,此种条件下爆破裂纹空间形态有待进一步的研究。采用4000 kN大型真三轴加载设备和煤矿许用导爆索分别提供围压静载和爆炸动载,并浇筑300 mm×300 mm×300 mm尺寸水泥砂浆立方体试块,采用的等效炸药量均为3 g,围压条件下试块加载的第一、第二、第三主应力分别为8.50 MPa、7.00 MPa、5.75 MPa,对比分析有、无围压两种条件爆破裂纹的空间形态差异。研究发现：围压条件下的爆破裂纹空间形态与拥有爆破自由面条件的爆破裂纹空间形态差异极大,四周拥有爆破自由面条件下试块爆破破碎为碎块,在块度尺寸L<100 mm和100 mm≤L≤200 mm范围内的破碎块度质量分别占试块总质量的30%和70%,其中大尺寸150 mm≤L<200 mm范围内的块度质量占比达到55.32%,但是数量较少,并且都产生于试块表面;围压条件下,在垂直于第二主应力方向产生一个以封孔器为中心对称的宏观破裂面,在试块的其它表面上产生了几条宏观裂纹。试块剖开后,在炮孔壁部产生微裂纹,在预先射孔方向的孔...     

考虑温度效应的沥青混合料参数模型

选取修正Burgers模型作为沥青混合料的粘弹性本构模型,基于最小二乘法原理对单轴压缩蠕变试验数据进行拟合,获得本构模型的粘弹性参数。考虑温度变化对沥青混合料粘弹性的影响,建立修正Burgers模型的粘弹性参数模型,运用实验数据拟合粘弹性参数模型的分项系数,理论计算考虑温度效应的蠕变柔量,与实验结果对比分析表明,参数模型有较好的适用性,拟合精度高。粘弹性参数模型能将有限的实验数据推广到其他温度工况,节约大量实验,具有很好适用性。     

考虑围压效应的冻土三阶段强度准则

冻土抗剪强度的围压效应是寒区工程建设与冻结法施工工程承载能力分析的基础与前提。随着围压的增大,现有冻土抗剪强度试验结果既有先增大后减小的两阶段试验规律,也有先增大后减小再增大的三阶段试验规律。为描述冻土抗剪强度的特殊规律,该文对土与冰的特性分别进行了分析,认为冻土的抗剪强度所呈现的多阶段发展规律,不仅因为其继承了未冻土的强度特征,还由于冻土中孔隙冰的存在对抗剪强度有特殊的贡献。基于此,该文将冻土抗剪强度分解为反映黏聚摩擦特性的基准强度与由于存在孔隙冰而表现出的特殊贡献强度。通过利用幂函数强度表达式作为冻土的基准强度,并进一步构建描述冻土强化弱化规律的贡献强度,从而发展得出考虑冻土复杂围压效应的三阶段强度准则。对不同类型冻土的两阶段与三阶段试验结果进行的预测表明,所建立的冻土三阶段强度准则能够合理地描述冻土的抗剪强度变化规律。     

被动围压条件下岩石材料冲击压缩试验研究

为研究煤矿岩石材料被动围压条件下动态力学性能和变形破坏规律,利用Ø50mm变截面分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,对45#钢质套筒环向约束状态下煤矿岩石试件进行了不同加载速率冲击压缩试验。试验结果表明：被动围压条件下SHPB试验中,岩石试件的材料延性和抗破坏能力均得到增强,试件轴向应力是采用同种加载条件无围压SHPB试验时的1.2倍,破坏应变比无围压SHPB试验提高2～3倍,且径向应力随轴向应变增大总体呈上升趋势,试件破坏为压剪破坏模式,与无围压SHPB试验有所不同。     

一种压阻式压力传感器温度特性研究

压阻式压力传感器的输出会明显受到温度变化的影响。本文研究了在温升和温降过程中,不同温度条件下传感器的零点漂移、输出误差,以及满量程范围的输出信号的变化,进一步提出了利用多项式-最小二乘法拟合试验数据进行温度补偿函数的探索,对这类传感器在宽温区条件下的温度补偿设计提供了一定的数据支撑和参考。     

温度对引压管路动态特性的影响

简述了引压管路在压力测试中的应用,并对引压管路动态特性进行了理论分析,研究了温度对引压管路幅频特性的影响。在不同温度下用正弦动态压力校准装置对带引压管路的压力测量系统进行扫频试验,验证了温度变化对带引压管路压力测量系统动态特性的影响。     

多围压下三轴压缩试验与不可破裂颗粒离散元法分析

采用大型三轴试验仪器对道砟散体材料进行试验,重点研究不同围压条件下三轴试验力学特性与影响规律。同时基于离散单元法(DEM),采用非破裂不规则颗粒簇,在伺服条件下建立道砟三轴试验散粒体模型,对道砟颗粒在不同围压下进行相关数值三轴模拟,探讨偏应力、体应变、围压、体积应变与轴应变之间的关系,反映道砟基本力学特性。研究结果表明：采用离散单元方法进行数值模拟与室内三轴试验得到的一系列应力-应变规律基本一致,验证了离散单元法在道砟研究中的可行性与可靠性。同时,围压对道砟散体变形、最大偏应力、偏应力比值具有影响,其中随着围压提高道砟变形降低,因此在有砟道床设计和养护维修中,增大道床围压可降低道床沉降与变形。     

持久蠕变试验自动温度测量系统的应用

通过对持久、蠕变试验自动温度测温系统的设计,使控温的精度和可靠性得到了提高,同时也提高了试验员的劳动效率,减轻劳动强度.     

冲击荷载循环作用下砂岩动态力学性能的围压效应研究

利用带围压装置的霍普金森压杆设备对砂岩在不同围压等级、不同应变率下的动态力学性能进行试验研究,分析了砂岩在冲击荷载循环作用下的累积比能量吸收值,损伤度与围压等参量之间的关系.研究结果表明:在围压作用下,砂岩的应力-应变曲线出现较明显的屈服平台,具有明显的脆性-延性转化特征.随着冲击荷载循环作用次数的增加,材料的弹性模量...     

考虑温度影响的软黏土长期动孔压模型研究

以宁波轨道交通④层淤泥质黏土为对象,开展了不同温度、动应力、初始偏应力、围压作用下的动三轴试验,获得了不同试验条件对孔压的影响规律。在此基础上,对现有的孔压-振动次数双曲线模型进行改进,建立了考虑温度影响的动孔压-振动次数模型;其次,利用孔压试验结果对模型进行验证,并给出了不同试验工况下的模型参数;最后,基于动态平衡假设,建立了长期动荷载作用下考虑温度影响的归一化孔压预测模型,模型预测值与试验结果吻合性较好,可以为轨道交通设计和施工提供理论依据。     

温度-应力耦合条件下聚四氟乙烯的压缩蠕变行为与寿命预测

利用自行设计搭建的人工加速老化实验装置,研究了聚四氟乙烯(PTFE)在温度-应力耦合作用下的压缩蠕变行为。结果表明,随温度或应力上升,平衡压缩应变呈增加趋势,该过程以物理老化为主,并伴随晶区分子链螺旋程度降低和片层滑移。以典型实验条件下聚四氟乙烯的非线性蠕变数据为依据,通过构建合适的位移因子,建立了符合广义蠕变柔度曲线的寿命预测模型。进一步选择应变量作为失效判据,合理预测了不同温度条件下材料的压缩蠕变寿命。通过与实验结果比对,证实该模型对聚四氟乙烯寿命预测准确可靠,且对于有类似蠕变行为的高分子材料寿命预测具有一定的普适性和指导性。     

压阻式压力传感器的温度特性研究

本文针对压阻式压力传感器的温度特性,提出了对其零位温度漂移和灵敏度温度漂移的补偿方法:在传感器芯片上加做温敏电阻和加热电阻对其零位温度漂移和灵敏度温度漂移进行补偿,并通过试验证明这种方法是非常有效的.     

压阻式压力传感器的温度特性研究

本文针对压阻式压力传感器的温度特性,提出了对其零位温度漂移和灵敏度温度漂移的补偿方法在传感器芯片上加做温敏电阻和加热电阻对其零位温度漂移和灵敏度温度漂移进行补偿,并通过试验证明这种方法是非常有效的.     

围压作用下煤岩材料超声致裂规律研究

当超声波在煤岩固体材料中传播时,受其机械效应,煤岩基质固体颗粒间相互作用。从超声波的机械效应角度结合断裂力学,对围压影响的超声激励破岩机制进行探讨,利用 RFPA2D 岩石破裂过程分析系统对超声激励不同围压下煤岩致裂过程进行了数值试验验证。研究表明：围压降低了煤岩内部裂纹的断裂强度因子,改变裂纹尖端应力场;围压对煤岩破裂具有抑制作用,在相同功率超声作用下,围压越大,超声激励碎岩程度越低;数值实验表明,随着围压增加,超声致裂煤岩影响区域逐渐减小,煤岩破坏形式由低围压下的张拉和剪切破坏共同作用逐渐向高围压下单一剪切破坏过渡。相同有效声压作用下,煤岩破裂过程中主应力随煤岩围压升高而增大。     

不同围压条件下千枚岩宏观破坏与微观破裂特征分析

通过选取陕西省汉中市阴湾沟滑坡的千枚岩进行不同围压条件下的岩石三轴压缩试验和电镜扫描试验,分别从宏观和微观角度研究该处千枚岩的变形破坏机制,并分析岩石宏观破坏与微观破裂之间的相关性.研究结果表明:在低围压条件下,千枚岩宏观破坏模式为拉张破坏和剪切破坏的复合型,当围压升高,千枚岩宏观破坏模式变成沿结构面滑动的剪切破坏;在...     

循环冲击作用下围压对斜长角闪岩动态特性的影响研究

利用带围压装置的直径为100mm的霍普金森压杆设备对围压条件下斜长角闪岩在循环冲击作用下动态力学性能进行试验研究,分析了斜长角闪岩的应力-应变曲线随冲击荷载循环作用次数的变化特性、动态杨氏模量与围压和应变率之间的关系,以及斜长角闪岩的能量吸收率与应变率和围压等参量之间的关系。研究结果表明,在围压和冲击荷载一定的情况下,随着冲击荷载循环作用次数的增加,岩石的杨氏模量变小。岩石破坏面上的正应力随围压的增加而增加,在裂隙摩擦滑移的作用下,围压状态下岩石的破裂面上会产生明显的粉末状岩粉。在吸收能量相同的情况下,围压越高,岩石破坏时形成的损伤面的面积越小,破碎程度越低。相同围压等级情况时,斜长角闪岩的能量吸收率随着应变率的增加而提高;当应变率相同时,斜长角闪岩的能量吸收率随围压的增加而减小。得到了能量吸收率随应变率和围压变化的关系式。