不同角度土工格栅加筋剪切特性的试验研究

研究土工合成材料与砂土之间的界面剪切特性的试验通常将土工合成材料水平放置在上下盒之间,但是在加筋体结构中,加筋土的潜在破坏面常常与加筋材料呈一定角度,因此探究加筋材料与剪切面成一定角度时的剪切界面特性有着十分重要的意义.为了探究土工格栅加筋角度对抗剪强度的影响,采用HM-5780大型直剪仪开展了一系列的土工格栅多角度加...     

直剪试验下砂土剪切带形成的细观变形机制

剪切带的形成与发展是影响土体变形破坏的关键因素。利用数值模拟试验方法,对砂土直剪试验中剪切带的形成和演化机制进行研究。试验中采用条块法对试样进行标记,以观测其变形及发展过程;并记录剪应力及剪切位移的变化,分析试样的应力应变特征;最后从细观角度对颗粒试样的平均转动量、配位数及孔隙变化率等参数进行统计分析,以揭示试样的细观变形规律。研究表明:砂土剪切带的形成是一个渐进的过程,呈现出累进破坏的特征;且剪切过程中颗粒试样会发生局部变形并形成狭长的剪切带,剪切带的厚度受平均粒径及颗粒摩擦系数的直接影响,当颗粒粒径为1.25倍平均粒径且颗粒摩擦系数为0.5时,剪切带厚度达到最大值;此外,剪切带区域的强力链较为密集,通过对强力链进行光密度及面积占比分析发现峰值时刻最为显著（平均光密度约为1.4,强力链面积占比约为52%）,这表明力链网络的结构变化与剪切带的形成及演化具有同步性;同时发现剪切带内、外颗粒体系的平均转动量、平均配位数及孔隙变化率等细观参数存在显著差异,说明剪切带对外荷载的响应较为强烈。     

粉土填料细观剪切特性的颗粒离散元数值模拟研究

以厦蓉高速改扩建工程为背景,按现场技术标准配置４组粉土填料试样,开展室内直剪试验,同时在ＰＦＣ2Ｄ离散元平台上模拟试样的直剪试验全过程,探讨粉土填料的细观剪切特性。结果表明:随着剪应变增加,接触黏结破坏区域由剪切面附近点逐渐扩大为具有一定厚度的贯通条状带,使得粉土填料的抗剪强度下降,表现出应变软化特性。从统计结果上看,球颗粒的平均转动量和平均相对位移,均沿试样高度方向大致呈正态分布;对其进行正态曲线拟合,发现剪切带中心并不在设定剪切面位置,而是略微向上发生偏移;同时通过上下一个标准差的定义,可精确计算剪切带宽度。对比不同竖向压力下数值模拟的统计结果,发现剪切带宽度随竖向压力的增大略有减小,但剪切带中心偏移基本不变。     

雨水入渗对土工格栅-堆石界面剪切特性影响试验研究

为了解雨水入渗对格栅-堆石界面剪切特性的影响,利用自主研发的大型直剪仪,针对不同雨水入渗量下的格栅加筋堆石料和无格栅加筋堆石料开展了直剪试验,分析了雨水入渗对格栅加筋堆石料抗剪强度、剪切变形以及格栅加筋系数的影响,同时与无格栅加筋堆石料的试验结果进行对比。结果表明：随着雨水入渗量的增加,格栅表面摩擦系数降低,格栅加筋堆石料的抗剪强度呈明显的减小趋势,但对无格栅加筋堆石料抗剪强度的影响较小;当格栅加筋堆石料从干燥到完全饱和状态时,其内摩擦角从53.6°减小至50.4°,粘聚力从41.9 kPa减小至23.2 kPa;由于堆石颗粒受格栅网孔的嵌锁作用,格栅加筋堆石料竖向剪胀变形较加筋前有所减小,且雨水入渗堆竖向剪胀变形的影响较小;格栅加筋系数随着雨水入渗量的增加而减小,在竖向应力为25 kPa时,格栅加筋系数减小幅度较小,且均大于1.0,当竖向应力大于50 kPa后,格栅加筋系数减小至1.0以下。     

古贤水利枢纽剪切带直剪试验对比研究

坝基岩体中的剪切带特别是软弱夹层会影响岩体抗滑稳定性,通过古贤水利枢纽工程剪切带室内外直剪试验对比,分析了剪切带剪切破坏机理.现场直剪强度受起伏差控制,室内中型直剪主要由预留剪切缝岩土体本身强度决定;在剪切带较厚处,现场沿强度最弱面破坏更能准确反映实际情况;对于同一性状剪切面,圆柱体取样和方块体取样方法对强度影响不大.给出了古贤水利枢纽工程不同剪切带类型的强度参数.     

砂土试样剪切带发展过程分析

剪切带的发生与发展是土体失稳乃至破坏的重要因素,因而剪切带的发展过程分析具有很高的研究价值。基于考虑了滚动机制在内的颗粒离散元数值方法,以及基于数字图像测量技术的平面应变试验方法有效地模拟和再现了砂土试样在平面应变条件下剪切带的发展破坏过程,从而合理的解释了其破坏机理。结果表明,剪切带在荷载达到峰值之前起始和发展,形成于峰值之后;在剪切带完全形成后,荷载基本上稳定在一残余值。同时,结果还表明,采用考虑滚动机制在内的颗粒接触模型以及提出的等效应变和体积应变的计算方法用以模拟颗粒材料剪切带破坏现象是有效的。     

高含石量堆积体剪切特性研究

通过室内大型直剪试验和PFC颗粒流数值模拟方法研究了不同含石量堆积体的剪切特性.研究结果表明,含石量对堆积体的强度和变形特性具有控制作用,随着含石量的升高,堆积体剪应力-位移关系曲线由应变硬化型向应变软化型转变,即高含石量堆积体剪应力-位移曲线具有显著的应变软化特征,采用Weibull模型可以较好地拟合堆积体的剪应力-...     

上海粘性土剪切带形成的平面应变试验研究

采用可行性边界变形局部化量测的平面应变仪，对上海典型硬粘性土（２层褐黄色粉质粘土、６层暗绿色粉质粘土）进行平面应变不排水剪切试验，研究局部化变形的初始分叉点，剪切带倾角随固结应力σ３之间的变化规律，评价Ｃｏｌｕｍｂ和Ｒｏｓｃｏｅ理论对剪切带倾角的预估，初步研究了剪切带内的变形机理。     

砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究

基于离散元法进行砂土直剪试验模拟与剪切宏细观响应研究。采用试样分条带法研究砂土剪切过程中的变形发育情况;记录应力-位移关系,分析砂土剪切应力、应变特性与剪胀特性。通过分析接触力链、接触组构分布、配位数及滑动接触百分比等细观行为演化研究颗粒细观接触状态演变;基于局部孔隙率变化分析颗粒细观分布状态演变;采用颗粒累积转动量和速度场分析颗粒细观运动状态及剪切带发育的细观机制;对离散元软件PFC^2D进行二次开发,实现主应力的可视化。研究表明应变局部化集中于颗粒转动、接触滑动、体胀明显的剪切带内,剪切带内外颗粒不同的运动状态导致细观参量的变化,剪切带厚度为(10~15)d₅₀;力链网络、接触组构和主应力场本质上是一致的,三者主方向在剪切过程中发生了近似一致的偏转。     

级配对堆石-土工格栅界面剪切特性影响试验研究

为研究堆石级配对堆石-土工格栅界面剪切特性的影响,根据Einav提出的堆石级配方程配制5种不同级配的堆石试样,进行了设土工格栅加筋与不设土工格栅加筋堆石的界面直剪试验,分析了最大粒径和分形维数对界面抗剪强度以及加筋系数的影响,并给出了加筋系数与堆石平均粒径d₅₀与土工格栅网孔尺寸之比（粒孔比）的关系。试验结果表明,土工格栅的加筋作用主要取决于堆石颗粒与格栅之间的嵌锁作用。当堆石材料中小于格栅网孔尺寸的粗粒含量较高时,嵌锁作用显著,界面抗剪强度增大。反之,当堆石中大于格栅网孔尺寸的粗粒含量较高时,堆石与格栅间的嵌锁作用减弱,滑动作用增强,界面抗剪强度降低。因此,加筋系数随堆石级配最大粒径的增大而减小,随分形维数的增大而增大。此外,加筋系数随粒孔比的增大呈指数衰减,当粒孔比小于0.22时,加筋系数大于1.0,粒孔比大于0.3后,加筋系数趋于0.8。该试验结果对坝顶土工格栅加筋体结构的设计具有重要的参考价值。     

土工合成材料加筋土抗剪作用的试验研究

本文通过4种用合成材料加筋的土体直剪试验,研究了加筋层数、筋材拉伸模量、土体压实度以及竖向压力等对加筋土体抗剪强度和应力-应变特性的影响。试验结果表明：加筋改变了土体的应力-应变特性,峰值抗剪强度增高,峰值后的残余强度较峰值强度的降低幅度减小,且达到峰值强度的剪切位移增大,土体延性提高。筋材拉伸模量过低时,加筋对土体的强度和应力-应变特性影响不大,加筋体的性质与素土接近。随加筋层数和筋材拉伸模量的增大,加筋体强度提高;竖向压力较低时,加筋体残余强度较其峰值强度提高幅度更明显,而竖向压力较高时,加筋体残余强度和峰值强度的提高幅度都相对较小;低压实度的加筋土体,峰值强度提高幅度相对较大,而高压实度的加筋土体,残余强度提高的幅度则较大。     

竹条加筋土的大尺寸直剪试验研究

为确定竹条加筋砂土的筋土界面工作机理,进行了大尺寸直剪试验。将厚度为5 mm的竹材分别制成长度为20,40,60 mm,宽度为10 mm的竹条,并分别按0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%的质量百分含量加入到砂土中,对加入竹条的砂土进行大尺寸直剪试验研究。结果表明:与纯砂相比,竹条加筋土的抗剪强度明显增强,峰值强度和残余强度均有所提高;竹条加筋土的黏聚力和内摩擦角均有所增加,其中黏聚力变化较大,内摩擦角变化较小;竹条加筋土的峰值抗剪强度随着竹条尺寸和竹条加筋率的增加呈现先增加后减小的规律;尺寸为10 mm×40 mm且质量百分含量为0.8%的竹条加筋砂土效果最佳。     

加筋粗粒土强度的试验研究

本文针对加筋土工程设计中面临的问题,对加筋粗粒土强度的形成和特征进行了分析,针对性的分析了关于加筋土强度试验研究的情况,用大型三轴试验的方法测定了加筋煤矸石的强度指标,验证了分析结果。分析表明,加筋土结构是系统性的整体结构,其强度由加筋材料和被加筋土体共同作用而成,在加筋土体均质情况下,加筋土强度具有均一性,目前规范中将两者作用分开考虑的方法存在先天不足;在未破坏情况下,加筋材料自身强度对加筋土的强度影响不大;加筋材料的结构形式、刚度对加筋结构的强度有明显影响。     

黄土坡滑坡滑带土室内直接剪切特性研究

滑带土的抗剪强度指标是滑带土在外力作用下抵抗剪切破坏的极限强度,是滑坡稳定性分析和治理工程设计的最基本、最重要的参数.直接快剪试验以其操作简单、原理明确被认为是用来检测土的抗剪强度的一种有效方法.基于直接快剪原理对三峡库区黄土坡滑坡滑带土进行了室内剪切试验,通过试验获得了滑带土的抗剪强度参数,并分析了不同含水率、不同粒径下滑带土的剪切特性变化规律,为后续对滑带土直剪试验的数值模拟与黄土坡滑坡稳定性分析与评价提供参考.     

基于三维形貌分析的结构面剪切试验研究

为研究结构面表面形貌、正应力及剪切历史对岩石结构面剪切特性及强度的影响规律,利用近景摄影测量技术测量试验前后结构面三维形貌数据,对影响结构面剪切特性的因素开展定性与半定量的分析。分析结果表明①结构面形貌对剪切特性的影响具有方向性,视倾角>0°的凸起体才可能在剪切过程中起抵触作用;②起伏粗糙对剪切特性的影响随正压力增大而降低,相应的剪胀效应也随正压力增大而减小;③在低正压力条件下,结构面表面的起伏凸起体即可被磨损剪断,首先出现磨损剪断的是视倾角较大的凸起,在经历1次正应力条件下剪切变形后,剪切曲线便不再出现峰值现象;④摩擦角随正压力增大而减小,而黏聚力随正压力增大而增大;⑤单块试样反复剪切试验中,取第1次残余值与后续剪切强度值拟合得到的剪切强度参数可代表具有剪切运动历史的结构面剪切强度。     

基于ANSYS的粘钢加固钢筋混凝土梁的应力分析

建立了钢筋混凝土粘贴钢板一次受力的有限元分析模型,模拟粘钢加固钢筋混凝土梁从开始受力到屈服阶段的钢筋、钢板受力情况,分析了整个过程中钢板和钢筋的应力变化及粘钢加固钢板两端的剪切应力。     

国内外不同规范对弯剪破坏钢筋混凝土墩柱的受剪承载力计算比较

弯剪破坏作为地震作用下会发生的一种破坏方式,破坏过程较为复杂,各国对塑性铰区域受剪 承载的研究也相对较少,针对此问题,借助美国ＰＥＥＲ柱抗震性能试验数据库,统计分析了其中16根矩 形截面发生弯剪破坏的拟静力试验墩柱的数据,对我国水利行业标准《水工混凝土结构设计规范》（ＳＬ／ Ｔ191－96）、《水工混凝土结构设计规范》（ＳＬ191－2008）、电力行业标准《水工混凝土结构设计规范》（ＤＬ／ Ｔ5057－2009）及中国《混凝土结构设计规范》（ＧＢ50010－2010）中受剪承载力设计的可靠性进行了评价, 并与欧、美相关设计规范进行对比分析。研究表明,轴压比在0．1～0．3之间的弯剪破坏墩柱,规范基本 可满足承载力要求;而轴压比小于0．1或大于0．3的墩柱,在抗震设计时应予以注意。