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。     

粘性土剪切带与屈服应力的探讨

利用全自动三轴仪,对南京地区典型的粉土、粉质粘土试样进行了固结不排水剪试验,研究具有剪切带性状试样的孔隙水压力随偏应力的变化关系,分析屈服应力、孔隙水压力和土体分叉之间的关系.试验结果表明,孔隙水压力的峰值可以表征土体局部开始屈服,并出现应变局部化的状态.围压的增大会延迟土体分叉,而干密度较大时易出现剪切带.可用土体初始分叉点来确定土体的强度参数.     

剪切带形成过程中的边界约束和加载速度效应

基于有限变形理论,研究了正常固结藤森黏土的边界约束效应和加载速度效应。用中井的子负荷面本构关系模型模拟土体的变形和强度特性,并对该模型采用高精度的欧拉向后应力积分算法。在土体表面不需要人为地假定任何形式缺陷的情况下,得到了两种形式的剪切带模式。在慢速加载条件下,端面约束较强的试样形成2条共轭型剪切带;端面约束较弱的试样,形成单一型剪切带。而在快速加载条件下,则没能形成明显可见的剪切带。通过研究剪切带及其附近土体单元的体积变形发现,即使是正常固结的黏土,在剪切带的局部化过程中也会出现一定程度的应变软化和体积膨胀现象,而靠近剪切带附近的单元则出现一定的卸载情况。同时指出,利用考虑柯西应力的转动张量影响的单元分叉条件,可以为土体的剪切带局部化分析提供大量有用的信息。     

粘性土室内平面应变试验的颗粒流模拟

作为颗粒流理论实际应用的前期可行性研究，针对具有凝聚力的内摩擦材料粘性土进行了室内平面应变试验结果的颗粒流仿真。对三维颗粒流数值仿真技术(PFC2D)的4组数值仿真结果和粘土试样室内平面应变试验的实测曲线进行了对比，研究表明利用颗流理论所建立起来的PFC2D数值仿真试验模型是能够通过改变计算模型中颗粒单元的性质，以及颗粒集合体的级配特征等给出与真实材料土工试验类似的本构行为的，这种可行性最根本的意义在于基于颗粒流理论的数值仿真试验能够突破常规土工试验在仪器设备能力、试验条件上的局限性，对实际土样的本构行为做出理论方面的预测。此外针对颗粒流仿真试样的细观力学特征与物理试样宏观力学响应之间的关系进行了参数研究，并揭示了一些规律。     

高坝洲水利枢纽基岩剪切带泥化夹层渗透变形试验研究

对高坝洲水利枢纽基岩中较有代表性的和处于工程重要位置上的剪切带泥化夹层进行了室内渗透变形试验,并对其中的259号泥化夹层在现场进行了原位渗透变形试验。根据对试验成果的综合分析提出了渗透强度指标,为设计提供依据。     

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。     

滚动机制对颗粒材料剪切带形成的影响

从宏观角度引入颗粒集合体有效应变表述颗粒材料剪切带的形成,从细观上模拟颗粒材料自由滚动、限制滚动、考虑滚动机制三种情况在外荷载下的力学响应。通过分析追踪颗粒材料有效应变的变化,探讨了颗粒材料剪切带的发展和形成过程。结果表明:限制滚动下不能模拟剪切带的发展,考虑颗粒自由滚动及滚动机制能较好的模拟剪切带的发展。而强调滚动机制限制了次要剪切带,同时促进主要剪切带的发展,因而能更有效的描述剪切带的形成过程。更多还原     

砾石土强度和变形的平面应变试验研究

平面应变试验至今仍属于非常规试验。采用新研制的大型平面应变仪和常规三轴仪对砾石土进行了两组对比试验。由于考虑了中主应力,平面应变试验更加逼真地模拟了工程实际。试验结果表明:①平面应变试验验证了土体的非线性、应力硬化特性和剪缩性;②对于平面应变问题,实际工程在选取强度指标时,可采用稍高于三轴试验测得的强度指标;③由广义胡克定律推导的,用大主应力与中主应力算出的泊松比仅为土体固有泊松比的弹性部分。     

平面应变条件下黄土各向异性试验研究

为弄清原状黄土在不同剪切方向角下的强度变形规律,利用平面应变仪,并考虑原状黄土各向异性,对取自陕西泾阳的原状黄土进行了不同剪切方向角、固结围压、含水率条件下的平面应变试验。试验结果表明:平面应变条件下,土体应力应变曲线为硬化型;随着围压增大及含水率减小,原状黄土强度显著升高;随着主应力角增加,应力应变曲线更低缓,呈现弱硬化型,而且土体初始剪切模量也有所降低;土体凝聚力与内摩擦角随主应力角的增大而显著减小,不同主应力角下,含水率对凝聚力的影响比对内摩擦角的影响要大;破坏主应力差随主应力角、含水率的增大而减小。