考虑温度效应的路基粗粒填料亚塑性模型

为了研究温度效应对路基粗粒填料静力剪切特性的影响,对GDS大三轴试验系统进行温控模块升级,采用循环流体加热模式实现对试样温度的精准控制. 选取浙江省某路基采石场碎石填料进行饱和排水剪切试验,分析不同温度下低围压路基填料静力剪切特性. 基于试验数据,建立剪胀指数与围压之间的关系,对von Wolffersdorff亚塑性模型进行改进以反映路基填料在低围压下的剪胀性. 在此基础上,提出温度对粗粒填料剪胀性及强度影响的本构关系式,建立考虑温度效应的路基填料亚塑性模型. 研究表明,温度升高使密实路基填料表现出软化现象,峰值强度随温度升高而降低;路基填料围压越高,峰值强度随温度的衰减越明显;残余强度基本不受温度变化影响. 所建立的模型能够模拟低围压填料强度与围压的非线性关系,准确反映不同温度下密实路基填料的剪切特性,可以作为温度效应下粗粒土剪切特性模拟的有效工具.     

考虑中主应力的邓肯模型

根据双剪应力理论对邓肯模型进行了修正。修正模型考虑了中主应力的影响,既在形式上保持了邓肯模型简单、实用的特点,又在应用上拓宽了邓肯模型的应用范围。通过实例计算,取得了比较满意的结果,验证了修正模型的可行性。     

岩石中间主应力效应及强度理论研究进展

综述岩石中间主应力效应试验和强度理论的研究进展,总结了岩石中间主应力效应的基本规律和现有岩石强度理论的特点与不足,最后介绍了统一强度理论及其对岩石真三轴试验的预测与在岩土工程中的应用。研究结果表明：中间主应力效应及其区间性是岩石强度的重要特性,且已是目前岩石强度准则建立所必须考虑的基本问题之一;应用统一强度理论并考虑更多复杂因素的综合影响,可得到更符合实际情况的较理想解答。     

一种考虑主应力空间的岩石非线性真三轴强度准则

为评估岩石的真三轴强度特性,首先根据常规三轴试验岩石强度的变化规律,提出基于偏应力极值的非线性强度准则,并与12种岩石试验强度和4种典型岩石强度准则进行对比,发现该强度准则的预测值与试验强度非常接近,相关性系数R~2均在0.98以上,平均相对误差(MAPE,E_(MAP))均小于4%(除7号岩石为6.83%);该强度准则、指数准则、H-B准则、MM-C准则和D-P准则对所有12种岩石预测E_(MAP)的平均值分别为2.32%、2.43%、5.28%、7.39%和13.74%,说明该强度准则能够很好地预测不同类型岩石的强度,其预测精度略优于指数准则(岩石力学界认为预测精度较高的强度准则),远好于其他3种强度准则。在上述所建常规三轴强度准则的基础上,通过引入中主应力参数和罗德应力参数,构建考虑中主应力效应的真三轴强度准则,并与8种岩石的真三轴试验强度进行对比,该强度准则很好地反映了大主应力随中主应力的增加呈先增大后减小的变化规律,所得R~2均在0.9以上,其中5种岩石的R~2大于0.96;除了13和14号岩石(E_(MAP)分别为7.79%和4.84%),其余6种岩石的平均相对误差E_(MAP)均小于4%,说明该强度准则能够较好地预测岩石的真三轴试验强度,很好地反映了中主应力效应,具有良好的普遍适用性。子午面和偏平面的应力空间特征也说明该强度准则很好地反映了岩石的静水压力效应和中主应力对大主应力的影响规律。     

主应力方向和中主应力系数对冻结黏土性状的影响

为研究复杂应力路径下冻土的力学特性,利用冻土空心圆柱仪对饱和冻结黏土开展了定向剪切试验,重点研究了大主应力方向和中主应力系数对饱和冻结黏土应力应变性状的影响.试验结果表明:定向剪切路径下饱和冻结黏土应力-应变曲线基本呈现应变硬化特征,且广义剪应力-应变曲线受扭剪分量的主导.不同大主应力方向下冻结黏土应力-应变曲线水平存在一定差异,当中主应力系数b为0.5和1时广义剪应力-应变曲线水平随着大主应力方向角α的增加而降低.中主应力系数b对冻结黏土扭剪分量的应力应变性状影响相对较小,而对轴向分量与广义剪应力应变性状影响显著.     

列车移动荷载在地基中引起的主应力轴旋转

利用移动荷载作用下地基的应力解答,计算列车移动荷载在弹性半空间地基内产生的动应力.根据计算土单元与列车的相对位置,将动应力曲线分为3个阶段,分别对这3个阶段的土单元应力路径和主应力轴旋转进行分析.在每一个循环中,土单元应力路径变化规律和主应力轴旋转规律与单个轮轴荷载引起的主应力轴旋转相似,但轮轴荷载的相互叠加使得应力路径变化和主应力轴旋转都更加复杂.单个轮轴荷载引起的主应力轴旋转一直为顺时针方向,而在一个循环中由列车引起的主应力轴旋转则会发生摆动,尤其是大主应力旋转到z轴附近时.     

岩石的强度准则及中间主应力的影响

Drucker-Prager准则和Murrell准则中包含中间主应力,但并没有得到真正三轴试验结果的检验,也难以表示应力状态对岩样强度的影响.D-P准则与Coulomb准则外接时,其三轴伸长的强度可以达到无限;与Coulomb准则内接和相切时,反映最小主应力的作用偏小而中间主应力作用偏大.Murrell准则表明岩石在2个方向承载单轴压缩强度的压应力时,在第三个方向还可承载单轴拉伸强度以上的拉应力;其反映的最小主应力作用也特别低.     

岩石的强度准则及中间主应力的影响

Drucker Prager准则和Murrell准则中包含中间主应力 ,但并没有得到真正三轴试验结果的检验 ,也难以表示应力状态对岩样强度的影响 .D P准则与Coulomb准则外接时 ,其三轴伸长的强度可以达到无限 ;与Coulomb准则内接和相切时 ,反映最小主应力的作用偏小而中间主应力作用偏大 .Murrell准则表明岩石在 2个方向承载单轴压缩强度的压应力时 ,在第三个方向还可承载单轴拉伸强度以上的拉应力 ;其反映的最小主应力作用也特别低     

刍议邓肯-张模型的改进性研究

邓肯-张模型简单、便于工程应用,但也存在明显的局限性,为此引发国内外学者的一系列改进性研究.首先将近几年的主要研究成果归纳为四大类,并选择典型的改进模型进行简介与分析,然后从工程实用出发,对邓肯-张模型改进性研究的发展方向进行讨论,指出在当前条件下,相对于模型本身而言,模型参数改进的实用意义更大,建议给予邓肯-张模型参数的改进研究更多关注与重视.     

塑性混凝土在真三轴下的强度试验研究

为得到不同配合比下的塑性混凝土在三向应力条件下的强度特性,通过真三轴实验仪对其强度进行试验研究.结果表明:不同的配合比对其强度有较大影响;峰值强度(σ1)随中间主应力(σ2)的提高近似呈线性增长;不同的配合比对塑性混凝土的凝聚力c及内摩擦角φ值有较大影响.     

An improved hypoplastic constitutive model of rockfill considering effect of stress path

An incrementally nonlinear hypoplastic constitutive model was introduced, which was developed without recourse to the concepts in elastoplasticity theory such as yield surface, plastic potential and the decomposition of the deformation into elastic and plastic parts. Triaxial drained tests on rockfill were conducted on a large scale triaxial apparatus under two types of stress paths, which were the stress paths of constant stress ratio and the complex stress paths with transitional features. Motivated by the effect of stress path, the Gudehus-Bauer hypoplastic model was improved by considering the parameter variations with different ratios of stress increment. Fitting parameter α presents a piecewise linear relationship with cosine of the slope angle θ determined by instantaneous stress path. The improved hypoplastic model can present peak stress increasing and volumetric strain changing from dilatancy to contractancy with the increase of transitional confining pressure σ _3t and the decrease of slope angle θ of stress path. Compared with the test data, it is shown that the model is capable of fully considering the effect of stress path on rockfill.     

Failure criterion for soft rocks considering intermediate principal stress

The significant differences between hard rocks(more brittle) and soft rocks(more ductile) may suggest the use of different failure criteria. A strength criterion for soft rocks that includes intermediate principal stress was proposed. The new criterion includes two independent parameters: the uniaxial compressive strength(rci), which can be obtained from common laboratory tests or indirectly estimated by alternative index tests in the laboratory or field; and f(joint), which is used to characterize the rock mass quality and can be easily estimated. The authors compared the predictive capabilities of the new criterion with other criteria using the database of soft rocks under two conditions: with and without triaxial data. For the estimation of triaxial and true-triaxial strengths, the new criterion generally produced a better fit. The proposed criterion is practical for an approximate first estimation of rock mass strength, even without triaxial data, as it balances accuracy(lower prediction error) and simplicity(fewer independent parameters).     

考虑中间主应力的深埋圆形巷道弹塑性位移解

平面应变条件下的深埋圆形巷道一般忽略中间主应力的影响,但塑性区围岩的变形与实际情况会产生较大差异．为了充分考虑中间主应力对深埋圆形巷道的影响,基于平面应变假设与关联流动法则将Mohr-Coulomb准则精确匹配为Drucker-Prager准则,在此基础上推导了理想弹塑性材料在塑性阶段的中间主应力表达式;根据所得的中间主应力表达式结合关联流动法则．不引入任何假设,得出塑性区体积扩容的关系式;进一步推导了考虑中间主应力影响的深埋圆形巷道塑性区应力位移解析式,其中径向应力、切向应力及塑性区半径的表达式与卡斯特奈（Kastner）解完全一致,但卡斯特奈（Kastner）解无法得出中间主应力,而新的位移解析式则与以往的文献完全不同;经与以往文献的位移理论解比较分析知,新的位移解答更加合理．因此,考虑中间主应力的解答为深埋圆形巷道的计算与设计提供更为科学的理论基础．     

Investigation of the influence of intermediate principal stress on the dynamic responses of rocks subjected to true triaxial stress state

Precisely understanding the dynamic mechanical properties and failure modes of rocks subjected to true triaxial stress state(σ_1 σ_2 σ_3, where σ_1, σ_2, and σ_3 are the major principal stress, intermediate principal stress, and minor principal stress, respectively) is essential to the safety of underground engineering. However, in the laboratory, it is difficult to maintain the constant true triaxial stress state of rocks during the dynamic testing process. Herein, a numerical servo triaxial Hopkinson bar(NSTHB) was developed to study the dynamic responses of rocks confronted with a true triaxial stress state, in which lateral stresses can maintain constant. The results indicate that the dynamic strength and elastic modulus of rocks increase with the rise of intermediate principal stress σ_2, while the dynamic elastic modulus is independent of the dynamic strain rate. Simulated acoustic emission distributions indicate that the intermediate principal stress σ_2 dramatically affects dynamic failure modes of triaxial confined rocks. As σ_2 increases, the failure pattern switches from a single diagonal shear zone into two parallel shear zones with a small slant. Moreover, a recent triaxial Hopkinson bar experimental system using three bar pairs is also numerically established, and the measuring discrepancies are identified between the two numerical bar systems. The proposed NSTHB system provides a controllable tool for studying the dynamic triaxial behavior of rocks.     

考虑松弛的沥青混合料疲劳损伤累计模型研究

根据应变控制疲劳试验的受力特点,通过分解沥青混合料应变,控制疲劳试验输入和输出响应,分析沥青混合料应变控制疲劳试验过程中的松弛现象.基于损伤力学和粘弹理论,分析由应力松弛引起的疲劳损伤和演化规律,建立考虑应力松弛沥青混合料疲劳损伤累计模型.相同条件下一组大样本疲劳试验结果与模型计算结果的对比表明,提出的损伤演化模型不仅拟合效果良好,且揭示沥青混合料在重复载荷作用下初期模量衰减的粘弹非线性本质,有利于沥青混合料疲劳研究和寿命预测.     

不同平均主应力条件下重塑黄土的应力应变特性

利用GDS空心圆柱扭剪仪,在不同平均主应力条件下对青海重塑黄土进行一系列定向剪切试验,研究平均主应力对青海重塑黄土应力应变特性的影响。试验保持中主应力系数b不变,在不同平均主应力条件下,将重塑黄土试样分别进行主应力轴未发生旋转和旋转45°两种剪切破坏应力路径的剪切试验。结果表明：平均主应力和主应力方向角对重塑黄土的强度和变形有着显著影响;重塑黄土在大主应力方向角等于45°剪切破坏时峰值八面体剪应力与平均主应力呈线性关系,重塑黄土破坏时所产生的八面体剪应变发展趋势基本相同;剪切过程中,重塑黄土的大主应变和小主应变成对称发展,破坏时中主应变只有小幅度增长。当八面体剪应力-应变曲线没有出现峰值时,建议采用八面体剪应变为15%对应的八面体剪应力作为重塑黄土的破坏标准。