颗粒破碎对砂土剪胀特性和强度特性影响的试验研究

为了研究颗粒破碎对砂土剪胀特性和强度特性影响,利用三轴试验系统对不同围压作用下的钙质砂和石英砂进行了一系列的三轴试验,对比研究了石英砂和钙质砂的剪胀特性和强度特性。结果表明：钙质砂的破碎率随着围压增大而增大,两种砂土的应力-应变曲线都表现出应变软化现象。钙质砂和石英砂均表现为先剪缩、后剪胀,且钙质砂的剪胀性强于石英砂。钙质砂和石英砂的峰值摩擦角和剪胀角随着围压的增大而减小。相同围压下,钙质砂的峰值摩擦角大于石英砂。钙质砂的临界摩擦角大于石英砂,二者不随围压变化而变化。构建了考虑颗粒破碎影响的剪胀方程,能够较好地描述钙质砂在应变硬化阶段的剪胀特性。     

隐晶质玄武岩的应变演化规律与强度破坏特征

针对白鹤滩隐晶质玄武岩的变形演化机理,通过室内试验分析了其应力-应变曲线演化规律与强度破坏特征,应用裂纹体积应变模型确定了启裂强度与损伤强度.结果表明:单轴压缩条件下,隐晶质玄武岩的启裂强度为峰值强度的52.07%,损伤强度为峰值强度的93.6%;三轴压缩条件下,启裂强度为峰值强度的48.4%～53.1%,损伤强度为峰值强度的92.4%～96.6%,随着围压的增大,启裂强度和损伤强度随之增大;启裂阶段内摩擦角小于损伤阶段的内摩擦角,损伤阶段的内摩擦角与峰值阶段的内摩擦角相当.     

饱和度对砾质土性质影响三轴试验研究

对糯扎渡土石坝心墙砾质土料进行了不同饱和度条件下三轴不固结不排水剪切试验,对非饱和砾质土的应力应变及强度特性进行了研究。结果表明,相同围压下,试样的变形模量随着含水率增大而逐渐减小;试样的强度随着含水率的增加而减小;试样的粘聚力和内摩擦角均随含水率增加而线性减小,且粘聚力比内摩擦角减小幅度较明显。     

基于三轴试验与离散元模拟的路基土力学特性研究

针对宿州市学府大道路基砂土,通过室内土工试验得到其基本物理性质指标,并结合室内三轴试验,分析不同相对密实度下砂土的应力-应变特性和体积应变特性及其变化规律.结果表明:在固定围压下,砂土的相对密实度越大,砂土抗剪强度和抗变形能力越强,而且砂土的内摩擦角与相对密实度呈正相关,即随着相对密实度的增大而增大.此外,通过建立与室...     

高温高含冰量冻结砂土的三轴压缩力学特性

为深入研究高温高含冰量冻土的力学特性与变形机制,以不同含冰量的冻结砂土为研究对象,通过开展-1.5 ℃下的三轴压缩试验,讨论了围压和含冰量对冻结砂土力学特性的影响,并分析了常规饱和冻土与高含冰量冻土在变形机制上的差异。结果表明:针对砂土提出的“冰砂混合,分层压实,下部补水”的制样方法可制出土颗粒分布均匀的高含冰量饱和冻土试样;高含冰量冻结砂土与饱和冻结砂土的强度和体变差异很大,但不同含冰量的高含冰量冻结砂土的应力应变关系和体变很接近;不同围压下的67%含冰质量分数冻结砂土均为应变软化型,且随着围压的增大,试样应变软化的程度逐渐降低,体变逐渐由体胀向体缩转化;饱和冻结砂土受力时是由土颗粒、冰和未冻水共同承担;而高含冰量冻结砂土主要由冰直接承担外力,冰中夹杂的土颗粒间接地影响了冰的力学性质。     

考虑颗粒破碎的钙质砂双屈服面模型

珊瑚岛礁主要由颗粒形状不规则、多孔隙、高压缩性、易破碎的钙质砂组成。在进行珊瑚岛礁生态开发建设时,由于其地基土钙质砂具有特殊性,有必要针对颗粒易破碎的钙质砂进行本构模型研究,为设计施工提供参考。首先进行不同围压的钙质砂三轴试验并筛分颗粒,得到应力-应变关系曲线及级配变化曲线。试验结果表明：对于同一级配、同一密实度的钙质砂在不同围压下存在不同程度的应变软化和剪胀性,尤其在较低围压下更为明显;存在应变软化和剪胀性的围压范围内,随着围压的增大,其偏应力峰值点和临胀点所对应的轴向应变越大;不同围压下钙质砂颗粒均出现了不同程度的颗粒破碎,且围压越大其颗粒破碎程度越大,细粒含量相对越多。同时,为了准确描述考虑颗粒破碎的钙质砂应力-应变关系,基于分形理论和莫尔-库仑理论建立颗粒破碎指标对峰值内摩擦角进行修正,并结合试验数据对“南水”模型中的切线变形模量和切线体积比进行修正,明确了各材料常数的意义,最终建立了考虑颗粒破碎的钙质砂本构模型。采用Fortran语言将修正的本构模型汇编程序进行模拟,并与试验结果进行对比,两者较为吻合。除此之外,结合引用文献中相关试验数据对所建立考虑颗粒破碎的钙质砂本构模型进行推广验证,结果表明该模型依然能够较为准确的反映钙质砂在不同围压下存在的应变软化和剪胀性。     

火山渣掺配土质砾砂改良填料剪切特性试验研究

为考察火山渣掺配土质砾砂改良填料的剪切特性,开展了体积掺配比2∶1及3∶1火山渣掺配土质砾砂改良填料室内三轴剪切试验,研究了火山渣掺配土质砾砂改良填料在制样和剪切过程中的颗粒破碎程度,讨论了压实度、围压对火山渣掺配土质砾砂改良填料应力-应变关系及其强度的影响规律。结果表明,火山渣掺配土质砾砂改良填料在制样过程中颗粒破碎显著,相对破碎率随压实度的提高而增大,随土质砾砂掺量的增加而减小,中低围压条件下颗粒破碎不明显;火山渣与土质砾砂在体积掺配比2∶1~3∶1的范围内,峰值强度受随围压的影响相较于压实度更为显著,结构力随土质砾砂掺量增加而增大,而内摩擦角则呈减小的变化趋势。     

压实黄土强度和变形各向异性的试验研究

为研究各向异性对压实黄土强度和变形特性的影响,分别对由垂直向和水平向切取的压实黄土试样,进行了不同围压、不同干密度和不同含水率下的真三轴剪切试验.试验结果表明:相同围压、干密度下,垂直向和水平向的应力-应变曲线有明显差异,垂直向试样的轴向应变小于水平试样.轴向应变差异随着干密度和轴向压力的增大而增大,随着含水量和围压的增大而减小;侧向应变差异随着干密度和轴向压力的增大而增大,随着围压的增大而减小.初始变形模量Ei在垂直方向大于水平方向,抗剪强度在垂直方向大于水平方向.     

堆石蠕变与颗粒破碎特性三轴试验

为分析堆石的蠕变规律和研究颗粒破碎与蠕变的关系,对某堆石料进行了不同应力水平和围压下的大型三轴排水蠕变试验。蠕变试验后通过筛分试验测量了堆石的颗粒破碎程度。结果表明堆石的蠕变变形与应力水平和围压有关;轴向蠕变和体积蠕变随应力水平的增大而增大,应力水平相同时则随围压增大而增大。堆石的应变一时间关系可用幂函数表示,轴向应变一应力关系和体积应变一应力关系分别满足双曲线函数和线性比例函数。随应力水平和围压的增大,堆石颗粒破碎增多。堆石颗粒破碎可用相对颗粒破碎指数度量,其与轴向蠕变和体积蠕变近似呈线性比例关系。     

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.     

密实度对粗粒料力学特性影响三轴试验研究

针对3种不同相对密实度的某大坝覆盖层无粘性粗粒料制作试验替代料,进行不同围压下的常规三轴固结排水剪试验,着重研究不同相对密实度对粗粒料力学特性的影响.试验结果表明:在达到峰值强度之前,随着相对密实度和围压的增大,初始切线模量逐渐增大;同一围压下,随着相对密实度的增大,应力应变曲线软化现象更加明显,剪胀性逐渐变强;密实度...     

不同围压下灰岩力学特性及破坏力学模型研究

为了研究围压对灰岩力学特性及破坏力学模型的影响,采用MTS815对完整灰岩岩样进行三轴压缩试验。基于岩样宏观破坏形式,建立张拉剪切破坏模型,构建峰值强度与围压关系表达式;讨论张拉剪切模型与纯剪切模型对岩石剪切强度参数值（粘聚力与内摩擦角）的影响。研究结果表明：岩样弹性模量、抗压强度及残余强度均随围压升高而增大,且残余强度与围压呈非线性相关;当岩样最终破坏时,环向应变与轴向应变比值随围压升高呈负指数降低;一定围压范围内,岩石抗压强度受剪切强度参数和抗拉强度影响;张拉剪切模型确定岩石剪切强度参数值随破裂角增大而增大,与纯剪切模型相比,数值均较小。因此,低围压时,考虑岩石破坏模型具有一定的实际意义。     

粗砂岩变形破坏过程中的能量演化机制

对粗砂岩进行单轴试验测得其力学参数,然后采用颗粒流和fish程序获得粗砂岩的细观力学参数进行不同围压下的压缩试验,分析粗砂岩的变形和强度特性以及在变形破坏过程中的能量演化规律。获得主要结论:随着围压增加粗砂岩屈服阶段明显增加,峰值强度提高,峰后由明显软化逐渐向塑性流动过渡,表明随着围压增加粗砂岩脆性降低而延性提高,主应力表示的二次型强度准则比直线型更加贴近试验结果。粗砂岩在变形破坏过程中,弹性阶段吸收的能量主要以弹性应变能的形式存储,屈服阶段弹性应变能增速减缓而耗散能增速加快,围压越高峰值处对应的耗散能越大表明高围压下破坏时岩石内部损伤严重,峰后阶段弹性应变能在低围压下急剧减小而高围压下缓慢减小。弹性储能极限随围压增加呈现线性增大趋势,弹性应变能与岩石吸收总能量之比先减小而后趋于常值。     

聚丙烯纤维改良粉煤灰土的动力特性

在大量动三轴试验的基础上,研究了用聚丙烯纤维改良粉煤灰土的动力特性。试验结果表明:在相同围压下,改良土的动强度大于粉煤灰土的动强度,且两者的动强度都随着荷载循环次数的增加而下降,随着围压的增加而变大。当围压增大时,改良土的动强度提高幅度要大于粉煤灰土。在高围压下,纤维对试件的动强度影响较大。改良土受动应变的影响比粉煤灰土小,比较稳定。动模量Ed随动应变εd增大而递减。动应变相同时,改良土的动模量要大于粉煤灰土20%左右,改良土的阻尼比略大于粉煤灰土。     

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。     

基于三轴试验的湿陷性黄土增湿力学特性研究

为研究湿陷性黄土的增湿力学特性以减少或避免黄土地区的工程灾害和事故,在不同围压下对不同含水率土样进行了固结不排水剪切试验,对湿陷性黄土在增湿条件下的偏应力-应变特性、抗剪强度特性进行了探究,发现含水率和围压对土的力学特性影响较大,且黏聚力与含水率的相关性远高于内摩擦角与含水率的相关性。采用邓肯提出的双曲线模型和刘祖典提出的幂函数模型分别模拟试样的软化和硬化特性,对比可知建立的模型在某种程度上能够反映湿陷性黄土的增湿力学特性。     

重塑红土强度的三轴试验研究

采用三轴试验研究不同压实度下红土的应力变形规律,获得了不同压实度下红土的邓肯-张模型参数。结果表明:红土粘聚力及内摩擦角随着压实度增大而增大;其切线模量及体积模量也增大。初始压实度低的土样在剪切过程中均出现先剪缩再剪胀现象;而对初始压实度较高土样,只有在低围压下才出现剪胀现象,高围压下仍表现剪缩现象。     

饱和花岗岩水-力耦合力学特性试验研究

采用全应力多场耦合三轴试验仪,对饱和花岗岩开展了不同加载速率、不同围压、不同孔压下的水-力耦合三轴压缩排水试验,分别给出了饱和花岗岩在不同加载速率、不同有效围压下的应力-应变曲线,分析了峰值强度、峰值应变、弹性模量随加载速率以及有效围压的变化规律。研究结果表明:(1)在不同有效围压和加载速率的条件下,岩样的应力应变曲线均经历了非线性压密、弹性、屈服、峰后四个阶段。偏压加载初期非线性压密阶段比较明显,而随着围压的升高非线性段逐渐消失;由于花岗岩的致密性较高,因而曲线的弹性阶段较长且相对平滑;在屈服和峰后阶段,岩石呈现出明显的脆—延性转化的过程。(2)饱和花岗岩的峰值强度随着加载速率的增加而增大;且当有效围压相同时,岩石的峰值强度大致相等,抵抗外界荷载的能力大致相同。(3)缓慢加载条件下饱和花岗岩的峰值应变表现出加载速率强化效应,但强化效果是有限的;且在有效围压相同条件下,随着围压和孔压的同步增长,峰值应变也呈增长的趋势。(4)弹性模量随着加载速率的增加呈二次多项式增长,但随着围压和孔压的同步增长而逐渐降低。     

含水率对玉米粮堆强度和模量的影响研究

玉米粮堆的力学参数是筒仓安全设计的依据。利用全自动三轴仪研究含水率、围压等因素对玉米粮堆力学参数的影响,得到应力-应变关系曲线。利用莫尔-库伦强度准则得出玉米粮堆内摩擦角φ、黏聚力c以及初始弹性模量。结果表明:不同含水率下玉米粮堆的应力-应变关系曲线变化相似,随着含水率增加,玉米粮堆的强度峰值增加,内摩擦角也增大,而初始弹性模量减小,根据试验结果拟合出不同含水率下围压与初始弹性模量的关系方程。     

发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性试验研究

通过三轴试验对发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性进行了研究.结果表明:剪胀条件下轻量土的峰值主应力差早于最大有效主应力比到达或者二者同时到达,剪缩条件下二者则同时到达.应力-应变曲线的软化与硬化是剪胀剪缩的外在表现,软化型宜采用峰值主应力差标准,硬化型采用轴向应变15%标准.破坏包线有直线型与折线型,包线形态受配比与围压控制.黏聚力、有效黏聚力随EPS颗粒掺入比增大而减小,随水泥掺入比增大而增大;内摩擦角、有效内摩擦角随EPS颗粒掺入比增大而减小,随水泥掺入比增大没有显著变化规律,介于6.0°～13.0°.低围压,试样破坏形态为鼓型,出现剪切带,反之为收缩型,不出现剪切带.