加筋碎石土的抗剪强度特性研究

通过对比分析碎石土加筋前后高压大三轴饱和固结排水试验结果 ,研究碎石土加筋的抗剪强度特性。结果表明 :加筋碎石土复合体的应力 -应变 -体变关系仍然表现出不加筋碎石土的基本特性 ,加筋后的应力 -应变 -体变曲线比不加筋前显著提高 ,其本构关系可用邓肯 -张双曲线模型来描述。不论加筋与否 ,碎石土的加卸荷循环曲线基本都呈相互平行的直线。加筋增强了碎石土抵抗变形和破坏的能力 ,碎石土加筋的效果可以显著提高凝聚力 ,但对其内摩擦角影响很小。颗粒越粗硬 ,对提高强度、减小变形越有利。     

广东粉土质砂的力学特性试验研究

选取广东粉土质砂(SM)为研究对象,在一系列室内试验基础上,研究该土的渗透、变形和强度等力学特性,并探讨粉土质砂的应力应变关系和邓肯模型参数。试验成果表明:粉土质砂在压实和胶结程度高的条件下,其渗透性较低,压缩性中等,抗剪强度极高;其应力-应变关系表现有明显峰值和应变软化特征,在剪应力作用下土体开始表现为剪缩特性,当变形达到一定值后,表现出剪胀特性;此外,土体的本构关系能较好地采用邓肯模型来反映。研究结果为解决粉土质砂的工程问题提供了很好的基础和依据。     

一种新型结构性土三维本构模型

在NAKAI等基于应力张量t_(ij)和修正剑桥模型建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ和土体黏结效应的状态变量ω,提出了适用于描述结构性土强度和变形规律的新型结构性三维本构模型。这一模型具有以下特点:结构性土三维本构模型在正常固结土的三维本构模型的基础上仅增加一个材料参数的情况下能够较好地描述三维应力状态下试样排水与不排水剪切特性、固结特性、围压对应力路径和应力应变曲线的影响及平均应力、偏应力增大时出现的应力路径可逆性等特点。应用新型结构性土三维本构模型对粉质黏土的固结试验和三轴剪切试验进行模拟计算,验证了其在模拟结构性土特征方面的可行性。     

饱和砂土静动力剪切特性对比分析

在相同的初始应力条件下,通过进行循环扭剪试验和单调剪切试验,对比了初始固结应力状态完全相同时,饱和砂土的静动力剪切特性的相关性。试验结果表明,在初始固结应力状态相同的情况下,单调剪切和循环扭剪过程中,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性具有密切的相关性,尽管在两种加载模式下都出现应变软化特性,但偏应力比增长均表现出硬化特性,增长模式也几乎一致,能作为静动力本构模型的物理基础。这一结果为对静力条件下的弹塑性模型进行修正和推广,从而进一步描述动荷载条件下的应力-应变特性的本构模型的建立提供了依据。     

堆石料湿化变形计算模型及方法研究

水库蓄水和降雨入渗可导致土石坝发生显著的湿化变形,从而对坝体的应力变形性状产生重要的影响。合理的湿化变形模型和计算方法是模拟分析土石料浸水湿化变形特性的重要前提。论文基于三轴湿化试验研究成果,建议了一种新的堆石料湿化变形计算模型。该模型利用湿化变形方向的平行特性,采用堆石料本构模型计算相应的湿化体应变分量。新提出的模型仅需要一个湿化轴向应变模型参数。分别采用邓肯张EB和沈珠江双屈服面模型讨论了新湿化变形模型的具体计算模式,并通过与试验结果的对比验证了新模型的实用性。用改进的沈珠江三参数模型计算最终体应变和最终剪应变,湿化后的饱和流变规律与饱和试样的流变规律一致,湿化过程不会影响堆石料的饱和流变数值和规律。     

基于Alonso模型的非饱和土弹塑性本构方程推导

Alonso模型是目前应用最广泛的非饱和土弹塑性本构模型.首先简要介绍非饱和土Alonso模型的原理与发展;然后在饱和土剑桥本构关系的基础上,推导出一个基于Alonso模型的非饱和土应力应变增量方程的计算公式,该方程与饱和土的本构方程形式相同,且能够考虑净应力和吸力二者对土体硬化规律的影响,从而为非饱和土弹塑性计算提供一条途径.     

一类实用的湿态混凝土单轴静动态本构模型

引入饱和度,根据试验结果研究湿态混凝土强度、初始弹性模量与饱和度、加载应变率之间的关系。考虑含水率对混凝土强度和初始弹性模量的影响,结合现有规范建议的混凝土本构模型,建立湿态混凝土静、动态工况单轴拉伸、压缩应力～应变全过程曲线实用经验表达式。算例表明,湿度和应变率是影响混凝土本构行为的2个重要因素;孔隙自由水的存在显著影响着混凝土的强度以及变形特性,在实际工程中有必要考虑湿度条件对混凝土材料本构行为的影响。本文模型为湿态混凝土试验与理论成果难以实用化的问题提供了有效的解决途径。     

粉煤灰改性分散性土的变形特性研究

分散性土是一种特殊土类,抗冲蚀性能很低,对工程的危害很大。本文以陕西杨凌黄土为原始土样,采用加入碳酸钠的方法配制人工分散性土,在最优含水率状态不同压实度下,进行压缩试验,研究粉煤灰掺量和压实度对改性分散性土变形特性的影响。试验分析得出粉煤灰掺量为8%、压实度不低于0.94时,分散性土的压缩性有会大幅度降低,可以满足工程的要求。     

加筋碎石土的抗剪强度特性研究

通过对比分析碎石土加筋前后高压大三轴饱和固结排水试验结果，研究碎石土加筋的抗剪强度特性。结果表明：加筋碎石土复合体的应力－应变－体变关系仍然表现出不加筋碎石土的基本特性，加筋后的应力－应变－体变曲线比不加筋前显著提高，其本构关系可用邓肯－张双曲线模型来描述。不论加筋与否，碎石土的加卸荷循环曲线基本都呈相互平行的直线。加筋增强了碎石土抵抗变形和破坏的能力，碎石土加筋的效果可以显著提高凝聚力，但对其内     

砂卵石土强度变形特性综合试验及力学模型参数研究

砂卵石土是一种特殊性质粗粒土,其强度变形特性是工程界重点关注的问题之一。针对某工程砂卵石土地基系统开展三轴剪切试验、界面剪切试验及流变试验等综合研究其强度变形特性,选取合适的力学模型描述砂卵石土的应力-应变关系并整理相应模型参数。试验结果表明:砂卵石土非饱和样的抗剪强度指标明显大于饱和样,在低围压下砂卵石土饱和样和非饱和样分别呈现出剪缩特性和剪胀特性,而在高围压下则均表现出明显的剪缩特性;砂卵石土与混凝土面板间的接触面剪应力与剪切位移基本呈双曲线关系,抗剪强度随法向应力的增大线性增大;在双对数坐标系下砂卵石土流变变形随着时间线性增长,基于试验规律提出了砂卵石土11参数流变模型,该模型可较好地反映砂卵石土的流变特性。研究成果为砂卵石土强度变形特性研究及地基沉降分析提供理论支撑。     

一种基于土体率敏性的长期变形预测方法

土体长期变形的预测与控制是大量工程建设的关键性问题。常规方法是结合蠕变试验来预测土体变形,其存在耗时长、难以考虑复杂应力路径以及不便用于复杂有限元计算分析等缺点。考虑土体的率敏性特征,通过对饱和超固结土以及人工制备结构性土分别开展3种不同加载速率下的三轴剪切试验,获得了土体强度、变形以及率敏性指标,从而得到了基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型参数,并利用该模型成功预测了土体的率敏性和蠕变变形行为。结果表明:①结合土体率敏性试验来预测土体长期变形,仅较常规土三轴试验增加了几组不同加载速率的剪切试验,而不需增加额外的试验条件,试验效率高;②由土体率敏性试验确定的本构模型参数能正确预测土体的蠕变变形,试验结果与模型预测结果吻合良好;③基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型可用于复杂边值问题的有限元计算。结果表明提出的结合土体率敏性来预测土体长期变形的新方法将具有很好的工程应用价值。     

含水率对粘性土击实干密度的限制作用分析

粘性土的击实试验是各类岩土工程试验规范中规定的最基本的土力学试验,目的在于求取一定击实功能下土的最优含水率和最大干密度,试验结果不但可以直接用于指导工程建设实践,而且一些重要工程的其它力学指标的准确获取也大都是在击实试验结果确定的条件下进行的,因而粘土击实试验结果的准确获取十分重要。采用土体饱和度计算分析法,对某击实土体饱和度大于100%这一不合理现象进行了计算分析。找到了问题存在的根源在于没有考虑粘性土中水对土体干密度的限制作用。提出了含水率对粘性土击实干密度具有限制作用的结论,即粘性土的最大干密度不会超过土体被击实达到饱和状态的干密度。     

分散性黏土导热系数试验与预测方法研究

分散性黏土冻融循环导致的破坏非常普遍,在我国东北地区水利工程中尤为严重。开放系统中分散性黏土冻融特性有别于非分散性黏土,土体导热系数是土体热分析最重要的参数之一。本文以分散性黏土为研究对象,阐明了影响分散性黏土导热系数的因素;基于Johansen法的改进,建立了适合分散性黏土特点的导热系数预测方法。研究表明,分散性黏土导热系数的影响因素主要为矿物成分、含水率、孔隙率(干密度)和温度。土体温度为负温时,温度越低,土的导热系数越大。初始含水率低于10%,土的导热系数不受温度的影响;初始含水率大于15%,土的导热系数受温度影响较大。饱和状态下的分散性黏土导热系数有别于非分散性黏土,采用串联/并联预测模型方法来计算。所提出的分散性黏土导热系数预测方法和公式,可反映土体温度、土体矿物成分、含水率、干密度的影响,与试验结果吻合,并可为分散性黏土研究和工程应用提供参考和指导。     

饱和砂土液化后强度与变形特性的试验研究

利用双向振动三轴试验装置,进行了饱和砂土液化后静力再加载试验。从砂土受振动荷载结束后所处的拉伸、压缩两种状态出发,对饱和砂土液化后的强度变形特性进行分析,研究了液化程度和围压对饱和砂土液化后不排水变形特性的影响。试验结果表明：振后处于拉伸状态的试样,液化后的变形由低强度段、超线性强度恢复段和次线性强度恢复段三段组成;振后处于压缩状态的试样,液化后的变形则只有次线性强度恢复段。提出了统一描述两种状态下砂土液化后应力应变关系的三阶段模型,并给出了模型参数的推导过程。与试验结果对比显示,该模型的预测值与试验值吻合较好,该模型有较好的适用性。     

轴向循环加载卸载条件下饱和软土变形特性试验研究

研究循环加卸载条件下软黏土的强度和变形特性具有一定的工程实践价值。利用自行改进和研制的连续加载一维K_0固结仪对饱和软土进行轴向循环加卸载试验。结果表明:各级卸载应力-应变曲线是双曲线,再加载曲线应力-应变关系在上级卸载载荷之前为双曲线,超过卸载载荷为直线,呈现不断硬化的现象,试样产生塑性变形和弹性变形,且塑性变形和弹性变形分别与卸载等级呈线性关系;以原有双曲线本构关系为基础,利用各级加载轴向最大应力和初始切线模量,卸载曲线的轴向最大应变和初始割线模量,引入新的模型参数,从而建立轴向循环加卸载的本构方程,并验证了其可靠性。对各级塑性滞回能进行了计算,随着卸载应力水平的增大,塑性滞回能不断增大,且通过拟合加卸载过程中消耗的塑性滞回能与卸载应力水平呈良好的二次曲线关系。     

石灰改良高含水率粘土在某海堤填筑工程中的应用研究

广东省某海堤工程现场填筑用的粘土存在天然含水率高、压缩性高、强度低等问题,严重影响施工效率及质量。该文提出利用石灰改良方法降低粘土含水率,并通过相关指标检测及碾压工艺试验研究其方法的可行性。研究结果表明,掺用石灰后的粘土含水率快速降低,压实后具有较低的压缩性和较高的无侧限抗压强度,压实质量完全满足设计要求。     

一种模拟黏土心墙坝漫顶溃决的水沙耦合数学模型

为了减轻黏土心墙坝漫顶溃决的损失,需要对黏土心墙坝的漫顶溃口发展过程进行深入研究.基于黏土心墙坝漫顶溃决机理,建立了黏土心墙坝漫顶溃决水沙耦合数学模型.模型采用的水动力学模型为固液两相湍流方程,考虑了床面变形对于水流运动的影响;使用PLIC-VOF法(分段线性界面重构-流体体积法)使其精确重构自由表面;固壁边界运用基于...     

不同饱水强度灰岩应变特性及劣化损伤本构模型研究

为研究饱水强度作用下灰岩的物理力学特性,对不同饱水强度的灰岩试样进行单轴压缩试验,分析其典型的应力-应变特征,并基于损伤力学理论建立损伤本构模型。结果表明,饱水强度加剧了灰岩的软化效应,高强度饱水灰岩的压密阶段相对延长,而弹性变形阶段相对缩短;随着饱水强度的增加,灰岩峰值强度呈线性降低,但饱水作用未对灰岩的破坏类型造成较大影响,仍以剪切破坏为主;损伤本构模型曲线和试验曲线高度吻合,说明建立的损伤本构模型是可靠的;随着饱水强度的增加,灰岩脆性和强度弱化,参数m和F₀分别呈二次函数和三次函数降低。     

基于分叉理论的轴对称条件下岩石变形带分析

引入变形带描述轴对称状态下岩石应变局部化现象.采用通用形式的本构模型,基于分叉理论探讨了剪切带、压缩带和膨胀带3种变形带的出现条件,详细分析了轴对称状态下临界硬化模量和变形带方向角随本构参数的变化特性,发现现有的分叉理论分析不能预测压缩带和膨胀带是受所选用的本构模型的限制;同时在轴对称条件下,不管是采用关联还是非关联流动法则,预测到压缩带或膨胀带只能在软化阶段才能产生;而当采用非关联流动法则时,在特定范围内,预测到剪切带可以在硬化阶段产生.最后采用高孔隙岩石本构模型,分析了高孔隙岩石变形带角度随围压的变化规律,结果表明:岩石变形带的角度随围压的增大而减小;高孔隙岩石脆延转化是以压缩带的形成作为过渡,低围压下表现为脆性剪切带破坏,当围压达到临界围压后,随着围压继续增加,压缩带将会变得难以形成,宏观上表现为延性破坏.最后与已知试验结果进行对比,结果表明本文理论能合理描述岩石的应变局部化现象,预测结果与试验观察结果相符.     

大坝心墙接触粘土工程特性试验研究

以长河坝水电站心墙砾质土高坝接触粘土开采质量控制为例,探讨了接触粘土不同颗粒分析方法和不同击实试验方法对检测成果的影响。通过对填土压实度及含水率的系列试验研究,提出了临界压实度概念,建议压实度宜控制在98%及以上。研究得出心墙接触粘土填筑采用宁潮勿干的原则,可增加心墙接触粘土的塑性和粘性、减小渗透及水库蓄水后大坝沉降、提高抗接触冲刷能力。研究成果对了解粘土工程性质、指导设计和施工具有一定工程意义。