基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量

将数码相机用于土三轴试样变形的图像采集，提出了一种基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量方法．通过与常规土三轴试验测量结果对比，说明了该方法的可行性和优越性，它不仅可以克服常规三轴试验方法中存在的诸多缺陷，而且具有较高的测量精度，是一种简单、有效且有广阔发展前景的测量方法．     

数字图像测量技术在小麦三轴试验中的应用研究

将基于数字图像测量技术的三轴试验仪应用于测试粮食剪切强度及变形特性。选取河南小麦为研究对象,进行了围压25、50、75、100 k Pa下的三轴试验,并采用数字图像测量技术对试样剪切变形全过程进行监控。研究结果表明,基于数字图像测量技术的三轴试验可方便测试粮食剪切强度和变形特性。试验获得的小麦内摩擦角为25.13°。由小麦体变-应变曲线及变形图分析了剪切变形发展过程,试样先减缩然后发生剪胀现象,剪切破坏为鼓状破坏形式。研究结果表明,基于数字图像测量技术的三轴试验仪,适用于小麦剪切试验测试,能满足试验精度的需求,试验结果合理。     

岩土模型试验中土体变形的数字图像测量

变形量测分析在岩土模型试验研究中占据十分重要的地位。利用四边形等参单元概念,给出基于位移模式的土体剪应变计算方法,采用互相关的图像匹配技术,编制相应的数字图像相关变形分析程序,实例验证结果表明该程序具有可靠的精度。利用该技术对方形基础室内模型试验中的土体变形进行测量,结果表明基于数字图像的测量系统能够实现岩土模型试验中土体位移场及剪应变场发展直至破坏的全过程定量测量,为土体细观力学特性与全场变形特性定性与定量研究提供了有力的工具。     

饱和黏性土的结构性本构模型

将Liu等提出的土的结构性本构模型与三剪强度准则相结合,提出了均质饱和黏性土的三剪结构性本构模型。该模型既保留了原结构模型的特点,又考虑了应力状态对土特性及土的拉压强度差异的影响。另外,利用该模型对均质饱和黏性土在常规三轴试验、K_0压缩试验、以及真三轴试验中土的变形特性、孔隙水压力特性、中间主应力效应特性进行了模拟。结果表明在常规三轴试验中,孔隙水压力随着中间主应力影响系数的增加而减小,解构指数对孔隙水压力影响不大;K_0压缩试验中,在偏应变一定时,中间主应力影响系数对体积应变的影响较小,而体积应变随着解构指数的增加而增加;真三轴试验中,中间主应力影响系数越大,偏应力越大,土体强度越大。该本构模型能够反映均质饱和黏性土的强度变形规律及结构性对土的变形规律的影响。     

粉煤灰临界状态力学行为的试验研究

为验证临界状态理论对粉煤灰材料的适用性,基于具有变形数字图像测量系统的GDS三轴试验仪,对干燥粉煤灰试样和饱和粉煤灰试样分别进行常规三轴剪切试验,对比研究了其应力-应变行为的差异,重点研究了饱和粉煤灰材料的临界状态特性,给出了其相应的临界状态方程,并考察了低密度与高密度粉煤灰在变形过程中表面变形场演化的差异。     

固结排水及常含水量条件下非饱和红土强度及变形特性影响

以江西非饱和红土为研究对象,分别进行了相同压实度下24个试样的非饱和红土固结排水和常含水量GDS三轴试验,对比分析了2种试验方法下试样的应力变形及强度变化特性。结果表明:固结排水三轴试验与常含水量三轴试验在高围压同基质吸力下有不同的应力应变关系,而在低围压下却大致相同;在常含水量三轴试验中产生了剪胀现象,而在固结排水试验中并未出现此情况;常含水量三轴试验中与基质吸力有关角度Ф~b总体均小于固结排水试验中的Ф~b。为红土填筑工程、变形及稳定性分析提供试验选择参考。 更多还原     

固结排水及常含水量条件下非饱和红土强度及变形特性影响

以江西非饱和红土为研究对象,分别进行了相同压实度下24个试样的非饱和红土固结排水和常含水量GDS三轴试验,对比分析了2种试验方法下试样的应力变形及强度变化特性。结果表明:固结排水三轴试验与常含水量三轴试验在高围压同基质吸力下有不同的应力应变关系,而在低围压下却大致相同;在常含水量三轴试验中产生了剪胀现象,而在固结排水试验中并未出现此情况;常含水量三轴试验中与基质吸力有关角度Ф~b总体均小于固结排水试验中的Ф~b。为红土填筑工程、变形及稳定性分析提供试验选择参考。     

非饱和原状膨胀土平面应变剪切试验性状

介绍了非饱和土孔隙压力的测试技术和轴平移技术,利用改装的土工真三轴仪,模拟膨胀土边坡开挖过程的应力状态,对河南南阳原状膨胀土进行了平面应变等应力比卸荷试验,试验中同时测定了土中孔隙压力值,分析了膨胀土中吸力在剪切过程中的变化.试验表明,非饱和土原状膨胀土的吸力状态不仅与土的应力状态有关,还与土体的变形有关,其稳定表现出明显的滞后现象.土体吸力不仅取决于σ1、σ3,还与土中偏应力状态(σ1-σ3)有关.     

连续视场的多相机数字图像相关测量方法

为拓展三维数字图像相关方法的应用范围并提高测量精度,将数字图像相关方法和多相机同步采集系统相结合,形成连续视场的多相机三维数字图像相关测量方法,在满足大长细比、大曲率和复杂全表面连续变形测量需求的同时,提高应变测量精度。多个相机同步拍摄物体表面的不同区域,相邻局部区域之间满足视场重叠范围要求,通过多相机标定将数据点映射至同一全局坐标系下,实现连续视场的多相机数字图像相关测量。利用双相机系统和多相机系统同时观测板的平移实验和梁的三点弯曲实验,结果表明,连续视场的多相机数字图像相关测量方法充分利用相机空间分辨率,一定程度上提高了三维变形测量精度。     

一种粘弹塑性边界面粘土模型的损伤函数引入研究

针对各向同性粘弹塑性边界面模型不能模拟粘土不排水蠕变三轴试验中的土样开裂后变形的问题,通过试算研究,提出了一个损伤函数.通过将该函数与Kaliakin和Dafalias所提出的各向同性粘弹塑性边界面模型中过载函数相乘的方式,将该损伤函数引入到了模型之中,由此形成了一个各向同性的粘弹塑性损伤边界面新模型.根据该模型和对应的损伤参数,对加拿大温哥华市附近的Haney粘土试验进行了模拟验证.数值模拟结果表明,对于不同粘土土样的高偏应力加载等级,采用合适参数值的损伤函数对于模拟三轴不排水蠕变试验中的蠕变开裂及破坏变形令人满意,表明该损伤函数的引入有效可行,具有良好的理论及应用价值.     

基于DIC方法的混凝土压缩试件裂纹识别

基于特殊设计的混凝土试件单轴压缩破坏试验,结合高分辨率CMOS采集到的逐级加载过程中的变形图像,采用数字图像相关方法(Digital Image Correlation,以下简称DIC方法),应用由MATLAB和C++语言混合编程的开放式二维数字图像相关方法计算平台,研究分析了混凝土试件表面受力变形直至破坏全过程位移场分布、特点,计算获得了较为准确的试件裂纹表面形态、长度、位置等数字化的基本裂纹信息,为进一步直接、准确地建立混凝土试件或构件的裂纹有限元分析模型,以及进一步研究混凝土结构的破坏特征和断裂机理有着重要的意义和价值。     

土与结构接触面试验仪的研制与应用

为真实地反映接触面的性状,自主研制和开发了一台可用于土与结构物接触面试验的新型接触面试验仪,该仪器可实现接触区域土体沿剪切方向的自由变形;采用数字图像位移测量技术,并开发了与之配套的细观位移测量软件,可从宏观和细观2个方面对接触区土体变形进行精确测量;实现了接触面应力与位移量测的自动化.试验结果表明,该仪器能够测定和研究接触区土体的应力变形性状及土与结构面的相互作用机理和规律;土体与结构物的接触作用不只发生在接触界面上,还存在一个接触区,应对接触区的应力变形性状进行详细研究,才能建立合理的接触面本构关系.     

成桩挤土效应实验验证

利用数字图像技术,再现了沉桩挤土效应。在模型桩贯入过程中,采用高像素的数字相机连续摄取桩及桩周土体变形的灰度图像,对所采集的数字图像进行相关运算,求出全场土体位移矢量。试验结果表明桩端挤土类似于球形扩张,桩端土在挤压力作用下向外扩散。本法操作简便,对环境要求不高,可以应用于研究土体变形机理的试验研究。     

基于标点法的土体局部应变数字图像量测

提出一种基于标点法的土体局部应变数字图像量测方法来测量加载过程中土样中部区域的应变。精度分析表明,利用该方法测得轴向应变和横向应变量测精度可达±0.007%,剪切应变量测精度可达±9.0×10-5;通过刚体平移试验分析了镜头畸变引起的系统误差分布规律,在保持目标区域尽量居中的前提下,系统误差可以控制在0.02%以内。给出了一个无侧限压缩试验的应用实例,在加载的各个阶段利用数码相机拍摄照片,借助数字图像处理技术得到各阶段节点位移进而求得标记区域内4个高斯点处的应变值,并对试样中部区域和试样整体的变形过程进行对比。结果表明,该方法可以真实详细地反映土样局部区域的变形演化过程。     

边坡动力破坏机理的振动台试验研究

将数字图像位移测量技术和有限元数据平滑方法应用到边坡模型的振动台试验中,得到了整个振动过程的位移场和应变场,探讨了土质边坡的动力破坏模式和破坏机理.结果表明土质边坡的变形是渐进式的,坡体中部到坡脚是剪切破坏,坡顶一定深度是拉剪破坏,破坏时有深层的圆弧状滑动面,用位移时程曲线的广义曲率做为判断边坡动力破坏的物理量是可行的.     

堆石料制样方法对其强度和变形特性影响

进行了堆石料的表面振动器压实法和振动台法制样比较试验,结果表明,表面振动器压实法所得出的试样最大干密度值明显高于振动台法.同时,针对这两种制样方法所得出的试样,开展了大型三轴得出制样方法对堆石料的强度和变形指标具有明显影响,表面振动器法对应试样的强度和变形指标均优于振动台法,其中对变形特性指标的影响更为显著.考虑到表面振动器制样过程与土石坝实际施工碾压过程近乎一致,因此,建议将表面振动器压实法作为堆石料室内最大干密度的测试方法.随着重型碾压设备在土石坝碾压施工中的普遍使用,可通过调整表面振动器底板静压力和延长振动时间来提高振动功率,尽量减小堆石料室内制样密度与现场碾压密度的差异.     

不同初始条件对膨胀土剪切特性的影响研究

基于三轴试验,在对南宁膨胀土土样进行多组试验的基础上,研究了在不同压实度、不同围压和不同饱和度务件下的非饱和膨胀土的强度与变形特性,提出了一种单对数-双曲型关系式预测非饱和膨胀土的粘聚力c值,试验结果证明了该关系式在一定范围内的适用性和可靠性.     

不同初始条件对膨胀土剪切特性的影响研究

基于三轴试验,在对南宁膨胀土土样进行多组试验的基础上,研究了在不同压实度、不同围压和不同饱和度条件下的非饱和膨胀土的强度与变形特性,提出了一种单对数-双曲型关系式预测非饱和膨胀土的粘聚力c值,试验结果证明了该关系式在一定范围内的适用性和可靠性。     

植物根系倾角对土体抗剪强度影响试验研究

植物是天然的工程师,拥有防止浅层滑坡和地表侵蚀的潜能,并具备低投入、养护、绿色环保和生态平衡等优点。植被护坡技术在西南地区浅层滑坡的预防及治理中有着广泛的应用前景,因此深入了解植被护坡机理具有重要的工程意义。影响植被护坡效应的因素有很多,根-土体系的协同作用机制是当前研究的重点。由于根系的分布模式及倾角不同,根-土体系的强度和变形会有较大差异,因此采用人工根系（草根和灌木根）制备试样并设定根系与剪切面的夹角α值为变量,进而对比不同试样的强度和变形差异。进行了直剪试验,研究草本根系倾角对土体抗剪强度的影响;进行了三轴剪切试验,研究灌木根系倾角对土体抗剪强度的影响。试验结果表明:含根系土样的峰值强度及残余强度均明显高于素土,具有τp素土<τp90°<τp45°<τp135°的规律。直剪试验中在α值等于135°时土样抗剪强度最高且表现出应变硬化,其余含根系试样应变软化特征均得到不同程度的抑制。三轴试验中当α值在135°时根系对土体抗剪强度的提高亦最为明显,其残余强度也最大,其余含根系试样抗剪强度也有不同程度提高。试验结果表明,恰当的植物根系倾角能够加强根-土体系的协同作用,从而提高土体抗剪强度。同时由于根-土体系表现出延性破坏的特征,从而保证了土坡安全。研究结果可以应用于生态护坡实践。     

风干与饱和堆石料强度与变形特性试验研究

风干和饱和状态下粗粒土的强度和变形特性有显著差异.为研究此差异,对两河口心墙坝堆石料风干样及饱和样进行了三轴固结排水试验,对比分析了其风干样及饱和样的强度特性、变形特性差异.试验结果表明:风干样与饱和样的峰值偏应力与围压呈显著的幂函数关系,且随着围压的增大,两者差值逐渐增大;同一围压下,风干样的内摩擦角大于饱和样,但两者的差值随着围压的增大而减小,内摩擦角差值与围压的关系可以用幂函数来描述;在相同围压下,同一轴变对应的风干样体应变及侧向应变均小于饱和样,且风干样的颗粒破碎率小于饱和样,两者的颗粒破碎率均随着围压的增大而线性增加.