加速土工合成材料蠕变试验的荷载叠加法

根据自由体积理论证明了温度、应力与分子运动的关系,在分析了时温叠加法原理的基础上,阐述了荷载叠加法的原理,提出了加速土工合成材料蠕变试验和预测其长期特性的荷载叠加法和荷载转移公式因子。对RS50土工格栅的室内蠕变试验结果作了分析,利用荷载叠加法把几种不同荷载水平下的蠕变试验曲线形成了几条光滑的主曲线。由此得出了设计使用年限下的应力-应变曲线,计算出了RS50格栅的蠕变折减系数,为工程设计提供了依据。     

确定蠕变折减系数的侧限时温叠加蠕变试验研究

设计设备研究土工格栅HDPE50在侧限(100 k Pa)约束和无侧限约束下的时温叠加蠕变试验。利用时温叠加原理将不同温度下的蠕变试验曲线移动形成一条光滑的主曲线准确地确定土工格栅HDPE50的蠕变折减系数。通过试验数据反算的C1,C2值验证试验的合理性。研究结果表明:侧限约束对土工格栅蠕变特性影响显著,侧限约束条件下106 h长期蠕变强度比无侧限荷载下的长期蠕变强度小37%。无侧限时温叠加蠕变试验和侧限时温叠加蠕变试验确定的蠕变折减系数RFCR1,RFCR2分别为2.4,1.8,在侧限蠕变试验中根据现有规范计算的蠕变折减系数RFCR3为1.7。同RFCR2相比,RFCR1,RFCR3作为同一工程的设计依据使工程造价分别增加17%,25%。侧限蠕变试验计算蠕变折减系数建议采用侧限约束下的拉伸强度,工程设计建议采用RFCR2。     

基于特种筋材蠕变试验预应变加筋法应用研究及计算模型

通过对目前广泛应用于加筋土工程的特种筋材——CE131土工网、SDL25土工格栅进行了不同应力水平作用下的长期荷载蠕变试验。为比较不同强度土工合成材料的蠕变特性,研究制作6个CE131土工网试样和4个SDL25土工格栅试样。通过大量的试验结果分析,得出特种筋材CE131土工网、SDL25土工格栅的长期强度为抗拉强度的30%～40%,并提出在长期强度条件下特种筋材的预应变值大小及其计算公式。这对施工中的预应变加筋法技术有重要的参考价值。     

土工格栅蠕变特性及其黏弹塑性损伤本构模型研究

首先通过土工格栅蠕变试验,比较分析了不同荷载水平下的土工格栅蠕变规律。对以往典型的土工格栅蠕变模型进行归纳分类,并将之与蠕变试验结果对比,评价它们的适用性与可靠性。在此基础上提出了一种土工格栅黏弹塑性损伤本构模型,并应用最优化方法求解模型参数,论证了其合理有效性。研究指出,以往研究所提三类典型的蠕变模型都只适合于描述低应力水平下的衰减模式蠕变,不适合描述高应力水平下的非衰减模式蠕变;土工格栅三参数黏弹性模型,能够较准确地反映土工格栅在低应力水平情况下的两阶段衰减蠕变特性;而考虑材料黏塑性变形以及损伤而建立的土工格栅黏弹塑性损伤模型,能够准确地反映其在高应力水平情况下的三阶段非衰减蠕变特性。     

基于特种筋材蠕变试验预应变加筋法 应用研究及计算模型

 通过对目前广泛应用于加筋土工程的特种筋材——CE131土工网、SDL25土工格栅进行了不同应力水平作用下的长期荷载蠕变试验。为比较不同强度土工合成材料的蠕变特性，研究制作6个CE131土工网试样和4个SDL25土工格栅试样。通过大量的试验结果分析，得出特种筋材CE131土工网、SDL25土工格栅的长期强度为抗拉强度的30%～40%，并提出在长期强度条件下特种筋材的预应变值大小及其计算公式。这对施工中的预应变加筋法技术有重要的参考价值。     

土工格栅蠕变本构模型的UMAT开发与验证

通过不同应力水平下土工格栅的蠕变试验,分析了三种应变类型随应力和时间的变化过程,提出ε=ε(σ,t)形式的土工格栅本构模型,采用有限元程序ABAQUS的用户材料子程序UMAT对本构模型进行了二次开发,并将计算模型的结果与试验数据进行了比较。蠕变试验数据表明在一个受力区间内各种应变随着应力的增加都急剧增长,该区间是进行土工格栅蠕变特性研究的重要区域。计算模型结果表明编程后的能很好地吻合短期蠕变变形试验数据,并能合理预估长期蠕变变形的趋势。完成的土工格栅材料模型可以放入工程结构寿命计算中的材料库,实现土工格栅合理设计的量化分析。     

格栅加筋挡土墙加载速率相关的变形强度特性分析及有限元模拟

根据土工格栅加筋挡土墙的模型试验,分析研究了加筋挡土墙在加载速率变化条件下的变形和强度特征.试验中通过墙背填土顶面的条形基础在垂直方向施加荷载,加载过程中基础沉降速率不断发生变化,期间还包含蠕变加载和循环加载.试验发现土工格栅加筋挡土墙存在非常显著的速率相关的行为特性,即沉降速率发生变化时,基底压力-沉降曲线也发生相应...     

灰色理论在土工格栅蠕变预测中的应用

通过对土工格栅蠕变特性的分析研究,采用灰色理论的方法对土工格栅蠕变量进行了预测,得出了较好的拟合结果,证明了在合理选择数据列的前提下,灰色理论可以较准确地预测土工格栅的蠕变量.     

基于土工格栅黏弹特性的加筋土本构模型研究

 将三参数黏弹性模型用于描述土工格栅在低应力水平下所表现出的蠕变特性,根据蠕变试验采用最优化方法确定有关模型参数,并证明三参数黏弹性模型能够较准确地反映土工格栅在低应力水平情况下的2个阶段衰减蠕变特性。然后,提出基于土工格栅黏弹特性的加筋土本构模型,得到土处于弹性和塑性阶段时加筋土的应力、应变计算公式。研究结果指出：加筋土中土工格栅应力与加筋土受力、格栅和土的特性、加筋层间距及时间有关;土体进入塑性状态后,土工格栅应力不变,主要表现出蠕变性,导致加筋土的应变随时间增加;随着时间的推移,土工格栅出现应力松弛,它与土体应力逐渐减小;土工格栅埋置于土中时的应力松弛量小于置于空气中的应力松弛量;加筋土塑性状态到达时间Tp受土工格栅的刚度系数E2、黏滞系数? 和土的内摩擦角? 的影响最大。     

高原湖相泥炭质土蠕变特性及本构模型研究

高原湖相沉积泥炭质土的蠕变严重影响建构筑物的长期稳定和安全,有必要对其蠕变特性进行研究。对原状泥炭质土进行固结蠕变试验,采用分别加载方式获得其在不同荷载作用下应力应变随时间的变化曲线。研究结果表明:蠕变试验的等时及双对数曲线显示泥炭质土在各级荷载下具有明显的非线性特性;将泥炭质土的应变简化为线粘弹性ε₁与非线性粘塑性ε_n,通过线性Kelvin蠕变模型与经验模型,建立了半经验半理论固结蠕变模型,可分析其蠕变性状。对蠕变试样进行电镜扫描,分析在荷载作用下其微观结构变化机理,即泥炭质土低压时的变形主要来自于有机质和胶体的压缩及自由水排出,高压时的变形主要是土体颗粒间的错动。通过以上分析,可为预防和控制工后沉降提供参考。     

粘弹塑性土工格栅加筋尾矿流变模型研究

分析土工格栅工程力学特性对加筋尾矿结构变形和长期稳定的影响，基于四参数粘弹塑性模型表征土工格栅长期低应力作用下的力学特性，提出了土工格栅加筋尾矿的流变模型，把加筋复合体受力分析分为两个阶段，分别对应尾矿处于弹性状态和塑性状态，将尾矿产生塑性变形的时间（塑性到达时间）作为两个阶段分界点，并给出了两个阶段的加筋复合体本构关系表达式。研究表明：四参数粘弹塑性模型能够准确反映土工格栅的衰减型蠕变和应力松弛特征；第1阶段，筋材中的应力随时间减小，导致尾矿中的微观应力重新分布，直到尾矿达到屈服条件进入第2阶段，筋材的应力开始保持不变，加筋复合体整体应变由于筋材的蠕变而增加；加筋复合体受力快速由第1阶段过渡到第2阶段，第1阶段变形很小，复合体整体应变主要由第2阶段导致；塑性到达时间受到土工格栅模型参数中Kelvin系数和尾矿强度参数内摩擦角的影响显著。     

Evaluation of creep behavior of high density polyethylene and polyethylene-terephthalate geogrids

The tensile creep behavior of polyethylene-terephthalate (PET) and high density polyethylene (HDPE) geogrids was evaluated using five test methods: the short- and long-term stepped isothermal method (SIM), the short- and long-term time-temperature superposition (TTS), and the conventional method. SIM and TTS are acceleration tests using elevated temperatures. SIM uses a single specimen throughout all temperature steps in contrast to TTS in which a new specimen is employed for each temperature step. The test results indicate that at the same percentage of ultimate tensile strength, PET geogrid exhibited less creep deformation than the HDPE geogrid. The HDPE geogrid exhibited primary, secondary, and tertiary creep stages before rupture, whereas only primary creep and tertiary creep were detected in the PET geogrid. Furthermore, the strain rate of the primary creep stage was found to be independent of the applied loads for the PET geogrid, while it increased exponentially for the HDPE geogrid. The activation energies deduced from different accelerated creep tests were very similar for the PET geogrid. In contrast, the activation energies were higher from the short-term acceleration tests than from the long-term tests for the HDPE geogrid. The four-parameter Weibull model was able to predict the linear and non-linear creep behavior up to 100 years based on 10-h creep testing data. The creep reduction factor of 100 years design life was evaluated and higher values were resulted from the HDPE geogrid than from the PET geogrid.     

结构胶长期力学性能及其时间-应力等效性研究

为探讨长期荷载作用下结构胶蠕变特性,在不同的外加荷载下,进行了结构胶的室内蠕变实验,获得了结构胶的蠕变关系曲线的变化特征,并进行了综合对比分析。利用时间一应力等效原理分析了结构胶的非线性蠕变行为,得到了参考应力下的蠕变主曲线,拟合得到了蠕变主曲线的表达式,从而可以通过较高应力水平下的短期蠕变行为来预测较低应力水平下的长期蠕变行为。     

昆明泥炭土直剪蠕变特性及长期强度试验研究

昆明泥炭土的蠕变特性影响着该地区各类建（构）筑物的长期稳定性和结构安全。采用改进的应力控制式直剪仪,以分级加载方式开展一系列的直剪蠕变试验,研究不同固结压力下剪应变随剪应力与时间的变化规律,以及长期强度与短期强度间的关系。结果表明：昆明泥炭土具有显著的非线性蠕变特性,当剪应力较低时,直剪蠕变曲线表现为衰减稳定蠕变;随着剪应力增大,蠕变曲线会同时出现衰减稳定蠕变和非稳定等速蠕变;当剪应力较大时,则会呈现出加速蠕变现象,并快速发生破坏。在施加水平剪应力的瞬间,泥炭土即产生较大的剪切应变,且瞬时应变随着剪应力的增加而加大,而瞬时应变占总应变的比例逐渐降低,表明泥炭土在高剪应力水平下,蠕变现象加剧。与短期强度相比,泥炭土长期强度的黏聚力和内摩擦角均有一定程度的下降。当固结压力为50~400kPa时,长期强度约为短期强度的57%~70%。     

300 m级高土石心墙坝流变特性研究

300 m级高土石心墙坝的流变特性对预判坝体竣工后长期变形及沉降具有重要的意义,对于研究防渗心墙能否适应坝体长期变形并正常工作亦至关重要。依托314 m高的双江口土石心墙坝工程,使用大型高压三轴仪对上、下游堆石料进行了流变特性试验研究,研究表明当最终的应力状态一致时,堆石料的流变按照分级加载和按照单级加载得到的流变曲线随着时间的发展差异性逐渐减小,最后基本趋于一致。在试验基础上,依据流变经验模型,得出了流变分析参数,并采用三维有限元法分析了300 m级土石心墙坝的流变特征。数值分析表明流变速率对坝体工后沉降幅度影响显著,由于试验中的流变速率较之现场坝料的实际流变情况明显偏快,因此流变速率的确定还有必要依据已建工程的反分析进行修正。     

超500 MPa高强钢高温蠕变性能试验研究

火灾发生时,钢材的高温蠕变效应可能会引起结构失效.对高强结构钢Q550,Q690和Q890进行了一系列高温蠕变试验,试验的温度点包括400、550、700℃和800 ℃,每个温度点下设3个应力水平,分别为0.4f1、T、0.6f,.T和0.8f1.T(f,.T为高温屈服强度),得到了钢材在不同温度和应力条件下的蠕变曲线...     

基于RBF神经网络的红黏土–锚固体界面蠕变模型

红黏土–锚固体界面蠕变特性是评价锚固红土边坡长期稳定性的关键。为进一步研究红黏土–锚固体界面剪切蠕变特性,利用自制的土–锚界面剪切蠕变性能测试系统展开蠕变试验。通过分级加载方式,获得了不同应力水平下的界面剪切蠕变全过程曲线,并利用"陈氏加载法"将蠕变全过程曲线转换成为分别加载曲线。选用部分应力水平下的蠕变试验结果作为学习样本,通过对样本有监督地学习,建立了红黏土–锚固体界面剪切蠕变的RBF神经网络模型,并将所建模型对未参与建模的蠕变试验结果进行预测。结果表明模型具有良好的拟合和预测性能。     

Experimental research on creep behaviors of sandstone under uniaxial compressive and tensile stresses

The consideration of time dependence is essential for the study of deformation and fracturing processes of rock materials, especially for those subjected to strong compressive and tensile stresses. In this paper, the self-developed direct tension device and creep testing machine RLW-2000M are used to conduct the creep tests on red sandstone under uniaxial compressive and tensile stresses. The short-term and long-term creep behaviors of rocks under compressive and tensile stresses are investigated, as well as the long-term strength of rocks. It is shown that, under low-stress levels, the creep curve of sandstone consists of decay and steady creep stages; while under high-stress levels, it presents the accelerated creep stage and creep fracture presents characteristics of brittle materials. The relationship between tensile stress and time under uniaxial tension is also put forward. Finally, a nonlinear viscoelastoplastic creep model is used to describe the creep behaviors of rocks under uniaxial compressive and tensile stresses.     

压实红黏土三轴蠕变特性试验及模型研究

利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪对中石油云南石化铁路专用线高填方路基的压实红黏土进行了一系列三轴蠕变试验,着重研究了压实红黏土在不同围压、不同应力水平以及不同排水条件下的蠕变特性。结果表明:围压、应力水平和排水条件对压实红黏土的蠕变特性均有显著影响;压实红黏土总体呈现衰减蠕变特征;不排水情况下得到的应力-应变等时曲线具有明显的非线性特征,且曲线成一曲线簇,具有“归一化”现象,而在排水情况下则呈一定线性关系;并根据应力-应变曲线确定了压实红黏土的长期强度为瞬时强度的0.54~0.72倍。基于不排水蠕变试验数据,建立适合该地区压实红黏土的经验蠕变模型,通过与Burgers模型对比发现,该模型参数少、易获取,且对试验数据拟合效果优于Burgers蠕变模型。