压实黄土连续加载K0固结特性

 基于静三轴仪,进行控制不同加载速率的连续加载K0固结试验,研究连续加载条件下K0固结过程中土体的变形特性及加载速率的影响。试验结果表明：加载过程中没有产生超静水压力,加载阶段应力–应变关系可以分为两个阶段,前一个阶段呈幂函数关系,后一阶段呈直线关系;连续加载的加载速率对加载阶段应力–应变特性影响不明显;加载阶段完成时K0值随加载速率的增大而略有减小;稳压阶段应变–时间关系呈双曲线关系,且加载速率对稳压阶段变形特性有较大影响。提出连续加载条件下的K0固结过程应变–应力–时间关系模型,为研究K0固结过程中土体变形特性及路堤沉降提供参考。     

K0固结后卸载状态下冻土应力-应变特性研究

通过模拟人工冻结凿井中土体同结、冻结、受力的实际过程，研究了经K0固结后兰州冻结黄土在径向卸载状态下的应力-应变行为，并利用试验资料所建立的数学方程研究了K0固结后冻土的初始切线模量Ei和主应力差渐近值(σ1-σ3)ult与初始围压σ3、温度的关系。结果发现，K0固结后再冻结的黄土试样在整个卸载过程中，其特征类似于理想刚塑性应力-应变曲线；初始围压σ3的升高和温度的降低都可以使深部冻土抵抗变形的能力增强。因此，当深度一定时，应先考虑深度对强度影响后再选择最优温度来满足此深部土体卸载时的强度要求；初始弹性模量Ei在较低负温、较高初始围压状态下，不随初始围压σ3而变化，且趋近于一常数：(σ1-σ3)ult随初始围压σ3的增大而线性增大，在较低初始围压状态下受温度影响较小，随着初始围压的增高，受温度影响逐渐明显：可利用主应力差渐近值(σ1-σ3)ult与破坏比之间的关系来估算破坏强度的大小。     

路基压实黄土动力特性的试验研究

 在大量动三轴试验的基础上,对压实黄土的动力特性进行研究。试验结果表明：压实黄土的动应力–应变曲线在一定条件下近似为双曲线模型,并得到部分试样的模型参数取值。压实黄土动弹性模量随着动应变的增加而减小,逐渐趋于稳定,并且在不同干密度、不同含水率及不同围压状态下变化趋势基本相同。阻尼比受含水率、固结应力比、干密度及围压等因素的影响,综合反映为随动应变的增加而增加,取值为0.2～0.3,但离散性较强。振陷变形与干密度、含水率及荷载作用次数有着密切关系,干密度愈大,含水量越小,振动次数愈大;在同等的应力条件下,振陷变形愈小,并且存在一临界动应力。当动应力小于该值时,振陷变形较小,与动应力近似线性关系;当动应力大于该值时,振陷变形增加较快,呈现明显的非线性。     

K0固结结构性黄土的各向异性本构模型

受结构性和初始应力各向异性的影响,原状黄土的力学及变形特征尤为复杂,深入研究原状黄土的本构关系在理论及实际工程应用方面都具有重要意义。在修正剑桥模型的基础上,分析了原状黄土在水、力条件下的结构演化规律,提出了考虑水、力影响的结构性黄土体变方程,通过引入相对应力比和相对临界状态应力比的概念,使模型能够合理描述原状黄土的初始各向异性。进一步采用相关流动法则推导出可同时反映原状黄土结构性和初始应力各向异性的本构模型。当不考虑结构性及初始应力各向异性影响时,模型可退化为修正剑桥模型。通过与已有原状黄土三轴试验结果与模型预测结果的对比可知本文模型能较为合理地描述原状黄土的强度及变形特征。     

K_0固结黏土的渐近状态模拟

将正常固结土的渐近状态模型推广到K0固结土的渐近状态模型。推导出三轴压缩条件下耦合参量的求解公式,提出K0固结土的渐近状态模型中耦合参量关于应力Lode角的函数关系式,并用K0固结土的修正剑桥模型及K0固结土的渐近状态模型对多种黏土的三轴压缩、三轴伸长的试验结果进行预测对比。结果表明：K0固结土的渐近状态模型较K0固结...     

压实黄土的一维次固结特性研究

在一系列的一维固结试验的基础上,探讨了压实黄土的次固结特性,分析了固结压力、固结时间、加载比和超载预压处理对次固结的影响。试验结果表明:随着固结压力的变化,压实黄土的次固结系数表现出与当前应力状态有关的变化规律。当处于正常固结状态时,次固结系数近似为一常数;而当超载预压处理后,次固结系数随超载比和超载作用时间不同而变化。同时,在正常固结状态时,次固结系数与压缩指数具有很好的相关性,且受加载比和作用时间的影响较小。     

原状黄土连续加荷k0固结试验研究

采用恒荷重速率试验法,对甘肃陇西Q_3原状黄土进行了k_0固结试验。根据对试验数据的分析,认为原状黄土由于结构性的影响,其变形分三个阶段,依次为结构基本完好阶段、结构破坏阶段、重塑阶段。第一阶段土体变形微小,可不予考虑,第二和第三阶段应变与轴向应力的对数间近似直线关系,可用于计算荷载连续施加过程中土体的变形。当应力稳定后,应变与时间之间符合双曲线关系模式,可用于计算荷载稳定后的土体变形。     

平面应变偏压固结条件原状黄土强度特性研究

对平面应变偏压固结条件下的原状黄土的强度特性进行了研究,结果表明:在低含水率和低围压条件下,黄土应力-应变曲线在硬化过程中有弱化现象。含水率、围压和初始固结应力比越大,黄土结构损伤越明显,应力-应变曲线硬化越显著;黄土在低围压时以侧胀为主,在高围压时以侧缩为主,且具有持续侧缩和先侧缩后侧胀两种形式;黄土主要呈剪缩特征,只在低围压、低含水率时才呈先剪缩后剪胀。随着围压增高,剪缩越明显而广义剪应变减小。当围压较低时,体应变与广义剪应变的发展受含水率和初始固结应力比影响的规律性较显著;反之,则较弱。     

关于模拟K0固结试验固结效果的探讨

仿照应力控制式三轴试验仪的原理,探讨模拟K0固结试验的固结效果。试验表明,土体结构性越弱,即K0接近1时,在三轴仪上用杠杆分别加载方式。多设压力分级点,模拟K0固结效果接近K0固结线。     

K0固结-CTC路径下砂土的弹塑性模型

基于反问题理论的岩土本构关系数值建模方法,对砂土弹塑性本构关系的数值建模进行了研究.     

变荷载作用下未打穿竖井地基固结分析

利用已有瞬时荷载作用下未打穿竖井地基固结模型,根据线性偏微分方程的叠加原理,将变荷载作用问题分解为瞬时荷载作用问题,给出了变荷载作用下未打穿竖井地基固结解答。利用该求解方法,对一未打穿竖井地基在单级线性加载和多级加载情况下的孔压消散进行了分析。分析表明,受加载历时影响,竖井打设区平均固结度减小幅度大于下卧层,但下卧层受影响时间要长得多。另外,在粗略设计中,可以将多级加载简化为单级线性加载,这样对后期平均固结度的影响不大。     

循环荷载下黄土特性模拟

在不排水的条件下，黄土在单调荷载下会出现软化，在循环荷载下会出现液化（或循环移动）。对此给出了试验结果，并尝试用边界面及广义塑性模型来预测黄土的软化及液化现象。结果表明：循环荷载下塑性应变累积速度要比单调荷载下软化阶段塑性应变累积速度慢，广义塑性模型可较好地预测黄土软化、液化现象。讨论并分析了模型参数对预测结果的影响。     

变荷载下双曲线模型修正土体一维固结理论

 假定土体本构关系满足双曲线模型，把利用该模型得出的孔隙比e和有效应力s ¢的双曲线关系应用到一维单层均质地基固结理论的研究中，通过假定土体的初始有效应力沿深度均匀分布和渗透系数的降低与压缩系数的减小成正比，推导出任意荷载作用下一维非线性固结理论的方程。对于所得到的非线性偏微分方程，通过x-s ¢代换化成线性偏微分方程，并按照具体的初始和边界条件采用分离变量法求出土体有效应力s ¢和超静孔隙水压力u的解，由此分别推导出按沉降定义的平均固结度Us和按平均孔隙水压力定义的平均固结度Up的表达式。采用MATLAB语言编制相应的计算程序，结合具体算例与已有的修正非线性固结理论解的结果进行对比来论证本修正的正确性。计算结果表明：固结度随着时间的增长而增长，其增长速率逐渐减小；Us值稍大于Up值；2种修正的计算结果中存在微小的差异，其原因是在推导固结方程时采用了不同的本构模型以及不同的对渗透系数变化规律的假定。     

任意荷载下成层弹性地基的一维固结

针对成层弹性地基模型,运用Ｌａｐｌａｃｅ变换及矩阵传递法求解了任意荷载下成层弹性地基一维固结问题,得到了频域内的通解,通过Ｌａｐｌａｃｅ逆变换,即可计算成层弹性地基在任意荷载下的一维团结。经典的Ｔｅｒｚａｈｉ一维固结理论解是一个特例。此外,结合三层的地基算例,对解进行了探讨,揭示了成层弹性地基的固结特性。     

三轴冲击荷载作用下红黏土的力学性状

 利用室内动三轴试验系统来研究冲击荷载作用下红黏土的变形和强度特性,包括重塑土样在不同冲击应力、不同围压、不同冲击次数下的试验。研究结果表明,经受过冲击荷载作用的土样的应力–应变关系曲线一般随冲击次数的增加而升高,即表现为强度的增大;随围压的增大,通过增加冲击次数而提高土样抗剪强度的效果更为明显,亦即在实际工程中,增加每个夯点的夯击次数对加固深层地基土的效果更为显著;在试验围压范围内,随冲击应力增大,土样的强度值相应增大。     

循环荷载作用下软土的一维固结分析

利用受恒载作用下多层地基的一维线性固结问题的解析解,给出了受循环荷载作用下单层地基考虑压缩性变化的一维固结问题的解答。单层地基被平均划分为n层,并把固结时间和荷载也相应的划分为相同的等份,这样在每一微小的时间段内土层的一维固结问题可以处理为恒载线性问题。每一层土体的压缩、回弹状态可以根据该层的有效应力加以判断,通过选择不同的压缩系数并利用现有的多层地基土的固结理论进行分析。编制了相应的计算程序,与不考虑压缩性变化的解析解进行了比较。在证明了该方法的可靠性的基础上,分析了土体受循环荷载作用下的一维固结性状,最后给出了一个工程计算实例。     

循环载荷下岩体能量特征及变形参数分析

 以RMT–150C岩石力学测试系统为平台,进行不同应力水平和加载速率条件下不同种类岩石材料的循环载荷试验。在对加、卸载应力–应变曲线进行分区的基础上,定义卸载过程中的能量消耗率,探讨岩石损伤破坏过程中能量的转化,同时定量分析弹性模量,泊松比和残余应变等变形参数的变化规律。研究结果表明：应力水平、加载频率越高,岩性越强,则滞回圈的面积,加载过程中做的功,卸载过程中释放的弹性能越大,岩石越软,能量消耗率越高;岩体未到达峰值抗压强度前,应力水平越高,弹性模量就越大,这说明在岩体抗压强度范围内,越高的载荷下,空隙和微缺陷被压密后,岩体相同载荷增量下的变形能力明显减弱。同时分析认为：频率升高到一定程度会导致疲劳强度的降低。整体而言,岩石轴向及横向相对残余应变均随着循环次数的增加而逐渐减小。     

压缩条件下非饱和黄土的结构流体等效应力特性

 对不同含水率的西安原状、重塑及人工结构性黄土进行压缩试验,依据变形等效原则,用同一固结孔隙比下非饱和黄土与相同干密度饱和黄土的应力之差确定结构流体等效应力,探讨结构流体等效应力的特性。分析结果表明：西安原状、重塑及人工结构性黄土的结构流体等效应力与总应力及饱和度之间呈幂函数关系,这与其他地区原状黄土定性上相同,结构流体等效应力的变化规律具有很强的普适性。结构流体等效应力能够反映黄土的结构性、湿度及应力的变化,其幂函数表达式中参数与含水率、结构性、干密度有关。根据此幂函数关系式可以确定湿载耦合作用下非饱和黄土的结构流体等效应力,进而得到非饱和黄土的有效应力及有效应力压缩曲线。