土石混合料–基岩接触面剪切力学特性及剪切带变形特征研究

土石混合料–基岩接触面剪切力学特性因受多种因素影响而极其复杂，其中，界面细观形态是影响剪切力学特性及剪切带变形特征的重要因素之一。基于大型叠环单剪试验以及PFC^2D数值模拟，揭示基岩界面细观形态对土石混合料–基岩界面剪切力学特性和剪切带特征以及演化规律的影响。结果表明：接触面抗剪强度随粗糙度增大而增大；粗糙度为表观黏聚力主要控制因素，当粗糙度由8.9增至11.5时，表观黏聚力提高95.3%；粗糙度对界面摩擦角的影响作用较小，界面摩擦角在27°上下波动。界面细观形态凹槽结构在一定倾斜角度内可发生“自锁”效应，凹槽内土石形成锁固体，锁固体可增大接触面抗剪强度，控制剪切带沿其外轮廓发展，出现“绕石”现象。平缓界面处块石具有“滞后效应”，易与周边土石形成强度远小于锁固体的“类锁固体”，控制剪切带绕其外轮廓与基岩界面分岔发展，使剪切带出现“包石”现象。基于能量变化，将剪切过程分为3个阶段：剪密阶段：应变能与摩擦能快速增长；线性增加阶段：应变能与摩擦能增长速率比例近似保持9∶1；应变硬化阶段：应变能占比持续下降，但仍占据主导地位。     

三明铁路隧道三台阶法开挖施工围岩变形特征研究

结合三明铁路隧道工程,利用弹塑性理论和离散单元法的基本原理,建立了离散元程序UDEC数值计算模型,并通过实测数据对数值模型进行验证,三明隧道开挖施工过程数值模拟结果表明:1三台阶法开挖施工有效抑制了软岩隧道围岩的大变形,且竖向位移主要集中在隧道拱顶和拱底处,水平位移主要集中在隧道两侧拱脚处;2受节理分布和断层的影响,隧道不同方向的位移场变形并不对称,同时隧道两侧拱脚处围岩的稳定程度相对较差,因此在施工过程中应加强拱脚稳定措施。最后将模拟数据与相应规范进行比较,进而对软岩隧道施工过程中隧道围岩稳定性进行评价,从而为软岩隧道的安全施工提供了技术保障。     

库岸危岩剪切带—基岩界面宏细观剪切贯通机制及力学特性研究

以三峡库区“板壁岩”危岩为研究背景,在总结岸坡危岩内部剪切带形成过程及基本特征的基础上,通过室内剪切试验和数值模拟手段,从宏细观的角度研究该岸坡危岩内部剪切带–基岩界面的剪切贯通机制及其力学特性。研究表明：(1)剪切带为危岩体失稳的主控因素,内部充填物质具有层状无胶结特征;(2)在常法向应力作用下,界面的破坏模式可以总结为台阶根部张裂–台阶爬坡,岩板损伤–台阶剪断,岩板裂纹贯通–台阶剪碎;(3)界面剪切应力–剪切位移曲线分为压密阶段、近加载端台阶根部斜裂缝出现阶段、近似弹性变形及微裂隙扩展阶段、近加载端台阶剪断阶段、剩余台阶剪断阶段及残余阶段6个阶段;(4)界面的峰值剪切强度和残余强度随法向应力、层厚和台阶高度的增加而增加,竖向累积位移随法向应力的增加而减小、随层厚和台阶高度的增加而增加;(5)界面裂纹数量变化曲线呈“S”型,共经历裂纹缓慢增加(岩板表面磨损)–裂纹迅速扩展(台阶剪断)–裂纹数量稳定(残余摩擦)3个发展阶段,试样内部颗粒应变能和胶结应变能变化趋势与剪切应力–剪切位移曲线变化相近,总能量、摩擦能及阻尼能随剪切位移的增加而增加。研究成果对剪切带整体力学性质及含剪切带危岩稳定...     

地铁车站深基坑开挖岩土体的变形特征

为研究地铁车站深基坑开挖岩土体的变形规律,应用数值模拟软件FLAC3D模拟分析基坑开挖过程中周边岩土体水平、沉降位移和混凝土支撑轴力的变化情况,并对其变形规律进行总结分析。     

粉煤灰颗粒-水泥浆体界面特征的研究

本文通过研究原状灰、磨细灰、自然细灰与水泥浆体的界面特征,获得了分别掺加上述三种粉煤灰的水泥浆体宏观性能差异的原因.为有利于粉煤灰的利用,将粉煤灰颗粒—水泥浆体界面区划分为两种:光滑颗粒和粗糙颗粒形成的界面区.     

基于大型叠环剪切试验的松散土石体强度及变形特性试验研究

松散土石体广泛存在于自然界及实际工程中。以强风化板岩松散碎石料为研究对象,在对松散土石体制样方法成功尝试后,采用大型叠环式剪切试验机对不同相对密度(D_r)及不同干湿状态的松散土石体开展系统力学试验,得到以下主要结论:松散土石体颗粒组构间约束效应及机械咬合弱,其应力–应变曲线无显著峰值,大变形过程主要呈现为颗粒间的滑动摩擦与翻转;对于试验中所选取的3种D_r(0.30,0.35和0.40),干燥状态下松散土石体内摩擦角由D_r=0.30时的13.18°小幅升至D_r=0.40时的13.97°,黏聚力则由6.95 kPa略降至4.90 kPa,湿润和浸水状态下亦呈现此规律,表明相同干湿状态时该松散度区间内土石体强度基本保持稳定;干燥状态松散土石体剪应力峰值显著高于湿润及浸水状态,表现出显著的水敏感性;以D_r=0.40为例,经与常规三轴试验成果对比,凸显了采用叠环式剪切试验研究松散土石体工程特性的优势与适用性。研究初步揭示了松散状态土石体强度及变形特性,其显著的水敏感性可定量解释松散堆积体、松散滑坡等受水的影响而发生大变形或失稳的机制。     

地铁基坑开挖数值模拟及变形特征研究

为深入探究地铁基坑开挖过程中围护结构及周边土体的变形机理,对苏州某地铁车站基坑施工项目布置监测点并结合ABAQUS有限元软件对基坑开挖进行数值模拟。结果表明:①开挖过程中,地下连续墙沿深度方向上的水平位移曲线近似呈"弓"形,且随着开挖深度的增加"弓"形趋势越大,最大水平位移值为0. 110%H～0. 360%H(H为开挖深度)。②最大水平位移位于基坑长边的中间部位,且在开挖过程中缓慢下移,最终趋于稳定,大致分布于开挖深度的0. 60～1. 39倍。③地表沉降曲线近似为"凹"形,地表沉降量随开挖的进行而增加,最大沉降量介于0. 014%H～0. 326%H。     

填方体碾压试验研究

介绍了填土压实的方法和填土压实的影响因素,结合工程实例,对填料的工程特性碾压试验研究进行了探讨,得出了该填料的碾压标准和碾压遍数,指出对该填料填筑体碾压工程质量测试应以环刀法为主.     

桩-土界面剪切机理试验研究进展及新型界面剪切仪的研制

桩-土界面的剪切行为是影响桩基承载性能的关键因素.从试验仪器、试验方案、试验结果 3个方面阐述了国内外的研究现状,归纳总结了桩-土界面剪切机理的最新试验研究成果.针对目前界面剪切机理研究中存在的问题,研制了可用于不同剪切幅值、剪切速率、循环剪切路径下的"大型可视化恒刚度桩-土界面剪切仪".该仪器不仅解决了传统直剪试验中存在的荷载加载方式以及尺寸效应的问题,而且可从宏、细观两个角度研究桩-土界面剪应力的循环弱化以及土颗粒位移和破碎的演化过程,试验机理更接近真实的桩-土体系.     

砂土体-桩在基坑开挖过程中变形特性研究

深基坑开挖过程中土与支护结构相互作用是岩土工程课题中一个难点.此文分析深基坑支护结构在抵抗坑外砂土压力时的变形规律,基坑变形对土压力的影响;总结国内外已取得的经验成果,以北京地铁房山线大葆台站为例,探讨深基坑砂土体与排桩支护结构变形特性;利用有限元计算软件PLAXIS对深基坑进行开挖与支护模拟,通过计算,得出不同开挖阶段围护结构水平变形和地表沉降规律,为工程设计与施工提供参考,对类似问题的求解具有较好的借鉴意义.     

砼抗剪强度和剪切变形的研究

抗剪强度和剪切变形是砼的基本力学性能,又是强度理论研究和有限元分析的重要数据。本文用有限元方法分析了现有几种抗剪试件的应力状态,论证了破坏剪切面上的剪应力分布不均匀,且存在数倍于剪应力的正应力,因而不能给出准确的砼抗剪强度值。作者设计了四点受力等高变宽梁的抗剪试验方法,试件跨中剪切面接近纯剪状态,故给出的抗剪强度较为可靠。按此方法进行了不同强度(f_cu=17～64MPa)砼的试验,测定了抗剪强度和峰值应变,研究了它们与抗拉、抗压强度的关系,建议了剪应力-应变曲线方程,以及剪切模量的计算式。     

带植筋新旧混凝土粘结界面剪切强度试验研究

新旧混凝土粘结界面的剪切强度是衡量界面粘结性能的最重要指标。基于Z形粘结试件直剪试验,研究植筋情况下新旧混凝土粘结界面的剪切强度。采用统计方法,分析植筋直径、植筋深度及植筋率对粘结界面剪切强度的影响,结果表明:为保证新旧混凝土界面的粘结性能,植筋深度需不小于10倍的植筋直径,且界面剪切强度随植筋率的增大而增大。利用试验结果,对已有新旧混凝土粘结界面剪切强度的主要计算公式进行了对比分析,分析结果表明:吻合度较高的计算公式,可供实际加固工程参考。     

土工膜/GCL界面剪切强度特性的试验研究

土工复合膨润土垫(GCL)是一种新型复合材料,其良好的防渗隔气功能以及抗张拉的能力使其与HDPE土工膜(GM)的联合使用在填埋场具有广泛的应用前景,但GM/GCL界面较低的剪切强度易导致填埋场衬垫系统等失稳。利用大尺寸界面直剪仪进行三种不同土工膜与GCL界面的剪切试验,重点研究GCL不同加载水化顺序对膨润土挤出及界面强度的影响。试验结果表明:干燥状态下,粗糙土工膜/GCL界面的峰值强度较大于光滑土工膜/GCL界面的峰值强度,但粗糙土工膜/GCL界面表现出强烈的应变软化特性,其残余强度接近于光滑土工膜/GCL界面的强度;不同加载水化顺序是影响膨润土挤出的重要因素,并严重影响界面剪切强度;膨润土挤出造成粗糙土工膜/GCL界面的峰值摩擦角降低3.5°,大位移摩擦角降低7.6°,接近光滑土工膜/GCL界面的摩擦角。     

大坝建基岩体抗剪强度取值

  岩体抗剪强度是大坝设计最基本的参数,一般通过室内及现场试验取得的c, f值再经地质折减获取。研究表明,由于地质折减要考虑的因素很多且关系复杂,设计采用值的取得是一件相当艰难的事。除了岩性与岩体结构以外,岩体的围压条件也是影响取值的因素之一。     

三台阶七步开挖法黄土铁路隧道围岩变形规律研究

三台阶七步开挖工法运用在大断面黄土隧道开挖,具有较好的效果,研究各个开挖步中围岩的变形与受力,对隧道施工过程中的安全、支护措施和质量控制以及施工结束后对结构内力的影响,具有重要的工程应用意义。以太兴铁路二标段向阳村大断面黄土铁路隧道Ⅴ级围岩加强段工程为背景,采用断面预埋压力计、应变计等监测仪器对围岩压力及钢拱架变形进行动态监测,掌握围岩的变形特性;同时利用有限差分软件,模拟七步开挖工法开挖过程,并用壳结构单元模拟初期支护,分析得出不同开挖步下围岩的塑性区、位移、应力以及初期支护的内力变化。结合数值计算和现场试验采集的数据,从而确定开挖过程中围岩变形规律和支护受力分布特征。     

不同围压下煤岩强度及变形特征研究

利用MTS815对煤岩展开单轴和8、16、25 MPa三轴压缩试验,探讨不同围压下煤岩的强度及变形特征。研究结果表明:煤岩应力-应变曲线经历线弹性、屈服、破坏3个阶段,延性特征随围压升高愈发明显;随着围压的升高,煤岩峰值应变增大,弹性模量呈二次函数增长趋势;煤岩在单轴压缩下多发生脆性破坏,随着围压升高,煤岩出现明显的主导破坏面,并且破碎体中大体积煤块所占比重增大;平均块度、分形维数与围压存在一定的相关性;不同围压下,煤岩强度变形特征满足Coulomb强度准则,残余强度及达到峰值应力的时间与围压呈线性关系,峰值强度对围压的敏感性高于残余强度,残余内摩擦角及粘聚力均小于峰值强度对应的值,在引入强度衰减系数后,发现其变化特征与煤岩变形破坏过程表现的性质吻合,煤岩对围压的敏感性较强。     

高强混凝土抗剪强度和剪切变形试验研究

通过一系列立方体抗压强度试验确定了高强混凝土的配合比,在对比分析已有的混凝土抗剪试验方法的基础上,选择了应力分布均匀且容易实现的等高变宽梁抗剪试验方法,完成了不同强度(fcu=65~95 MPa)的4组24个高强混凝土试件的抗剪试验,通过应力和应变量测,得到了各组试件的主应力-主应变及剪应力-剪应变关系,并确定了其剪切强度,基于各试件的剪切破坏特征,探讨了高强混凝土的剪切破坏机理,研究了抗剪强度与抗压强度的关系式,建议了剪应力-剪应变曲线方程以及剪切模量的计算式。研究表明,高强混凝土的剪切性能与普通混凝土存在明显的不同。     

隧道台阶法开挖进尺及台阶长度优化分析

开挖进尺及台阶长度取值是采用台阶法进行隧道施工的必要参数。本文以某区间隧道工程为依托,采用有限差分软件FLAC3D构建数值计算模型,对比不同开挖进尺及台阶长度工况下初期支护拱顶沉降、水平收敛及地表沉降的影响。数值模拟计算结果表明：拱顶沉降最大沉降值及水平收敛值均随着开挖进尺及台阶长度的减小而减小,拱顶沉降曲线及初期支护水平收敛曲线呈“S”型分布。最终得出,最合理的开挖进尺及台阶长度分别为0.8 m,6 m。     

加肋土工膜表面形态与界面剪切强度相关性研究

为了研究加肋土工膜表面形态对加肋土工膜与土工布界面剪切强度的影响,基于分形几何理论,采用立方体覆盖法得到不同加肋形式土工膜的表面分维数D。在原有直剪试验结果的基础上,对不同加肋土工膜分形维数D与界面剪切强度进行分析,经研究表明加肋土工膜与土工布界面抗剪强度随着分形维数D的增加而加强,因此可以运用分形维数来评测加肋土工膜与土工布的界面剪切强度。通过添加吻合度系数JMC以及经验系数η对JRC-JCS模型进行修正,代入加肋土工膜与土工布直剪试验结果中反算得加肋土工膜表面粗糙度系数JRC与分形维数D的定量关系,在此基础上得到加肋土工膜与土工布界面抗剪强度的经验估算关系式。最后,采用加肋土工膜与土工布界面剪切强度的经验估算关系式估算界面剪切强度,并将经验公式估算值和直剪试验实测值进行对比,结果表明:计算结果和试验结果吻合良好,所推导的计算公式计算精度和可靠性能满足工程估算的要求。     

碳纤维布-混凝土界面剪切性能试验研究

碳纤维布(CFRPS)与混凝土之间的黏结性能是影响碳纤维布加固混凝土结构受力性能的主要因素之一。为了研究影响碳纤维布-混凝土的黏结性能的因素,针对单位面积不同质量的碳纤维布、碳纤维布层数和混凝土强度等级,进行了碳纤维布-混凝土界面黏结性能的双剪试验。在不同碳纤维布、不同碳纤维布层数和不同混凝土强度等级下,分析碳纤维布与混凝土黏结界面的破坏特征,结合其荷载-位移曲线分析碳纤维布-混凝土黏结界面的破坏机理。采用应变叠加法得到黏结应力-滑移曲线,分析不同因素下的滑移量和最大剪应力,得到滑移量及最大剪应力在单一因素下的影响规律。试验结果表明:试件破坏发生均在混凝土表层之间;碳纤维布层数与混凝土强度等级能增加其界面极限承载力和最大剪应力,而不同的碳纤维布对界面极限承载力和最大剪应力影响不大;碳纤维布的相对滑移量随着碳纤维布单位面积质量、碳纤维布层数及混凝土强度等级增加而降低。