营口地区软土的流变模型

根据室内三轴剪切流变试验的结果,研究了营口地区淤泥质软土的流变特性.结果表明,该类软土具有明显的变形时效性及其在不同应力水平下的蠕变特性.通过分析蠕变曲线的规律,选择了西原模型和双阀值模型这两种理论模型来描述软土的流变特性.由非线性拟合的结果得出其扩展的理论模型精度更高及双阀值模型比西原模型精度更高的结论,同时还指出软土的非线性特性对参数拟合的影响.最后,选择了Singh Mitchell模型及其修正模型对软土进行经验拟合,并达到了良好的精度.     

辽南海积软土流变本构模型的研究

根据辽宁营口地区三层典型软土室内直接剪切流变试验结果,从流变的观点分析了辽南海积软土的基本工程性质的特点,建立了该地区三层典型海积软土层的流变本构关系模型,并对模型的精度及求参问题进行了研究.试验结果和模型分析表明:海相成因的淤泥质粉质粘土流变特征最为显著,对于线性流变问题可以采用模型理论的方法来建模,同五元件的西原模型相比,七元件的西原模型更能准确地描述该层软土的流变规律,而对于非线性流变问题可以采用经验型模型来建模.     

软土流变特性试验研究

根据室内三轴流变试验的结果,研究了北京地区粉质粘土的流变特性。结果表明,该类软土具有较明显的变形时效性及其在不同应力水平下的蠕变特性。通过分析蠕变曲线的规律,选择了广义开尔文五单元理论模型和时间硬化经验蠕变公式来描述软土的流变特性,并达到了良好的精度,建立了适合北京地区典型软土的流变理论模型和经验模型。     

一种软岩流变模型

为了描述工程软岩的复杂流变特性，提出了2种非线性元件－蠕变体（CYJ体）和裂隙塑性体（L体），并将它们和描述衰减蠕变特性的开尔文体（K体）、描述瞬弹性的虎克体（H体）及圣文南体（S体）相结合，得到了一种新的复合流变力学模型，并推导了其流变本构方程；讨论了该复合模型在恒应力条件下的蠕变特性及恒加载速率下的流变效应。研究结果表明：该模型不但能描述软岩在低应力时的弹性和粘弹性（稳定蠕变），而且能描述软岩在较高应力时的弹性、塑性、粘弹性和粘塑性（不稳定蠕变）。     

宁波软土流变试验及经验模型

为了研究宁波软土的流变特性及经验模型,进行一维固结流变试验和三轴排水流变试验,并采用西原模型拟合模型参数.试验对比分析表明,固结试验的侧限作用会阻碍试样流变的发展,应力-应变等时曲线偏向应力轴,而三轴流变试验试样的流变能够得到充分地发展,应力-应变等时曲线偏向应变轴,能够更好地体现软黏土的流变性状.将一维西原模型应力-应变关系扩展到三维,采用修正剑桥模型屈服函数描述材料的塑性屈服.推导荷载恒定时土样的轴向应变计算公式,根据三轴排水流变试验结果进行曲线拟合,确定西原模型参数.结果表明,该模型能够较好地符合宁波软土的流变规律.     

软土的等效时间线剪切流变模型

为反映软土剪切流变的非线性特性,建立剪切流变模型,修正了Singh-Mitchell提出的指数型剪切蠕变经验公式,使之适用于低修正应力水平工况.根据黏塑性剪应变-耗散剪应力-等效时间之间的关系方程推导出黏塑性剪应变速率与剪应力和黏塑性剪应变之间的函数表达式.把该表达式和剪切弹性模型相结合,建立了剪切弹黏塑性模型.以此模型为基础,不但获得了有效围压恒定时单级和多级荷载作用下的剪切流变解析解,而且还获得了有效围压和剪应力均随时间变化时的剪切流变积分解答.结果表明,流变模型能够较好地定量模拟三轴固结排水试验中多级加载作用下的剪切蠕变发展过程,合理地反映剪应变随修正应力水平(或剪应力)、有效围压和持续时间等影响因素变化的流变规律.     

深部隧道围岩的流变

隧道围岩的流变对于隧道的长期稳定性影响很大,尤其对于深部隧道来讲更是如此. 目前利用线性及非线性粘弹性流变模型对于隧道围岩的研究较多,初始状态多取为弹性状态. 但在深部,由于初始地应力很大,在隧道开挖后,可能会马上出现塑性区. 因此初始参照状态应该取为弹塑性状态,而且应该考虑塑性区及弹性区力学性质的不同. 现利用Shvedov-Bingham模型理论研究了隧道围岩在初始时刻出现塑性区情况下的流变情况,并考虑塑性区及弹性区力学性质的不同, 给出了流变区半径及应力应变的解析解,并分析了应力分布及流变半径的变化规律.     

饱和软粘土的流变和循环流变试验研究

分别对上海淤泥质饱和软粘土进行了长期流变和循环流变试验,得出其在不同围压、不同偏压和不同动应力作用下的变形规律。结果显示,围压相同时,偏压比大,试样的流变变形大,而偏压比相同时,围压大,流变变形也大;循环流变试验总体规律和流变试验相同,但经过一个循环加载阶段之后,随后的流变变形则很小。这些结论对今后软土地区高速公路、铁路和地铁建设提供一些帮助。     

水田土壤流变模型

试验表明,水田土壤具有显著的流变特性。本文归纳了国内外一些著名学者的研究成果,评述了他们的理论方法,认为由基本流变元件组合而成的经典流变模型并不能很好地表达水田土壤的应力——应变——时间关系,只有弹——粘塑性力学模型才能比较圆满地解决这一问题,建议采用由Drucker—Praqer破坏包线和椭圆屈服帽盖所组成的粘塑性模型,它形式简单,易于纳入计算机程序。     

对地基应力解除法进行建筑物纠偏数值模拟

为研究对建筑物进行纠偏,提出了土体的一种非线性弹-粘弹性流变本构模型,并将模型成功运用于软粘土纠偏实践中,用有限元法对地基应力解除法纠偏建筑物的全过程进行了数值模拟,并对施工过程中地基应力水平场和位移场的变化转移、沉降速率随时间的变化规律及计算范围内地面的沉降量等进行了分析;结果表明:软土的流变特性对纠偏的影响不可忽略;考虑土体的流变能够较好地指导建筑物的纠偏实践.     

结构性软土微观结构参数及结构性流变模型

目的为了从微观结构的角度建立软土的结构性流变模型．方法利用扫描电子显微镜，对软土固结流变过程中SEM图片进行图像处理，研究反映软土流变特征的微观参数，分析这些参数的变化规律．结果反映微结构单元体有序性和定向性的概率熵和分维值的变化规律和软土的固结蠕变变形关系密切，由此确立了软土的微观参数与宏观流变力学行为的定量关系，进而建立了含微观参数的结构性软土固结流变本构模型．结论模型检验表明，采用反映软土微结构单元体有序性和定向性的指标而建立的结构性流变模型是可行的．     

Viscoelasto-plastic rheological experiment under circular increment step load and unload and nonlinear creep model of soft rocks

The viscoelastic-plastic creep experiments on soft ore-rock in Jinchuan Mine III were performed under circular increment step load and unload. The experimental data were analyzed according to instantaneous elastic strain, visco-elastic strain, instantaneous plastic strain and visco-plastic strain. The result shows that instantaneous deformation modulus tends to increase with the increase of creep stress; soft rocks enhance the ability to resist instantaneous elastic deformation and instantaneous plastic deformation during the multi-level of load and unload in the cyclic process. In respect of specimen JC1099, the ratio of visco-elastic strain to visco-plastic strain varies from 3.15 to 6.58, and the ratio has decreasing tendency with stress increase as a whole; creep deformation tends to be a steady state at low stress level; soft rocks creep usually embodies accelerated creep properties at high stress level. With the damaging variable and the hardening function introduced, a nonlinear creep model of soft rocks is established, in which the decay creep is described by the nonlinear hardening function H of viscidity coefficient. The model can describe the accelerated creep of soft rocks since the nonlinear damaging evolvement variable D of deformation parameter of rocks is introduced. Three stages of soft rocks creep can be described with the uniform creep equation in the nonlinear creep model. With this nonlinear creep model applied to the creep experiments of the ore-rock of Jinchuan Mine III, the nonlinear creep model’s curves are in good agreement with experimental data. Foundation item: Project(2007CB209400) supported by the Major State Basic Research and Development Program of China; Project(50774093) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(200801) supported by Open Research Fund of Hunan Provincial Key of Safe Mining Techniques of Coal Mines     

软土地基承载力特征值及变形参数的研究

通过试验研究及理论分析建立承载力特征值与其他指标的相关关系,确定地基承载力特征值及变形参数,论述了营口地区软土的工程地质特点及地基承载力确定的一般方法及影响地基承载力的主要因素.根据螺旋板载荷试验的结果,结合传统理论公式建立营口地区承载力特征值的经验公式.     

岩石流变的一种非线性黏弹塑性流变模型研究

将黏滞系数视为非定常量,建立黏滞系数的非线性函数关系,提出一种能描述岩石蠕变全过程的非线性流变力学模型,且在一定条件下模型可蜕变为Burgers模型或西原正夫模型。推导了岩石在常应力和常应变条件下的流变方程;研究了岩石的非线性蠕变特性和松弛特性。对不同应力条件下的岩石蠕变试验结果进行拟合,并将本文的非线性岩石流变力学模型与试验结果进行比较。结果表明,试验曲线与理论曲线较吻合,从而证明了本模型的正确性与合理性。     

茅口灰岩单轴压缩条件下的流变特性试验研究

取重庆北碚车站隧道茅口灰岩,根据现场岩层覆盖厚度及其茅口灰岩容重,取单轴压缩应力为6 MPa,采用MTS815多功能岩石试验机对岩样进行24 h单轴压缩蠕变试验,得到岩石轴向应变-时间曲线。分析岩石应变-时间曲线,发现茅口灰岩具有弹性-弹粘性之流变特性,与Poyting-Thomson model相似。用Origin软件对流变试验数据用Poyting-Thomson model方程进行拟合,得到低应力下流变拟合曲线,该拟合曲线能较好反应试验数据。因此,Poyting-Thomson model能较好反应茅口灰岩流变特性。最后求出了茅口灰岩低应力作用下流变模型各项参数。     

结构性软土微观结构定量化参数的研究

目的揭示营口地区3层典型软土在固结流变过程中的微观结构变化规律.方法利用SEM图片和计算机图像处理技术,提取代表软土流变特征的微观参数,分析对比这些微观参数在固结流变过程中的变化规律.结果代表软土微观结构单元体定向性参数的变化与软土宏观蠕变变形具有良好的相关性,其中以结构单元体的概率熵和分维值的变化规律性最强.结论概率熵和分维值是研究软土的流变变形问题中两个重要的微结构参数.微结构参数与宏观流变变形有内在联系.     

大岗山水电站坝区辉绿岩流变特性的三轴试验研究

为解决大岗山水电站坝基的辉绿岩的流变力学问题,利用RLW-1000三轴流变仪进行了不同应力路径下的三轴流变试验,得到了各工况下的应力-应变-时间曲线。结果表明：辉绿岩是典型的硬脆性岩石,存在明显的流变门槛值,破坏时表现为突发性的脆性破裂。在破裂应力水平下表现出减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变,减速蠕变和加速蠕变历时都十分短暂。临近破裂时的横向蠕变速率均不同程度的大于轴向,这是导致岩石扩容的主要原因。由于流变过程中损伤不断发展,导致岩石整体强度下降,因此流变破坏强度普遍低于常规三轴压缩试验瞬时破坏强度。辉绿岩存在一定的蚀变现象,蚀变矿物呈细鳞片状集合体。由于蚀变带的存在,使得岩块的强度受到影响,岩石破裂极易发生在结晶程度较差的矿物颗粒部位或胶结程度较差的两种矿物接触部位。     

Rheological properties of tailing paste slurry

The initial shear stress (τ) and plastic cohesion (η) are the most important parameters reflecting the rheological properties of the paste slurry. The rheological parameters as well as the quantitative relationship among the consumption of different fill materials were obtained through the experiment and research on these parameters.They can be used to predict the scope of the values of r and ηin production for a given ratio, which can reduce the conveying resistance of fill slurry along the pipelines and avoid the blockage of the pipelines. It is found that the rheological model of the total tailing slurry belongs to the Bingham type, which has a feature of strong internal structure and large initial shear stress. The calculation formula for the resistance loss of pipelines conforms nicely to the field test and the actual production in Jinehuan Nickel Mine.