岩土二元介质模型的一般应力应变关系

本文把岩土材料看作由胶结块和软弱包组成的二元介质,并假定胶结块为弹脆性元,软弱包为硬化型弹塑性元,在非均质材料均匀化理论的基础上,推导了增量型的一般应力应变关系。模型中包含弹脆性元的破损参数和应力集中系数两组结构参数,其演化规律可以通过先假设后验证的办法确定。文末通过结构性粘土和砂岩岩样两个算例,说明以上模型具有广泛适应性。     

高强箍筋约束高强混凝土轴心受压应力-应变全曲线研究

为研究高强箍筋约束高强混凝土的受压力学性能,进行了高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,分析了配箍率、箍筋屈服强度和箍筋形式对约束高强混凝土应力-应变曲线的影响。结果表明：高强箍筋在约束混凝达到其峰值应力时并未屈服,根据其受力机理提出了有效侧向应力和相应的高强箍筋应力的计算方法;高强箍筋可在约束混凝土应力-应变曲线下降段提供更有效的侧向约束,曲线下降较为平缓。在试验研究和理论分析的基础上,提出了约束高强混凝土的强度和变形的计算式,建议了高强箍筋约束高强混凝土的应力-应变全曲线方程,理论曲线与实测曲线吻合较好。     

不锈钢材料的高温性能与本构关系

不锈钢材料具有耐腐蚀、耐高温等特点,是一种良好的环保耐久建筑材料。现有研究成果表明,不锈钢高温性能优于低碳钢。通过比较规范以及国内外学者所得到的不锈钢高温力学性能参数,指出了现有规范的不足。回顾了国内外关于不锈钢应力-应变本构模型的研究成果,并通过比较分析,归纳总结出各个模型的优缺点。Quach三段式应力应变模型适用于受拉和受压情况,可直接应用于现行规范进行常温下结构设计,Gardner提出的高温下应力应变模型适用性较强,但模型不够完整,还需要进一步拓展。     

非饱和土本构模型中考虑含水率的应力-应变曲线的构建方法

非饱和土的变形除受应力影响外,还与土中含水率及其变化有关。在非饱和土计算模型中引入含水率,虽然建立的是经验公式,但非常直观,作为一种近似而实用的处理方法值得深入研究和进一步发展。分别从加工硬化曲线的试验参数与含水率的关系和加工硬化曲线的割线模量与含水率的关系两个不同的角度出发,提出了考虑含水率的应力-应变关系曲线的构建方法。结合具体试验展示了2种方法的实现过程,并对模型的合理性进行检验。检验的结果表明2种方法的计算值均能于试验值较好吻合。依据试验结果对2种模型进行了比较。结果表明方法1的计算值要比方法2的计算值稍小。     

基于优势流及各向异性随上覆压力变化的填埋体饱和渗流模型

生活垃圾由于组成成分的多样性及分层填埋,其孔隙呈不均匀分布,并且水平向多于竖向。填埋体中的渗流存在明显的优先流效应,各向异性显著并受上覆压力等因素影响。基于Poiseuille方程,根据上覆压力作用下生活垃圾孔隙形状、孔隙尺寸分布及孔隙排列方向分布特征,提出了基于优先流及各向异性的饱和渗流模型。揭示了新鲜生活垃圾分布变化规律,0~200 k Pa,大孔隙逐渐消失,平均孔隙直径与可排水孔隙率呈指数下降,孔隙排列角度逐渐水平向倾斜。采用新建饱和渗流模型进行分析计算,确定采用可排水孔隙率可比总孔隙率更好地模拟垃圾孔隙渗流特性。渗流由大孔隙优先流主导,0~600 k Pa内计算获得新鲜垃圾水平向饱和渗透系数变化范围为10~(-2)~10~(-5)cm/s。给出了渗流各向异性值的计算公式,渗流各向异性值大体随上覆压力增加而增大,并与初始孔隙排列角度相关;0~600 k Pa内计算得新鲜垃圾渗流各向异性值变化范围为1~10。     

Inversion of three-stage stress-strain relation for stainless steel in tension and compression

Presented in this paper is a new stress-strain relation for stainless steel alloys that provides the stress as an explicit function of the strain. The relation is an approximate inversion of a recently proposed three-stage stress-strain relation based on a modified Ramberg-Osgood equation. The three-stage relation is a much more accurate formulation than the previous two-stage formulations and is applicable to both tensile as well as compressive stresses. The new relation is derived by making a rational function assumption on the fractional deviation of the actual stress-strain curve from an idealized linear elastic behaviour. The new expression is valid over the full range of the stress well beyond the elastic region. The validity of the inverted expression is tested over a wide range of material parameters. These tests demonstrate that, the new expression results in stress-strain curves which are both qualitatively and quantitatively in excellent agreement with the fully iterated numerical solution of the full-range stress-strain relation with a maximum error below 4%.     

Experimental study on strength properties,fracture patterns,and permeability behaviors of sandstone containing two filled fissures under triaxial compression

Bulletin of Engineering Geology and the Environment - Rock masses generally contain many fissures filled with weak materials. At present, the interaction mechanisms of crack coalescence and seepage...     

基于修正Iwan模型的软黏土动应力–应变关系研究

在循环荷载作用下,饱和软黏土由于孔压上升和结构重塑会发生应变软化;同时会产生累积塑性应变。而且,当存在初始偏应力时,累积塑性应变的发展速率加快,并随着循环次数的增加,滞回圈明显向右滑移。正基于此,本文通过对杭州正常固结饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验,首先建立考虑不同动应力、初始偏应力下正常固结软黏土的软化指数经验模型;然后将软化模型引入Iwan串联模型中考虑循环软化的影响;同时再串联一理想刚塑性元件,模拟循环过程中产生的累积塑性应变;最后结合Masing准则对软黏土的动应力–应变关系进行了描述。通过对试验值进行模拟以及与其他模型的对比分析,初步证明了模型的合理性和有效性。     

高温中纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系

通过纤维纳米混凝土棱柱体试件在25～800℃高温中的单轴受压试验,研究了温度、钢纤维体积率、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙掺量对纤维纳米混凝土高温中轴压性能的影响。结果表明,随温度升高,纤维纳米混凝土峰值应力和初始弹性模量显著降低,峰值应变明显增大;随钢纤维体积率增大,高温中纤维纳米混凝土峰值应力和峰值应变不断提高,初始弹性模量有所下降;随纳米材料掺量增加,高温中纤维纳米混凝土峰值应力、峰值应变和初始弹性模量均呈增大的趋势,纳米二氧化硅的效果好于纳米碳酸钙。在分析试验结果的基础上,提出了考虑温度、纤维和纳米材料影响的高温中纤维纳米混凝土峰值应力、峰值应变和初始弹性模量的计算公式以及高温中纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系式。     

城市固体废弃物的复合指数应力–应变模型及其应用

在大三轴固结排水剪试验研究的基础上,提出了城市固体废弃物(MSW)的复合指数应力–应变模型。该模型参数少且有明确的物理意义,既可反映MSW在小应变情况下的非线性变形特性,也可反映其在大应变情况下的明显应变硬化特性。采用有限差分程序FLAC内置的Fish语言将复合指数应力–应变模型耦合入FLAC程序,并通过三轴压缩试验数值模拟得到了验证。最后利用该模型分析了某填埋场在竖向扩建堆体荷载作用下的应力压缩沉降、侧向变形以及新老填埋场交界面处中间衬垫系统的应变。结果表明:复合指数模型的计算结果总体上位于莫尔–库仑模型和邓肯–张模型之间;中间衬垫系统的拉伸应变可能导致压实黏土层发生破坏。     

混凝土抗裂与抗渗的辩证关系

混凝土抗裂与抗渗存在着不可分割的辩证关系,实际工程不能背离这一关系。混凝土高抗渗防裂最新抗裂理念的建立,利用了这一关系。混凝土浇筑成型后,其拌合水不可以损失,应采用完美湿养护,防止形成失水缺陷。这是遵从混凝土发育规律,将混凝土抗裂与抗渗联系起来的唯一方法。混凝土硬化早期放任其失水,抗裂不抗渗,背离了抗裂与抗渗不可分割的辩证关系,是长期以来混凝土工程裂与渗质量通病的根源所在。     

Experimental investigation of triaxial compression and permeability of gritstone in geothermal environment

Bulletin of Engineering Geology and the Environment - In this paper, the characteristics of microscopic failure and macroscopic mechanics of gritstone are studied experimentally under geothermal...     

多轴受力状态下再生混凝土的破坏准则及应力-应变本构关系研究

以再生粗骨料取代率、侧向围压值、时间龄期、再生骨料来源和混凝土强度等级为变化参数,设计68个试件进行三轴受压试验研究,观察了三轴受压状态下再生混凝土的破坏形态,揭示了其破坏机理,获取了三轴受压时的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等特征点参数。研究结果表明：随着围压值的增大,再生混凝土的破坏形态由垂直劈裂转变为斜向劈裂破坏,且与斜向劈裂面相交的粗骨料被剪断;单轴受压和侧向围压值σw≤9MPa时,再生混凝土发生脆性破坏;围压值σw≥12MPa时,再生混凝土为塑性状态破坏。最后,基于试验分析和普通混凝土的强度理论,分别采用莫尔-库仑破坏准则、π平面剪应力破坏准则以及Rendulic平面上的应力破坏准则从宏观的角度对再生混凝土材料的强度准则进行深入分析,并探讨了多轴应力状态下再生混凝土的应力-应变本构方程。研究结果可供再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

Correction to: Experimental study on strength properties,fracture patterns,and permeability behaviors of sandstone containing two filled fissures under triaxial compression

Bulletin of Engineering Geology and the Environment - A correction to this paper has been published: https://doi.org/10.1007/s10064-021-02296-1     

一维压缩蠕变前后软土的微观结构变化

软土在蠕变前后微观结构的演变,对了解软土的蠕变机理,探讨软土变形与时间关系以及建于软土地基上建筑物的稳定性有重要意义。对黄石地区软土进行一维压缩蠕变试验,提取原状样与蠕变破坏后土样的结构参数,对比分析这些结构参数在蠕变前后的变化规律。建议用丰度与圆形度辅助分析以更真实反映微观结构实际情况,将复杂度作为一个衡量软土在蠕变过程中孔隙或颗粒形状规则程度的重要参数。采用雷达图反映定向频率分布,可以同时对比多组数据,便于观察分布强度。研究结果表明:软土蠕变过程是结构逐渐破损,结构趋向稳定的过程;在蠕变条件下,竖直与水平方向微观异性变得不明显,孔隙变化遵循孔隙均匀化原理,小孔隙数量大量增多,孔隙与颗粒总体形状趋向扁圆形,外形更趋于"圆滑",颗粒定向性变得更有序了,而孔隙定向性变化不明显。     

混凝土渗透性和耐久性关系研究

在参阅国内外文献的基础上,论述了混凝土抗渗性与混凝土的抗冻性、耐化学腐蚀性、碳化等的关系,得出混凝土的抗渗性是确定混凝土耐久性的重要指标,提出改善混凝土抗渗性的措施.     

负载下碳纤维布约束混凝土方柱轴压应力-应变关系的试验研究与分析

通过16个碳纤维布约束混凝土方柱的轴压试验,研究了方柱在不同的负载水平和碳纤维包裹层数下的破坏特征和力学性能,并对负载导致约束混凝土峰值点应力和应变下降的原因进行了分析。试验结果表明,负载水平的大小对于碳纤维布的约束效果是有明显影响的。随着负载水平的提高,第二阶段刚度、峰值点应力和应变均逐渐下降;而碳纤维包裹层数的增加,则放大了这种效应。本文在已有未负荷状态下碳纤维布约束混凝土的相关研究成果的基础上,根据本文的试验结果,首次提出了考虑负载影响的第二阶段刚度、峰值点应力和应变的计算公式,并提出了考虑负载影响的碳纤维布约束混凝土方柱的应力-应变关系计算模型。