中主应力系数对应力主轴循环旋转条件下砂土变形特性的影响

采用香港科技大学的空心圆柱扭剪仪对日本标准丰浦砂进行了四个系列、每个系列包含中主应力系数b=0.1,0.5和1.0三种不同情况的纯应力主轴循环旋转排水试验,即试验过程中控制作用在砂样上的有效主应力的幅值不变,仅应力主轴在0°～180°循环旋转。试验发现中主应力系数b对应力主轴循环旋转条件下砂土的变形特性有显著影响,着重分析了这一参数对纯应力主轴循环旋转条件下砂土的应变分量和体应变的发展、剪应力剪应变关系曲线及流动规律等变形特性的影响。     

天然软黏土主应力轴循环旋转塑性效应的本构模拟

在考虑各向异性边界面模型的基础上,建立了可反映天然软黏土主应力轴循环旋转塑性效应的本构模型。对于主应力轴循环旋转卸载条件,通过引入可移动映射法则,处理这种卸载情况下的塑性变形。通过考虑固有各向异性弹性,描述主应力轴循环旋转下循环波动的塑性累积行为。同时,通过考虑应力比影响并将非共轴流动和共轴流动耦合起来,模拟循环过程中非共轴性变化。对温州天然软黏土在纯主应力轴循环旋转下的不排水行为进行了模拟,结果表明,所建立的边界面模型可有效模拟天然软黏土主应力轴循环旋转下塑性效应。     

应力主轴循环旋转对砂土变形特性的影响(英文)

采用香港科技大学的空心圆柱扭剪仪进行了应力主轴固定单调剪切和应力主轴循环旋转两种不同路径的排水试验。通过应力主轴固定单调剪切试验分析了所制作砂样的初始各向异性特性。在应力主轴循环旋转试验中,控制施加在试样上的3个有效主应力的大小不变,仅应力主轴在0°～180°循环旋转。着重分析了4个应变分量及体应变随应力主轴循环旋转周数的变化关系、剪应力剪应变关系以及所施加的剪应力水平和有效球应力在应力主轴循环旋转过程中对砂土变形特性的影响。     

主应力轴循环旋转对超固结黏土性状影响试验研究

对不同超固结比以及超固结形成条件下原状软黏土在主应力轴循环旋转条件下的孔压、应力应变关系等性状进行试验研究。研究结果表明,随着超固结比的提高,试样在主应力轴循环旋转过程中的动强度及等效瞬时刚度均有显著提高,而其孔压开展特征则受前期超固结形成过程中反压控制条件影响:若超固结卸载时不提供反压恒定控制条件,试样在后续主应力轴循环旋转过程中的孔压迅速呈现负压的变化趋势,负孔压的持续开展程度随超固结比的增大而提高;而当超固结卸载时恒定控制反压,土体在后续的主应力轴旋转过程中,仅在强超固结比条件下孔压才会产生负向开展特征。但不同的反压控制条件未对土体在主应力轴循环旋转中的振次–应变关系以及动强度等特性产生显著影响。     

考虑主应力轴旋转效应的交通荷载下饱和软黏土变形特性试验研究

 采用空心圆柱扭剪仪对原状饱和软黏土开展交通荷载诱发主应力幅值与主应力轴旋转耦合加载路径下的不排水试验研究。通过与循环三轴压缩试验对比,探讨主应力轴旋转对孔压、变形和应力–应变的影响。分析广义剪应力对循环刚度和非共轴性的影响。试验结果表明,相比较循环三轴试验,交通荷载应力路径下所诱发的主应力轴旋转使孔压和应变显著变大,应力–应变滞回圈刚度显著弱化。循环耦合加载路径下,存在剪切应力–应变和正偏应力–应变2种响应,应力–应变刚度呈现各向异性弱(强)化,应变增量矢量有显著的非共轴性,非共轴性有显著分段特征。较低剪应力水平下,应变路径轨迹趋于稳定,循环刚度表现为强化,非共轴性趋于增大;而较高剪应力水平下,应变路径轨迹趋于破坏,随循环弱化,非共轴性减小。     

Cyclic behavior of reinforced sand under principal stress rotation

Although the cyclic rotation of the principal stress direction is important,its effect on the deformation behavior and dynamic properties of the reinforced soil has not been reported to date.Tests carried out on large-scale hollow cylinder samples reveal that the cyclic rotation of the principal stress direction results in significant variations of strain components(ε_z,ε_r,ε_θ and γ_(zθ)) with periodic characteristics despite the deviatoric stress being constant during tests.This oscillation can be related to the corresponding variations in the stress components and the anisotropic fabric that rotate continuously along the principal stress direction.Sand under rotation appears to develop a plastic strain.Similar trends are observed for reinforced sand,but the shear interaction,the interlocking between particles and reinforcement layer,and the confinement result in significant reductions in the induced strains and associated irrecoverable plastic strains.Most of the strains occur in the first cycle,and as the number of cycles increases,the presence of strains becomes very small,which is almost insignificant.This indicates that the soil has reached anisotropic critical state(ACS),where a stable structure is formed after continuous orientation,realignment and rearrangement of the particles accompanied with increasing cyclic rotation.Rotation in the range of 60°-135° produces more induced strains even in the presence of the reinforcement,when compared with other ranges.This relates to the extension mode of the test in this range in which σ_θσ_z and to the relative approach between the mobilized plane and the weakest horizontal plane.Reinforcement results in an increase in shear modulus while it appears to have no effect on the damping ratio.Continuous cycles of rotation result in an increase in shear modulus and lower damping ratio due to the densification that causes a decrease in shear strain and less dissipation of energy.     

基层模量对重载交通沥青路面受力特性的影响分析

基层模量的取值将直接影响到路面结构的受力特性,它是是路面设计的重要力学参数之一。本文系统分析基层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力的影响,并阐述了其影响规律。结果表明．基层模量对重载交通沥青路面的受力与变形特性具有显著的影响,提高基层模量值将显著减小路表弯沉值底基层层底拉应力,而基层本身的层底拉应力值将增大,需要在路面设计中充分重视。     

中主应力对砾石料变形和强度的影响

对砾石料进行了σ3不变,σ1和σ2等比例同时加载的等b试验,分别研究了中主应力对大、中、小主应变及强度的影响规律。将Mohr-Coulomb准则、Lade-Duncan准则、Matsuoka-Nakai准则和方开泽准则与砾石料的真三轴试验结果进行比较,发现Matsuoka-Nakai准则和方开泽准则反映的内摩擦角与b的关系与试验得到的规律差别较大,Lade-Duncan准则反映的规律与试验结果最接近,但数值上高估了b对内摩擦角的影响。因此,建议了一个破坏准则,推导了该准则的内摩擦角与b的关系式,并用几组真三轴试验结果进行验证,表明本文建议的准则比Lade-Duncan准则、Matsuoka-Nakai准则更准确地反映砾石料的内摩擦角与b的关系。     

定侧压混凝土双轴抗压疲劳变形特性试验研究

本文通过自行改造的MTS疲劳试验机对混凝土在定侧压下等幅和变幅抗压疲劳的变形性能进行了试验研究。根据试验实测的混凝土循环应力-应变数据,分析了混凝土双轴受压疲劳应变、刚度与超声波速的衰减规律,提出了与侧压水平相关的疲劳第二阶段应变率和混凝土疲劳寿命之间的关系式。根据试验得到的试件疲劳破坏形态分析了定侧压下混凝土双轴受压疲劳破坏的机理。试验结果表明:定侧压下混凝土受压疲劳破坏形态与侧压水平相关,而且疲劳应变发展仍符合三阶段规律,第二阶段应变率与疲劳寿命之间也具有很好的相关性。     

非饱和膨润土失水收缩与冻结体变关系研究

与饱和膨润土呈现冻胀现象不同,非饱和膨润土在冻结过程中体缩现象显著,其体缩可能与其失水收缩和冰水相变后产生的冰晶胶结作用有关。为探究非饱和膨润土的冻结体变特征,进行了不同初始孔隙比、饱和度下的三维等温体变试验、常温风干试验。试验结果表明:非饱和膨润土冻结温度低于粉质黏土,和其初始含水率正相关;非饱和膨润土在冻融循环中存在低密度土体被压密,高密度土体密度减小的现象。非饱和膨润土在冻结过程中,低饱和度土样存在明显的体缩现象,随着饱和度的提高,其体缩现象逐步消失直至出现明显冻胀;这种现象说明:冻结过程中,不仅存在冰水相变引起的冻胀作用,而且还存在着由于冰水胶结而产生的体缩作用;通过进一步的数据分析,得到了冰水相变导致的体变与土体体积含冰量之间的关系,它综合反映了饱和度、孔隙比、温度等因素对非饱和膨润土冻结体变特性的影响。     

考虑主应力轴旋转作用的一个增量模型

 为了探究主应力轴旋转作用下土体的变形规律,采用如下思路构建模型：(1) 分析二维铝棒的单剪试验结果可知,剪应力与正应力之比(剪应力比)与剪应变的类似双曲线关系,采用威布尔函数作为描述上述二者的关系表达式,不仅可反映双曲线型关系,还能充分考虑到应力比的应变软化现象。(2) 利用应力莫尔圆上的应力比表达式,与威布尔函数联立得到了剪应变的隐函数。该隐函数认为有3个影响剪应变的因素：反映等向压缩或偏压作用下产生剪应变的球应力p,对于一般剪切作用下产生相应剪应变的滑动摩擦角 ,在莫尔圆上剪应力与大主应力之间的夹角半角 。(3) 通过对上述隐函数求导可得到剪应变与剪应力比之间的增量表达式,联立Rowe剪胀方程,建立二维条件下的考虑主应力轴旋转的增量本构模型,上述二维方程可通过SMP准则拓展为三维增量本构模型。所提WB模型不仅能反映土体的压硬性、剪切体缩、体胀、应变硬化、软化,还能充分反映主应力轴旋转作用下的土体一般应力–应变关系。通过莫尔圆圆周应力路径以及单剪试验和等向压缩试验的结果与预测结果对比,验证了所提模型的适用性及合理性。     

公路路面基层用水泥基材料的研制

目前我国公路建设路面基层普遍采用水泥稳定土或砂,而普通水泥不能满足路面基层施工要求,特别是因水泥干缩易引起基层裂缝,导致路面开裂。根据公路路面基层施工需要,开发以粉煤灰为主要原料的新型材料替代目前的普通水泥,该材料不仅满足施工性能需要,而且具有适宜的强度和微膨胀性,可有效地减少路面基层的开裂问题。     

应力Lode角对砂岩变形特性影响

 基于自主研发的“多功能真三轴流固耦合试验系统”,进行真三轴应力( )条件下,保持球应力、偏应力不变而改变应力Lode角试验,研究了球应力、偏应力不变条件下,应力Lode角旋转对岩石变形特性的影响。结果表明：3个主应变、体应变及偏应变均随应力Lode角的变化而改变;偏应力相等时, , , , 及 随着偏应力比M(q/p)的增大而呈现递减趋势;球应力相等时,3个主应变、体应变及偏应变随着偏应力比M的增大呈现先减小后增大的趋势,且在M较大时失稳破坏。岩石破坏时形成多个近似垂直于 方向而平行于 , 方向的破坏面,且强度值较常规加载明显偏小;偏应力比M对偏应变模量Gs有较大影响。球应力主要影响岩石的体积变化,且有一定的区间性;偏应力主要影响岩石的畸变,对岩石破坏起重要作用。试验砂岩的塑性变形受Lode角影响较大,塑形流动方向为 。       

Effect of intermediate principal stress on strength of anisotropic rock mass

The Mohr-Coulomb criterion needs to be modified for highly anisotropic rock material and jointed rock masses. Taking σ₂ into account, a new strength criterion is suggested because both σ₂ and σ₃ would contribute to the normal stress on the existing plane of weakness. This criterion explains the enhancement of strength (σ₂ – σ3) in the underground openings because σ₂ along the tunnel axis is not relaxed significantly. Another cause of strength enhancement is less reduction in the mass modulus in tunnels due to constrained dilatancy. Empirical correlations obtained from data from block shear tests and uniaxial jacking tests have been suggested to estimate new strength parameters. A correlation for the tensile strength of the rock mass is presented. Finally, Hoek and Brown theory is extended to account for σ₂. A common strength criterion for both supported underground openings and rock slopes is suggested.     

长期循环荷载下珊瑚砂累积变形特性试验研究

对取自南海的珊瑚砂进行等向和K_0固结的三轴排水剪切试验,发现固结路径对珊瑚砂的剪切行为有显著影响。在此基础上,采用K_0固结条件,设计一系列不同围压和循环动应力比的长期排水循环加载三轴试验,研究得到珊瑚砂具有门槛颗粒破碎循环动应力比,安定性理论可用于解释不同动应力比长期循环加载下珊瑚砂的累积变形发展模式。基于静力和动力试验结果,引入相对偏应力水平,建立能反映初始固结状态和循环动应力比的珊瑚砂排水循环加载轴向残余累积应变显式计算模型,对预测循环荷载下珊瑚砂地基长期沉降有积极意义。     

浅析沥青路面就地冷再生底基层混合料配制

以平青乐线K297＋752-K301＋102段冷再生底基层工程为例,介绍了沥青路面全深式就地冷再生底基层混合料配制要点,对冷再生旧料特征,新添骨料性质及相关试验分析步骤作了具体阐述,以期指导实践。     

Effect of initial water content and shear stress on immersion-induced creep deformation and strength characteristics of gravelly mudstone

Soft sedimentary rocks undergo deterioration due to weathering induced by dry–wet cycles in a process known as slaking. To investigate the effect of the initial water content and shear stress on the immersion-induced creep deformation and strength characteristics of gravelly mudstone (slaking index = 1 and 2), creep tests were conducted using a modified direct-shear-test apparatus under different creep-stress ratios. Crushed mudstone with different degrees of compaction and initial water content was subjected to immersion under the creep-shear-stress conditions. After the creep shear and vertical displacements stabilized, a monotonic shear loading was applied. During creep immersion, the increment in the creep-shear displacement increases as the creep-stress ratio increases and the initial water content and/or degree of compaction decrease. Retaining a high initial water content in crushed mudstone is recommended to maintain its shear-stress stability. Under the same density, the peak shear strength decreased with an increase in the increment of the creep-shear displacement during creep immersion. The results indicate that the occurrence of immersion-induced creep deformation in addition to slaking can result in the deterioration of slope stability.     

波纹钢管廊受力变形特性研究

波纹钢管廊作为传统管廊的替代品,具有运输简单、安装方便、施工快速的特点,可广泛地应用于城市地下工程。通过Flac3D软件,考虑波纹钢管廊与周围填土之间的相互作用,对施工完成后波纹钢管廊的受力变形进行了模拟,研究了波纹钢管廊沿各个坐标轴方向的受力和变形规律,对波峰波谷处的受力变形进行比较。数值模拟结果表明:波峰处的总应变增量较波谷处更大,应把波峰处应变量作为控制指标;波纹钢管廊在土压力下产生了径向收缩和竖向位移,竖向位移约为径向的2倍,且数值都较小;波峰、波谷受力协调,使得波纹钢管廊整体受力较为均匀,共同承担填土荷载作用。