三向应力状态下的各向异性岩石力学特性研究

对旋转正交类各向异性绿泥岩进行了单轴压缩应力——应变全过程试验、单轴加卸载试验、残余强度试验及三轴压缩应力——应变全过程试验。根据试验结果,探讨了单轴压缩条件下平差计算独立弹性参数的方法及三轴压缩条件下应变测量方案,并计算了相应参数值;研究了在不同侧压条件下岩石强度的各向异性;获得了绿泥岩的破坏特征及极限面的表达式。此外,还阐述了由残余强度计算c及φ值的新途径。     

抗剪参数c,(φ)值与应力状态的关系及其工程应用

为解决传统方法利用抗剪参数值计算岩土工程存在的缺点,分析了抗剪强度参数c,φ值与应力状态的关系,提出了根据应力状态修正抗剪参数值的方法,并将这种方法应用到隧洞开挖计算中,收到了良好的效果.     

岩石三轴抗剪强度的计算

介绍了岩石三轴抗剪强度计算方法 ,利用计算机编程分析计算了岩石三轴抗剪强度参数 ,并绘出岩石莫尔应力圆及其包络线 .并把该法用于西霞院工程岩石强度参数选取 ,表明算法准确、可靠、快捷 ,实用性强     

塑性混凝土在真三轴下的强度试验研究

为得到不同配合比下的塑性混凝土在三向应力条件下的强度特性,通过真三轴实验仪对其强度进行试验研究.结果表明:不同的配合比对其强度有较大影响;峰值强度(σ1)随中间主应力(σ2)的提高近似呈线性增长;不同的配合比对塑性混凝土的凝聚力c及内摩擦角φ值有较大影响.     

最大干密度条件下散体岩石物料的抗剪特性

为探讨最大干密度条件下矿山排土场散体岩石物料的抗剪特性,采用室内直剪试验对散体岩石物料的最大干密度及其抗剪特性进行研究。结果表明:粗颗粒含量为60%～70%时,散体岩石物料的干密度达到最大,其最优含水率呈现最小值;在最大干密度状态下散体岩石物料的"结构性"和"摩擦性"得到增强,其抗剪强度参数较天然状态c值增长14%～115%,φ值增长53%～72%;最大干密度状态下,散体岩石物料剪切过程整体上可分为启动、发展、破坏3个阶段,剪切曲线呈现应变硬化特性;试样在剪切启动阶段剪缩,发展阶段由剪缩逐渐转化为剪胀,破坏阶段剪胀效应增强。研究结果可为掌握排土场散体岩石物料的抗剪特性提供参考。     

辽宁区域性饱和黏性土和粉土抗剪强度参数的试验研究——以盘锦地区为例

目的试验与分析辽宁区域性饱和黏性土(黏土与粉质黏土)和粉土抗剪强度参数.对辽宁盘锦地区黏性土抗剪强度特征取得了规律性认识,提高评价土质的可靠性.方法采用室内直剪试验、三轴试验与室外十字板剪切试验、静力触探试验.结果黏土内摩擦角φ好于粉质黏土、粉土;内聚力C的相关性相对于摩擦角较差;黏土的内聚力成负相关;直剪试验(快剪)抗剪强度指标内摩擦角φ和黏聚力C高于三轴试验(UU)的抗剪强度指标.不排水抗剪强度经验公式Cu=18.0 11.02qu适应于辽宁盘锦地区的黏土.结论建立了室内直剪试验与三轴试验抗剪强度指标之间关系,及十字板剪切试验与静力触力试验之间的关系,为以后在辽宁盘锦地区地基勘察评价中估计黏性土的抗剪强度提供参考.     

含软弱面膨胀土三轴试验结果的校正问题

针对现行规程对三轴试验数据的处理方法适用于普通试样,而未考虑试样中部含有软弱面的情况,通过3组含30°、45°、60°不同倾角软弱面的膨胀土三轴试验,得到软弱面上、下盘沿轴向错动位移与试样轴向变形的关系,进而对三轴试验结果进行校正。研究表明：软弱面上、下盘沿轴向错动位移与试样轴向变形的比值不随围压而改变,但随软弱面倾角的增大而增大;校正后,（σ1-σ3）f的增加随软弱面倾角的增大而增大,c、φ值也有不同程度的增加,且c值的增加幅度比φ值大。     

不同应力路径下粗粒土的应力应变强度特性

本文用常规三轴仪,对粗粒土在饱和状态下进行了k_0固结试验,等应力比固结试验,以及等压固结下不同应力路径的剪切试验。试验结果表明,对于试验所用粗粒土,其静止侧压力系数k_0并不是常数,而是随应力的变化而变化。试验结果还表明,在相同固结条件下,试样沿不同应力路径剪切,不仅其峰值强度不同,而且其应力应变曲线特性,抗剪强度指标c、φ不同。     

粗粒土的本构模型研究

本文结合云南天生桥面板堆石坝的试验研究,提出了一个非线性应力应变模型,即K-G模型。建议了一种用三轴试验直接求取残余强度的方法。预测表明:该模型能较好地模拟土的剪胀性和预测不同应力路径,在一定程度上能考虑中主应力σ_2对破坏的影响及应变软化性。所选的模型拟合曲线均为大家所熟知,旦参数易于用常规三轴试验(σ_3=c)确定,因而是一个具有实用价值的模型。     

抗剪强度c,φ值概率分布对边坡可靠性分析的影响

抗剪强度参数c,φ值是评价边坡稳定性的重要指标.以某公路边坡为例,讨论了c,φ值不同的概率分布及其相关性对边坡可靠度计算结果的影响.对边坡可靠度计算十分重要.     

克列恩空间土压力计算理论的双剪统一解

采用双剪统一强度理论,导出了克列恩法土压力空间计算理论的双剪统一解,空间土压力随统一强度理论参数b值的增大而减小.所给出的解可以灵活适用于各种不同特性材料空间土压力的计算.应用双剪统一强度参数公式可以求算不同b值所对应的土体的强度参数,该值同时包含了主应力1σ、2σ和3σ对材料强度的贡献,并可将与平面问题对应的常规土工试验方法所测得的强度指标c0、0φ换算为空间问题所需的强度指标ci、iφ.统一解可以更好地发挥挡土墙填料的强度潜力,工程应用可获得明显的经济效益.     

三峡库区某滑坡抗剪强度参数的反演分析

研究了三峡库区某滑坡的工程地质条件及滑坡体基本特征,分析了诱发坡体失稳的主要因素;应用边坡稳定性反演分析原理,对边坡滑移面的抗剪强度参数进行反演计算,并评价各参数的敏感性。分析结果显示:该滑坡体当前处于极限平衡状态;抗剪强度参数c和φ对边坡稳定性的影响均很显著,其中φ的显著性强于c。给出了抗剪强度指标的建议值:φ=10.0°,c=10.0kPa,提出了滑坡的工程治理措施。     

植物根系倾角对土体抗剪强度影响试验研究

植物是天然的工程师,拥有防止浅层滑坡和地表侵蚀的潜能,并具备低投入、养护、绿色环保和生态平衡等优点。植被护坡技术在西南地区浅层滑坡的预防及治理中有着广泛的应用前景,因此深入了解植被护坡机理具有重要的工程意义。影响植被护坡效应的因素有很多,根-土体系的协同作用机制是当前研究的重点。由于根系的分布模式及倾角不同,根-土体系的强度和变形会有较大差异,因此采用人工根系（草根和灌木根）制备试样并设定根系与剪切面的夹角α值为变量,进而对比不同试样的强度和变形差异。进行了直剪试验,研究草本根系倾角对土体抗剪强度的影响;进行了三轴剪切试验,研究灌木根系倾角对土体抗剪强度的影响。试验结果表明:含根系土样的峰值强度及残余强度均明显高于素土,具有τp素土<τp90°<τp45°<τp135°的规律。直剪试验中在α值等于135°时土样抗剪强度最高且表现出应变硬化,其余含根系试样应变软化特征均得到不同程度的抑制。三轴试验中当α值在135°时根系对土体抗剪强度的提高亦最为明显,其残余强度也最大,其余含根系试样抗剪强度也有不同程度提高。试验结果表明,恰当的植物根系倾角能够加强根-土体系的协同作用,从而提高土体抗剪强度。同时由于根-土体系表现出延性破坏的特征,从而保证了土坡安全。研究结果可以应用于生态护坡实践。     

基坑开挖过程中软土性状若干问题的分析

通过对基坑工程中主动区和被动区土体的应力路径、应力状态、土的不排水抗剪强度和孔隙水压力变化规律的讨论,几个模糊概念得到澄清．研究表明：基坑开挖过程中无论主动区还是被动区都处于卸荷状态;土体抗剪强度在不同区域、不同加载阶段是不同的．在同一固结压力下,不排水抗剪强度是卸荷抗剪强度的2倍．在模拟基坑工程应力路径的三轴室内试验研究基础上,发展了一个孔隙水压力公式．根据常规三轴试验得到的抗剪强度和孔隙水压力系数变化规律可确定不同应力路径下的土体抗剪强度．     

基于三剪统一强度准则的岩石裂纹压剪断裂判据

基于三剪统一强度准则研究了岩石裂纹压剪断裂问题,根据最小J_2准则、最大拉应力准则及最小能量密度因子理论确定的岩石起裂角,给出了相应的岩石裂纹压剪断裂判据。通过断裂判据,计算出不同岩石的纯Ⅱ型裂纹断裂韧度与纯Ⅰ型裂纹断裂韧度的比值,并与试验值及其他准则的断裂判据理论比值进行了对比,发现通过改变中间主应力效应系数b,该比值可更接近实际值。该比值在开裂角确定时,与泊松比ν、内摩擦角φ及三剪统一强度准则中的中间主应力效应系数b有关,结果表明该断裂判据有一定的合理性。     

高拱坝坝肩软岩及结构面强度参数水岩耦合弱化效应试验研究

高拱坝工程蓄水运行后,坝肩坝基岩体中存在的软弱岩体及结构面在上千万吨的水荷载以及复杂的渗流场长期作用下易发生泥化、软化、湿化、流变等强度降低的力学行为,因此,需要开展软岩及结构面在应力场和渗流场耦合作用下弱化效应研究。本文结合锦屏一级高拱坝工程,现场采集该工程坝肩软岩和结构面岩样,制备相似试件,并通过拱坝运行环境特征分析确定试验条件,在MTS岩石力学测试系统上进行水岩耦合三轴压缩试验。结果表明,锦屏拱坝坝肩断层物质和软弱岩体的强度参数f、c具有显著的水压弱化效应,其中水压对黏聚力c的影响较大,对内摩擦系数f的影响相对较小,考虑两者的综合效应抗剪强度τ,则在10MPa正应力与3MPa水压的工程条件下,锦屏拱坝坝肩主要断层f2、f5、f13、f14、f18抗剪强度的平均弱化率约为25%,煌斑岩脉X等软弱岩体抗剪强度的平均弱化率约为40%。该定量的弱化试验成果为地质力学模型试验、数值计算等方法分析评价拱坝的稳定性提供重要的科学依据。     

双剪统一强度理论在空间主动土压力计算中的应用

采用双剪统一强度理论,导出了空间土压力计算的双剪统一解.算例分析结果表明:随着中主应力系数b值的增大,空间主动土压力减小,主动土压力系数略有增大,土压力作用点距墙顶的竖直距离略有减小.所给出的解可以灵活运用于各种不同特性材料空间主动土压力的计算,应用双剪统一强度参数公式可以求算不同b值所对应的土体的强度参数,该值同时包含了主应力σ1、σ2和σ3对材料强度的贡献,并可将与平面问题对应的常规土工试验方法所测得的强度指标0σ、0φ换算为空间问题所需的强度指标tσ,tφ.统一解可以更好地发挥挡土墙填料的强度潜力.     

应力吸收层力学特性对比试验研究

实验制备了三种不同应力吸收层的旧沥青混凝土路面加铺沥青混凝土路面面板试件;采用45°斜剪、拉拔试验和动态斜剪试验,对其进行抗剪强度、粘结强度和抗剪疲劳强度试验。试验表明:3种应力吸收层在低温和快速荷载作用下,具有较高的抗剪强度;高温条件下抗剪强度和粘结强度均降低,因此应力吸收层应采用高温和慢速荷载条件下力学指标作为结构计算指标;三种不同的应力吸收层中,橡胶沥青应力吸收层具有较好的抗剪强度、抗拔强度和动态疲劳特性,适合于在陡坡、急弯等横向应力大的路段推广应用。     

基于修正压力场理论的超高性能钢纤维混凝土柱抗剪承载力

为了分析超高性能钢纤维混凝土柱抗剪性能,基于修正压力场理论提出了柱子抗剪承载力计算模型.该模型通过柱端部截面中心正应变来考虑轴力和弯矩对抗剪承载力的影响,通过关键参数混凝土主压应变与主压应力间的角度和平均正应变来反映剪跨比、轴力以及配箍率对柱抗剪承载力的影响.结果表明:对剪跨比为1.5~2.0的柱子,该模型剪力计算值与试验值吻合良好.     

深埋大理岩卸荷力学特性的试验研究

为探讨深埋大理岩在不同应力路径下力学性质的差异,揭示卸荷应力路径对岩石力学性质的影响,对取自锦屏二级深埋引水隧洞的浅灰色大理岩进行了常规三轴和两种应力路径的卸荷三轴试验研究,得到了卸荷应力状态下,大理岩破坏时的纵横应变小于常规三轴压缩应力状态得到的结果,且其变形具有由延性变形有向脆性变形转化的特征。不同应力路径下大理岩的变形模量和泊松比与围压均有良好的线性关系,但卸荷应力状态下的变形模量较常规三轴压缩应力状态下的小,泊松比则相反。卸荷状态下大理岩的破坏面更为粗糙,其内聚力较三轴压缩状态下的内聚力下降了36.4%,而内摩擦角增加了35.4%;在45MPa正应力范围内,卸荷应力状态下的抗剪强度低于常规三轴压缩状态下的抗剪强度,卸荷应力状态下更易导致岩石发生破坏。