加载速率变化条件下砂土的黏塑特性及本构模型

 分析并研究饱和的、风干的砂土在平面应变压缩试验条件下的弹黏塑性特征,尤其是黏性特性。加载速率效应、蠕变以及应力松弛都是砂土材料本身黏性的反映,而与超孔隙水压力的消散无关。试验不仅实现了应变率逐步变化加载过程,同时也实现了蠕变加载和应力松弛过程。试验结果表明,在加载应变率发生突变时,对砂土应力–应变关系有明显的影响,呈现出刚性很高、近似于弹性的特性,而后随着应变的进一步增加,在明显屈服之后黏性应力逐渐衰减至基本惟一的应力–应变曲线。类似现象同样也发生在蠕变加载或应力松弛后以一恒定应变率突然重新加载的情况。基于非线性三要素模型框架,针对所观察到的砂土黏性特性,提出一种弹黏塑性本构模型。该模型可以描述砂土在任意加载历史下的黏性效应,包括加载应变率发生任意变化时的应力–应变响应、蠕变以及应力松弛。最后,利用该模型对上述砂土平面应变压缩试验结果进行模拟,所提案的三要素弹黏塑性本构模型能够很好地模拟砂土的黏性特性。     

高应变率下不同含水率混凝土力学性能的试验研究

为解决在含水复杂条件下,高应变率荷载作用对混凝土动态力学性能的影响问题,利用含水率控制法与霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对不同含水率下混凝土试样开展动态单轴压缩试验,探究试样的动态应力-应变曲线、抗压强度、动弹模及峰值应变的变化规律,并对其宏观破坏形态进行分析。研究表明:随着含水率增大,混凝土试样的动弹模与抗压强度减小,峰值应变增大,破碎程度加剧;随着应变率增大,试样的动弹模及抗压强度明显增大,而动态峰值应变变化较小,破坏程度增加,试样破坏类型由拉伸破坏向压剪破坏转变。这说明含水率增大会使混凝土的动态力学性能减弱,而增大加载应变率可提高试样动态抗压性能,加剧混凝土材料的破坏程度。在实际混凝土工程中,应合理设置排水结构减少水对混凝土的侵蚀作用,并且可以设计适宜加载应变率控制混凝土结构的变形与破坏程度。     

砌块砌体应力-应变全曲线试验研究

根据作者进行的混凝土空心砌块标准件应力应变全曲线的试验 ,讨论了刚性元件的刚度、应力速率、加载方式、表面的平整度对试验结果的影响 ,从而说明了上述几个方面在实现全曲线过程中的重要性     

差异含水率条件下飞灰及其螯合物的应力应变及环境特性

垃圾焚烧飞灰因极高的重金属含量而被认为是一种危险废弃物,但与火山灰成分的相似使该材料有着资源化利用的潜在价值。以飞灰及其螯合物为研究对象,探讨了含水率、养护条件等因素对材料应力应变及环境特性的影响。研究结果表明:飞灰螯合物重金属浸出浓度较低,并有着较强的吸水特性;飞灰及其螯合物强度早期随着养护时间的增长呈上升趋势,破坏应变随之减小,脆性不断增大;材料强度在中后期出现明显分化,飞灰(90%湿度养护)强度约为螯合飞灰的23.11倍。飞灰强度随含水率的增大而减小,可归结于孔隙水对压实能量的吸收和结构的影响;螯合飞灰强度均随养护时间和含水率增加而显著增大。     

单轴试验条件下粘土的粘塑性与模拟计算

利用饱和、湿润、风干以及烘干的藤森粘土的单轴排水固结试验进行了粘土粘塑性研究。试验过程中采用计算机应变控制的控制式三轴仪来实现加载速率，可在不同加载阶段实现不同的恒应变率加载试验。试验结果表明：各种不同饱和度藤森粘土的粘塑性都表现为等时特性；经过一定时间的蠕变后，粘土弹性模量会有较大的提高，且藤森粘土所表现出的粘塑性与粘土含水量的大小无关。研究结果表明，粘土的粘塑性应力-应变特性可以采用非线性三要素模型进行较好的描述。     

分级加载条件下红层软岩蠕变特性试验研究

 岩石的蠕变特性是岩石类材料的重要力学性质之一,很大程度上控制着岩体工程的稳定性。本文采用CSS–44100型电子伺服万能试验机在分级加载条件下对甘肃引洮输水工程7#试验平硐红层软岩进行了一系列单轴压缩蠕变试验。通过对试验数据的整理与分析,发现红层软岩存在显著的蠕变特性,符合伯格斯模型(Burgers model),并求取了不同应力水平下的蠕变参数。通过测定试样含水率,研究含水率对红层软岩强度和蠕变特性的影响。发现含水率越高,抗压强度越低,蠕变量越大,蠕变率也越大,达到稳定的时间也越长。试验结果表明,红层软岩蠕变试验曲线与理论曲线基本吻合,伯格斯模型(Burgers model)能较好的描述红层软岩的蠕变特性。     

单调荷载下冻融混凝土应力-应变关系试验研究

混凝土应力-应变关系是冻融损伤钢筋混凝土结构非线性分析的基础,利用不同强度等级的两批24个混凝土试件(100 mm×100 mm×300 mm)冻融试验,探讨了试件表面形态、质量损失率随冻融循环次数的变化规律;通过单调加载试验,研究了单调荷载作用下冻融损伤混凝土试件的破坏特征,揭示了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系随冻融循环次数的变化规律,分析了冻融损伤混凝土应力-应变关系曲线特征参数(峰值应力、峰值应变)与冻融循环次数之间的关系,提出了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系计算模型。     

循环荷载作用下粘土应变速率试验研究

1　引　　言 据有关资料 ,建于Ａｒｉａｋｅ粘土上的日本某低路堤高速公路 ,在投入运行后发生了惊人的沉降 ,5ａ达 1～2ｍ ;日本某铁路在开通运行 5ａ后的最大沉降近 1ｍ ,据分析这些异常的沉降均是由交通荷载引起[1] 。我国的公路等也有类似情况出现。国内外一些学者对循环荷载作用下软粘土的特性曾做过试验研究工作 ,建立了一些应力、应变、孔压等的经验关系[2 ] 。也有学者对影响粘土孔压和变形的因素做了较多研究[3] 。Ａｎｄｅｒｓｅｎ(1988)认为 ,设计近海平台时也须考虑粘土层在波浪荷载作用下的反应特性[4 ] 。但至目前 ,对循环荷载作用下粘土变形速率的试验研究还较缺乏。围绕这一课题     

青藏高原红粘土含水率不同测试方法的对比

含水率是土的重要物理性质指标,很大程度上决定土的力学性质。含水率测试方法较多,分别采用常用的烘干法和微波炉方法测试青藏红粘土的界限含水率,并对其结果进行了对比。结果表明:烘干法和微波法所测得数据基本吻合,而计算所得的塑性指数,烘干法和微波法都在相同的范围之内。所以,对于青藏红粘土而言,烘干法和微波法是可以相互替代的。     

单调荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系试验研究

通过快速碳化混凝土单调加载试验,研究了碳化对混凝土强度、刚度以及变形能力的影响。研究发现:碳化对于混凝土强度的提高作用有限,碳化后混凝土峰值压应变明显降低,弹性模量提高,试件破坏时脆性更加明显;不同碳化深度混凝土的应力-应变曲线上升段十分接近,下降段则随碳化加深变得越来越陡。通过对试验结果分析,建立了单调荷载作用下碳化混凝土应力-应变曲线方程,并给出了方程参数与碳化深度之间的关系,研究成果可为既有混凝土结构性能评定提供技术依据。     

膏溶角砾岩不同天然含水率情况下力学特性的试验研究

针对天然含水率不同的膏溶角砾岩,采用RMT-150B型岩石电液伺服试验机,进行了烘干和天然情况下力学性能的试验研究。比较分析了烘干和天然条件下含水率对岩石应力应变曲线、峰值强度、弹性模量和泊松比变化情况。研究表明:含水率的不同对岩石的峰值强度、弹性模量和泊松比等力学性质有显著影响,随着含水率的增加,膏溶角砾岩的峰值强度和弹性模量呈指数减少,而泊松比呈线性增大。烘干后,岩石的力学性质发生了很大的变化,峰值强度、弹性模量都有很大的提高,岩石表现出脆性,岩石的天然含水率对烘干后的力学性质改变影响很大。     

不同含水率冻融后红砂岩剪切蠕变特性

针对高海拔地区岩体在冻融作用及含水状态下的劣化特征及长期稳定性,对不同含水率红砂岩进行了冻融后核磁共振检测及剪切蠕变试验,揭示了冻融循环及含水率变化对红砂岩细观结构及蠕变特性的影响机制,据此构建合理的剪切蠕变模型.研究结果表明:在冻融作用下,饱水红砂岩呈现出由小尺寸孔隙增长向中小尺寸孔隙共同增长的趋势,而饱和红砂岩主要...     

含水量变化对红粘土变形和强度特性的影响研究

对击实后的红粘土土样在饱和前、饱和后进行了三轴剪切试验和无侧限抗压强度试验,研究其抗剪强度特征的变化规律。针对原状土样和重塑土样在脱湿或加湿过程中无侧限抗压强度的变化进行了研究。研究表明,在脱湿过程中,土体的抗剪强度逐渐增大,而且原状土的应力应变关系曲线一般呈应变软化的特点,而重塑土的应力应变关系曲线则一般呈现硬化的特点;在加湿过程中,原状土无侧限抗压强度峰值并不明显。分析表明,脱湿过程或加湿过程中土样强度随含水率的变化是显著的。     

复杂应力条件下原状饱和海洋黏土孔压与强度特性

利用土工静力–动力液压三轴–扭转多功能剪切仪,进行了非均等固结条件下的应力控制式轴向－扭转双向耦合循环剪切试验,探讨了初始大主应力方向角、循环剪切荷载分量比值及循环应力水平对饱和海洋黏土孔压与强度特性的影响。结果表明：初始大主应力方向角对双向耦合剪切下孔压特性影响显著,随着角度的增大,残余孔压发展水平升高,同时波动孔压幅值也在增大,同时建立不同初始大主应力方向角下归一化残余孔压比与归一化循环次数比拟合关系。在固定加载路径所形成的椭圆面积不变条件下,竖向与扭转向荷载分量的比值存在某一临界值,对应此临界值,残余孔压最低。随着循环应力比的增大,波动孔压幅值与残余孔压均在增大,但高应力水平与低应力水平下孔压发展存在较大差异。此外由不同循环应力比下孔压时程曲线确定出临界循环应力比。初始大主应力方向角对动强度影响显著,随角度的增大动强度逐渐降低。动强度曲线显示循环应力比与循环剪切破坏次数的对数基本呈直线关系。     

砂子泥含量对掺聚羧酸减水剂混凝土强度的影响

本文选择了3个不同水灰比的配合比，研究砂子的含泥量对掺聚羧酸减水剂混凝土工作性能和力学性能的影响。     

含水量对红黏土深基坑变形的影响

针对某一特定的红黏土深基坑,通过模拟含水量变化对基坑变形的影响,得出了含水量变化与基坑变形之间的关系曲线及相关结论,从而为设计人员及施工监测人员提供一定的帮助。     

NaCl溶液中不同含水率高岭土的变形特性

土试样的初始结构和孔隙溶液的化学性质强烈影响其力学行为。为探究不同初始含水率以及不同浓度NaCl溶液对高岭土的体积变形的影响,进行了一系列膨胀压缩试验。不同初始含水率试样被不同浓度NaCl溶液浸入饱和,待变形稳定后再进行压缩试验。对膨胀稳定后的试样进行核磁共振试验发现,膨胀后的高岭土试样中孔隙水有两种赋存状态,一种为在颗粒表面受到扩散双电层影响的吸附水,另一种为存在于孔隙中的水。当试样浸入NaCl溶液后,饱和度增加,有效应力降低,试样发生膨胀。由于扩散双电层的影响,使得土颗粒之间形成广义渗透压,在同样条件下,随着NaCl溶液浓度的增加,广义渗透压力降低,考虑化学作用的颗粒间的有效应力增加,膨胀率随之降低。在相同压实功下,随着初始含水率的增加,由于试样颗粒排列趋向定向,小于0.01μm的孔径增加很多,而小于0.01μm部分孔径很难压缩。     

COx黏土岩三轴压缩蠕变特性及速率阈值试验研究

 黏土岩具有低渗性和自我裂缝修复能力等优点,被用于高放废物地质处置的候选基岩。出于高放废物处置库的长期性及高安全性要求,研究黏土岩的蠕变破坏特征显得极其重要。通过一系列黏土岩的单级三轴压缩蠕变试验,获得Callovo-Oxfordian(COx)黏土岩较为精确的蠕变速率阈值范围。试验结果表明,发生蠕变破坏的蠕变速率阈值与黏土岩的湿度及所处围压等因素有关。总体上,当轴向蠕变速率低于2.5 µε/h,该类黏土岩很难发生蠕变破坏;但若高于58 µε/h,则黏土岩极易发生加速蠕变破坏;而处于两者之间的速率值,目前试验尚无明确结论。该阈值可用于在稳定蠕变阶段判断黏土岩是否会出现加速蠕变破坏。     

水压力环境中混凝土经历循环荷载后的抗压强度

研究了水压力环境中混凝土在经历循环荷载后的动态压缩强度,分析了水压力和循环次数对混凝土强度的影响。试验应变速率为10~(-5)/s、10~(-4)/s、10~(-3)/s和10~(-2)/s,水压为0~10 MPa。试验结果表明,在不同水压力下饱和混凝土的强度都随应变速率提高而增加,也随水压力提高呈增加地趋势。在相同水压力下,应变速率越高,混凝土强度提高越显著。饱和混凝土经过循环荷载后,其强度随荷载循环次数的增加呈现出先提高后降低的现象。应变速率越高,混凝土强度最大时所对应的荷载循环次数也相应增加。还构建了饱和混凝土强度与应变速率、水压力的关系,其与试验数据吻合较好。进一步引入了管道孔隙模型,并基于汞压法的原理和孔隙分布特点,考虑混凝土孔隙的微观结构解释了孔隙水对混凝土强度的作用机理。