基于渐进破坏的路堤下刚性桩复合地基的稳定性分析及控制

传统的刚性桩复合地基支承路堤的稳定分析方法均是假定滑动区内桩体发生同时破坏。在已有研究基础上,采用有限差分方法开展了考虑桩体破坏后的不同性状(post-failure behavior)和不同桩体破坏顺序的路堤稳定性分析,结果表明无筋刚性桩复合地基首先在局部位置发生脆性弯曲破坏,应力释放后引发相邻桩体的弯矩大幅度增加并发生弯曲破坏,从而产生由局部桩体的弯曲破坏引发不同位置桩体的渐进破坏,并最终导致复合地基发生失稳破坏。假定桩体同时发生破坏的复合地基支承路堤的稳定分析方法将显著高估路堤稳定性,路堤下复合地基的稳定性分析应考虑局部位置首先破坏并引发其它位置桩体的渐进破坏。基于复合地基中桩体渐进破坏控制的理念,提出了路堤下复合地基关键桩的概念和分区不等强设计的稳定性控制方法,通过提高关键桩桩体抗弯强度及延性的方法,可有效提高路堤整体稳定性。     

岩石峰后剪胀效应研究综述

岩石破裂后会发生体积膨胀且仍具有一定的承载能力,煤矿中多利用岩石的该性质进行支护.作者从研究岩石峰后特性的重要工程意义着手,叙述了岩石峰后剪胀的概念、发展历史和研究现状,以及目前研究中存在的问题,强调了研究岩石峰后剪胀效应的重要性.     

煤层底板弹性岩梁力学模型探讨

 借鉴煤层底板隔水层阻水性能的相关研究成果,建立了煤层底板弹性岩梁力学模型,分析了底板隔水层应力分布特征,讨论了底板破断后的结构及其稳定性,提出了煤层底板突水发生的判据,对矿井防治水具有指导意义。     

基于简化模型分析岩石第Ⅱ类曲线

通过对先前学者关于岩石单轴压缩曲线研究的总结,结合自己的理解提出简化球单元模型,并对岩石的两类峰后曲线进行存在合理性的解释,进而讨论了第Ⅱ类曲线研究在实际工程中的重要意义。     

单轴压缩下岩石破坏后区的扰动状态概念分析

岩石的应力一应变全过程曲线以峰值应力为界，通常分为破坏前区和破坏后区两个部分。岩石的破坏后区一般处于非稳定状态，其力学响应难以用经典强度理论来描述。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石工程，如地下巷道、矿柱和岩爆等具有重要的工程意义，因此，此方面的研究已受到理论界和工程界的重视。基于扰动状态概念理论，通过定义相对完整状态、完全调整状态和扰动函数，建立了能反映岩石材料破坏后区特性的本构模型。采用RMT-150B型岩石力学试验系统，对5种岩石试样(湖北大悟的红花岗岩、四川雅安的大理岩、江西贵溪的红砂岩、河南焦作的砂岩和花岗岩)进行了单轴压缩破坏试验，得到了各种岩石的应力-应变全过程曲线；利用扰动状态概念分析了各岩样变形和破坏的力学机理。在提出的岩石材料扰动状态本构模型的基础上，对上述几种岩石破坏后区的应力-应变关系进行了数值计算，计算结果与试验结果较为一致。因此，建立的本构模型在一定程度上能描述岩石破坏后区的力学特性。     

Effects of post-failure material behaviour on redundancy factor for design of structural components in nondeterministic systems

This paper investigates the effects of post-failure material behaviour on redundancy factor for the design of structural components in nondeterministic systems. The procedure for evaluating the redundancy factors of components of ductile and brittle nondeterministic systems is demonstrated using systems consisting of two to four components. The effects of the number of brittle components in a mixed (ductile–brittle) system and the post-failure behaviour factor on the redundancy factor are also studied using these systems. An efficient approach for simplifying the system model in the redundancy factor analysis of brittle systems with a large number of components is proposed. In order to generate standard tables to facilitate the design process, the redundancy factors and the associated component reliability indices of nondeterministic ductile and brittle systems with large number of components are calculated considering three correlation cases and two probability distribution types. Finally, a bridge example is used to demonstrate the application of the redundancy factor in the design of steel girders taking into account their post-failure behaviour.     

强度破坏点后岩石应力-应变曲线荷载速率依存性研究

利用3种试验方法对在强度破坏点之后处于低应力下的岩石应力-应变曲线的荷载速率依存性进行研究。首先,对三城目安山岩、稻田花岗岩和田下凝灰岩进行交替变换荷载速率试验,按一定应变间隔Δε,对同一个试样交替施加高低2种不同的荷载速率,得到对应于2种荷载速率的应力-应变曲线。试验结果表明,在破坏点之后仍可以清楚地观察到应力-应变曲线的荷载速率依存性。其次,对三城目安山岩和稻田花岗岩在恒定速率下进行循环加载卸载试验,得到了应力-应变曲线上很多点处的卸载曲线。将在交替变换荷载速率试验中得到的对应于低荷载速率的应力-应变曲线沿着卸载曲线平移,可以与高荷载速率对应的应力-应变曲线重合。最后,对三城目安山岩、稻田花岗岩和田下凝灰岩进行组合试验,即对一个岩石试样施加2种交替变换荷载速率和循环加载卸载。结果表明组合试验具有操作简单性和很强的适应性,可以用来研究岩石强度破坏点处以及强度破坏点之后领域的荷载速率依存性,强度破坏点之后的应力变化率与强度点处的基本一致。     

桩体刚度对复合地基支承路堤失稳破坏模式的影响研究

在已有研究基础上,对理想塑性、脆性拉裂两种破坏后性状对应桩体的抗弯、抗剪承载力的进行了分析比较,脆性拉裂破坏后性状可以更好地反映桩体弯曲破坏后抗弯及抗剪承载力的降低。对于复合地基支承路堤的有限差分数值模拟表明,路堤荷载、桩体材料弹性模量不同时桩体受力以及路堤失稳时桩体的破坏模式并不相同,当桩体弹性模量、路堤荷载较大时,桩体发生受拉弯曲破坏,需考虑桩体的脆性拉裂破坏后性状以描述桩体抗弯、抗剪承载力的降低以及不同位置桩的连续破坏。     

红砂岩应力脆性跌落系数的试验研究

岩石的应力—应变全过程曲线以峰值应力为界,通常分为破坏前区和破坏后区两部分。由于岩石破坏后区的力学特性对诸多岩石工程,如地下巷道、矿柱和岩爆等具有重要的工程意义,因此,此方面的研究已受到理论界和工程界的重视。岩石的破坏后区一般处于非稳定状态,当软化速率较大时,其力学响应用经典的应变软化模型来模拟计算难以收敛,而可以考虑采用脆塑性模型。使用RMT-150B型岩石力学试验系统,在轴向应变率保持为常数的条件下,对贵溪红砂岩进行了常规三轴压缩破坏试验,得到了不同围压下岩石的应力—应变全过程曲线。利用试验得到的应力—应变全过程曲线,得到了红砂岩的应力脆性跌落系数与围压的关系表达式,为采用非理想脆塑性模型对红砂岩介质及其中的构筑物进行数值分析提供了依据。     

Rigid-link and FE models for first-generation sheet-section failure

First-generation sheet-sections, loaded by bending moment and a concentrated load, fail by three distinct post-failure modes, the rolling, yield arc, and yield eye post-failure modes. This article shows a new, systematic study of a sheet-section failing by the yield eye post-failure mode, using a rigid-link (RL) and a finite-element (FE) model for a specific set of imperfections. The rigid-link model explains the complex, i.e., snap-back behaviour of sheet-sections if loaded by a load bearing plate. This snap-back behaviour will result in an abrupt decrease in load if displacement control is used. The FE model predicts, besides the post-failure modes mentioned, additionally the roof post-failure mode [Mahendran M. Thin-walled Struct 1997; 27(3): 245–61]. This failure mode always goes together with an abrupt decrease in load, and sometimes results in convergence problems. If the results of the RL and the FE models are compared, it can be shown that the RL model cannot explain FE convergence problems, as was believed in the past [Hofmeyer H, Kerstens JGM, Snijder HH, Bakker MCM. J Constr Steel Res 2002; 58(12): 1509–29].