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泥质板岩横观各向同性弹塑性耦合变形与强度准则的试验研究

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泥质板岩横观各向同性弹塑性耦合变形与强度准则的试验研究

作者：张久长中南大学

学位级别：硕士

岩石在微观、细观和宏观尺度上都表现出各向异性。微观层次上,晶体形成矿物集合体的排列方式会引起岩石细观矿物集合体的各向异性。在细观层次上,岩石组分和矿物集合体的结合方式将对岩石宏观力学各向异性产生极大的影响。为此,本文针... 详细信息

岩石在微观、细观和宏观尺度上都表现出各向异性。微观层次上,晶体形成矿物集合体的排列方式会引起岩石细观矿物集合体的各向异性。在细观层次上,岩石组分和矿物集合体的结合方式将对岩石宏观力学各向异性产生极大的影响。为此,本文针对含有明显层理状结构的泥质板岩,开展了微观矿物成分、细观岩石结构和宏观力学性质的试验研究。(1)在微观尺度上,借助XRD试验,分析出泥质板岩含有石英、高岭石、白云母和斜绿泥石等矿物成分,并指出这些矿物的晶体以一定方式排列时将对细观矿物集合体的各向异性产生影响。(2)在细观尺度上,通过扫描电镜试验,获得了泥质板岩细观结构的显微照片。分析发现,泥质板岩的结构以变晶结构为主,包含了由石英晶体形成的颗粒状矿物集合体和由高岭石、白云母和斜绿泥石形成的片状矿物集合体,但以片状集合体为主。这些矿物集合体在重力作用下以水平方向为优势方向排列,从而决定了泥质板岩具有横观各向同性的力学性质。(3)在宏观尺度上,通过泥质板岩不同倾角岩样的单轴压缩和三轴循环加卸载试验,研究了泥质板岩的变形性质和强度行为。发现泥质板岩的变形存在明显的弹塑性耦合现象。不同加载角度下的视弹性模量随塑性应变的增大而呈指数规律衰减。采用数据拟合的方法获得了视弹性模量与塑性应变间的经验函数关系。通过对循环加卸载应力应变曲线的分析,将塑性应变、弹性应变和弹塑性耦合应变从总应变中分离出来。加载初期,泥质板岩以塑性变形为主,随着加载和总应变的增大,塑性应变在总应变中所占的比重逐渐降低,而弹性应变和弹塑性耦合应变的比重却在增大。泥质板岩的抗压强度与围压和加载方向有关。强度的各向异性受围压影响显著,随着围压的增大,强度各向异性降低。提出泥质板岩的粘聚力与摩擦系数随角度变化的经验Mohr-Coulomb强度准则。通过数据拟合,得到了准则中相关参数的值,并在σ1、β和σ3组成的三维空间中绘制了这个准则的强度面。

关键词：泥质板岩微观结构细观结构 XRD SEM 横观各向同性弹塑性耦合强度准则

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日本参与国外铁路建设项目的机制研究

铁道运输与经济 2015年第10期37卷 67-73页

作者：张久长中国铁道科学研究院外事办公室北京100081

日本政府于?2010?年确定"新增长战略",为应对以亚洲新兴市场国家为中心的旺盛的基础设施需求和商业机会,积极开展基于?PPP/PFI?投融资模式的政企联手参与国外铁路建设项目的机制研究。在阐述日本支持民营企业参与国外基础设施建设项目... 详细信息

日本政府于?2010?年确定"新增长战略",为应对以亚洲新兴市场国家为中心的旺盛的基础设施需求和商业机会,积极开展基于?PPP/PFI?投融资模式的政企联手参与国外铁路建设项目的机制研究。在阐述日本支持民营企业参与国外基础设施建设项目的核心政策及高端设计机制的基础上,分析日本参与国际项目投融资和保险方式、项目各阶段实施要点、日本国内公共工程承包合同与国际工程承包合同的差异,以及日本铁路"走出去"面临的问题,并以日本针对印度尼西亚的铁路建设项目为例,分析?PPP?项目投融资模式,为我国铁路深化"走出去"战略提供借鉴。

关键词：铁路项目投融资模式 PPP/PFI

一种计算支座约束影响下连续组合梁徐变次内力的解析方法

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北京理工大学学报 2020年第1期40卷 41-47页

作者：韩春秀张久长周东华双超云南民族大学土木工程系云南昆明650504 昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650504

为合理方便地计算支座约束影响下连续组合梁的徐变效应,预估组合梁长期力学性能,基于力法基本原理和混凝土徐变本构方程,分解了连续组合梁截面应力重分布和结构支座约束内力重分布的耦合关系,推导了连续组合梁在支座快速约束和缓慢约束... 详细信息

为合理方便地计算支座约束影响下连续组合梁的徐变效应,预估组合梁长期力学性能,基于力法基本原理和混凝土徐变本构方程,分解了连续组合梁截面应力重分布和结构支座约束内力重分布的耦合关系,推导了连续组合梁在支座快速约束和缓慢约束两种情况下的徐变次内力解析公式,并通过理论和数值方法对算例进行分析.计算表明:徐变对支座沉降约束起有利作用,组合梁徐变次弯矩受截面内部应力重分布影响,受重分布系数控制,随组合梁截面混凝土与钢梁的刚度比变化,内部应力和外部内力相互影响,且与徐变系数和老化系数相关.采用该方法可较方便地计算连续组合梁在支座约束变化下的内力,公式推导建立在清晰的力学基础上,计算结果能较有效地反映组合梁力学特征,是对组合梁长期力学性能计算方法的一种有效补充.

关键词：连续组合梁徐变次内力支座约束内力重分布重分布系数

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横观各向同性岩石弹塑性耦合变形的试验研究

岩石力学与工程学报 2011年第2期30卷 267-274页

作者：张久长彭立许湘华朱能文方理刚河海大学岩土工程研究所江苏南京210098 中南大学土木建筑学院湖南长沙410075 湖南省交通规划勘察设计院湖南长沙410008 贵州省交通运输厅贵州贵阳550003

层理状岩石的变形具有各向异性和弹塑性耦合的特点。推导出各向异性岩石弹性变形参数是塑性应变和加载角度的函数。在此基础上,设计并完成具有明显层理状结构的泥质板岩的三轴循环加卸载试验。试验结果表明:泥质板岩的视弹性模量随塑性... 详细信息

层理状岩石的变形具有各向异性和弹塑性耦合的特点。推导出各向异性岩石弹性变形参数是塑性应变和加载角度的函数。在此基础上,设计并完成具有明显层理状结构的泥质板岩的三轴循环加卸载试验。试验结果表明:泥质板岩的视弹性模量随塑性应变的增大呈指数规律衰减,视泊松比随塑性应变的增大而增大。提出2个经验函数来分别描述视弹性模量、视泊松比与岩样轴向塑性应变、加载角度间的关系,并获得经验函数中相关参数值,据此绘制视弹性模量随加载角度和塑性应变变化的三维空间曲面图。弹性变形参数的各向异性程度随塑性应变的增大而降低。

关键词：岩石力学横观各向同性泥质板岩弹塑性耦合循环加卸载弹性变形参数塑性应变

不同卸荷路径对砂岩渗透性演化影响的试验研究

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岩石力学与工程学报 2019年第3期38卷 467-475页

作者：王如宾徐波徐卫亚王伟林志南张久长河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 云南民族大学土木工程系云南昆明650504

为了研究初始围压和卸荷速率对砂岩卸荷变形破坏过程中渗透性演化规律的影响,开展考虑不同初始围压(10,20,30 MPa)、不同卸荷速率(0.1,0.5,1.0,1.5 MPa/min)下的三轴卸荷渗流力学试验研究。研究结果表明:(1)砂岩卸荷破坏时表现为明显脆... 详细信息

为了研究初始围压和卸荷速率对砂岩卸荷变形破坏过程中渗透性演化规律的影响,开展考虑不同初始围压(10,20,30 MPa)、不同卸荷速率(0.1,0.5,1.0,1.5 MPa/min)下的三轴卸荷渗流力学试验研究。研究结果表明:(1)砂岩卸荷破坏时表现为明显脆性特征,且随初始围压和卸荷速率的增大,砂岩侧向变形和体积扩容特性愈加明显。(2)砂岩卸荷破坏过程中渗透率演化规律与卸荷应力–应变关系密切相关,呈现阶段性变化特征,即弹性变形阶段渗透率增长缓慢;屈服变形阶段渗透率加速增长;达到卸荷峰值应力后,进入应力跌落阶段,此时渗透率急剧增长,并发生突跳现象;卸荷破坏后残余强度阶段,渗透率快速下降并趋于稳定。(3)不同初始围压和卸荷速率对砂岩卸荷变形破坏过程中渗透性演化影响明显,初始卸荷围压越高,卸荷破坏时的卸荷量越大,但卸荷量与初始围压比值越小;卸荷速率越大,砂岩卸荷破坏时产生的卸荷量越大,所处围压水平越低,渗透率峰值越高。研究成果可为深埋地下岩石工程围岩渗透性演化与安全评价提供参考。

关键词：岩石力学渗透性演化初始围压卸荷速率卸荷路径

日本新干线高速试验段小山综合试验线桥梁试验研究

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国外桥梁 2001年第1期 6-14页

作者：张久长张煅铁道部科学研究院铁建所北京100081

在日本东北新干线开通之前 ,对小山综合试验线进行了综合鉴定试验 ,并对各种结构的桥梁进行了相关的测定。介绍混凝土梁、钢梁、结合梁桥的测定结果及其分析。

关键词：混凝土钢梁结合梁弯曲应力荷载分配固有频率日本新干线铁路桥试验测试

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日本北陆新干线的E7系/W7系高速列车

国外铁道车辆 2016年第1期53卷 11-16页

作者：史俊玲张久长

介绍了日本北陆新干线E7系/W7系列车的主要技术参数、设计理念、车体设备、走行部以及子系统零部件。

关键词：新干线结构日本

Effects of axial cyclic loading at constant confining pressures on deformational characteristics of anisotropic argillite

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Journal of Central South University 2013年第3期20卷 799-811页

作者：张久长周苏华方理刚许湘华 Institute of Geotechnical Engineering Hohai University School of Civil Engineering Central South University Guizhou Provincial Department of Transportation

Triaxial cyclic loading tests have been performed to assess the influence of plastic deformation on inelastic deformational properties of anisotropic argillite with bedding planes which is regarded as a kind of transversely isotropic *** argillite's anisotropy and inelastic deformational properties,theoretical formulae for calculating oriented elastic parameters were deduced by the unloading curves,which can be better fitted for the description of its elasticity than loading *** results indicate that with the growth of accumulated plastic,strain,the apparent elastic modulus of argillite decreases in a form of exponential decay function,whereas the apparent Poisson ratio increase in a form of power equation.A ratio of unloading recoverable strain to the total strain increment occurred during a loading cycle is defined to illustrate the characteristic relations between anisotropic coupled elasto-plastic deformation and plastic *** is significant to observe that high stress level and plastic history have an inhibiting effect on argillite anisotropy.

关键词： anisotropic argillite coupled elasto-plasticity cyclic loading tests elastic parameters plastic strain

日本大跨度公路斜拉桥——生口桥实桥振动试验

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国外桥梁 2000年第1期 27-36页

作者：张久长刘汉夫铁道部科学研究院北京100081

介绍日本生口桥实桥振动试验及其分析结果。试验结果表明 ,实测结构的自振频率及相应的振动模态与理论计算值相吻合 ;实测结构对数阻尼系数满足本州——四国《抗风载设计规范》中的规定 ,即箱形梁的对数阻尼系数≥ 0 .0 2。当梁振动频... 详细信息

介绍日本生口桥实桥振动试验及其分析结果。试验结果表明 ,实测结构的自振频率及相应的振动模态与理论计算值相吻合 ;实测结构对数阻尼系数满足本州——四国《抗风载设计规范》中的规定 ,即箱形梁的对数阻尼系数≥ 0 .0 2。当梁振动频率与单根拉索固有频率相接近时 ,该拉索将产生大幅值振动 ,只有将拉索阻尼设置成大于梁体自身的阻尼值时。

关键词：日本公路桥斜拉桥振动试验自振频率