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高土石坝反滤料动强度特性研究

高土石坝反滤料动强度特性研究

作者：龚松大连理工大学

学位级别：硕士

为保护土质心墙坝的心墙土料,一般在心墙的上、下游侧均设置反滤层。反滤层的作用是滤土排水,防止水工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流破坏。若心墙在地震过程中产生裂缝,反滤料中的细颗粒在渗透的作用下可填充并修复裂缝。为... 详细信息

为保护土质心墙坝的心墙土料,一般在心墙的上、下游侧均设置反滤层。反滤层的作用是滤土排水,防止水工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流破坏。若心墙在地震过程中产生裂缝,反滤料中的细颗粒在渗透的作用下可填充并修复裂缝。为克服坝壳堆石对心墙的拱效应,反滤料的密度可保持略松状态。但地震作用下较松的反滤料有可能发生液化,将导致坝壳与心墙脱离,进而破坏坝的整体性。因此,研究反滤料的动强度特性,准确判断反滤料是否发生液化,对保证反滤正常工作具有重要的工程意义。论文采用英国GDS高精度动静三轴试验仪对糯扎渡心墙坝的反滤料分别进行了Ko固结试验、等压固结和K0固结下的排水剪切试验、动强度试验。对反滤料的静动力特性进行了深入研究,主要研究内容和结论如下：（1）通过K0固结试验,分别得到了应力-应变、静止土压力系数的变化规律;在加载阶段,广义剪应力q与广义剪应变εs的关系和平均主应力p与体积应变εv的关系均符合幂函数关系。（2）通过Ko固结和三向等压固结下的排水剪切试验,发现两者的排水剪切应力-应变关系曲线呈明显应变软化型,体变曲线呈明显剪胀特性。且两者的排水剪强度大致相同,前期的应力历史对反滤料的软化阶段没有太大影响。Ko固结排水剪切试验所得的初始弹性模量Ei、体积模量B均大于相同应力条件下三向等压固结排水剪切试验的初始弹性模量和体积模量。（3）对饱和反滤料进行了模量阻尼试验,对试验数据进行了拟合并得到参数。（4）进行了反滤料动强度试验,整理得到了不同的动强度破坏标准下反滤料的动强度指标。结果表明：①土体的动强度指标受初始应力状态影响较大,动强度指标随固结比增大而增大。②相同条件下,按动强度的液化标准、应变破坏标准整理的强度指标比按极限平衡破坏标准整理的指标大。③极限平衡破坏标准下的“地震总应力”抗剪强度指标要小于液化标准和应变破坏标准下的强度指标,且固结比越大其抗剪强度指标越大（5）采用四种永久变形模型对反滤料永久变形数据进行拟合,得到参数并对拟合效果进行了比较。

关键词：反滤料 K0固结试验三轴剪切试验破坏标准动强度

考虑主应力轴偏转效应的黏土卸荷力学特性研究

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考虑主应力轴偏转效应的黏土卸荷力学特性研究

作者：滕越济南大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展,城市规模不断扩大,建设用地日趋紧张,城市布局逐渐转向地下空间拓展,这使得基坑工程数量越来越多、工程要求越来越严格,符合深基坑开挖真实情况的土体变形理论重要性日益凸显。在基坑开挖的典型卸荷状态下,土体将发... 详细信息

随着经济的快速发展,城市规模不断扩大,建设用地日趋紧张,城市布局逐渐转向地下空间拓展,这使得基坑工程数量越来越多、工程要求越来越严格,符合深基坑开挖真实情况的土体变形理论重要性日益凸显。在基坑开挖的典型卸荷状态下,土体将发生主应力偏转,导致土体强度降低、产生塑性变形,甚至引发安全事故。然而,现有基坑设计中仍采用常规三轴试验确定的土体参数进行计算,忽略了土体卸荷的实际情况,且对主应力偏转的影响考虑不足。鉴于以上,有必要将主应力偏转与卸荷条件有效结合,探讨二者共同作用对土体变形、强度造成的影响,为更准确地分析基坑开挖等卸荷工程提供理论基础。本文以国家自然科学基金项目（51979122）为依托,对山东济南地区重塑黏土进行了系列主应力方向角偏转的定轴不排水卸荷剪切试验,在此基础上对土体卸荷剪切变形及强度进行分析,提出了适用于定轴卸荷剪切试验的黏土破坏标准,并对LadeDuncan破坏准则进行修正,建立了考虑主应力偏转和横观各向同性的黏土破坏准则。主要研究工作及成果归纳如下:1.对常用的重塑黏土空心圆柱试样的制样方法进行了试验,总结了各方法的优、缺点;针对空心圆柱扭剪试验中的常见问题提出了解决方法及合理建议,为试验顺利开展提供技术保障;2.对山东重塑黏土进行了定轴卸荷不排水剪切试验,试验结果表明:（1）试样的宏观变形以主应力方向角45°为分界线划分为“压缩鼓胀”、“拉伸收缩”两种不同形态;（2）在个别主应力方向角偏转的试验中,土样不可避免地发生了不均匀变形和不同程度的应力集中,实际工程中应更加注意主应力偏转对土体造成的潜在安全隐患;（3）试验过程中,有效主应力的变化形式较为复杂,土体在主应力方向的变形存在一定的耦合作用,整体而言各试验的中主应变差异不大,应变表现出横观各向同性;（4）孔压“峰值”和“谷值”对应的孔压系数与主应力方向角呈现一定的规律性;（5）大部分试样都经历了“剪胀-剪缩-剪胀”的变化过程,且主应力方向角越大,过渡点对应的偏应力越小,平均应力和有效平均应力越大;3.针对重塑黏土的定轴卸荷不排水剪切试验,建议以土体的有效偏应力比?′到达极限作为破坏判断标准;若土体存在过大广义剪应变和负孔压,则建议采用广义剪应变=5%作为破坏标准。同时发现,主应力方向角对土体的定轴卸荷剪切破坏强度影响显著,基于试验结果拟合了主应力方向角与破坏时有效偏应力比的关系式;4.将土体的横观各向同性、粘聚力及孔压变化考虑在内,对原有破坏准则中的方向参数进行改进,在此基础上推导了修正Lade-Duncan破坏准则,并推广至空心圆柱扭剪试验的常用应力坐标系。采用重塑黏土定轴卸荷剪切的试验数据对本文修正LadeDuncan破坏准则与前人修正Lade-Duncan破坏准则进行了比较验证,结果表明,本文提出的修正Lade-Duncan破坏准则能更为真实地反映经历主应力偏转路径的横观各向同性土体的破坏情况。

关键词：主应力方向角偏转卸荷剪切变形特性破坏标准

地基沉陷引起地下PE管道变形破坏的试验与分析

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地基沉陷引起地下PE管道变形破坏的试验与分析

作者：陈志磊太原理工大学

学位级别：硕士

社会与城市建设的快速发展,增加了对城市地下管道的需求。PE管以其优异的物理性能,高的耐腐蚀性、韧性、抗挠性以及在施工过程中简单的施工程序,而且在使用过程中能够在不影响使用的情况下更好的进行维修,因此PE管道被广泛应用于给水、... 详细信息

社会与城市建设的快速发展,增加了对城市地下管道的需求。PE管以其优异的物理性能,高的耐腐蚀性、韧性、抗挠性以及在施工过程中简单的施工程序,而且在使用过程中能够在不影响使用的情况下更好的进行维修,因此PE管道被广泛应用于给水、排水、燃气、矿山(即双抗管)、化工管等领域。但由于城市道路及房屋建设对地下土壤的扰动、城市地下水的过度开采以及地震等非人为原因引起的地下管道附近土体发生突发性地基沉陷导致管道周围土体发生坍塌等现象,严重危机着城市地下管线的正常使用,以致危害人类生命健康。本文通过在土工槽实验室进行足尺试验及小尺寸模型试验,分析了地下管线在管道周围土体塌陷的情况下管道的变形情况,通过在实验室的模型试验研究了不同直径、不同壁厚的地下PE管道的在使用时受到突发性地基沉陷时管道的沉降与变形情况,得到了地下PE管道在使用过程中不同管道外径,不同管道壁厚在管道受到突发性地陷情况下对管道沉降变形的影响。本文的主要内容包括以下几个方面： 1.比较几种常用的管道上方土压力的计算公式,通过试验测得的地下管道上方土压力的值,参照现有成果,得出适用于试验情况下地下PE管道上方土压力的计算公式,为地下管道上方的土压力计算提供实验和理论依据。 2.通过得到的管道上方土压力的计算公式,研究讨论管道在下方土体塌陷的情况下管道的变形曲线,依据地下管道的施工设计及使用规范,确定管道在发生影响使用状态时的挠度时地下管道的受力及变形曲线,从而判别出管道在下方土体塌陷的孔洞的尺寸,确立管道破坏的预判别标准,从而通过已有的地下管道检测系统(探地雷达、红外线探测法等)更好的预防管道由于大变形引起的管道破坏,保证人类生活的正常进行。 3.在实验室进行小尺寸管道试验,通过采用不同外径、不同壁厚的以及在上部不同土体高度情况下地下管道的管道变形试验,讨论在地下管道正常使用状况下与管径、壁厚以及管道上部土体高度等参数之间的关系,为地下PE管道的设计与施工提供参考。通过得出的土压力计算公式,讨论不同管径、不同管道壁厚与管道下方孔洞计算宽度之间的关系,为管道的实际计算和设计提供依据。本文的研究通过在建立试验模型基础上进行实际试验模拟,是对地下PE管道使用状况的一次努力探索,对地下PE管道的变形与破坏分析具有一定代表性,尤其是通过试验得到的不同管道直径、管道壁厚以及管道埋深对管道变形的影响具有参考价值,但相关理论与实践还需要进一步完善。

关键词：地下PE管道模型试验沉降曲线破坏标准

强度折减DDA法及其在边坡稳定分析中的应用

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强度折减DDA法及其在边坡稳定分析中的应用

作者：黄盛铨大连理工大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的提高，边坡稳定数值分析方法得到了快速发展。非连续变形分析作为新兴的数值分析方法以及强度折减技术在边坡工程中的应用也越来越广泛。但是如何判别边坡是否处于失稳状态一直是比较棘手的问题。本文在非连续变形分析... 详细信息

随着计算机技术的提高，边坡稳定数值分析方法得到了快速发展。非连续变形分析作为新兴的数值分析方法以及强度折减技术在边坡工程中的应用也越来越广泛。但是如何判别边坡是否处于失稳状态一直是比较棘手的问题。本文在非连续变形分析及与有限元耦合法的基础上，结合强度折减技术，提出了强度折减DDA法，并研制了相应的程序，从而能对边坡强度参数自动折减以计算边坡及重力坝的抗滑稳定安全系数;继而通过分析滑块在斜坡上的稳定性，提出了强度折减计算边坡稳定安全系数的判别标准;并基于该判别标准，分析了水库岩体边坡的稳定性、边坡开挖模拟及开挖后的边坡稳定性，验证了该判别标准的可行性及计算精度，并得到了一些有意义的结果，具体的研究成果如下：(1)通过锦屏高岩石边坡和某重力坝的深层抗滑稳定对强度折减DDA法进行了考证。结果表明，强度折减DDA法中的DDA分析可以较高精度求出岩石高边坡的稳定安全系数，但求得的重力坝深层抗滑稳定安全系数要低于刚体极限平衡法和有限元法的结果，而基于强度折减技术的DDA与FEM耦合算法则可以较准确地求出重力坝深层抗滑稳定安全系数。(2)通过分析滑块在边坡上稳定，提出了以边坡位移与强度折减系数关系曲线的最大曲率所对应的折减系数作为边坡安全系数的判别标准，得到的安全系数与解析解基本一致，这也验证了该判别标准的可行性及计算精度。(3)基于以上的判别标准分析了水库岩体边坡的稳定性，并得到了边坡的安全系数随库水位的变化规律：边坡稳定安全系数先降低再升高，安全系数最小的水位在边坡高度的1／3～1／4处。(4)对小湾水利工程某高边坡进行了开挖模拟以及开挖后的边坡稳定性分析。分析表明，强度折减DDA法能较好地模拟边坡的开挖过程，得到的开挖后边坡的安全系数也是合理的。(5)本文的研究表明，本文所提出的边坡稳定判别标准概念清晰，界定清楚，计算精度较高。

关键词：非连续变形分析(DDA) 强度折减有限元稳定性破坏标准边坡

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基于强度折减的坝坡稳定性分析方法的研究

基于强度折减的坝坡稳定性分析方法的研究

作者：王倩大连理工大学

学位级别：硕士

本文采用有限元法,通过逐步折减土体的抗剪强度,分析坝坡土体的应力变形变化,判断坝坡稳定状态,实现对坝坡稳定性评价。有限元法分析坝体应力变形,采用能够反映土体拉压不等性质的修正德鲁克-普拉格弹塑性模型,通过对强度折减过程中坝... 详细信息

本文采用有限元法,通过逐步折减土体的抗剪强度,分析坝坡土体的应力变形变化,判断坝坡稳定状态,实现对坝坡稳定性评价。有限元法分析坝体应力变形,采用能够反映土体拉压不等性质的修正德鲁克-普拉格弹塑性模型,通过对强度折减过程中坝坡应力位移变化,发现坝坡坡体位移存在陡增现象,据此提出了坝坡破坏的综合位移标准。并研究了综合位移标准的取值问题,为强度折减技术分析土坡稳定性的工程应用提供了前提。综合位移标准为矢量标准,把角度和位移同时引入判据,使土坡破坏标准更加合理化,且简单直观。文中以一均质土坡为例,采用修正德鲁克-普拉格屈服弹塑性本构模型,运用综合位移标准评判土坡的临界破坏状态,得出安全系数。与传统极限平衡法的计算结果进行对比,发现得到的安全系数非常接近。说明综合位移标准对有限元强度折减技术分析土坡稳定性是合适且有效的。文中分析了土体参数对评价土坡稳定性的影响,发现除屈服准则、粘聚力和内摩擦角外,土体的剪胀角和网格划分密度对强度折减技术分析土坡稳定性也有影响。最后,采用有限元强度折减技术分析了糯扎渡心墙堆石坝及长河坝心墙堆石坝上下游坝坡的抗震稳定性。

关键词：强度折减法有限元安全系数屈服准则破坏标准

动荷载下EPS颗粒混合轻量土的动强度特性试验研究

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动荷载下EPS颗粒混合轻量土的动强度特性试验研究

作者：董理西北农林科技大学

学位级别：硕士

轻量土是指由原料土、轻质材料、固化剂和水按照一定的配比混合而成的土工材料。原料土选用砂土、粘土或建筑工程废土;水选用自来水或无污染的江河水;轻质材料目前应用较多的是发泡剂以及塑料颗粒;固化剂一般选用水泥。在这些原料的共... 详细信息

轻量土是指由原料土、轻质材料、固化剂和水按照一定的配比混合而成的土工材料。原料土选用砂土、粘土或建筑工程废土;水选用自来水或无污染的江河水;轻质材料目前应用较多的是发泡剂以及塑料颗粒;固化剂一般选用水泥。在这些原料的共同作用下,轻量土具有环保、轻质、强度高、可塑性强、密度与强度可调节以及隔热性好的特点,具有广泛的工程应用前景。在实际应用中,轻量土作为填土材料主要应用于公路工程,必然会受到交通、地震等动荷载作用。目前关于轻量土研究主要集中于制备方法以及原材料对其强度、变形以及渗透性等方面的影响,相关动力特性方面的研究较少。本文选取陕西扶风地区黄土作为原料土、聚苯乙烯(expanded polystyrene,简称EPS)颗粒作为轻质材料、水泥为固化剂制备了EPS颗粒混合轻量土,利用无侧限抗压仪器、SDT-20型微型控制电液伺服土动三轴仪,主要研究了EPS颗粒掺入比、水泥掺入比和养护龄期等因素对EPS颗粒混合轻量土密度特性、无侧限抗压强度特性以及动强度特性的影响,进行的工作和得出的结论如下:(1)对不同配比EPS颗粒混合轻量土的密度进行统计分析,试验制备的EPS颗粒混合轻量土密度在0.60g/cm.50g/cm范围之间,其中EPS颗粒掺入比对EPS颗粒混合轻量土密度影响最大,水泥掺入比对EPS颗粒混合轻量土密度的影响较小,养护龄期对密度几乎没有影响。(2)试验制备的EPS颗粒混合轻量土无侧限抗压强度在103.2kPa359.0kPa范围之间。当其它因素固定时,EPS颗粒混合轻量土的无侧限抗压强度随着EPS颗粒掺入比的增大而减小,随着养护龄期和水泥掺入比的增大而增大,其中无侧限抗压强度与水泥掺入比的关系可用q(28)k a(10)b表示。(3)EPS颗粒混合轻量土内部孔隙比较发达因此无法饱和,而且在动荷载作用下动应变随着振动次数的增加未出现突变现象。另外随着振动次数的增加,EPS颗粒混合轻量土产生的压应变逐渐大于拉应变,表现出明显的偏压现象。结合试验现象以及ε曲线,选择5%压应变作为EPS颗粒混合轻量土的破坏标准。(4)EPS颗粒混合轻量土的动强度随固结围压和水泥掺入比的增大而呈增大趋势,随EPS颗粒掺入比的增大而减小。与重塑黄土动强度相比较,固结围压对EPS颗粒混合轻量土动强度的影响程度较小,而且不同配比EPS颗粒混合轻量土的动强度均有一定程度提高,增大幅度为20.8%47.5%。(5)根据不同固结围压下莫尔圆的包络线得到了不同配比下EPS颗粒混合轻量土的动强度参数c和υ,水泥掺入比和EPS颗粒掺入比对EPS颗粒混合轻量土动强度参数均有较大的影响。随着振动次数的增大,EPS颗粒混合轻量土的动黏聚力减小,动内摩擦角基本不变,υ曲线呈水平线。c和υ均可以用对数方程进行回归拟合。

关键词：轻量土 EPS颗粒动力特性破坏标准动强度参数

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钢筋混凝土框架柱延性破坏准则研究

工程力学 2021年第11期38卷 122-133页

作者：付国何斌刘伯权西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 长安大学建筑工程学院西安710061

现有框架柱破坏准则多为构件塑形变形程度的定性描述,未考虑变形能力强弱对构件性能退化和破坏的影响。该文研究钢筋混凝土框架柱延性大小、轴压比、配箍率等参数与抗震性能退化之间的量化关系,提出了一种改进的延性破坏准则,采用统计... 详细信息

现有框架柱破坏准则多为构件塑形变形程度的定性描述,未考虑变形能力强弱对构件性能退化和破坏的影响。该文研究钢筋混凝土框架柱延性大小、轴压比、配箍率等参数与抗震性能退化之间的量化关系,提出了一种改进的延性破坏准则,采用统计分析方法并借鉴阿伦尼乌斯公式提出了破坏指数计算式。结果表明,提出的延性准则较好地实现了柱破坏的量化表征,105个低周反复加载试件和9个单调加载试件在4种情况下破坏指数平均值均接近1.0,标准差在0.2~0.4,考虑配箍率和承载力退化后的破坏指数可更好地定义构件破坏。综合29根框架柱的试验现象、破坏特点和破坏指数统计结果,给出了延性准则对应的破坏标准,研究成果可为混凝土柱抗震性能评估提供参考。

关键词：钢筋混凝土柱变形能力延性准则破坏标准阿伦尼乌斯公式

接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁的破坏模式研究

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结构工程师 2009年第1期25卷 34-40页

作者：杨涛春李国强同济大学建筑工程系上海200092

运用LS-DYNA软件对接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁的破坏形式进行了数值分析,研究了混凝土板的破坏过程及梁的破坏模式。结果表明,钢-混凝土组合梁以局部变形为主,混凝土易于破碎,钢梁与混凝土板易丧失共同工作的能力,而接触爆炸荷载下... 详细信息

运用LS-DYNA软件对接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁的破坏形式进行了数值分析,研究了混凝土板的破坏过程及梁的破坏模式。结果表明,钢-混凝土组合梁以局部变形为主,混凝土易于破碎,钢梁与混凝土板易丧失共同工作的能力,而接触爆炸荷载下钢-混凝土组合梁主要有三种不同的破坏模式,分别为混凝土板的破碎、钢梁的局部大变形和荷载作用区的局部冲切破坏。

关键词：钢-混凝土组合梁爆炸荷载破坏模式破坏标准

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堆积体滑坡滑带渐近破坏分析

地下空间与工程学报 2007年第1期3卷 151-156页

作者：李迪张保军张漫长江科学院工程安全与病害防治研究所武汉430010

以钻孔倾斜仪深部变形监测资料为依据,以启动变形为基础,在文献[11]中研究了堆积体滑坡的变形机理,发现滑坡滑带的主滑面自下而上逐步发展。文章将研究堆积体滑坡滑带的渐近破坏机理。发现滑坡滑带同样首先从主滑面开始破坏,然后自下而... 详细信息

以钻孔倾斜仪深部变形监测资料为依据,以启动变形为基础,在文献[11]中研究了堆积体滑坡的变形机理,发现滑坡滑带的主滑面自下而上逐步发展。文章将研究堆积体滑坡滑带的渐近破坏机理。发现滑坡滑带同样首先从主滑面开始破坏,然后自下而上向滑带上盘发展,呈明显渐近破坏的形式,且在滑带范围内,抗剪强度自下而上呈递增趋势,表现出滑带介质的非均质性。根据滑带破坏机理,提出了滑坡的破坏预警标准。

关键词：堆积体滑坡滑带渐近破坏破坏标准破坏预警标准