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粗粒土力学特性的大型三轴试验及离散元—有限元耦合模拟

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 291-302页

作者：刘重宏巨能攀周新许烈地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059

本文旨在探究粗粒土的力学特性,并揭示细观力学组构与宏观变形特征之间的内在关系。综合室内大型三轴试验及离散元—有限元耦合技术,建立还原大粒径块石含量及形状的粗粒土三维数值模型,基于柔性围压加载,考虑Rigid Block刚性块优化块... 详细信息

本文旨在探究粗粒土的力学特性,并揭示细观力学组构与宏观变形特征之间的内在关系。综合室内大型三轴试验及离散元—有限元耦合技术,建立还原大粒径块石含量及形状的粗粒土三维数值模型,基于柔性围压加载,考虑Rigid Block刚性块优化块石的细观模型,采用PFC程序对粗粒土试样开展了大型三轴试验数值模拟研究,分析粗粒土试样的宏观变形特征及细观力学组构特性。试验研究表明:该试样呈现出应变强化效应,在围压柔性加载下,试样侧向鼓胀变形,试样中部发育“X”形剪切带,竖直方向接触力链逐渐加强,呈现贯通趋势。结合宏观变形特征和细观力学组构综合分析,发现试样在竖直方向由压缩引发的变形程度较试样径向方向由剪切破坏所引发的变形程度更为显著,且竖直各向异性变化程度大于水平各向异性变化程度,这表明细观力学组构与宏观变形特征的变化趋势具有明显的一致性。

关键词：三轴试验粗粒土离散元—有限元耦合细观组构

刚性与柔性边界下砂离散元三轴试验力学特性对比分析

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铁道标准设计 2024年第1期68卷 58-64页

作者：陈爱平刘凯文邱睿哲熊志鹏蔡志清成都工业职业技术学院轨道交通学院成都610218 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031 贵阳中天岩土工程有限公司贵阳550001

为更好地从细观角度探究砂的变形破坏规律,对比不同围压加载方式下离散元三轴试验模型的有效性。采用颗粒流软件(PFC),考虑刚性和柔性两种围压加载方式,对不同密实度的HST95砂土试样建立离散元三轴试验,并结合相关室内三轴试验结果,讨... 详细信息

为更好地从细观角度探究砂的变形破坏规律,对比不同围压加载方式下离散元三轴试验模型的有效性。采用颗粒流软件(PFC),考虑刚性和柔性两种围压加载方式,对不同密实度的HST95砂土试样建立离散元三轴试验,并结合相关室内三轴试验结果,讨论两种围压加载方式下砂土试样的力学特性、变形特性和剪切破坏过程。研究结果表明:柔性围压加载条件下模拟效果更好,且对于相对密实度越大的试样,柔性围压加载方式优于刚性围压加载方式:与室内试验结果相比,柔性围压加载下的应力应变结果误差均在10%以内,刚性围压加载结果误差在7%~53%范围内;30%密实度与70%密实度试样在刚性围压加载下,20%轴向应变时体积应变分别约为室内试验结果的0.6倍和1.1倍,且大剪切应变下试样体积缩小与实际不符。柔性围压加载下两种密实度试样的体积应变误差在1%以内;柔性围压加载下的试样可以更好地还原侧向鼓胀变形下的剪切破坏特征,并揭示剪切带的形成发展过程。

关键词：三轴试验颗粒流加载方式砂土试样力学特性

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土工格栅加筋砂土的三轴试验研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第1期47卷 83-90页

作者：吴黎明朱亚林许倩陈清汪亦显合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 土木工程结构与材料安徽省重点实验室安徽合肥230009

为研究土工格栅的加筋机理,文章设计了3种不同网格尺寸的土工格栅,采用应变控制式三轴仪进行加筋砂土的不固结不排水三轴剪切试验,探究土工格栅网格尺寸、加筋层数及围压对砂土强度特性的影响。试验结果表明:未加筋时,砂土主要表现为中... 详细信息

为研究土工格栅的加筋机理,文章设计了3种不同网格尺寸的土工格栅,采用应变控制式三轴仪进行加筋砂土的不固结不排水三轴剪切试验,探究土工格栅网格尺寸、加筋层数及围压对砂土强度特性的影响。试验结果表明:未加筋时,砂土主要表现为中上部鼓胀破坏,随着加筋层数的增加,砂土的破坏形态依次转变为中部鼓胀破坏和剪切破坏;素砂和加筋砂土的偏应力-轴向应变曲线表现为应变软化型。不同网格尺寸的土工格栅对砂土的强度特性影响不同,土工格栅网格尺寸为3 mm×3 mm时,加筋效果类似硬化的“土工布”;1层土工格栅加筋时,随着土工格栅网格尺寸的减小,对砂土的强度影响不大;2、3层土工格栅加筋时,网格尺寸越小,加筋效果越好;加土工格栅可有效提高砂土的黏聚力,当土工格栅网格尺寸较小时,土工格栅还可提高砂土的内摩擦角。

关键词：土工格栅加筋网格尺寸强度特性破坏形态三轴试验

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隧道开挖粉煤灰地层水泥加固土三轴试验研究

公路 2024年第4期69卷 299-304页

作者：唐浩余江波杨尚川四川公路桥梁建设集团有限公司公路三分公司成都市 610200 西南交通大学交通隧道教育部重点实验室成都市 610031

针对四川宜宾盐坪坝连拱隧道粉煤灰地层土样,开展不同水泥掺入比、不同围压和不同龄期条件下的不固结不排水三轴试验,研究了使用水泥进行加固的粉煤灰土抗剪强度特性和破坏模式.试验结果表明:随着水泥掺入比的增加,粉煤灰水泥土强度显... 详细信息

针对四川宜宾盐坪坝连拱隧道粉煤灰地层土样,开展不同水泥掺入比、不同围压和不同龄期条件下的不固结不排水三轴试验,研究了使用水泥进行加固的粉煤灰土抗剪强度特性和破坏模式.试验结果表明:随着水泥掺入比的增加,粉煤灰水泥土强度显著增大;随着围压的增加,粉煤灰水泥土破坏时的峰值强度存在逐渐增大的趋势;粉煤灰水泥土的峰值强度随着养护时间的增加而增加.强度结果显示:加固粉煤灰地层的最优水泥掺入比为12％;在同一养护时间条件下,随着水泥掺入比的增加,粉煤灰水泥土的内摩擦角有较大的增加,而黏聚力呈先迅速增大后减小的现象;养护时间的增加能有效增加粉煤灰水泥土的黏聚力和内摩擦角.

关键词：粉煤灰水泥土三轴试验抗剪强度

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三轴试验橡皮膜与滤纸修正比较分析

广东土木与建筑 2024年第8期31卷 135-138页

作者：杨兴文代云霞马峰中交第四航务工程勘察设计院有限公司广州510230

为了补充国内土工试验规范没有关于橡皮膜与滤纸的修正规定的不足,本文通过对比分析美标ASTM、英标BS及国际标准ISO不同规范中对橡皮膜与滤纸修正的规定,总结其修正要点,并结合试验数据分析得出相关的结论。ASTM、ISO修正偏大,BS修正偏... 详细信息

为了补充国内土工试验规范没有关于橡皮膜与滤纸的修正规定的不足,本文通过对比分析美标ASTM、英标BS及国际标准ISO不同规范中对橡皮膜与滤纸修正的规定,总结其修正要点,并结合试验数据分析得出相关的结论。ASTM、ISO修正偏大,BS修正偏小。橡皮膜与滤纸的修正对软土的影响较大,对硬土的影响较小。c_(uu)<50 kPa时,内聚力c值变化不大,基本小于5%。修正后的内摩擦角j修正值最大可达85%总体上比修正前小,数据更为合理。c_(cu)<50 kPa时,进行橡皮膜与滤纸修正后的内聚力c值均变小,总体上ccu越小,内聚力c值修正比例越大,修正后的内摩擦角j变化不大。

关键词：三轴试验美标ASTM 英标BS 国际标准ISO 橡皮膜修正滤纸修正

三轴试验在复杂土壤力学行为分析中的关键作用

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中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2024年第2期 0021-0024页

作者：柳彤晖福建岩土工程勘察研究院有限公司福建福州350108

本文旨在探讨三轴试验在复杂土壤力学行为分析中的关键作用,通过详细介绍试验方案、试样制备以及对CU蠕变试验结果的分析,深入研究复杂土壤在试验条件下的力学响应。试验方案的设计考虑了非饱和氯盐渍土等复杂土壤类型,采用了分级加载... 详细信息

本文旨在探讨三轴试验在复杂土壤力学行为分析中的关键作用,通过详细介绍试验方案、试样制备以及对CU蠕变试验结果的分析,深入研究复杂土壤在试验条件下的力学响应。试验方案的设计考虑了非饱和氯盐渍土等复杂土壤类型,采用了分级加载蠕变方式,为试验提供了可靠的数据基础,试样制备过程中对盐渍土的处理,有效保证了试验的可重复性。通过对CU蠕变试验结果的分析获得了应变时间曲线,揭示了土壤在分级加载蠕变方式下的变形特性,并深入了解土壤在不同加载阶段的力学行为。最后建立了与复杂土壤力学行为相关的Singh-Mitchell蠕变模型。通过优化模型参数能够更准确地描述土壤的蠕变特性,为工程设计和施工提供可靠的参考。

关键词：三轴试验复杂土壤蠕变试验应变时间曲线试样制备

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基于三轴试验的水泥土抗剪强度参数分析

交通科学与工程 2024年第3期40卷 65-73页

作者：戴玉明贺佐跃广州开发区财政投资建设项目管理中心广东广州510663 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司广东广州510507

针对现有文献中关于水泥土三轴抗剪强度参数的研究总体上较少,而黏聚力和内摩擦角对水泥土边坡稳定分析至关重要这一问题,采用室内三轴剪切试验,对胶凝材料的总掺量、龄期、围压和粉煤灰掺量等因素及其对三轴抗剪强度参数的影响进行分... 详细信息

针对现有文献中关于水泥土三轴抗剪强度参数的研究总体上较少,而黏聚力和内摩擦角对水泥土边坡稳定分析至关重要这一问题,采用室内三轴剪切试验,对胶凝材料的总掺量、龄期、围压和粉煤灰掺量等因素及其对三轴抗剪强度参数的影响进行分析。研究结果表明:黏聚力随着龄期的增加而增加,且二者之间大致为线性关系;总掺量越大,相同龄期下的黏聚力也越大。内摩擦角总体上随着龄期的增大而减小,且龄期越小,内摩擦角减小得越快;总体上总掺量越大,相同龄期下的内摩擦角越小。黏聚力随着粉煤灰掺量的增加而增加,内摩擦角与粉煤灰掺量之间无明显的关系。黏聚力增量、内摩擦角增量与龄期之间均无明显的关系。当总掺量较小时,黏聚力增量随着粉煤灰掺量的增大而增大;当总掺量较大时,黏聚力增量随着粉煤灰掺量的增加先增大再减小。该研究成果可为珠三角软土区水泥土的设计与施工提供试验依据。

关键词：三轴试验黏聚力内摩擦角龄期粉煤灰掺量

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PFC3D颗粒流模拟纳米黏土改良黄土三轴试验

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岩土工程技术 2024年第3期38卷 365-373页

作者：张子萱曹宝花韩泽敏许江波程芳卉陈绍华侯鑫敏詹皓辰长安大学公路学院陕西西安710064 西安长大公路工程检测有限公司陕西西安710064 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

基于PFC3D软件研究不同纳米材料、掺量、围压、干密度对改良黄土力学性能的影响,确定改良黄土宏细观之间的参数关系,通过建立改良黄土数值模型、三轴试验,获得了改良黄土的应力–应变曲线。将数值模拟的结果与室内试验的结果相比较,通... 详细信息

基于PFC3D软件研究不同纳米材料、掺量、围压、干密度对改良黄土力学性能的影响,确定改良黄土宏细观之间的参数关系,通过建立改良黄土数值模型、三轴试验,获得了改良黄土的应力–应变曲线。将数值模拟的结果与室内试验的结果相比较,通过数值模拟和室内三轴试验,得出的改良黄土抗剪强度指标基本吻合。试验结果表明:(1)围压一定时,改良黄土试样偏应力随纳米黏土掺量的增加而增大;改良黄土的应力与应变正相关,不同围压时,表现为软化型和强硬化型;(2)当凹凸棒土掺量小于2%时,数值模拟得到的抗剪强度总体小于室内试验得到的抗剪强度,材料大于2%时则相反;(3)纳米蒙脱土改良黄土数值试样材料掺量小于等于4%时,数值模拟得到的抗剪强度大于室内试验的抗剪强度,大于4%则相反。

关键词：凹凸棒土纳米蒙脱土改良黄土三轴试验 PFC3D颗粒流模拟试验

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垃圾焚烧炉渣在三轴试验中的力学特性和破碎特性

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科技和产业 2024年第13期24卷 252-257页

作者：李越上海飞耀岩土工程有限公司

以上海某生活垃圾焚烧厂产生的炉渣为研究对象，对垃圾焚烧炉渣进行X射线荧光光谱分析，得到炉渣的化学成分组成。然后对干燥状态下的炉渣进行三轴试验，并在试验后进行颗粒筛分，得到垃圾焚烧炉渣在三轴试验中的力学特性和破碎特性。... 详细信息

以上海某生活垃圾焚烧厂产生的炉渣为研究对象，对垃圾焚烧炉渣进行X射线荧光光谱分析，得到炉渣的化学成分组成。然后对干燥状态下的炉渣进行三轴试验，并在试验后进行颗粒筛分，得到垃圾焚烧炉渣在三轴试验中的力学特性和破碎特性。最后，将三轴试验数据和直剪试验数据进行对比，分析炉渣在不同试验中的强度指标和颗粒破碎程度，定量描述炉渣颗粒的破碎率。研究发现，当三轴试验的围压达到一定大小后，由剪切作用产生的破碎率将不再增长，此时剪切面处的颗粒已经全部破碎，即如果用更大的围压力进行三轴试验，实际增加的只是压缩破碎率。

关键词：垃圾焚烧炉渣颗粒破碎直剪试验三轴试验强度指标破碎率