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侧限条件下路基压实黏土的水平残余应力试验分析

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实验力学 2020年第3期35卷 441-450页

作者：刘宏扬罗强周鑫吴鹏李傲赢西南交通大学土木工程学院四川成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

路基填土是一种松散的土体材料,经压实才能体现出良好的力学性质。路基填土被压实后,土体中会产生较大的水平残余应力。掌握路基压实黏土水平残余应力的主要特征是进一步研究路基结构工程性质的关键。为此,本文研制了一套在侧限条件下... 详细信息

路基填土是一种松散的土体材料,经压实才能体现出良好的力学性质。路基填土被压实后,土体中会产生较大的水平残余应力。掌握路基压实黏土水平残余应力的主要特征是进一步研究路基结构工程性质的关键。为此,本文研制了一套在侧限条件下测试压实黏土水平残余应力的试验装置,进行了高液限黏土在不同压实度和含水率条件下的水平残余应力变化规律试验分析。试验表明:在相同含水率条件下,压实黏土水平残余应力随压实度的提高呈折线形增大;在同一压实度下,压实黏土的水平残余应力随含水率的升高近似呈线性减小趋势;对比分析可知,压实度对压实黏土水平残余应力的影响程度明显大于含水率。

关键词：路基压实黏土水平残余应力侧限条件压实度含水率

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侧限条件对岩石单轴压缩性能的影响分析

科学技术与工程 2016年第17期16卷 251-256页

作者：薛凯喜胡艳香杨泽平刘帅魏永起程丽红东华理工大学省部共建核资源与环境国家重点实验室培育基地南昌330013 加州州立大学富尔顿分校美国富尔顿加利福尼亚州92831

为研究侧限条件对岩石单轴压缩性能的影响规律,借助FLAC3D有限差分软件对位移控制和应力控制两种加载模式下的大理岩试样实施了数值模拟试验。试验实施过程中将侧限条件分为无侧限、单面侧限、邻面侧限、对面侧限、三面侧限和完全(四面... 详细信息

为研究侧限条件对岩石单轴压缩性能的影响规律,借助FLAC3D有限差分软件对位移控制和应力控制两种加载模式下的大理岩试样实施了数值模拟试验。试验实施过程中将侧限条件分为无侧限、单面侧限、邻面侧限、对面侧限、三面侧限和完全(四面)侧限六种工况,试验结果显示:位移控制模式和应力控制模式对岩石单轴压缩性能存在显著区别,两种加载控制模式下岩样的竖向位移均在竖向应力达到相同数值后出现增长速率分离,但前者使试样出现显著的蠕变现象;不同侧限工况下,临空面Y向离面位移的发展可划分为近似线性低速发展和非线性高速发展两个阶段,在位移控制模式下三面侧限条件对应的后期位移发展更为剧烈;最大剪切应变率计算云图显示部分侧限条件下远离侧限面的试样角点优先破坏,但最大剪切应变率数值与侧限数量并非呈线性关系。研究结论对更为精准的确定复杂应力条件下岩土体的强度和形变特征具有一定的参考意义。

关键词：侧限条件单轴压缩 FLAC3D 临空面离面位移

侧限条件对振弦式应力计在混凝土应力量测中的影响性研究

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工程地质学报 2011年第4期19卷 487-491页

作者：石振明管圣功陈锡锋同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 杭州市公路管理局杭州310014

通过在混凝土中直接埋设应力计和在量测区包裹橡皮泥后埋设应力计的对比试验,研究了振弦式钢筋应力计的侧限条件对混凝土应力测量结果的影响。试验结果表明:基于各截面上混凝土与应力计量测区钢筒的应变一致假定,振弦式应力计能较准确... 详细信息

通过在混凝土中直接埋设应力计和在量测区包裹橡皮泥后埋设应力计的对比试验,研究了振弦式钢筋应力计的侧限条件对混凝土应力测量结果的影响。试验结果表明:基于各截面上混凝土与应力计量测区钢筒的应变一致假定,振弦式应力计能较准确地测量混凝土的应力,但其测量值偏小;采用橡皮泥包裹应力计量测区的柔性侧向约束条件与应力计标定时的自由边界条件更为相似,故其能更准确地测量混凝土的应力,但其准确度随荷载增加而有所减小;将应力计直接埋设在混凝土里,由于受到混凝土的侧向约束作用,应力计钢筒的名义轴向刚度提高,故其测量值相应减小。

关键词：振弦式应力计混凝土侧限条件应力

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侧限条件下饱和砂土液化机理试验研究

侧限条件下饱和砂土液化机理试验研究

作者：刘海强北京工业大学

学位级别：硕士

近些年全球范围内地震频发，砂土液化现象作为地震灾害的一种主要形式，常常会引起建筑物基础的不均匀沉降及结构的破坏，造成严重灾害和人员伤亡，给人类带来巨大灾难，尤其是2011年2月发生的新西兰6.3级地震造成了罕见的大面积液化，... 详细信息

近些年全球范围内地震频发，砂土液化现象作为地震灾害的一种主要形式，常常会引起建筑物基础的不均匀沉降及结构的破坏，造成严重灾害和人员伤亡，给人类带来巨大灾难，尤其是2011年2月发生的新西兰6.3级地震造成了罕见的大面积液化，日本3.11地震和汶川地震同样出现了很多新的液化问题，使人们重新认识到土体液化问题的复杂性和深入研究的必要性。关于土体液化问题在室内一般采用常规动态三轴或动态扭剪等实验手段，但其结果往往无法解释实际液化现象。主要原因在于室内试验土单元的应力状态和实际土体应力状态并不一致。为了合理模拟实际场地中土体的受力及变形特性，本文利用土工动态真三轴仪设计开发了一种侧限试验方法。同时，分析研究了侧限条件下饱和砂土液化的机理，及固结条件和土性条件对饱和砂土液化特性的影响等。本论文的主要研究工作及创新点如下：（1）利用真三轴仪设计开发了侧限条件下的饱和砂土液化试验方法。该试验方法成功模拟了实际土体的侧限约束条件，并测得在饱和砂土液化过程中由于应力重分布导致的各应力发展变化情况，为合理描述液化机理提供依据;（2）与常规试验对比，分析了侧限条件下饱和砂土的液化机理：土体在动荷载作用过程中，因软化而引起的侧向变形受到约束，使土体周围的应力发生重新分布，此时孔隙水压力还可以继续升高，从而导致侧压的继续增大，直到侧压增大到与轴压相等，孔隙水压力增大到等于侧压，最终在轴向压力、侧压和孔隙水压力相等的条件下土体发生液化;（3）提出了“持续液化”的概念：通过对应力时程曲线及有效应力路径的分析发现，侧限条件下循环荷载试验中饱和砂土达到初始液化后孔隙水压力和围压随轴向动荷载同步等值变化。随着循环次数的增加，广义剪应力和有效平均主应力逐渐减小，最终土体中几乎没有残余抗剪强度，且始终保持在液化应力水平。基于以上现象本文提出了“持续液化”的概念;（4）针对密砂和中级砂进行了液化实验，试验发现密实砂土和粗颗粒砂土在侧限条件下仍然出现“持续液化”现象，从而进一步揭示了高密度、粗颗粒砂土液化的机理。

关键词：饱和砂土液化侧限条件液化机理真三轴仪

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侧限条件下原状黄土的增湿变形特性研究

能源与环保 2021年第4期43卷 119-123页

作者：金娟陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714099

针对来自西安市某工程基坑的原状黄土试样进行侧限条件下的增湿变形试验,基于孔隙比、干密度、湿陷系数、净竖向应力等关键指标来分析原状黄土的增湿变形特性。经实验研究发现,侧限条件下的原状黄土净竖向应力达到400 kPa的情况下,湿陷... 详细信息

针对来自西安市某工程基坑的原状黄土试样进行侧限条件下的增湿变形试验,基于孔隙比、干密度、湿陷系数、净竖向应力等关键指标来分析原状黄土的增湿变形特性。经实验研究发现,侧限条件下的原状黄土净竖向应力达到400 kPa的情况下,湿陷系数达到最高水平。

关键词：侧限条件竖向应力原状黄土变形特性

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侧限条件下的红砂岩风化土冲击性能试验研究

江西公路科技 2012年第3期 34-37页

作者：陈建东郭志柳卢凯甘芳芳江西省赣南公路勘察设计院江西赣州341000 北京建达道桥咨询有限公司福建分公司福建厦门361000 江西理工大学建筑与测绘工程学院江西赣州341000

本研究采用四种方案对粒径小于20mm的红砂岩风化土进行冲击试验。测定了不同方案下土体含水量、冲沉量、干密度、无侧限抗压强度。得出了在含水量为11％的情况下红砂岩风化土的冲击变形及其加固主要是由于土体的压密所致这一结论。文章... 详细信息

本研究采用四种方案对粒径小于20mm的红砂岩风化土进行冲击试验。测定了不同方案下土体含水量、冲沉量、干密度、无侧限抗压强度。得出了在含水量为11％的情况下红砂岩风化土的冲击变形及其加固主要是由于土体的压密所致这一结论。文章以图表与回归分析相结合的方法分析了冲击能一冲沉量、冲击能一干密度、冲击能一无侧限抗压强度的关系。在一定的情况下揭示了土体中的能量传播规律及红砂岩风化土各参数受冲击能量的影响规律。

关键词：岩土试验侧限条件红砂岩风化土冲击试验研究

初始应力状态对侧限条件黏土动态压缩过程和力学性能的影响

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工程科学与技术 2023年第3期55卷 69-76页

作者：陈骏张祥赵康朴易辉杨仁树中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 矿山灾害预防控制重点实验室山东青岛266590 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083

随着中国能源资源开采逐步向深部转移,采用浅部参数研究深部问题、采用静态参数研究动态问题会造成工程设计时的科学依据不足。由于黏土的初始应力状态对其动力学性质有显著影响,本文采用长时、分级、高压固结方式模拟黏土的原始应力赋... 详细信息

随着中国能源资源开采逐步向深部转移,采用浅部参数研究深部问题、采用静态参数研究动态问题会造成工程设计时的科学依据不足。由于黏土的初始应力状态对其动力学性质有显著影响,本文采用长时、分级、高压固结方式模拟黏土的原始应力赋存环境;采用分离式霍普金森杆(SHPB)试验装置对侧限条件下的高压固结黏土进行峰值应变率范围为200~800 s^(–1)的冲击压缩试验,分析了黏土应力记忆效应、应变率效应和动态压缩过程。结果表明:黏土的应力历史影响了其动态压缩过程,试样依次经历压实段、线弹性加载段、线性卸载段;在动载下,黏土压实段与线弹性加载段应力拐点的均值为3.8 MPa,与先期固结应力4.2 MPa具有相关性,且压实段应变均值约为试样破坏应变的33%。采用200和300 mm的短子弹进行冲击加载时,黏土试样未发生稳定的塑性变形;分析应力–应变率曲线发现,黏土的压实过程吸收了一部分动载能量,使其无法持续进行动态压缩行为,但进入动态压缩阶段后黏土受子弹长度影响较小;黏土试样动态加卸载段模量随应变率同步增加,但加卸载模量的比值稳定在0.45左右,表明更高的冲击速度没有造成试样进一步损伤,这与冲击后的宏观破坏现象及塑性变形分析相互印证。针对软弱、松散颗粒体材料,高压固结方式为研究其动力学性质提供了一种思路。

关键词：土动力学 SHPB 动态力学性能侧限条件深部地应力初始应力状态

不同侧限条件下红黏土竖向压缩性能响应试验分析

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科学技术与工程 2017年第11期17卷 94-102页

作者：邹玉亮薛凯喜胡艳香杨伟峰何松常留成东华理工大学省部共建核资源与环境国家重点实验室培育基地南昌330013

以江西省南昌市典型红黏土为研究对象,通过控制侧限条件和试样含水率实施竖向压缩试验。系统研究了各侧限工况下红黏土强度和变形特征的响应规律。研究结果表明:无侧限、单面、邻面和对面侧限状态的应力-应力关系可划分为四个阶段:(1)... 详细信息

以江西省南昌市典型红黏土为研究对象,通过控制侧限条件和试样含水率实施竖向压缩试验。系统研究了各侧限工况下红黏土强度和变形特征的响应规律。研究结果表明:无侧限、单面、邻面和对面侧限状态的应力-应力关系可划分为四个阶段:(1)压密和弹性变形阶段;(2)非线性强化阶段;(3)软化阶段;(4)稳态流变阶段。抗压强度、残余强度、峰值应变都随着初始含水率的增大呈非线性增加。而三面和四面侧限条件下红黏土抗压强度整体上试样的抗压强度随含水率的升高而降低。在竖向压缩下,裂纹扩展、贯通,形成宏观纵向裂缝,呈现出明显的劈裂破坏特征。含水率一定时,红黏土峰值强度在各侧限条件的大小关系是:单面侧限侧限侧限侧限侧限侧限。

关键词：侧限条件红黏土竖向压缩强度和变形

红黏土竖向压缩性能对侧限条件的响应机理试验研究

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红黏土竖向压缩性能对侧限条件的响应机理试验研究

作者：邹玉亮东华理工大学

学位级别：硕士

土是非连续、非均匀、各向异性体,它是在各种复杂地质环境中经过漫长的地质作用而孕育形成的,外界环境的变迁会使其物理力学性质发生质的变化。对于工程建设而言,土的承载力是最普遍、最重要的力学参数,实验室内通常借助压缩试验来研究... 详细信息

土是非连续、非均匀、各向异性体,它是在各种复杂地质环境中经过漫长的地质作用而孕育形成的,外界环境的变迁会使其物理力学性质发生质的变化。对于工程建设而言,土的承载力是最普遍、最重要的力学参数,实验室内通常借助压缩试验来研究土体强度及变形特性。在自然界中,埋藏在地表深部的岩土体通常处于全围压受力状态,从侧限角度上讲即处于全侧限受压状态。除此之外,自然界中以及工程建设中还分布着处于各种不同的侧限受压条件下的岩土体,参照临空面的数量和相对位置关系可将侧限受压工况划分为:(1)无侧限受压工况;(2)单面侧限受压工况;(3)邻面侧限受压工况;(4)对面侧限受压工况;(5)三面侧限受压工况;(6)完全(四面)侧限6种受压工况。然而,现有的试验条件只能模拟无侧限受压和完全侧限受压工况下岩土体强度、变形特征,而无法适用于其他侧限工况下岩土体的试验测试需求。基于此,本文以国家自然科学基金项目“极端降雨作用下红壤土坡响应试验与灾变机理研究”(项目编号:41462011)为依托,以江西省南昌市典型的第四系红黏土为研究对象,通过自主研发一种侧限可调节式岩土体竖向压缩辅助试验装置,将其与液压伺服压力机相结合,分别开展不同基本物理力学性质、不同侧限条件下红黏土的竖向压缩试验。着重研究了重塑红黏土试样对部分侧限条件的力学响应特征,并借助先进的数值模拟试验手段构建计算模型,以期从竖向应力与应变、及剪切应变率的发展演化等角度全面分析不同侧限工况下岩土体受压过程中所表现出的差异性。通过室内侧限竖向压缩试验和FLAC3D数值模拟试验相结合,经对比分析,较为准确地分析了红黏土在各种复杂工况下的变形及强度特征。该研究将为进一步丰富岩土工程地下空间的利用开发理论提供有益的借鉴。本文的主要工作与研究成果如下:(1)在江西省南昌市经济开发区某段公路施工处采集到大量红黏土试样,对红黏土进行室内基本物理力学性质试验,从而获取红黏土的颗粒级配、塑限WP、液限WL、黏聚力c、内摩擦角φ等基本物理力学参数。(2)通过对不同初始含水率、不同最终含水率和不同干密度的红黏土开展六种侧限工况下的竖向压缩试验,并对各类侧限条件下的红黏土应力-应变关系发展演化特征进行了阶段性划分,剖析了其变化机理。(3)随着最终含水率的增加,无侧限、单面、对面和四面侧限红黏土峰值强度均呈现出先升高后降低的规律。当最终含水率一定时,红黏土残余强度在各侧限条件的大小关系为:无侧限侧限侧限侧限侧限。红黏土的峰值强度、残余强度、峰值应变和压缩模量总体上均随干密度的增大而增大。(4)对室内红黏土侧限竖向压缩试验进行FLAC3D数值模拟试验,针对红黏土立方体试样及试验条件的实际受压工况,采用正六面体模型,实现模拟立方体在无、单面、邻面、对面、三面以及四面侧限状态下的响应机理试验研究,通过对数值模拟和室内试验的试验结果进行对比分析,发现数值模拟和室内试验的结果一致性较好,证明了数值模拟方法的可靠性和有效性,也较好例证了当室内外试验条件难以达到时借助FLAC3D数值模拟手段来完成试验分析的可行性。

关键词：红黏土侧限条件竖向压缩应力应变数值模拟