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高地应力卸荷条件下错动带塑性变形规律与硬化特征

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岩土力学 2022年第1期43卷 97-109页

作者：段淑倩高坡江权周扬一徐鼎平郑州大学土木工程学院河南郑州450001 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 东北大学深部金属矿山安全开采研究中心辽宁沈阳110819

为阐明高地应力地下工程开挖卸荷条件下错动带变形破坏的塑性规律与硬化特征,通过一系列不同围压、不同加卸荷应力路径下的三轴试验,着重研究了不同加卸荷应力路径下的错动带塑性变形规律;基于试验结果,在应力空间进一步探究了等效塑性... 详细信息

为阐明高地应力地下工程开挖卸荷条件下错动带变形破坏的塑性规律与硬化特征,通过一系列不同围压、不同加卸荷应力路径下的三轴试验,着重研究了不同加卸荷应力路径下的错动带塑性变形规律;基于试验结果,在应力空间进一步探究了等效塑性功、等效塑性应变、塑性体应变等内变量作为硬化参数的应力路径相关性,并提出应力路径无关的硬化参量修正公式。研究结果表明:(1)高地应力下错动带的变形力学特性存在着明显的应力路径效应,在相同卸荷应力路径下,高围压会抑制错动带试样环向塑性变形的发展;在相同初始围压下,卸轴压卸围压应力路径下错动带试样的塑性体积残余应变(6%)明显大于其余卸荷应力路径(2%~4%);不同应力路径对错动带塑性体积变形的促进作用为卸轴压卸围压应力路径>恒轴压卸围压应力路径>增轴压卸围压应力路径;(2)错动带在不同卸荷路径变形破坏过程中,其塑性体应变、等效塑性应变、等效塑性功等内变量均存在一定的应力路径相关性,因而在错动带的弹塑性分析中,直接将以上任何一个状态参量作为其硬化参数并假定其与应力路径无关是不准确的。为此,提出等效塑性功修正方法,发现当修正等效塑性功公式中反映错动带材料特性的参数n_(s)=-0.4时,修正等效塑性功具有明显的应力路径无关性,更适宜作为高地应力卸荷条件下错动带的硬化参数来描述其卸荷塑性应变硬化特征。揭示的错动带塑性力学特性可进一步深化高地应力卸荷条件下错动带的变形破坏认识,为实际工程中错动带的破坏机制分析和支护控制提供理论依据。

关键词：错动带高地应力卸荷塑性变形硬化特征

加卸荷工况对注浆砂土-混凝土接触面剪切特性影响

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工程科学与技术 2022年第5期54卷 103-110页

作者：吴悦刘丰铭赵春风侯忠伟王有宝涂义亮韩达光重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 同济大学土木工程学院上海200092 重庆鲁汶智慧城市与可持续发展研究院重庆401135 重庆建筑工程职业学院重庆400072 成都市城乡建设委员会四川成都610094

土-结构物接触面力学特性是岩土工程领域研究的重点与热点问题之一,揭示其机理有利于促进对桩基础、挡土墙等结构物承载性能的认识。本文采用自主设计研发的注浆设备和室内后注浆试验方法,对3种注浆量和4种加、卸荷工况下,共计28组注浆... 详细信息

土-结构物接触面力学特性是岩土工程领域研究的重点与热点问题之一,揭示其机理有利于促进对桩基础、挡土墙等结构物承载性能的认识。本文采用自主设计研发的注浆设备和室内后注浆试验方法,对3种注浆量和4种加、卸荷工况下,共计28组注浆和未注浆大型接触面进行直剪试验,分析不同加、卸荷工况对注浆砂土-混凝土接触面力学特性和剪切影响范围的影响。结果表明:注浆可逐渐消除加卸荷产生的接触面初始剪切模量和剪切应力差异。未注浆接触面未出现软化;注浆接触面呈现软化现象,并且软化出现在剪切法向应力较小的卸荷接触面剪切过程中。后注浆主要通过提高接触面等效黏聚力,改善接触面力学特性,对接触面等效内摩擦角无明显影响。同一注浆量下,浆液对无卸荷工况接触面等效黏聚力的改善效果优于卸荷工况;卸荷工况的接触面剪切影响范围略大于无卸荷工况;加卸荷和注浆工况下,接触面剪切影响范围与接触面峰值剪切应力呈正相关。同一剪切法向应力下,注入浆液,通过压密注浆形成浆块,增大接触面混凝土板的粗糙度,改善卸荷接触面剪切特性;通过浆液渗透形成浆土混合体,对无卸荷接触面处土体特性进行改善。研究成果可为实际工程中桩基工程后注浆提供指导。

关键词：接触面卸荷剪切带力学特性注浆

考虑先期卸荷静偏应力的花岗岩残积土动力特性研究

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振动与冲击 2022年第17期41卷 93-100页

作者：舒荣军孔令伟黎澄生刘炳恒简涛中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学工程科学学院北京100049 汕头大学土木与环境工程系广东汕头515063

先期静偏应力对土体的动力特性具有重要影响,以往的研究多侧重于加载引起的静偏应力,考虑先期卸荷作用影响的土体动力性质试验研究还很少见。围绕先期卸荷条件下原状花岗岩残积土的动力响应特征,开展了一系列包含先期卸荷阶段的动态三... 详细信息

先期静偏应力对土体的动力特性具有重要影响,以往的研究多侧重于加载引起的静偏应力,考虑先期卸荷作用影响的土体动力性质试验研究还很少见。围绕先期卸荷条件下原状花岗岩残积土的动力响应特征,开展了一系列包含先期卸荷阶段的动态三轴试验;基于土体强度包络线、试样固结及卸荷后应力状态三者之间的位置关系定义了卸荷度,用于表征实践中受诸多因素影响的土体应力释放程度,卸荷度反映了卸荷土体距离破坏状态的相对远近;根据试验结果分析了动应力幅值和卸荷度对土体累积塑性变形和动强度的影响规律。结果表明:随着动应力幅值的增大,轴向塑性变形累积模式加速向“破坏型”发展;先期卸荷作用助长了花岗岩残积土的轴向累积塑性变形,间接表现为临界动应力幅值随卸荷度的增大而减小,且此种助长效应随卸荷度的增大呈非线性(加速)增强趋势;相同循环周次下,花岗岩残积土的动强度随卸荷度的增大而减小。在此基础上,以临界动应力幅值为归一化因子,发现不同卸荷度下土体的动强度曲线可归一化为唯一的曲线,据此建立了可考虑先期卸荷程度影响的花岗岩残积土动强度表达式。

关键词：花岗岩残积土卸荷静偏应力累积变形动强度

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岩体模型双向加载巷道开挖卸荷效应

煤炭学报 2023年第9期48卷 3384-3392页

作者：周俊赵光明孟祥瑞董春亮刘崇岩马龙培许文松安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232000 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232000 安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232000 奥卢大学矿业学院芬兰奥卢90570

动态卸荷具有瞬时性,瞬态卸荷效应在深部岩体爆破开挖过程中产生影响。为了研究巷(隧)道围岩在动态开挖卸荷条件下的变形规律及破坏机制,实现围压加载条件下巷(隧)道开挖卸荷过程良好的模拟与再现,深入了解岩体开挖瞬态卸荷的动态特征... 详细信息

动态卸荷具有瞬时性,瞬态卸荷效应在深部岩体爆破开挖过程中产生影响。为了研究巷(隧)道围岩在动态开挖卸荷条件下的变形规律及破坏机制,实现围压加载条件下巷(隧)道开挖卸荷过程良好的模拟与再现,深入了解岩体开挖瞬态卸荷的动态特征及动力效应。采用自主研发的巷道围岩动力扰动相似模拟试验装置,进行巷道开挖瞬态卸载破坏的相似模拟试验,并使用应变仪、高速摄影仪及光纤解调仪对试验过程进行实时监测。获得了动态开挖卸荷全过程的应力-时间曲线,监测到裂纹产生与扩展及开挖后岩体测点的拉压状态。试验结果表明:在动态开挖过程中围岩应力经历了原岩应力阶段、动态加载阶段、动态卸载阶段、初始应力卸载阶段和蠕变阶段这5个阶段。巷(隧)道开挖后围岩布置的各监测点应变变化不一,有压变化也有拉变化,模型整体呈受压状态,开挖卸荷后岩体有蠕变现象。捕捉到卸荷效应过程中裂纹扩展,首先,动态冲击快速产生围岩径向裂纹,随开挖巷(隧)道形成,围岩储存能量快速朝临空面释放,在拉应力作用下产生环向裂纹。环向裂纹垂直径向裂纹产生并沿相邻径向裂纹扩展,产生的环向裂纹平行于临空面。巷道围岩动力扰动相似模拟试验系统监测到动态岩体模型开挖过程的瞬态卸荷效应,卸荷应变随距离产生变化,将开挖后的岩体模型分为卸荷近区、卸荷中区和卸荷远区。

关键词：动态开挖围岩相似材料双向加载卸荷裂纹

某大型引调水工程下部存在滑坡体的防护设计与研究

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云南水力发电 2024年第5期40卷 85-89页

作者：吴彰松吴雪萍张巧树邹路阳云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650000 碧桂园生活服务集团股份有限公司昆明分公司云南昆明650000 云南省能源研究院有限公司云南昆明650000 通用技术昆明机床股份有限公司云南昆明650000

结合西南某大型引调水工程下部存在滑坡体的情况,采用理正及AutoBank2种软件对该滑坡体及由滑坡体引起的边坡失稳问题做了防护设计与研究,发现理正软件功能更为齐全,并认为在现状滑坡体的下滑不会对人民群众造成损失的情况下,可以仅用... 详细信息

结合西南某大型引调水工程下部存在滑坡体的情况,采用理正及AutoBank2种软件对该滑坡体及由滑坡体引起的边坡失稳问题做了防护设计与研究,发现理正软件功能更为齐全,并认为在现状滑坡体的下滑不会对人民群众造成损失的情况下,可以仅用软件计算滑坡体完全卸荷后滑坡体上部边坡及倒虹吸管道的稳定性。通过理正软件的计算,得到了滑动面上剩余下滑力的分布情况,并以此来确定边坡防护方式及边坡防护位置。

关键词：滑坡卸荷剩余下滑力边坡防护

钢骨混凝土筒体-巨型拱悬吊式钢结构施工技术

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建筑技术 2024年第4期55卷 390-394页

作者：邱时秒郭骅锐王东平赵家欢何飞飞中国建筑第二工程局有限公司华南分公司广东深圳518048 江苏沪宁钢机股份有限公司江苏宜兴214220

随着各类建筑工程使用要求的日益增加和钢结构施工技术的逐渐成熟,能兼顾受力需求、使用面积的钢结构体系越来越受青睐,其中采用钢骨混凝土核心筒加钢结构体系的建筑尤为普遍,设计中钢结构支撑、受力体系选择的不同,对于施工方法、施工... 详细信息

随着各类建筑工程使用要求的日益增加和钢结构施工技术的逐渐成熟,能兼顾受力需求、使用面积的钢结构体系越来越受青睐,其中采用钢骨混凝土核心筒加钢结构体系的建筑尤为普遍,设计中钢结构支撑、受力体系选择的不同,对于施工方法、施工难度、工期等都有十分重要的影响。钢结构主受力构件选择采用核心筒顶部巨型拱悬吊式结构的设计作法,对设计、施工都有巨大的挑战。以趣店科技金融创新园区项目主体工程1号楼上部主楼为例,对大型悬吊式钢结构施工技术进行分析探讨,可为类似工程施工提供参考。

关键词：钢结构巨型拱悬吊临时支撑卸荷

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卸荷条件下岩体裂隙扩展贯通及能量演化机制

地下空间与工程学报 2022年第5期18卷 1521-1531页

作者：郭颖泉岑夺丰李悦黄达河北工业大学土木与交通学院天津300401 北京爱地地质勘察基础工程公司北京100043

采用颗粒流软件PFC模拟了单轴压缩、双轴压缩和卸围压条件下裂隙倾角和岩桥倾角分别对含单裂隙和双裂隙岩体的裂纹扩展贯通的影响,对比分析了不同应力路径下裂隙岩体破裂演化过程,总结了裂纹扩展贯通模式,揭示了裂纹扩展贯通的细观力学... 详细信息

采用颗粒流软件PFC模拟了单轴压缩、双轴压缩和卸围压条件下裂隙倾角和岩桥倾角分别对含单裂隙和双裂隙岩体的裂纹扩展贯通的影响,对比分析了不同应力路径下裂隙岩体破裂演化过程,总结了裂纹扩展贯通模式,揭示了裂纹扩展贯通的细观力学机制和裂隙岩体损伤破裂的能量机制。研究表明:卸围压条件下岩样张性破坏略弱于单轴压缩条件但远强于双轴压缩条件,而剪性破坏远强于单轴压缩条件但略弱于双轴压缩条件;裂隙尖端应力集中导致岩体开裂,随后张性翼裂纹受拉应力场驱使沿拉应力释放区与压应力区边界延伸扩展,剪切裂纹受压应力场驱使,其扩展路径处压应力释放;裂隙岩体发生卸荷破坏时,内部损伤和贯通裂隙的产生会导致耗散能的急剧增加。

关键词：裂隙扩展细观力学能量演化卸荷颗粒流

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合肥膨胀土轴向卸荷回弹变形的试验研究

地下空间与工程学报 2022年第5期18卷 1556-1564页

作者：侯晓亮谭晓慧合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009

为研究轴向卸荷路径下的土体回弹变形特性以及初始含水率和蒙脱石粉含量等指标的影响,以合肥膨胀土为研究对象,开展了一系列的室内一维压缩回弹试验。试验结果表明:卸荷时合肥膨胀土样的e-p曲线具有明显的先缓后陡特征;每级卸荷量越大,... 详细信息

为研究轴向卸荷路径下的土体回弹变形特性以及初始含水率和蒙脱石粉含量等指标的影响,以合肥膨胀土为研究对象,开展了一系列的室内一维压缩回弹试验。试验结果表明:卸荷时合肥膨胀土样的e-p曲线具有明显的先缓后陡特征;每级卸荷量越大,膨胀土产生的回弹变形量也就越大;与其他土质相比,合肥膨胀土的一维压缩回弹变形偏低;最大轴向荷载、卸荷比等指标与回弹变形指标之间具有良好的拟合函数关系;相同卸荷比条件下,试样回弹变形量随初始含水率增高而相应增大;当初始含水率较低时,试样的非饱和吸力会抑制土样的回弹变形;蒙脱石粉含量与试样的一维压缩回弹变形之间具有很好的正相关性。这表明膨胀土的胀缩性会影响到膨胀土基坑坑底土体产生的回弹变形量。

关键词：回弹变形卸荷膨胀土基坑

不同应力路径下灰岩卸荷损伤特性演化规律研究

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防灾减灾工程学报 2023年第6期43卷 1434-1444页

作者：陈天楠邓华锋李建林刘立鹏陈兴周李涛三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 中国水利水电科学研究院水利部水工程建设与安全重点实验室北京100038 西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

为探究应力路径对灰岩卸荷力学特性的影响机制,考虑恒偏压卸围压、恒轴压卸围压及加轴压卸围压三种卸荷应力路径,分别进行了卸荷试验和数值模拟,分析了不同卸荷应力路径下灰岩的能量释放规律及细观损伤演化规律。研究结果表明:(1)卸荷... 详细信息

为探究应力路径对灰岩卸荷力学特性的影响机制,考虑恒偏压卸围压、恒轴压卸围压及加轴压卸围压三种卸荷应力路径,分别进行了卸荷试验和数值模拟,分析了不同卸荷应力路径下灰岩的能量释放规律及细观损伤演化规律。研究结果表明:(1)卸荷应力路径对灰岩宏观力学特性影响显著,恒偏压卸围压路径下,岩样卸荷强度最低,变形模量与泊松比变化趋势最缓,但变化幅度最大,而加轴压卸围压路径下,其卸荷强度最大,但变形参数变化幅度较小;(2)三种卸荷应力路径下,卸荷过程中耗散能占比大小依次为恒偏压卸围压>恒轴压卸围压>加轴压卸围压,弹性应变能占比大小则为加轴压卸围压>恒轴压卸围压>恒偏压卸围压,说明外力所做的功在恒偏压卸围压方案下多转化为耗散能用于裂纹发育,对应破坏时的损伤变量最大,而加轴压卸围压方案下多转化为弹性应变能储存于岩样内部,卸荷破坏更为突然;(3)数值模拟结果分析发现,恒偏压卸围压方案下,卸荷过程中的裂纹总数量和张拉裂纹占比最大,卸荷损伤程度最高,对应的损伤变量最大,而加轴压卸围压方案下岩样的裂纹数量最少,损伤变量最小,卸荷过程中岩样内部的细观损伤发育规律进一步说明了应力路径对其宏观力学特性的影响。

关键词：卸荷应力路径变形特征能量释放细观损伤