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孔隙水压力对锯齿状结构面剪切蠕变特性的影响

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岩土力学 2020年第9期41卷 2901-2912页

作者：张峰瑞姜谙男杨秀荣大连海事大学道路与桥梁工程研究所辽宁大连116026

为探究孔隙水压对岩体结构面剪切蠕变特性的影响,自主研制了结构面一体化制作模具和多功能剪切流变仪,开展了孔隙水压力下锯齿状结构面的剪切蠕变试验,分析了孔隙水压对结构面蠕变变形、蠕变速率和长期强度的影响。试验结果表明:不同孔... 详细信息

为探究孔隙水压对岩体结构面剪切蠕变特性的影响,自主研制了结构面一体化制作模具和多功能剪切流变仪,开展了孔隙水压力下锯齿状结构面的剪切蠕变试验,分析了孔隙水压对结构面蠕变变形、蠕变速率和长期强度的影响。试验结果表明:不同孔隙水压力下的结构面先后经历了瞬时变形阶段、减速蠕变阶段和稳定蠕变阶段,并且孔隙水压力的增大促进了结构面非线性特征的发展;随着孔隙水压力的增大,结构面瞬时位移、蠕变位移和稳态蠕变速率逐渐增大,而蠕变时长、破坏应力和长期强度均呈现明显降低的趋势。根据试验结果,考虑孔隙水压力对模型参数的影响,将蠕变模型中的瞬时剪切模量、黏性剪切模量以及黏性系数替换为孔隙水压力的函数,构建了能够反映孔隙水压力影响的结构面蠕变模型,并对模型参数进行辨识,将试验曲线和理论模型曲线进行对比,验证了模型的正确性和适用性。研究成果对富水区岩体长期稳定性分析提供一定的理论指导。

关键词：孔隙水压力结构面剪切蠕变试验蠕变模型

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基于耗散能量的饱和黄土动孔压模型

岩土力学 2023年第8期44卷 2238-2248页

作者：简涛孔令伟柏巍舒荣军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试验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

通过一系列不排水动三轴试验探究了饱和黄土振动液化过程中孔隙水压力和累积耗散能量的演化模式,并讨论了围压、动应力幅值和固结应力比对其演化过程的影响。结果表明:饱和黄土的孔隙水压力和耗散能量随着循环荷载作用逐渐累积。固结围... 详细信息

通过一系列不排水动三轴试验探究了饱和黄土振动液化过程中孔隙水压力和累积耗散能量的演化模式,并讨论了围压、动应力幅值和固结应力比对其演化过程的影响。结果表明:饱和黄土的孔隙水压力和耗散能量随着循环荷载作用逐渐累积。固结围压抑制孔隙水压力增长而消耗更多能量;更大的动应力幅值使得孔隙水压力增长更快而消耗能量更少;等压固结下,孔隙水压力增长至围压从而触发初始液化,而偏压固结下,通常先达到振动液化应变标准而孔隙水压力并没有增长至围压水平,并且固结应力比越大,液化时孔隙水压力越小,消耗能量也更少。归一化孔隙水压力u/σ0’与累积耗散能量W/Wf之间关系受围压、循环应力比和固结应力比影响较小,可统一用双曲线模型表示。

关键词：饱和黄土振动液化孔隙水压力累积耗散能量

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尾矿渗透破坏及其导波监测试验研究

岩土力学 2023年第2期44卷 415-424页

作者：何文陈豪郑场松卢博凯王慢慢江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 江西理工大学江西省矿业工程重点实验室江西赣州341000 江西理工大学钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心江西赣州341000

采用自主设计的尾矿渗透破坏仪,模拟上游水位不断升高,水力梯度持续增加的情况下尾矿发生渗透破坏的全过程。总结了尾矿渗透破坏现象和演化过程,分析了尾矿中的孔隙水压力和弯曲导波参数随时间的变化规律,研究了尾矿渗透破坏过程中弯曲... 详细信息

采用自主设计的尾矿渗透破坏仪,模拟上游水位不断升高,水力梯度持续增加的情况下尾矿发生渗透破坏的全过程。总结了尾矿渗透破坏现象和演化过程,分析了尾矿中的孔隙水压力和弯曲导波参数随时间的变化规律,研究了尾矿渗透破坏过程中弯曲导波信号b值和分形维数的演化规律。根据孔隙水压力和弯曲导波特征参数的变化特征,提出尾矿渗透破坏等级的评价标准。结果表明:(1)在尾矿渗透破坏过程中,孔隙水压力随着水力梯度的增加而增加,但当水力梯度增加到一定程度时,孔隙水压力会出现突降现象。(2)尾矿渗透破坏是一个循序渐进的过程,在这一过程中的弯曲导波参数表现为基本无信号、微弱信号、强信号和剧烈信号,分别对应尾矿正常运行阶段、发展阶段、破坏前期和最终渗透破坏阶段。(3)导波的b值和分形维数在尾矿最终渗透破坏前一直处于低水平状态,在临近渗透破坏时剧烈震荡。(4)通过对弯曲导波参数分析,提出了尾矿渗透破坏程度的量化指标,将尾矿渗透破坏分为4个预警级别,并用蓝、黄、橙、红4种警报颜色对应相应级别的预警。

关键词：尾矿渗透破坏孔隙水压力弯曲导波预警

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复杂初始应力状态下松砂多向循环单剪特性

岩土力学 2023年第9期44卷 2555-2565页

作者：李尧李嘉评长安大学公路学院陕西西安710064 青岛市政工程设计研究院山东青岛266000

松砂极易液化,微小的应力状态变化也会影响其液化特性。基于多向循环单剪试验,采用松砂作为试验材料,开展不同静剪应力大小、方向和复杂剪切路径下的循环单剪试验,研究复杂初始应力状态下松砂循环单剪特性,得到以下主要结论:(1)随静剪... 详细信息

松砂极易液化,微小的应力状态变化也会影响其液化特性。基于多向循环单剪试验,采用松砂作为试验材料,开展不同静剪应力大小、方向和复杂剪切路径下的循环单剪试验,研究复杂初始应力状态下松砂循环单剪特性,得到以下主要结论:(1)随静剪应力比增大,试样剪应力峰值增大,第1个循环内孔隙水压力增量变大,试样更易液化;初始静剪应力大小对孔隙水压力的影响在剪切初期更显著。(2)随初始静剪应力和动剪应力主轴之间夹角增大,试样在X方向的剪应力峰值减小,试样孔隙水压力加速增长,在第1个循环以及最后1个循环内孔隙水压力增量变大,循环间差值增大,试样更易发生瞬时液化。(3)8字形剪切路径试样的应力-应变滞回圈面积最大,每个循环消耗能量最多,圆形剪切路径次之,直线剪切路径最小。复杂剪切路径会在剪切开始时诱发孔隙水压力的突然增加,加大各循环中孔隙水压力的增量,试样更易液化。(4)影响松砂液化因素的排序为:初始静剪应力与动剪应力夹角、剪切路径、初始静剪应力大小。

关键词：多向循环单剪试验松砂复杂初始应力液化孔隙水压力应力路径应力反转

絮凝-真空-电渗联合加固滩涂软土的模型试验研究

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岩土力学 2022年第9期43卷 2383-2390页

作者：张雷吕延栋王炳辉金丹丹竺明星方晨江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212100 南京工业大学岩土工程研究所江苏南京211816 江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013 内布拉斯加大学林肯分校土木工程系美国林肯68583

针对真空预压作用下排水板淤堵与排水条件受限等问题,提出絮凝-真空-电渗联合加固法。首先通过沉降柱试验确定合适的有机絮凝剂,然后采用该絮凝剂,分别在48 h(开始介入真空预压,固结度为0)、60 h(排水速率明显下降,固结度为60%)及84 h(... 详细信息

针对真空预压作用下排水板淤堵与排水条件受限等问题,提出絮凝-真空-电渗联合加固法。首先通过沉降柱试验确定合适的有机絮凝剂,然后采用该絮凝剂,分别在48 h(开始介入真空预压,固结度为0)、60 h(排水速率明显下降,固结度为60%)及84 h(排水速率近乎0,固结度为80%)时介入电渗,开展不同电渗介入时间的絮凝-真空-电渗联合加固试验。试验从排水量、十字板剪切强度、含水率与孔压等对比分析联合加固的有效性,确定其最佳电渗介入时间。试验结果表明:当固结度为80%时介入电渗,絮凝-真空-电渗联合加固法能够有效地抑制排水速率减小的趋势,增长有效排水时间。同时,土体的抗剪强度和承载力亦得到大幅提升,孔压消散更加均匀。此外,在阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的作用下,初始排水速率快,在一定程度上使土体的渗透性得到提升,有效地解决了排水板淤堵问题,说明絮凝-真空-电渗联合加固法具有较强的优越性。

关键词：真空预压电渗絮凝十字板剪切强度孔隙水压力

海上风电三筒导管架基础地基土的抗液化性能研究

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太阳能学报 2023年第5期44卷 342-348页

作者：孙鹏赵业彬李婧宜潘辰张浦阳山东电力工程咨询院有限公司济南250013 天津大学建筑工程学院天津300072

针对海上风电三筒导管架基础开展振动台试验,主要研究地基土的超孔隙水压力和加速度,并利用有限元软件ADINA对海上风电三筒导管架基础地基土在地震作用下的动力响应进行数值模拟,将试验结果与数模结果进行对比,发现二者吻合较好。进一... 详细信息

针对海上风电三筒导管架基础开展振动台试验,主要研究地基土的超孔隙水压力和加速度,并利用有限元软件ADINA对海上风电三筒导管架基础地基土在地震作用下的动力响应进行数值模拟,将试验结果与数模结果进行对比,发现二者吻合较好。进一步选取3种不同烈度的地震进行有限元模拟,主要分析其超孔隙水压力和加速度的分布规律,结果表明三筒导管架基础筒内土体的抗液化性能高于筒外土体,筒壁底端附近为液化高风险区,三筒导管架基础的上部荷载作用及环箍效应对地基土的抗液化性能有提高作用。

关键词：海上风电土体液化孔隙水压力加速度数值模拟三筒导管架基础

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有压冻融土体孔隙水压力变化试验研究

中国矿业大学学报 2022年第4期51卷 632-641页

作者：黄永庭马巍何鹏飞栗晓林中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学工程科学学院北京100049 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050 嘉兴学院建筑工程学院浙江嘉兴314001

基于室内试验,开展了周期温度边界和上覆荷载共同作用下土体内部孔隙水压力变化及变形发展规律研究.结果表明:土体内部孔隙水压力的变化同时受到温度、上覆荷载以及冻融周期等因素的综合影响.融化过程中,孔隙水压力在短时间内快速增大... 详细信息

基于室内试验,开展了周期温度边界和上覆荷载共同作用下土体内部孔隙水压力变化及变形发展规律研究.结果表明:土体内部孔隙水压力的变化同时受到温度、上覆荷载以及冻融周期等因素的综合影响.融化过程中,孔隙水压力在短时间内快速增大后消散.冻结过程中,孔隙水压力先增大后减小.孔隙水压力变化幅度随上覆荷载的增大而增大,在冻融周期为8 h温度边界条件下,上覆荷载由50 kPa增加至150 kPa,试样高度77 mm处孔隙水压力平均变化幅度由13.4 kPa增加至46.0 kPa.冻融周期越大,孔隙水压力的变化幅度越大.在周期温度边界和上覆荷载共同作用下,试样竖向变形呈现阶梯型发展趋势,且量值主要受上覆荷载影响.荷载相同时,冻融周期对试样最终竖向变形值影响较小,上覆荷载为100 kPa时,冻融周期4 h和8 h温度边界条件下试样的最终竖向变形分别为10.5 mm和11.2 mm.

关键词：孔隙水压力荷载变形冻融周期

孔隙水压力作用下热处理北山花岗岩变形特性试验研究

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岩土工程学报 2016年第S2期38卷 330-335页

作者：胡少华章光赵顺利姜秀玲陈益峰周创兵武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 南昌大学建筑工程学院江西南昌330033

为研究热-水-力耦合作用对岩石变形特性的影响,利用岩石THM耦合试验系统,对高温热处理后的岩石试样开展高孔隙水压力作用下三轴压缩试验,研究了热处理北山花岗岩在水-力耦合作用下的应力-应变曲线、力学特性、破坏特征以及损伤演化过程... 详细信息

为研究热-水-力耦合作用对岩石变形特性的影响,利用岩石THM耦合试验系统,对高温热处理后的岩石试样开展高孔隙水压力作用下三轴压缩试验,研究了热处理北山花岗岩在水-力耦合作用下的应力-应变曲线、力学特性、破坏特征以及损伤演化过程。研究结果表明,不同孔隙水压力作用下的s_1-e_1曲线在微裂隙压密和线弹性变形阶段基本重合,轴压增大到裂纹扩展阶段s_1-e_1曲线开始明显偏离,孔隙水压力越大,s_1-e_1曲线向1e轴偏离得越快,试样的峰值强度越低,峰值轴向应变越小,剪切破坏面倾角越陡,损伤演化的速度越快。研究成果表明:孔隙水压力对岩石损伤破坏的影响主要表现在加速岩石从裂纹不稳定扩展到宏观失稳的过程。

关键词：北山花岗岩高温热处理孔隙水压力变形特性损伤演化

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原状膨胀土剪切力学特性的应变速率效应

岩土力学 2022年第12期43卷 3327-3334,3346页

作者：李新明贾亚垒王志留尹松中原工学院建筑工程学院河南郑州450007

为研究应变速率对原状膨胀土力学性状的影响,通过GDS三轴试验系统进行了不同速率和围压下的固结不排水三轴剪切试验,分析了应力-应变曲线、孔隙水压力、剪切强度以及破坏模式随应变速率的变化规律。结果表明:不同应变速率下,膨胀土应力... 详细信息

为研究应变速率对原状膨胀土力学性状的影响,通过GDS三轴试验系统进行了不同速率和围压下的固结不排水三轴剪切试验,分析了应力-应变曲线、孔隙水压力、剪切强度以及破坏模式随应变速率的变化规律。结果表明:不同应变速率下,膨胀土应力-应变曲线均呈应变硬化型。随着应变速率的增加,不排水剪切强度单调递增,引入应变速率参数ρ0.9后发现,不排水强度增长率为14.3%~23.2%,平均值为18.4%。低围压下,应变速率对孔隙水压力影响较小,随着围压的增大,孔隙水压力的发展趋势由软化型转变为硬化型,孔隙水压力峰值随应变速率的增大而减小。原状膨胀土应变速率效应与其多裂隙性密切相关,破坏形式表现为小应变速率下主剪切带与次剪切带共存,大应变速率下仅有主剪切带,裂隙或多剪切带的出现强化了膨胀土强度的应变速率效应。

关键词：原状膨胀土应变速率不排水剪切强度孔隙水压力