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平面应变试验与常规三轴试验条件下含细粒土砂力学特性比较研究

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水利与建筑工程学报 2015年第5期13卷 223-227页

作者：唐洪祥张丽娟大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023

为获得某堤坝地基下含细粒土砂的力学特性,进行了平面应变试验,并与常规三轴得到的结果进行了对比,结果显示:对于同样围压平面应变试验的偏差应力及广义剪应力大于常规三轴压缩试验,说明平面应变状态下含细粒土砂的强度较高;在相同的大... 详细信息

为获得某堤坝地基下含细粒土砂的力学特性,进行了平面应变试验,并与常规三轴得到的结果进行了对比,结果显示:对于同样围压平面应变试验的偏差应力及广义剪应力大于常规三轴压缩试验,说明平面应变状态下含细粒土砂的强度较高;在相同的大主应变下,平面应变试验的广义剪应变最大值远大于常规三轴试验;同时,也可以看出平面应变试验下,小主应变反映的侧向膨胀更大,而体积应变远小于常规三轴试验。由此说明,应力状态对含细粒土砂的力学特性有重要的影响,应依据工程中实际的受力状态选择相应的试验方法来确定其力学特性。

关键词：平面应变试验常规三轴试验含细粒土砂应力-应变力学特性

堆积软岩的强度及蠕变特性的三轴及平面应变试验研究

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岩石力学与工程学报 2008年第12期27卷 2403-2410页

作者：叶冠林张锋上海交通大学土木工程系上海200030 名古屋工业大学

堆积软岩的力学特性是依存于应力条件的,但由于高强度岩土材料的试验难度较高,软岩的平面应变或真三轴试验比较少。采用新研制的仪器对堆积软岩进行三轴及平面应变剪切及蠕变试验。首先介绍新研制的平面应变试验仪,该试验仪可以实现初... 详细信息

堆积软岩的力学特性是依存于应力条件的,但由于高强度岩土材料的试验难度较高,软岩的平面应变或真三轴试验比较少。采用新研制的仪器对堆积软岩进行三轴及平面应变剪切及蠕变试验。首先介绍新研制的平面应变试验仪,该试验仪可以实现初始等向固结,还可以测定试样剪切带内部或附近的孔压变化;然后介绍试验流程,包括试样的制作和饱和过程;最后对不同应力条件下软岩的应力–应变关系、应力比–剪涨比关系、蠕变破坏特性等试验数据进行详细分析。研究结果表明:平面应变状态下软岩的强度增加而剪涨量减少;相比于传统的八面体应力空间,建立在tij应力空间中的塑性势更适合软岩;无论三轴还是平面应变条件下,只有当荷载水平达到某一阈值之后软岩才会发生蠕变破坏;蠕变破坏所需时间与荷载相关。

关键词：岩石力学平面应变试验堆积软岩排水剪切排水蠕变

平面应变加、卸荷条件下考虑初始应力的原状黄土强度与变形特性试验研究

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土木工程学报 2019年第5期52卷 90-100页

作者：张玉邵生俊刘瑾丁潇佘芳涛梁昕宇西安工业大学陕西西安710032 西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048 西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048

针对黄土工程中的众多平面应变加、卸载问题,利用平面应变改造后的西安理工大学真三轴仪,模拟黄土原位沉积方向及不同初始应力状态,在不同围压下对不同初始应力状态原状黄土进行竖向加载和侧向卸载平面应变试验,揭示不同初始应力状态原... 详细信息

针对黄土工程中的众多平面应变加、卸载问题,利用平面应变改造后的西安理工大学真三轴仪,模拟黄土原位沉积方向及不同初始应力状态,在不同围压下对不同初始应力状态原状黄土进行竖向加载和侧向卸载平面应变试验,揭示不同初始应力状态原状黄土在加、卸载不同应力路径条件下的强度和变形特性。研究结果表明:两种应力路径条件下的应力应变曲线均呈硬化型,加载曲线均高于卸载,加载强度大于卸载强度,但卸载时,土的强度发挥较快。剪切过程中,黄土的侧向变形与竖向变形均呈非线性关系。竖向加载时,土的初始应力状态k值对土强度和变形的影响与固结围压的大小关系紧密;侧向卸载时,k值的增大可以限制侧向变形的发展。竖向加载条件下的体积应变均为剪缩,侧向卸载时均为剪胀。加、卸载条件下p-q平面内的破坏强度线基本一致,近似呈线性关系。侧向卸载条件下土体破坏时的应变远小于竖向加载和常规三轴试验。随着k值的增大,加、卸载应力路径时,黏聚力均线性减小,内摩擦角均线性增大。

关键词：原状黄土初始应力平面应变试验强度变形

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平面应变条件下结构性黄土本构模型试验研究

岩石力学与工程学报 2018年第2期37卷 485-496页

作者：张玉邵生俊赵敏丁潇梁昕宇张少军西安工业大学建筑工程学院陕西西安710032 西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048

黄土在我国分布广泛,且大多都具有显著的结构性,黄土工程中又有许多平面应变问题,深入研究平面应变条件下结构性黄土的本构关系在理论研究及黄土工程应用中显得尤为重要。为了更合理地描述平面应变条件下结构性黄土的应力–应变关系,基... 详细信息

黄土在我国分布广泛,且大多都具有显著的结构性,黄土工程中又有许多平面应变问题,深入研究平面应变条件下结构性黄土的本构关系在理论研究及黄土工程应用中显得尤为重要。为了更合理地描述平面应变条件下结构性黄土的应力–应变关系,基于临界状态土力学理论,提出一个能够反映平面应变条件的结构性黄土本构模型。在模型建立过程中,引入结构屈服压力,依据平面应变试验结果直接确定固定屈服面和加载屈服面,并验证选取塑性体应变pv?为硬化参量的合理性,使本构模型更符合工程中土体的实际受力过程。模型中各参数物理意义明确,可由等向压缩试验和平面应变剪切试验求得,通过试验曲线与模型计算曲线的对比可知,所建立的本构模型可以较合理地描述平面应变条件下结构性黄土加载条件下的强度、变形特性,具有很好的应用前景。

关键词：土力学黄土平面应变试验临界状态理论屈服面本构模型

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砂土平面应变试验研究

砂土平面应变试验研究

作者：张丽娟大连理工大学

学位级别：硕士

很多的工程事故,如路堤塌陷、基坑坍塌、地基失稳都是平面应变问题,失稳破坏多是局部化剪切破坏,都存在剪切带现象,但是对平面应变条件下的剪切带研究资料还比较少,为了加深对平面应变条件下的剪切带机理的研究,以便更好指导工程实践,... 详细信息

很多的工程事故,如路堤塌陷、基坑坍塌、地基失稳都是平面应变问题,失稳破坏多是局部化剪切破坏,都存在剪切带现象,但是对平面应变条件下的剪切带研究资料还比较少,为了加深对平面应变条件下的剪切带机理的研究,以便更好指导工程实践,本文主要做了一下工作：选取不同粒径和和相对密实度的砂作为本次研究对象,利用新型平面应变仪进行三个围压的平面应变试验。试验过程中,改进后的图像测量系统拍可以拍摄到试样剪切变形的整个过程,经过图测软件可以得到试样的应力-应变关系。同时对比同样试验方法的常规三轴试验,分析了砂在两种试验条件下的变形与强度特征的差别,发现在同样围压下,平面应变条件下的偏差应力及广义剪应力大于常规三轴压缩条件下的,说明平面应变状态下砂的强度较高;在相同的大主应变下,平面应变试验的广义剪应变最大值远大于常规三轴试验;同时,也可以看出平面应变试验下,小主应变反映的侧向膨胀更大,而体积应变远小于常规三轴试验。由此说明,应力状态对砂的力学特性有重要的影响,应依据工程中实际的受力状态选择相应的试验方法来确定其力学特性。通过对试验数据的分析,对平面应变状态下的剪切带有了一定的认识：1)砂有两种破坏形式;2)剪切带开始形成的点的确定方法,当带外点应变开始分叉是剪切带开始形成的标志;3)对比了剪切带倾角的测量值与计算值,同时提出了剪切带宽度的确定方法;4)另外对剪切带内与带外点的应力应变关系进行了分析,得到了一些结论：剪切带内的砂土表现为持续增长的不可恢复的塑性变形,而带外的砂土表现为弹性变形,当试样出现剪切带破坏及应变软化现象后,带外的砂土表现为随剪切带发展的刚体运动或卸载回弹。试样内不同部位的应力-应变关系相差较大,尤其在峰值之后。我们通常常规的方法测得的应力-应变关系只是一种宏观上的平均近似,用这种应力-应变关系来作为试验土体的本构关系可能不太恰当。最后,对平面应变条件下的土体的体积模量进行了研究,考虑中主应力的影响,对体积模量进行了修正,同时得出了修正后的邓肯-张E-B模型参数。

关键词：平面应变仪平面应变试验三轴试验砂剪切带应力-应变

原状黄土的平面应变剪切、屈服性状的试验研究

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土木工程学报 2017年第10期50卷 111-120页

作者：张玉邵生俊何晖赵敏丁潇西安工业大学陕西西安710032 西安理工大学陕西西安710048

黄土工程中有许多平面应变问题。模拟黄土原位沉积方向,通过开展均压固结竖向加载和侧向卸载的平面应变试验,揭示剪切变形特性和屈服、破坏强度变化规律。表明黄土竖向柱状结构抵抗压缩作用,结构屈服前侧胀变形很小,结构屈服后侧胀变形... 详细信息

黄土工程中有许多平面应变问题。模拟黄土原位沉积方向,通过开展均压固结竖向加载和侧向卸载的平面应变试验,揭示剪切变形特性和屈服、破坏强度变化规律。表明黄土竖向柱状结构抵抗压缩作用,结构屈服前侧胀变形很小,结构屈服后侧胀变形发展明显,存在明显的屈服特征,剪切过程呈剪缩硬化性,屈服强度不同于破坏强度;侧向卸载条件下侧胀变形发展明显,结构屈服前竖向压缩变形增长较小,结构屈服后竖向压缩变形增长较大,也存在明显的屈服特征,剪切过程呈剪胀理想塑性,屈服强度与破坏强度近似一致;黄土的竖向加载强度线和侧向卸载强度线服从同一变化规律。不同含水率黄土竖向加载与侧向卸载的剪切变形特性和强度变化规律相似,同一含水率黄土的平面应变强度线近似呈同一线性变化规律。随着含水率的增大,黄土的屈服强度线和破坏强度线依次降低。

关键词：原状黄土平面应变试验剪切变形特性屈服强度破坏强度

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土石混合料的平面应变力学特性的试验研究

土石混合料的平面应变力学特性的试验研究

作者：耿贺翔西安理工大学

学位级别：硕士

土石混合料作为一种较为常见的地质体而广泛存在,其宏观的物理力学性质及变形破坏特征不但取决于“土”的物理力学性质,而且还在很大程度上还取决于“块石”的含量及其空间分布、形态、粒度组成等细观结构特征。在已有的土石混合料力学... 详细信息

土石混合料作为一种较为常见的地质体而广泛存在,其宏观的物理力学性质及变形破坏特征不但取决于“土”的物理力学性质,而且还在很大程度上还取决于“块石”的含量及其空间分布、形态、粒度组成等细观结构特征。在已有的土石混合料力学特性试验中大多数围绕大型直剪试验或大型三轴试验,并未考虑平面应变条件下土石混合料的力学特性。论文针对土石混合料较为常见的平面应变类工程,通过改造后的刚柔混合型大型真三轴仪对土石混合料进行平面应变条件下考虑不同含石量以及固结围压下的固结排水剪切试验和侧向卸载试验,基于试验所得数据对土石混合料在平面应变条件下的力学特性进行了分析研究,为今后进一步完善土石混合料平面应变类工程以及其力学研究提供了重要的依据。本文主要的研究成果如下:(1)在平面应变条件下的固结排水剪切试验中,土石混合料的强度随含石量的增大而增大,并得到了剪切过程中中主应力与中主应力系数以及土石混合料的侧向变形与体应变受含石量与固结围压影响下的变化规律。(2)在平面应变条件下的侧向卸载试验中,分析了不同含石量与固结围压条件下土石混合料的应力-应变关系,得到了中主应力与中主应力系数随着侧向荷载的减小而发生变化的规律,以及不同试验条件对侧向应变与体应变的影响。(3)根据固结排水剪切试验所得数据绘制了土石混合料的莫尔圆以及强度包络线,得到了黏聚力随含石量的增大而线性增大,内摩擦角虽然也随含石量的增大而增大,但当含石量大于50%后,其变化的幅度有所减小。(4)依据推广得到的黏性土中主应力关系式与强度准则公式,对试验所得数据进行验证,结果表明整体上中主应力实测值与Lade-Duncan强度准则的计算值比较接近,而在p-q曲线上(?)空间滑动面强度准则的计算值与试验的实测值契合程度较高。(5)依据土石混合料平面应变侧向卸载试验条件下得到的侧向应力-应变曲线,分析了非线性复合幂函数模型参数受土石混合料内部含石量影响下的变化规律,并验证了该模型的适用性。

关键词：平面应变试验土石混合料剪切变形强度准则复合幂模型

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粘性土室内平面应变试验的颗粒流模拟

水利学报 2002年第12期33卷 11-17页

作者：廖雄华周健徐建平林利敏同济大学地下建筑与工程系上海200092 武汉轨道交通有限公司总工办湖北武汉430017 浙江财经学院浙江杭州310012

作为颗粒流理论实际应用的前期可行性研究,针对具有凝聚力的内摩擦材料粘性土进行了室内平面应变试验结果的颗粒流仿真。对三维颗粒流数值仿真技术(PFC2D)的4组数值仿真结果和粘土试样室内平面应变试验的实测曲线进行了对比,研究表明利... 详细信息

作为颗粒流理论实际应用的前期可行性研究,针对具有凝聚力的内摩擦材料粘性土进行了室内平面应变试验结果的颗粒流仿真。对三维颗粒流数值仿真技术(PFC2D)的4组数值仿真结果和粘土试样室内平面应变试验的实测曲线进行了对比,研究表明利用颗流理论所建立起来的PFC2D数值仿真试验模型是能够通过改变计算模型中颗粒单元的性质,以及颗粒集合体的级配特征等给出与真实材料土工试验类似的本构行为的,这种可行性最根本的意义在于基于颗粒流理论的数值仿真试验能够突破常规土工试验在仪器设备能力、试验条件上的局限性,对实际土样的本构行为做出理论方面的预测。此外针对颗粒流仿真试样的细观力学特征与物理试样宏观力学响应之间的关系进行了参数研究,并揭示了一些规律。

关键词：粘性土室内平面应变试验颗粒流模拟

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平面应变条件下水泥土强度特性试验研究

岩土力学 2011年第8期32卷 2325-2330页

作者：宋新江徐海波安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院安徽蚌埠233000

通过水泥土平面应变试验和三轴压缩固结排水试验(CD试验),对水泥土力学特性进行研究,讨论两种试验条件下水泥土的应力-应变曲线变化特点和强度特性。试验结果表明,水泥土的应力-应变曲线为软化型,软化程度与围压有关,平面应变条件下水... 详细信息

通过水泥土平面应变试验和三轴压缩固结排水试验(CD试验),对水泥土力学特性进行研究,讨论两种试验条件下水泥土的应力-应变曲线变化特点和强度特性。试验结果表明,水泥土的应力-应变曲线为软化型,软化程度与围压有关,平面应变条件下水泥土软化明显;CD试验和平面应变试验的强度破坏线均为直线,可用摩尔-库仑强度准则来描述;两种试验条件下的残余强度均随围压的增加呈线性增大,其中平面应变试验残余强度高于CD试验,残余强度与峰值强度的比值随围压的增大而增大,增大速率减小;平面应变条件下,水泥土的破坏强度约为三轴CD试验的1.4～1.6倍。从微观结构和能量守恒原理解释了CD试验和平面应变试验水泥土软化成因,认为水泥水化物等凝胶材料是水泥土软化的主要因素,且中主应力的存在使水泥土软化更加明显。

关键词：水泥土平面应变试验三轴固结排水试验强度