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横观各向同性非饱和黄土的真三轴试验研究

岩土工程学报 2022年第S1期44卷 74-79页

作者：郭楠陈正汉杨校辉高登辉兰州理工大学土木工程学院陆军勤务学院军事设施系黄淮学院建筑工程学院

为了研究复杂应力路径下横观各向同性非饱和黄土的力学特性，采用真三轴仪对横观各向同性非饱和重塑黄土进行了两组共15个剪切试验。第一组9个试验，每个试验包括两个阶段，即试样先在竖向压力为常数的条件下进行K0预固结，再进行控制... 详细信息

为了研究复杂应力路径下横观各向同性非饱和黄土的力学特性，采用真三轴仪对横观各向同性非饱和重塑黄土进行了两组共15个剪切试验。第一组9个试验，每个试验包括两个阶段，即试样先在竖向压力为常数的条件下进行K0预固结，再进行控制吸力、净围压和中主应力参数b为常数的真三轴固结排水剪切试验；第二组6个试验，为不同剪切速率下，控制吸力、净围压和中主应力参数b为常数的真三轴固结不排水剪切试验。试验结果表明：真三轴固结排水剪切试验中各应力–应变曲线皆为硬化型，且满足双曲线形式，b值越大试样的硬化趋势越明显；所有的试样在剪切过程中均处于剪缩状态，随着剪切的发展试样的含水率不断减小，试样破坏前含水率–轴向应变关系可近似为直线。真三轴固结不排水剪切试验中，加载速率对应力–应变曲线的基本形态并没有多大影响，但是对试样的刚度有一定影响，该影响效应也不是单调的，有可能存在临界速率；试样在剪切过程中体积不断缩小，饱和度随着偏应力的增大而增大，故孔隙水压力增大，吸力不断减小。本文的研究成果可为横观各向同性非饱和黄土的本构模型及强度准则的建立及工程应用提供有益的参考。

关键词：横观各向同性非饱和黄土真三轴试验基质吸力

横观各向同性凸起地形对平面qP-qSV波的散射

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岩土力学 2019年第1期40卷 379-387页

作者：巴振宁周旭梁建文天津大学土木工程系天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

为研究横观各向同性(TI)介质的凸起地形对平面qP-qSV波的散射问题,采用间接边界元法进行数值模拟,并且分别给出该问题在时域和频域内的解答。在求解过程中将计算模型分解为开口层状半空间域和闭合凸起域,同时将波场分解为自由波场和散... 详细信息

为研究横观各向同性(TI)介质的凸起地形对平面qP-qSV波的散射问题,采用间接边界元法进行数值模拟,并且分别给出该问题在时域和频域内的解答。在求解过程中将计算模型分解为开口层状半空间域和闭合凸起域,同时将波场分解为自由波场和散射波场,自由波场可通过直接刚度法求得,散射波场由斜线荷载动力格林函数来模拟。频域结果表明,TI介质参数的改变导致了凸起和层状半空间动力特性的改变,进而导致了凸起与层状半空间动力相互作用机制的改变,使得不同TI介质参数对应的地表位移幅值显著不同。而时域结果表明,TI介质参数与波的传播方向均对qP波和qSV波的在凸起地形中的传播有着显著影响。另外,时域结果更为清晰地展示入射波、反射波和散射波的传播过程。

关键词：凸起地形横观各向同性格林函数平面qP-qSV波间接边界元法

横观各向同性岩体中马蹄形隧洞的位移反分析方法

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岩土力学 2018年第S1期39卷 495-504页

作者：王少杰吕爱钟张晓莉华北电力大学水电与岩土工程研究所北京102206

将各向异性岩体中任意形状隧洞的位移解析解与智能算法——差分进化法(DE)结合,研究横观各向同性岩体中在各向异性面上开挖马蹄形隧洞的位移反分析问题,获得关于参数灵敏度、参数可惟一辨识性和测线布置方案的有关结论。计算发现,通过D... 详细信息

将各向异性岩体中任意形状隧洞的位移解析解与智能算法——差分进化法(DE)结合,研究横观各向同性岩体中在各向异性面上开挖马蹄形隧洞的位移反分析问题,获得关于参数灵敏度、参数可惟一辨识性和测线布置方案的有关结论。计算发现,通过DE算法可获得很高精度的参数辨识结果;参数的可惟一辨识性不仅与灵敏度有关,还与具体的参数组合形式有关,在给定竖向地应力和各向同性面角度的情况下最多可以高精度惟一辨识5个参数;当待辨识参数的个数大于等于4时会产生不可完全高精度惟一辨识的参数组合,当待辨识参数的个数小于等于3时,任意的参数组合形式均可以被高精度惟一辨识。

关键词：横观各向同性位移反分析差分进化法(DE) 可惟一辨识性马蹄形隧洞

横观各向同性页岩岩石物理模型建立——以龙马溪组页岩为例

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地球物理学报 2020年第11期63卷 4188-4204页

作者：桂俊川马天寿陈平西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 中国石油西南油气田公司页岩气研究院成都610051

在龙马溪页岩微观物性特征分析的基础上,综合利用测井解释、微观测试分析资料,建立了一种适用于龙马溪页岩的横观各向同性岩石物理模型,该模型建模过程:将各向异性SCA和DEM模型联合模拟得到的黏土和干酪根混合物作为背景介质;采用SCA模... 详细信息

在龙马溪页岩微观物性特征分析的基础上,综合利用测井解释、微观测试分析资料,建立了一种适用于龙马溪页岩的横观各向同性岩石物理模型,该模型建模过程:将各向异性SCA和DEM模型联合模拟得到的黏土和干酪根混合物作为背景介质;采用SCA模型对脆性矿物混合物进行模拟,利用各向异性DEM将脆性矿物混合物添加到背景介质;进一步将空孔隙添加到页岩基质,并利用Brown-Korringa模型进行各向异性条件下的流体替换,从而得到横观各向同性页岩岩石物理模型.通过对四川盆地A井龙马溪页岩进行岩石物理建模分析,计算了孔隙纵横比、纵横波速、各向异性系数和弹性参数,检验了模型的准确性.研究结果表明:矿物颗粒和孔隙纵横比是影响模型精度的关键参数,黏土和干酪根颗粒纵横比为0.05,图像识别获得的脆性矿物颗粒纵横比主要分布于0.45~1.0(集中分布于0.5~0.85),横波波速反演获得的孔隙纵横比主要分布于0.1~0.3(平均值约为0.22);模型预测和实测纵波波速之间误差为-2.40%~2.21%(平均绝对误差仅1.20%),预测和实测横波波速之间误差为-1.93%~1.42%(平均绝对误差仅0.64%),证实了本文模型的准确性和精度.本文模型能够准确计算页岩5个独立的刚度系数,为页岩弹性参数、声波波速、各向异性和脆性分析提供了有效手段,也为后续地球物理和工程地质参数分析提供了重要依据.

关键词：岩石物理建模各向异性横观各向同性 SCA模型 DEM模型页岩

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横观各向同性土中大直径桩的纵向振动分析

科学技术与工程 2022年第17期22卷 7109-7118页

作者：杨冬英冯玮杰李学东苏州科技大学土木工程学院苏州215011 江苏苏州地质工程勘察院苏州215011

桩-土动力特性研究一直是桩基工程领域的重要问题,针对受纵向振动荷载下的横观各向同性土中大直径桩动力特性进行研究。基于横观各向同性材料本构方程,忽略土体径向位移,建立轴对称条件下土体的动力平衡方程,结合边界条件求解方程,得到... 详细信息

桩-土动力特性研究一直是桩基工程领域的重要问题,针对受纵向振动荷载下的横观各向同性土中大直径桩动力特性进行研究。基于横观各向同性材料本构方程,忽略土体径向位移,建立轴对称条件下土体的动力平衡方程,结合边界条件求解方程,得到土体的位移和剪切力表达式。根据Rayleigh-Love杆模型建立大直径桩的纵向振动平衡方程,结合边界条件求解得到大直径桩在横观各向同性土中纵向振动的解析解,随后分析了桩土参数对土体、桩顶动力响应的影响。将理论解进行退化分析,并将理论解与数值模拟解进行对比,进而验证了该理论解的正确性。

关键词：横观各向同性大直径桩纵向振动动力响应数值模拟

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横观各向同性煤等温吸附变形试验研究

中国矿业大学学报 2018年第1期47卷 60-66页

作者：梁冰贾立锋孙维吉赵航房胜杰辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

为了探明不同层理方向煤吸附瓦斯变形机理,以亭南煤矿4~#煤层煤样为研究对象,利用多功能煤吸附/解吸瓦斯参数测定试验装置,开展了以CH_4和He为吸附质的等温(30℃)吸附试验,并基于试验结果对气体压缩煤体变形方程、纯吸附变形方程、横观... 详细信息

为了探明不同层理方向煤吸附瓦斯变形机理,以亭南煤矿4~#煤层煤样为研究对象,利用多功能煤吸附/解吸瓦斯参数测定试验装置,开展了以CH_4和He为吸附质的等温(30℃)吸附试验,并基于试验结果对气体压缩煤体变形方程、纯吸附变形方程、横观各向同性煤吸附变形方程进行了讨论分析.结果表明:煤吸附CH_4时垂直层理和平行层理方向表现为膨胀变形,吸附He时垂直层理和平行层理方向表现为收缩变形,煤吸附过程中平行层理方向和垂直层理方向变形存在各向异性;气体压缩、表面张力变化(纯吸附)及二者共同作用下煤体变形的各向异性与吸附压力大小和吸附质无关,与煤的自身性质有关;横观各向同性煤吸附变形方程理论计算结果和试验结果在平行层理方向平均相对误差为7.08%,垂直层理方向平均相对误差为14.63%.横观各向同性煤吸附变形方程可以表述吸附平衡压力与吸附变形的关系,也可体现出垂直层理和平行层理方向煤体吸附变形的差异性.

关键词：横观各向同性煤等温吸附煤体变形变形方程

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横观各向同性岩石亚临界裂纹扩展实验研究

中南大学学报（自然科学版） 2017年第6期48卷 1607-1614页

作者：王思青李江腾王聪聪中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

在MTS Insight电子拉力试验机上采用常位移松弛法,对具横观各向同性的板岩开展亚临界裂纹扩展试验研究,获得应力强度因子KI与裂纹扩展速率v的关系及I型断裂韧度KIC,揭示不同节理倾角α下裂纹亚临界扩展规律。研究结果表明:各个节理倾角... 详细信息

在MTS Insight电子拉力试验机上采用常位移松弛法,对具横观各向同性的板岩开展亚临界裂纹扩展试验研究,获得应力强度因子KI与裂纹扩展速率v的关系及I型断裂韧度KIC,揭示不同节理倾角α下裂纹亚临界扩展规律。研究结果表明:各个节理倾角下的lgK_I-lgv具有很好的线性规律;当节理倾角为0°~45°时,回归参数a随倾角的增大而增大,回归参数b随倾角的增大而减小;当节理倾角为45°~90°时,回归参数a随倾角的增大而减小,回归参数b随倾角的增大而增大,亚临界裂纹扩展参数A和n分别与回归参数a和b变化规律相同;断裂韧度KIC以及松弛最大荷载P_(max)均符合"U"型抛物线分布,当节理倾角为0°~45°时,两者随倾角的增加而减小,当节理倾角为45°~90°时,两者随倾角的增加而增大,同时,两者均在节理倾角为0°时取得最大值,在节理倾角为45°时取得最小值。

关键词： MTS Insight电子拉力试验机横观各向同性常位移松弛法亚临界裂纹扩展断裂韧度

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横观各向同性黏弹性沥青路面动力响应解析解

中国公路学报 2020年第10期33卷 135-145页

作者：马宪永全蔚闻董泽蛟哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090

主要推导三向移动荷载作用下考虑复杂层间接触状态的横观各向同性黏弹性沥青路面动力响应解析解。首先,从直角坐标系下横观各向同性黏弹性多层体系动力学问题的基本方程出发,借助相对坐标变换和Fourier变换,推导单层沿深度方向的波数域... 详细信息

主要推导三向移动荷载作用下考虑复杂层间接触状态的横观各向同性黏弹性沥青路面动力响应解析解。首先,从直角坐标系下横观各向同性黏弹性多层体系动力学问题的基本方程出发,借助相对坐标变换和Fourier变换,推导单层沿深度方向的波数域状态向量传递矩阵;其次,基于波传递方法,构造层顶下行波和层底上行波向量,以消除传递矩阵中的正指数项,保证数值计算的稳定性;而后,基于Goodman模型表征的层间接触条件,建立相邻层上、下行波向量的递归关系,并结合荷载和边界条件,对多层体系各层上、下行波向量进行求解;最后,通过Fourier逆变换和相对坐标逆变换,得到沥青路面任意坐标和时刻下的动力响应解析解,并编制数值计算程序。通过ABAQUS有限元模拟,验证了解析解的准确性,且证明了解析解的计算效率远优于有限元模拟;综合分析荷载、材料、层间接触对沥青路面动力响应的影响,可以发现:水平向荷载与路表剪应力关联性强,是导致路面Top-down开裂的重要因素;层间接触条件和横观各向同性均对面层底部水平向应变影响显著,且这2个因素之间存在耦合效应,建议在路面疲劳寿命分析中予以充分考虑。研究得到的解析解可为真实沥青路面力学行为研究提供高效准确的分析工具。

关键词：道路工程解析解波传递沥青路面移动荷载横观各向同性层间接触

横观各向同性层状地基动应力响应的求解与分析

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岩土力学 2018年第6期39卷 2287-2294页

作者：韩泽军林皋周小文杨林青华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024 广东技术师范学院天河学院建筑工程学院广东广州510540

动力响应问题的求解对于地基在外荷载作用下引起的弹性波动问题研究有重要的意义。本文提出了一种求解横观各向同性层状地基在施加时间简谐荷载作用下任意点的应力响应的算法。此算法利用傅里叶变换将广义平面应变问题频率-空间域的动... 详细信息

动力响应问题的求解对于地基在外荷载作用下引起的弹性波动问题研究有重要的意义。本文提出了一种求解横观各向同性层状地基在施加时间简谐荷载作用下任意点的应力响应的算法。此算法利用傅里叶变换将广义平面应变问题频率-空间域的动力方程转化到频率-波数域内,结合对偶变量的引入,利用高精度的精细积分算法对状态方程进行求解,在得到频率-波数域内的位移响应的基础上,利用傅里叶逆变换得到任意点的动应力响应。简谐荷载不仅可以施加在地基表面,而且可以施加在地基内部。对比算例验证了本文算法的准确性,同时对地基各向异性特性、激励频率和阻尼比对动应力响应的影响进行了参数分析,为工程实际提供可靠的数值依据。

关键词：横观各向同性层状地基简谐荷载动应力响应精细积分算法