含水率对花岗岩边坡风化层界面剪切特性的影响

为了研究含水率变化对成层状风化花岗岩边坡稳定性的影响,进行了一系列单调直剪试验.设置四种含水率(13％、17％、21％和25％)和三种干密度(ρd1、ρd2、ρd3),分析不同干密度下含水率对花岗岩残积土-全风化花岗岩界面剪切特性的影响.试验结果表明:在低含水率、高干密度和低竖向应力下,界面剪应力易发生剪切软化,反之,更易发生剪切硬化;含水率越高,最大剪胀量越小,且干密度越大,最大剪胀量受含水率变化的影响越小;含水率升高会大幅降低界面抗剪强度,且干密度越大、竖向应力越小,界面抗剪强度随含水率的变化率越大.     

循环荷载作用下粗粒料与掺砾粘土接触面单剪试验研究

土石坝内部存在较多的接触面,在静、动力荷载作用下,接触面的力学特性对坝体的稳定性具有显著的影响。基于动态单剪仪,开展了粗粒料与掺砾粘土接触面循环单剪试验。试验结果表明,初始剪应力加载方向对相对位移有较大影响：相对位移总是在沿初始剪应力加载方向一侧较大;在一个剪切循环内,正、反向加载时,若剪应力较小,发生剪缩变形,若剪应力较大,则发生剪胀变形;卸载时试样发生剪缩变形;整个剪切循环过程中,试样总体上处于剪缩状态;循环单剪过程中,接触面抗剪强度提高;接触面抗剪强度随着法向应力的增大而增大,呈线性关系。     

黏粒含量对粉土液化后特性影响的试验研究

设计了分析粉土液化后单调荷载下剪切强度的三轴试验。对粉土施加动荷载使其发生液化后,在不排水条件下施加单调静荷载,直至土体达到强度稳定停止试验。试验结果表明,不同初始有效固结压力、初始孔隙比对液化后土体不排水剪切强度影响较大;液化后粉土表现出明显的剪胀特性,颗粒结构重组,孔压在不排水条件下逐渐消散,土体强度则逐渐增加并最终趋于某一稳定值;剪切强度与初始有效固结压力呈线性关系;孔隙比越小,其液化后剪切强度越大。     

黄土的钻孔剪切试验特性研究

为研究钻孔剪切试验在黄土中的应用效果,在西安东郊典型的Q₃黄土中进行不同首级法向应力和不同法向应力增量条件下钻孔剪切试验。试验结果表明,抗剪强度随法向应力增大呈曲线形式增大,存在某一临界法向应力值,超过该值后抗剪强度与法向应力之间呈良好的线性关系,能较好地符合摩尔-库仑强度准则,所测得的抗剪强度参数相差较小;在分级加载试验中,法向应力增量越小,达到同一法向应力时的抗剪强度越大;分别加载试验与分级加载剪切试验相比,在相同法向应力下测得的抗剪强度值偏小,随法向应力增大,偏离程度增大;当法向应力较小时,剪切齿难以压入硬土中,导致所测得的黏聚力偏小、内摩擦角偏大,为此建议开发适合不同软硬土质的剪切板,并增加法向位移观测系统,用于判断法向应力施加过程的齿尖压入孔壁情况。     

方形多铅芯橡胶支座力学性能研究

本文通过对方形多铅芯橡胶支座竖向压缩性能试验,水平剪切性能试验以及其等效刚度、屈服强度、屈服后刚度、等效阻尼比等水平特征参数与水平剪切应变和竖向压应力的关系,特别是对其在不同方向上压缩剪切变形状态下的性能试验,分析了这种隔震支座各种水平特征参数在不同方向上变化的相关规律。得出在这种类型橡胶隔震支座在双向水平荷载同时作用下,竖向性能和水平性能较为稳定,是较为理想的桥梁结构的减隔震装置。     

不同应力分量耦合模式下天津滨海饱和黏性土变形特性研究

地基土单元体在地震荷载作用下将产生主应力轴连续旋转,不同的应力耦合模式对土的强度、孔压以及变形等特性影响显著。利用GCTS空心圆柱扭剪仪,对天津滨海软土场地饱和黏性土进行K0固结下的不同应力耦合模式的循环剪切试验。着重对比相同应力路径下竖向和扭剪双向耦合加载模式,内外围压和扭剪的三向耦合加载模式以内外围压、竖向和扭剪的四向耦合加载模式条件下饱和黏性土的变形特性、循环软化特性。试验结果表明:在相同的动强度下,四向耦合应力模式更容易破坏且变形特性以及软化特性较双向、三向耦合下发展更加迅速;剪应力分量对试样软化变形特性的影响更加显著。     

桥梁隔震支座压缩剪切变形状态下竖向变形量研究

本文通过对不同参数的橡胶支座在压缩剪切变形状态下的竖向变形量进行了试验,分析了在压缩剪切变形状态下竖向变形量的特点。得出对RB支座,由剪切和弯曲产生的竖向变形随剪切应变增加而增大较快;对LRB支座,在达到一定剪切应变时,竖向变形量的增加缓慢。     

复杂应力条件下饱和松砂单调与循环剪切特性的比较研究

本文利用大连理工大学新引进与开发的“土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪”,针对福建标准砂,在不排水条件下同时进行了单调剪切试验与循环剪切试验,进而对其进行了对比分析。通过比较表明,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性密切相关,当循环剪切应力水平高于单调剪切过程中应变软化阶段最小强度时将会发生流滑变形。无论在单调剪切中,还是在循环剪切中,稳定状态时的有效偏应力比随着大主应力方向与竖向之间夹角的增大而减小,在中主应力系数相同的条件下,循环剪切中呈现显著剪胀时的有效偏应力比和最终稳定状态时的有效偏应力比峰值分别与单调剪切中达到相变状态时的有效偏应力比和最终稳定有效偏应力比基本上一致。然而不排水条件下单调与循环剪切过程中孔隙水压力的增长特性却并不相同,循环剪切中的最大孔隙水压力随着初始主应力方向角的增大而减小,单调剪切中的最大孔隙水压力却随着主应力方向角的增大而增大。     

颗粒组成对粉土动强度的影响分析

以天津汉沽地区某挡土墙地基粉土为研究对象,首先对不同颗粒组成的粉土做固结不排水动三轴剪切试验,采用各向等压固结,周围压力等于100kPa。固结完成后在不排水条件下施加轴向激振力,试验波形为正弦波,振动频率1.0Hz,试验中以试样在周期剪切时轴向周期应变达到5%作为破坏标准,得出粉土的动强度受颗粒组成的影响。细颗粒含量越大,其动强度越小,黏粒含量为7.2%的粉土循环剪应力比CSR约为20.3%黏粒含量粉土的2倍。粉土的动强度可以用循环剪应力比和破坏振次建立的幂函数关系式较好地拟合。在剪切过程中,粉土的孔隙水压力一直没有达到所施加的围压数值,最终稳定在75%~85%围压之间。同时,试验还得出孔隙水压力的增长模式不能用统一的Seed模型拟合,孔压增长规律的影响因素较多。     

建筑用低硬度橡胶隔震支座界限性能和屈曲性能研究

本研究系统地对低硬度橡胶隔震支座的材料及力学性能进行了试验研究。研究用低硬度橡胶天然及铅芯橡胶隔震支座18种规格总计近30个大直径隔震支座。研究内容涉及低硬度橡胶隔震支座的基本力学性能，温度、压力、剪切变形、老化及徐变等相关性能，压缩界限、拉伸界限、极限剪切变形等界限性能和屈曲特性，以及橡胶材料性能和隔震工程应用等方面。本文主要介绍低硬度橡胶天然及铅芯隔震支座的压缩、拉伸、剪切等界限性能和屈曲应力与剪切应变的相关特性，文中提出了基于刚度因子建立的橡胶支座的界限压缩和界限拉伸应力评价方程，同时还给出了剪切变形状态下的屈曲应力评价方法。     

空斗墙抗剪性能试验研究及有限元分析

通过24片1/2模型的空斗墙墙体和3片1/2模型的实砌墙体,在低周反复荷载下试验,研究3种砌筑方式的空斗墙在2种高宽比、4种砂浆强度和2种竖向压应力的影响下,墙体的抗剪承载力和破坏模式。建立有限元分析模型,分析砌筑方式、材料强度、高宽比和竖向压应力对空斗墙抗剪性能的影响。研究表明:不同砌筑方式的空斗墙极限荷载接近,约为实砌墙体的60%～85%;抗剪承载力随着砖和砂浆强度的提高而增大;抗剪承载力随着高宽比的增大而减小,破坏模式从剪切破坏转变为弯曲破坏;当N/Nu=0.6左右时,抗剪承载力最大。在此基础上提出空斗墙的抗剪强度计算公式。     

泥炭质土剪切特性及微结构变异特性

对滇池湖相沉积不同埋深的5层原状泥炭质土进行固结不排水三轴剪切(CU)及电镜扫描 (SEM)试验,分析不同埋深和围压下泥炭质土剪切特性及微结构变化.结果发现:在 50~ 1800kPa围压下,绘制泥炭质土极限应力的公切线不能仅用一条直线,而需分段画公切线.泥炭质土的有效应力路径曲线随围压增大从无序向有序转变,且固结压力大于300kPa后,有效应力路径曲线形态呈“7”字形,固结排水量在50~300kPa围压段内呈线性增长.根据微观结构变化与宏观剪切过程结合,分析其固结剪切过程的机理.在围压作用下土颗粒产生位移,颗粒的接触方式由边-面为主转变为面-面为主,土中大孔隙被挤压成小孔隙,孔径1μm 的小孔隙占优,土体变形本质是土颗粒位置改变.随着围压的增大,孔隙定向性提高,土颗粒分布更为均匀.泥炭质土由松到相对密实再到密实,其抗剪强度及其相关参数也相应提高.     

含水粘土断层泥的现场大尺度剪切实验

为了研究水分对断层泥抗剪特性的影响,在湖北省当阳县砂岩岩体中的天然断层带上进行了现场大尺度的剪切实验。实验用直剪法进行。试体的尺度为30×50×60cm~3。以含水粘土断层泥的天然断层面为剪切面。剪切面的面积为3000cm~2。先对试体在一个确定的正应力下进行剪断实验,然后继续对它在不同的正应力下进行摩擦实验。实验表明,剪断实验表现为塑性破坏及随后的位移强化现象。摩擦实验的摩擦强度略高于剪切破坏强度。剪切破坏强度方程为:τ=0.03+0.30σ。其中σ为正应力,τ为剪应力。单位均为MPa。     

金属橡胶支座剪切性能试验研究

针对一种金属橡胶支座,研究其剪切性能。进行3种压应力下的拟静力试验,分析竖向压力和水平剪切变形对支座剪切性能的影响;以试验数据为基准,建立支座剪切性能与压应力之间的相关性经验公式,提出能够近似模拟试验曲线的三线性恢复力模型。试验研究表明,随着支座剪切变形的增大,支座等效刚度及耗能增大,等效阻尼比减小,屈服力基本保持不变,滞回曲线由梭形逐渐变为反S型,当剪切应变大于25%时支座出现刚度硬化现象;随着支座压应力增大,支座的耗能、屈服力、等效刚度及等效阻尼比均增大。     

高阻尼橡胶阻尼器性能试验研究

本文对3个国产高阻尼橡胶阻尼器进行了变形相关性、频率相关性以及疲劳性能循环加载试验,研究在不同工况下高阻尼橡胶阻尼器的存储剪切模量、损耗剪切模量、最大阻尼力以及等效黏滞阻尼比等力学性能的变化规律。研究结果表明:3个高阻尼橡胶阻尼器力学性能稳定,具有一致性;高阻尼橡胶阻尼器等效黏滞阻尼比较高,具有较好的耗能能力;高阻尼橡胶阻尼器力学性能与剪切变形和加载频率具有一定的相关性,剪切变形越大,阻尼力越大,存储剪切模量、损耗剪切模量以及等效黏滞阻尼比有所降低;加载频率越大,滞回曲线越饱满,存储剪切模量变化较小,损耗剪切模量、最大阻尼力以及等效黏滞阻尼比有所增加;疲劳试验中各力学性能参数均随着循环次数的增加而降低,其中存储剪切模量、损耗剪切模量和最大阻尼力在加载初期下降较快,随着循环次数的增加,加载中后期力学性能参数降低逐渐趋于平缓。     

采用板式橡胶支座的连续斜梁桥横向抗震行为研究

为了提高采用板式橡胶支座的斜梁桥横向抗震能力,揭示其在不同设计参数下的横向抗震行为,考虑板式橡胶支座的滑移、钢筋混凝土挡块的滞回力学性能、桥台-背土效应等非线性因素,采用OpenSEES建立某连续斜梁桥的三维分析模型,提出支座位移评价指标、主梁平面转角指标、墩柱曲率延性指标和抗剪指标,研究不同挡块强度和间隙组合下桥梁的横向抗震性能。研究表明:同时增大挡块强度和间隙,总体上会降低支座的横向变形,但会增加其纵向变形;挡块强度越高,主梁的横向位移有所下降,但平面转角越大,对两侧桥台处的支座抗剪越不利;挡块强度越高,间隙越小,墩柱越有可能进入弹塑性状态。在本文桥例中,当挡块强度取40%支反力,间隙取0.08m时,所有抗震指标都可满足规范要求。     

两种粉质黏土的静强度特征对比分析

以南京与无锡的两种粉质黏土为研究对象,通过使用TSZ-2全自动三轴仪对这两种土在饱和以及非饱和状态下的静强度进行测定。对比分析两种土在饱和状态下,其原状样与扰动样之间抗剪强度的差异,以及两种土在非饱和状态下不同的初始含水率对其抗剪强度产生的影响。得出无锡土样较南京土样具有含水率低、密度高、孔隙比小、压缩性低、静强度高的特点,但扰动作用对无锡饱和土造成的影响较大,而南京土样受扰动作用影响小。确定非饱和粘性土的抗剪强度与含水率以及颗粒级配存在关联,从而导致两种土非饱和状态的抗剪强度存在差异。     

地震长期效应对黄土力学性质的影响

黄土高原地区,具有大孔隙、弱胶结特征的黄土遭遇地震荷载影响后,其内部结构受到扰动,微结构的变化会在后期物理力学性质中集中反映出来。通过动三轴试验对原状黄土试样进行模拟历史地震预处理,对处理试样依次进行饱和、固结、不排水剪切试验。结果表明:黄土试样的初始含水率为10%时,经历历史地震扰动的黄土较未扰动黄土相比,其偏应力明显增加,孔隙水压力降低,抗剪强度指标值增大3.42 kPa和2.67°;当初始含水率增加至15%时,历史地震产生的长期效应将引起后期黄土强度持续增大,增幅远远超过10%的黄土试样,黏聚力和内摩擦角达到3.98 kPa和3.02°。通过扫描电镜试验和压汞试验,从微观角度分析地震长期效应对黄土力学性质影响的内在机制,结果发现历史地震引起黄土内部颗粒移动、孔隙结构变化是黄土强度增加的重要因素。     

含砾量对饱和砂砾土液化特性的影响

利用GDS循环三轴仪进行一系列饱和砂砾土不排水动三轴液化试验,研究其在循环荷载作用下的液化特性,分析含砾量对饱和砂砾土动强度和动孔压的影响规律。研究表明:含砾量对砂砾土液化性能影响较大,随着含砾量的增加砂砾土抗液化强度呈单调增加趋势;随循环周次的增加孔隙水压力不断升高,增长速率与所施加的循环应力幅值有关,同一固结压力下,振次比相同时循环动应力幅值越大动孔压比越大;破坏振次对动孔压增长模式存在影响,破坏振次较小时砂砾土动孔压增长模式呈双曲线型发展,破坏振次较大时砂砾土的动孔压增长模式可用反正弦函数来表示,且含砾量越大循环荷载引起的孔隙水压力越高;含砾量对砂砾土液化特性的影响可从砂砾土的微细观结构特征得到阐释,并借助其粒间状态参量进行分析。     

橡胶水泥土动力特性的试验研究

通过动三轴试验,研究了橡胶水泥土复合试样的动强度、动弹性模量和阻尼比等动力参数的变化规律,着重研究了橡胶粉掺量、围压和应变3个主要因素的影响并分析了内在机理。在围压不变的情况下,随着橡胶粉掺量的增大,橡胶水泥土复合试样动强度降低。围压越大,动强度越高,受橡胶粉掺量的影响越小。随着围压的增大,动弹性模量增大而阻尼比减小;随着橡胶粉掺量的增加,动弹性模量减小而阻尼比增大。通过数据拟合,得到了橡胶水泥土动弹性模量和阻尼比的计算公式。橡胶粉可以提高水泥土吸收能量的能力,采用橡胶水泥土作为地基处理材料时,能够起到减震的作用。