应力主轴往返旋转条件下砂土变形规律试验研究

在已有空心圆柱扭剪仪上开发新的控制模块,实现应力主轴以任意初始方向角开始并以任意角度幅值进行往返旋转。在此基础上,对丰浦砂开展系列应力主轴往返旋转试验。试验结果表明:1应力主轴往返旋转角度幅值和初始主应力方向角均对砂土变形有不可忽视的影响;2不同于应力主轴连续循环旋转的情形,应力主轴往返旋转时砂土由于"楔入效应"可能出现体胀。     

原状软粘土各向异性及其对工程影响研究

利用空心圆柱扭剪仪(HCA),通过设置不同的应力路径对杭州原状软粘土进行了系列试验,研究了原状软粘土的应力-应变-强度各向异性。通过试验研究发现原状软粘土的强度、变形模量等特性都存在强烈的各向异性,且在应力水平较低时(q=5 kPa),主应力轴旋转条件下土体应力应变的特性主要体现了原生各向异性的影响,应力引起的次生各向异性对其影响很小。结合路堤填筑问题的分析发现,存在主应力轴显著旋转的实际工程问题,由于原状软粘土应力-应变-强度各向异性的存在,采用常规的不考虑主应力轴旋转(土体各向异性)影响的设计方法可能偏于不安全。     

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。     

应力主轴旋转条件下各向异性云母砂变形的试验研究

实际工程中人工填土由于碾压的施工方法不同都存在不同程度的各向异性,在这些工程的不同阶段内部土体受力状态将发生变化,应力主轴会发生一定角度的偏转,导致诱发各向异性的产生。为了研究这种工况下,土体的变形特性,文中以固有各向异性较为明显的云母砂为研究对象,采用香港科技大学的自动控制空心圆柱扭剪仪进行了应力主轴连续旋转的循环扭剪试验,根据试验结果获得云母砂的诱发各向异性变形规律。     

风浪荷载作用下扩底桩基础桩周土应力特征分析

扩底桩基础在承受水平风浪荷载时,基础周围的地基土表现出复杂的应力变化特性。基于有限元程序ABAQUS,针对近海风机单桩基础受力特点,分别建立扩底桩和等直径桩的有限元模型,着重分析扩底桩受风浪荷载时桩周土的应力特征,并对扩底桩和等直径桩桩周土的应力主轴旋转角度规律进行对比分析。结果表明:扩底桩在承受风浪荷载时,上部桩桩周土偏应力和主应力方向角的变化较为明显,扩底段部分桩周土受动荷载的影响较中段更为明显;随着桩周土与扩底桩距离的增加,桩周土主应力方向角旋转幅值逐渐减小,直到减小为一个较为稳定的值;扩底桩桩周土与等直径桩桩周土的主应力方向角旋转幅值变化规律有所不同。     

近海风机单桩基础桩周土应力特征分析

桩周土体的力学响应规律对近海风机桩基础的变形和稳定性有重要影响。采用有限元方法对一个概化的近海风机单桩基础进行数值模拟,着重分析动荷载作用下桩基础和桩周土的变形规律、桩周土应力作用特征及应力主轴的旋转模式。发现桩周土体各方向的应力分量随循环荷载的作用呈现出周期性的往返变化,第一周期的应力路径与继后周期的应力路径明显不同,浅层桩周土存在显著的应力主轴往复旋转,旋转幅度可达60°。     

近海风机单桩基础桩周土应力特征分析

桩周土体的力学响应规律对近海风机桩基础的变形和稳定性有重要影响。采用有限元方法对一个概化的近海风机单桩基础进行数值模拟,着重分析动荷载作用下桩基础和桩周土的变形规律、桩周土应力作用特征及应力主轴的旋转模式。发现桩周土体各方向的应力分量随循环荷载的作用呈现出周期性的往返变化,第一周期的应力路径与继后周期的应力路径明显不同,浅层桩周土存在显著的应力主轴往复旋转,旋转幅度可达60°。     

波浪荷载作用下软黏土软化模型研究

波浪荷载能引起海床土体的主应力轴连续旋转。不同于地震、交通等循环荷载,在周期性波浪荷载作用的土体应力路径方式下,软黏土的软化效用更为明显。本文分别对天然和扰动的海床土体在波浪荷载作用下的应力响应进行模拟,并分析应力路径的特点;为描述软化后的应力-应变关系,将软化效用和累积塑性应变的参数引入到能够反应土体动力非线性的Hardin-Drnevich模型中,建立修正模型,使之能够反应软黏土体软化与塑性应变累计特性;通过与模拟波浪荷载下土体应力特征的循环耦合试验结果进行对比分析,验证该修正模型的可靠性。     

主应力轴持续旋转条件下饱和松砂的振动孔隙水压力特性

利用新研制的“土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪”,针对福建标准松砂,在三向非均等固结条件下,进行了能够模拟海洋波浪荷载作用下主应力轴连续旋转的循环耦合剪切试验。通过试验着重探讨了初始主应力方向、振动过程中主应力方向连续变化对不排水条件下砂土的振动孔隙水压力增长特性的影响。实验研究表明:在振动过程中主应力轴连续旋转的条件下,初始主应力方向对砂土的动孔压比与振次比之间关系具有显著的影响,随着初始大主应力与竖向之间夹角的增大,动孔压比的增长速度明显加快,具有较好的规律性;归一化孔压比与广义剪应变之间的关系基本上与初始主应力方向角和振动剪应力幅值无关。     

复杂应力条件下饱和松砂孔隙水压力增长特性的试验研究

针对福建标准砂D1=30％,在三向非均等固结条件下,利用新研制的土工静力一动力液压三轴一扭转多功能剪切仪针对多种不同初始主应力变化方式进行了循环扭剪试验,讨论了初始主应力方向变化等初始固结条件对饱和松砂不排水条件下孔隙水压力变化规律的影响,对循环扭剪过程中主应力方向与中主应力系数的变化进行了分析,给出了孔隙水压力随循环次数的变化规律。结果表明：分别以最大孔隙水压力和液化破坏时循环次数归一化后的孔隙水压力比和循环次数比之间的关系依赖于循环剪应力幅值和初始主应力方向。而归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系和循环剪应力幅值、初始主应力方向无关,可以统一地采用双曲线模式表达,其中的两个待定参数依赖于初始主应力方向。     

广西及其邻区现今构造应力场研究

在分析研究前人资料和成果的基础上,结合野外地质调查和室内研究,从新构造应力场、地震、形变、地幔对流等方面对广西及其邻区的现今构造应力场进行了系统分析和研究,并用数值模拟方法对所得结果进行了验证。认为:广西及其邻区现今构造应力场的主压应力方向在桂西北和桂北为NW向,在桂东和沿海一带为EW向,这两种应力在桂中附近汇合形成过渡构造;受海南地幔热柱的影响,北部湾和雷琼地区向南拉张,形成SN向主张应力。     

地铁列车荷载作用下黏弹性地基动应力特征分析

基于Kelvin空间半无限体黏弹性解,以单个轮轴荷载为例,研究地铁列车荷载下地基土动应力状态、应力路径及主应力轴旋转等应力变化规律,并与相应弹性解下的各动应力特征进行对比分析,探讨更适用于工程实际的地基附加动应力特征解。结果表明:弹性地基与黏弹性地基中的各应力状态变化总体趋势、主应力轴旋转变化趋势相同,但极限应力状态各应力分量大小及应力路径形状有明显差别,考虑黏弹性解更符合软土区地铁长期变形实际工况;并对单轮荷载下动应力特征的黏弹性解进行参数分析,发现特征系数对应力分量影响具有不同特性。     

三维脆性破裂的拉应力判据

用线弹性断裂力学对连续介质中三维裂纹(K_Ⅲ≠0)破裂的拉应力断裂准则提出了补充性假说和相应的计算方法（第一主微分面定点法）。对于给定应力强度因子K_i（i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ）的裂纹问题,从理论上给出了初始破裂面完整形式的解析表示或数值计算结果。推导结果是,三维拉张破裂的初始破裂面是以破裂点为顶点的广角锥面,跨在原始裂纹面的前缘,它的外缘为螺旋线,锥面的每一条母线都与过该线的第一主微分面重合。大量的这样的初始破裂面叠错密接,互不相交。推算的结果与已有的三锥破裂实验结果基本符合。把补充后的拉应力判据和最大拉应力理论相比较,发现在应力分量只保留奇异项的情况下,这两种判据是等价的;但如果对应力分量作零阶项修正,则两种判据只在三维(K_Ⅲ≠0)问题中等价,在二维(K_Ⅲ=0)问题中不完全等价。     

用震源机制解确定东北地区地壳应力场

利用中、强震震源机制资料和区域小震平均解给出了中国东北地区地壳应力场的分布。由多个震源机制的平均结果得到,东北南部地区(42°30’以南)主压应力方向为NE70°。东北中部地区(吉林省和黑龙江省东南部)主压应力方向近似NE100°,它与深源地震震源机制解P轴一致,可能该区应力场分布受深源地震影响,东北北部地区(黑龙江省和内蒙北部)主压应力方向为NE58°。东北地区浅源地震震源机制解P轴仰角大多数小于30°,表明该区以水平应力为主。由震源机制结果也讨论了中国东北地区地震断层活动状况。     

雁列断层应力场影响因素数值模拟分析

利用有限元法,建立具有黏弹性力学参数的断层接触对,采用对比分析的方法,通过改变雁列断层的几何间距和黏滞系数,分析影响雁列断层构造应力场的因素和分布状态,模拟出雁列断层在失稳过程中,地震所产生的应力降和应力应变等以及第一、第二、第三主应力与断层之间的角度关系等。     

海上风电结构地基土动应力变化规律研究

以承受水平荷载为主的海上风力发电机在风、浪等荷载的共同作用下其结构—地基系统具有复杂的受荷特性,使得基础周围的地基土表现出复杂的应力变化特性。本文通过数值计算分析了海上风机上部结构所受水平荷载与波浪荷载的作用方向夹角以及荷载频率对地基土应力状态的影响,揭示了海上风机单桩结构地基土的典型应力时程变化及分布规律。结果表明海上风电结构地基土的应力幅值大小和主应力方向角都在发生变化,上部水平荷载与波浪荷载间的夹角以及二者的频率都对地基土的应力状态,特别是主应力方向角的旋转产生了很大影响。     

龙首山地区构造应力场初步探讨

讨论了沟谷成因与构造应力场的关系,利用沟谷资料计算了龙首山地区的主压应力方向,结果表明,主压应力为北东向。新构造应力场、现代构造应力场、地震应力场趋于一致。认为晚第三纪以来,龙首山地区地壳构造应力场相对稳定,应该是青藏地块与阿拉善地块相互作用的结果。     

天津地区小震应力状况

本文测定了天津地区1985—1990.9年间M_L=3.0以下小震的震源参数,共125次。结果表明:地震应力降△σ一般都不高,多数低于1.3Mpa;区域剪切应力和地震应力降均有明显的增高趋势。1989年末开始下降。由P波测定的介质Q值蓟县平均为350,宝坻、宁河、静海为250,天津西稍高。小震平均震源机制主压应力轴由北西9°,向西偏转26°。这些变化,不仅反应本地区应力调整过程,而且是华北区域应力变化过程的局部显示。     

延怀盆地活动断裂运动与现代构造应力场

延怀盆地包括延矾、怀涿两个相互连通的次级盆地.野外地震地质调查和断裂滑动观测表明:延矾盆地NE向活动断裂以右旋走滑为主,兼具正断层分量;怀涿盆地NE向活动断裂以正断为主,兼具右旋走滑分量;盆地内NW向断裂以左旋走滑为主,兼具正断层分量.采用野外观测取得的10个测点337条活断层擦痕数据,利用由断层滑动资料反演构造应力张量的方法,计算获得了研究区现代构造应力场的主要特征:延矾盆地现代构造应力场以NEE-近EW向挤压、NNW向-近SN向拉张为主要特征,应力结构均为走滑型.其最大主压应力(σ1)方向为N74°～88°E,平均倾角18 °;最小主压应力(σ3)方向为近SN,近水平;中间主应力(σ2)倾角较陡,近垂直.怀涿盆地以NNW向拉张为主要特征,应力结构为正断型为主.其最大主压应力(σ1)平均倾角68°,近垂直;中间主应力(σ2)倾角较缓,最大的不超过35°;最小主压应力(σ3)方向为NNW-近SN向,近水平.断层滑动反演的结果与北京及周边地区由震源机制解资料反演分析结果基本一致.