应力主轴循环旋转条件下饱和砂土的变形特性

采用香港科技大学的空心圆柱扭剪仪对日本标准丰浦砂进行了3个系列、每个系列包含中主应力系数=0.1、0.5和1.0三种不同情况的纯应力主轴循环旋转排水试验。试验过程中控制作用在砂样上的有效主应力的幅值不变,仅应力主轴在0°至180°之间循环旋转。着重分析了纯应力主轴循环旋转条件下饱和砂土的剪切变形特性、体应变的发展规律及中主应力系数的影响。     

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。     

等幅侧向位移循环下柱混凝土纤维应变规律的试验研究

在已完成的包括16个构件的等位移循环加载钢筋混凝土柱的系列试验中，通过在其中3根柱的塑性铰区沿混凝土受力方向安设位移计，较准确测定了混凝土测试标距内的平均应变在一个加载循环内的变化规律及其随周数增长的变化规律；发现了单周最大压应变随周数的增长而持续增大，单周最大名义拉应变随周数增长而持续减小的重要现象；并与柱顶水平力-水平位移滞回规律实测结果相对应，结合截面受力特征对所得单周和多周应变变化规律的成因作了分析。     

应力应变与温度响应关系的理论与实验研究

应力应变与温度响应规律是热辐射与应力应变之关系的基础,当前的研究初步揭示了热场对变形场的响应,显示岩石在常温条件下也有受热膨胀材料的特点,温度作为一种标量对变形有很灵敏的响应.然而并没有给出变形与温度响应之间的物理关系.本文根据热力学原理,弹性理论以及理想材料和岩石样本力学实验,对应力应变与温度响应之间的物理规律进行研究.结果表明,在介质弹性变形阶段,对于各向同性材料,应力应变与温度响应之间存在下列关系：1）温度响应与体应变变化成正比.静水压增加,体积变小,标本处于挤压状态,温度上升;静水压减小,体积增加,标本处于拉张状态,温度下降.2）纯剪变形不引起温度变化.样本的形状改变并不引起温度变化.另外,纯剪状态下,样本的局部存在相对拉张与挤压区,其温度会随着外载荷的变动出现一定变化,且相对拉张和挤压区的温度变化趋势刚好相反.     

静动应力作用下大连饱和黏土的剪切特性研究

针对人工制备的大连饱和黏土,在静应力与循环应力联合作用下进行了多组循环剪切试验,着重探讨了初始静力大小及加载速率对循环剪切变形特性的影响.试验表明静应力与循环应力作用下饱和黏土具有循环蠕变特性,总应变由初始静应变和循环蠕变两部分组成,其中循环蠕变主要受循环应力幅值、初始静应力大小及其加载速率的影响,循环蠕变的逐次增加量...     

简单剪切条件下岩石剪切带主应变轴偏转角理论研究

主应变轴偏转是塑性剪切变形的一种结果.同时,主应变轴偏转又会在一定程度上影响变形,从而可能对灾害孕育及发生产生某种影响.因此,正确认识主应变轴偏转角的范围及演变规律对于一些灾害的机理分析及预防可能具有重要的意义.本文在小变形条件下,基于梯度塑性理论的水平剪切带位移公式,并考虑到已有的主应变方向和主应变轴偏转角之间的联系,推导了简单剪切条件下含应变梯度岩石剪切带主应变轴偏转角公式.得到了下列结果,对于左旋剪切带,主应变轴偏转角等于剪切带倾角与45°之差;对于右旋剪切带,主应变轴偏转角等于45°与剪切带倾角之差.基于梯度塑性理论和仿射变换,制作了简单剪切条件下含应变梯度的虚拟剪切带.采用数字图像相关方法对虚拟剪切带主应变轴偏转角进行了测量,获得了虚拟剪切带中心的主应变轴偏转角随虚拟剪切带倾角的演变规律和过虚拟剪切带中心且垂直于虚拟剪切带测线上主应变轴偏转角分布,通过与理论解对比,验证了数字图像相关方法的主应变轴偏转角的正确性.     

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。     

井水位对地壳应力-应变响应灵敏度的研究

从丰镇井水位的潮汐效应、地表水体荷载效应与列车荷载效应分别计算出井水位对各类应力 应变的响应灵敏度,其结果分别是6.6×10-9体应变/mm、9.6×10-7体应变/mm与1.0×10-2体应变/mm;在此基础上,推算出该井水位在张北地震前60mm的缓升型异常相应的含水层应变与应力前兆的量级为5.76×10-5体应变与2.3kPa。     

三轴压缩下大理岩剪切断裂能的测定

本文采用山东掖县大理岩岩样,在800t高温高压伺服三轴流变仪上,对大理岩在室温和不同国压条件下进行连续加载和循环加载实验,并用Rice提出的滑动弱化模型,分别对大理岩在上述围压和加载条件下的剪切断裂能进行测定和计算,得到了在不同围压下大理岩剪切断裂能的变化情况,以及加载方式对大理岩剪切断裂能造成的影响,并对所得结果进行了初步分析和讨论.     

在二维应力状态下土体地震动偏应力的特征

地震作用在土体中产生的动偏应力包括动水平剪应力τｖｈ 和动正应力差［σｐ － σｈ］ ／２ 。本文讨论了这两种动偏应力分量之间相互变化的关系     

循环荷载下饱和砂孔压发展模型研究

以武汉地铁四号线二期工程中饱和砂为研究对象,通过室内动三轴试验,研究饱和砂在不同干密度、固结比及动剪应力比下的孔隙水压力发展规律。研究表明,武汉饱和砂的孔压增长可以用一个负指数模型进行描述,模型拟合结果与试验数据的一致性好,说明该模型具有一定的实用性。     

Pore water pressure increment model for saturated Nanjing fine sand subject to cyclic loading

Three groups of dynamic triaxial tests were performed for saturated Nanjing fine sand subjected to uniform cyclic loading. The tested curves of the excess pore water pressure (EPWP) ratio variation with the ratio of the number of cycles are provided. The concept of the EPWP increment ratio is introduced and two new concepts of the effective dynamic shear stress ratio and the log decrement of effective stress are defined. It is found that the development of the EPWP increment ratio can be divided into three stages: descending, stable and ascending. Furthermore, at the stable and ascending stages, a satisfactory linear relationship is obtained between the accumulative EPWP increment ratio and natural logarithm of the effective dynamic shear stress ratio. Accordingly, the EPWP increment ratio at the number of cycles N has been deduced that is proportional to the log decrement of effective stress at the cycle number N-1, but is independent of the cyclic stress amplitude. Based on the analysis, a new EPWP increment model for saturated Nanjing fine sand is developed from tested data fitting, which provides a better prediction of the curves of EPWP generation, the number of cycles required for initial liquefaction and the liquefaction resistance.     

在二维应力状态下地震触发砂土液化动应力条件

在二维应力状态下,地震在土体中不仅产生动水平剪应力τｈｄ,而且也引起在一般情况下不可忽略的竖向与水平动正应力关「σｖｄ－σｈｄ」／２,二者定义为动偏应力之二分量,均应是评估土体或土工结构物变形及其稳定性的主要因素。本文给出了在地震动偏应力二分量共同作用下,土单元中最大往返剪切作用面及其上最大动剪应力比「τｄ／σｓ」ｍａｘ的确定方法。据此,提出了地震触发砂土液化的应力条件及液化判别准则。     

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。     

Strain accumulation in sand due to cyclic loading: drained triaxial tests

Our aim is the prediction of the accumulation of strain and/or stress under cyclic loading with many (thousands to millions) cycles and relatively small amplitudes. A high-cycle constitutive model is used for this purpose. Its formulas are based on numerous cyclic tests. This paper describes drained tests with triaxial compression and uniaxial stress cycles. The influence of the strain amplitude, the average stress, the density, the cyclic preloading history and the grain size distribution on the direction and the intensity of strain accumulation is discussed.     

油砂组分遥感光谱响应特征及意义

基于油砂组分的吸收光谱物理响应机理,通过对比矿物基团平均吸收深度,建立主要蚀变矿物ASTER多光谱遥感数据异常提取模式以识别油砂分布.研究表明,与传统的烃类微渗漏遥感研究手段相比,该模式可以更有效地指示油砂的分布.利用油砂组分基团光谱平均吸收深度与孔隙度及渗透率进行相关分析,研究了油砂光谱与所处地质背景环境中储层物性之间的关联关系.结果表明,表征粘土矿物含量的粘土基团吸收深度与孔渗值呈负相关关系,指示含油性的烃类基团吸收深度与孔渗值呈显著正相关关系.     

A modified parallel IWAN model for cyclic hardening behavior of sand

A modified parallel IWAN model, which includes a cyclic hardening function, is proposed and verified. The proposed model consists of elasto-perfect plastic and isotropic hardening elements. The model is able to predict cyclic hardening behavior through the adjustment of the internal slip stresses of its elements beyond the cyclic threshold, and satisfies Bauschinger's effect and the Masing rule with its own behavior characteristics. The cyclic hardening function is developed based on the irrecoverable plastic strain (accumulated shear strain) of dry sand during shearing, which is assumed to be a summation of shear strain beyond the cyclic threshold. Symmetric-limit cyclic loading and irregular loading tests were performed to determine model parameters and to verify the behavior of the proposed model. Finally, a one-dimensional site response analysis program (KODSAP) is developed by using the proposed model. The effects of cyclic hardening behavior on site response are evaluated using KODSAP.     

复杂应力条件下松砂振动孔隙水压力与体变特性的试验研究

利用新研制的土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在5种初始主应力方向角与5种中主应力系数相组合的初始固结条件下,对饱和松砂进行了不排水循环扭剪试验。讨论了初始固结条件对不排水条件下饱和松砂孔隙水压力变化规律及对剪胀、剪缩、卸荷体缩等体积变化过程的影响。试验研究表明：（1）分别以稳定残余孔隙水压力和破坏时循环次数归一化后的残余孔隙水压力比和循环次数比之间的关系可以用双曲线模式表达。其参数主要依赖于初始主应力方向,中主应力系数对参数的影响并不显著。归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系也可以用双曲线模式表达,其中的2个待定参数依赖于初始主应力方向,与中主应力系数无关;（2）在三向非均等固结条件下的不排水循环扭剪试验中,饱和松砂表现出卸荷体缩特性,不同初始主应力方向时,饱和松砂剪缩、剪胀、卸荷体缩呈现出不同的交替变化模式。