结构阻尼与材料阻尼的关系

针对固体材料在弹性阶段的内阻尼,采用材料粘弹性本构关系,通过有限单元法建立了考虑剪切变形影响的杆单元阻尼矩阵,得到了材料拉压粘滞系数和剪切粘滞系数之间的关系。我们可以通过实验测试材料的损耗因子或粘滞阻尼系数(材料阻尼),像结构质量矩阵、刚度矩阵一样通过比较确切的计算得到弹性阶段结构内阻尼的阻尼矩阵(结构阻尼),而且此阻尼矩阵既基于材料阻尼实验测试,又便于数学处理,且物理意义明确。其次,本文分析了材料阻尼对结构阻尼比影响,得到了材料损耗因子与结构模态阻尼比间的关系,并通过10层钢筋混凝土剪切型框架结构进一步给出了具体的数值结果。     

下坂地水利枢纽工程坝基砂层透镜体的动力特性试验研究

在不同固结状态(σ3 c和kc)下对下坂地水利枢纽工程坝基砂层透镜体的砂土进行了动三轴试验。结果表明:不能用Hard in公式确定偏压固结时的起始动剪切模量G0,G0和τy(最大动应力)均与σ3 c.kc之间有良好的幂函数关系,且对不同固结状态可以归一;动强度dτ/σm′受固结围压σ3 c的影响很小,但随固结比kc的增大而增大;动孔压比ud/σ′m与振次比N/Nf关系曲线为下凹型,不符合Seed提出的孔压模型,可用指数关系来拟合。动应力σd值变化对ud/σm′-N/Nf和ud/σm′-εdr关系影响很小,固结比kc变化对它们有显著的影响;界限残余应变εdr,t受kc的影响较小,但它随σ3 c的增大而增大,当εdr大于εdr,t时呈先快速增长后趋于平缓的变化。     

Measurement of small strain shear modulus of clean and natural sands in saturated condition using bender element test

Bender element (BE) tests of saturated sand have increased interest to researchers currently. However, the measurement of small strain modulus from BE tests shows large difference between saturated and dry conditions. In this study, BE tests of a type of clean sand (Fujian sand) and two types of natural sands (Hangzhou sand and Nanjing sand) were performed. For the purposes of comparison, resonant column (RC) test and torsional shear (TS) test were also carried out on the same specimen. The factors that influence the determination of the travel time of shear wave in BE tests are discussed and a reliable method for the determination of the shear-wave velocity is obtained. It is found that the shear-wave velocities V_s of saturated Fujian sand (clean sand) and Hangzhou sand (natural sand) obtained from BE tests are 5–10% greater than those obtained from RC and TS tests. However, the V_s of saturated Nanjing sand (natural sand) obtained from BE, RC and TS tests show good agreement with a maximum difference of about 3%. Sands with various fines contents were also tested in an attempt to explain the differences between the two saturated natural sands. Biot׳s theory accounting for the dispersion of shear wave was employed to interpret the results of BE tests. The results indicate that the fines content of natural sand plays an important effect on the hydraulic conductivity, which affects the relative motion between soil particles and fluid when a high frequency shear wave propagates in the specimen. Based on this, a method for the determination of small strain shear modulus in BE test was proposed for both saturated clean sands and natural sands.     

某工程蚀变岩孔隙特征及其软弱程度研究

孔隙作为岩体的初始损伤,对岩体的强度及变形特性的影响尤为明显,而孔隙发育是研究区内一类力学性质较软弱岩石的显著特征。对蚀变岩孔隙特征的研究是了解蚀变岩的软弱程度及孔隙度对其软弱程度的影响的有效方法。针对此蚀变岩进行岩矿及铸体薄片分析得出蚀变岩孔隙有原生、浅表生及构造3种成因,其中以原生为主。从饱水蚀变岩的常规单轴压缩试验应力-应变全过程曲线上求取蚀变岩的饱和单轴抗压强度及割线模量,再与相应试样的孔隙度进行相关性分析,结果显示出蚀变岩的饱和单轴抗压强度及割线模量均随孔隙度的增加而减小,且呈幂函数关系。由于蚀变岩的饱和单轴抗压强度(R c)及割线模量(E s)作为软硬岩评判标准具有一致性,且两者与孔隙度(n)存在较好的相关性,以此将3者共同作为蚀变岩软弱程度的划分标准,并得出软硬岩分界处n为12%、R c为30 M Pa、E s为5 GPa。     

固结灌浆方法在深厚新近填土地基加固中的应用

通过多种方案比选和论证,茅台酒厂4#酒库深厚的新近填土地基的处理采用了灌浆方法。处理后,经多种检测手段进行检测,地基力学性能明显提高,地基承载力特征值达到了150KPa,变形模量7.0Mpa的设计要求。     

三维应力状态下饱和软黏土循环动力特性试验研究

在三维应力空间中,基于循环大主应力与循环中主应力的耦合模拟交通荷载下竖向循环正应力与平行于道路方向的水平向循环正应力的耦合,构建了循环大、中主应力耦合应力路径,定义了循环应力路径表征参数——循环中主应力系数bcyc。通过GDS动静真三轴仪,对正常固结饱和软黏土进行了一系列循环大、中主应力耦合应力路径下的不排水循环加载试验,重点分析了循环中主应力系数及循环应力比对正常固结软黏土长期循环动力及安定特性的影响。试验结果表明：三维应力状态下,循环中主应力系数的增大提升了土体回弹模量,抑制了累积大主应变的发展,并且累积大主应变与循环中主应力系数呈线性关系。基于安定理论,确定了循环大、中主应力耦合应力路径下饱和软黏土的容许循环应力比,同时发现循环中主应力系数的增加引起了容许循环应力比的上升。     

干密度和温度对冻结膨胀土单轴压缩特性影响的试验研究北大核心CSCD

膨胀土是一种特殊的黏土,具有明显的胀缩性和多裂隙性,在寒区渠道工程中极易诱发各种冻害。单轴压缩特性是冻土物理力学特性的重要分支,为研究冻结膨胀土的单轴压缩特性,开展了不同干密度和温度下冻结膨胀土单轴压缩试验。试验结果表明:随着干密度的增加,各温度工况下试样的应力-应变关系曲线均由弱应变软化转为应变硬化形态,且试验温度越高,曲线的软化特征越显著。不同温度工况下试样的破坏模式差异明显。当试验温度为-2℃时,试样破坏时其表面出现明显的局部坍塌与剥落,而-5℃、-10℃和-15℃工况下试样的最终破坏形态均为“鼓状”破坏,试样表面无明显的裂缝和剪切面。冻结膨胀土试样的单轴抗压强度随干密度的增加而线性增大,亦随温度的降低而增大,但在不同的温度区间内增幅不同,其变化幅度主要与试样内部含冰量密切相关。此外,试样的弹性模量随着干密度的增大和温度的降低均线性增大。     

基于毫米压痕测试获取致密砂岩弹性模量的研究

深部岩石工程安全高效开发的前提是精确获取深部的岩石力学参数。针对钻井取芯困难、成本高,室内力学试验数据少,离散性大的问题,提出了一种基于毫米压痕测试精确获取致密砂岩弹性模量的方法。采用5种常用的硬度计压头,控制最大载荷和加/卸载速率作为试验变量,对塔里木油田致密砂岩进行了大量毫米压痕测试。结果表明,采用布氏球形压头,基于Oliver-Pharr理论可以精确获取致密砂岩的弹性模量。进而,分析了布氏球形压头直径、加/卸载速率和最大载荷等试验条件对测试结果的影响规律,明确了最优试验条件;并通过有限元计算分析了受力区域应力分布规律,讨论了不同试验条件下代表性体积单元与Oliver-Pharr理论的适用性。与传统的微/纳米压痕测试相比,该方法具有测试速度快、制样方便和成本低等优点,可应用于钻井现场返排的岩屑以及难以制作标准试样的岩芯样品,为深部资源的高效开发和深部岩石工程的安全建设提供有力支撑。     

干密度对预剪应力下重塑黄土动力特性影响的试验研究

干密度是岩土工程建设中重要的控制指标.本文以不同干密度与不同初始平均主应力状态下重塑黄土为对象,通过进行主应力轴旋转(α0=45°)产生预剪应力条件下的动扭剪三轴试验研究,得出:干密度对预剪应力条件下重塑黄土动剪切模量的影响较小,而初始平均主应力对其有一定的影响;在其他条件相同时,动剪切模量与初始动剪切模量分别随干密度与初始平均主应力的增大而增大;阻尼比随动剪应变的增大先减小而后缓慢增大;干密度与初始平均主应力对重塑黄土阻尼比的影响不明显.     

导流堤地基土动力特性的试验研究

通过对某核电厂取水明渠导流堤地基土室内共振柱试验及粉砂的动三轴液化试验,测定了动剪切模量、阻尼比与动剪应变幅的双曲线关系,分析了导流堤地基土的动力变形特性,探讨了砂土的抗液化强度与液化振次之间的乘幂函数关系,确定了该地基土的抗液化强度指标。试验结果为评价导流堤的地震稳定和液化分析提供了相关参数。