分级加卸载下南海珊瑚泥一维固结长期变形试验及模型研究

南海珊瑚泥是珊瑚群体死后的骨胳、碎屑聚积形成的海洋岩土体钙质软泥,具有特殊的工程性状,研究其在荷载作用下与时间相关的长期非线性变形对吹填岛礁建设和长期稳定分析具有重要意义。对珊瑚泥进行了3组不同加卸载方案的一维固结压缩试验,通过改变加载时间与加卸载循环圈数探究应力历史对其长期变形性质的影响,并针对珊瑚泥在加卸载试验条件下呈现出的瞬时变形、延时衰减与延时稳定变形3阶段规律,采用改进的Burgers模型拟合不同竖向应力作用下的ε-t（应变-时间）曲线,具有较高拟合精度。同时分析模型参数后发现,随着分级加载时间提高,瞬时应变增量及其增长率下降,最终荷载下的延时衰减时间缩短,延时稳定应变速率及最终荷载下的总应变增量减小。同一加卸载循环圈数中,同竖向应力下卸载阶段的瞬时应变增量小于加载阶段。随着加卸载循环圈数的增加,加、卸载各阶段瞬时应变增量均减小且二者相近,延时衰减时间缩短,延时稳定应变速率及最终荷载下的总应变增量减小。研究了分级加载时间与加卸载循环圈数对珊瑚泥长期变形性质的影响,旨在为岛礁建设中的堆载预压方案提供理论依据。     

反复荷载下型钢混凝土柱受扭损伤试验研究

为研究型钢混凝土柱在反复荷载下的受扭损伤,完成了11根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土柱复合受扭试验。通过试验观察了构件的受力过程和破坏特征,研究两种不同型钢混凝土柱的裂缝开展与分布规律。基于能量守恒定律,考察了柱截面配钢形式、扭弯比、轴压比、混凝土强度等级、配箍率以及配钢率对累积损伤的影响。研究结果表明:型钢混凝土柱的损伤演变分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;配钢形式、扭弯比和配箍率是影响型钢混凝土柱损伤程度的重要因素;配型钢,降低扭弯比和提高配箍率对于损伤指标分别最大降低了22.1%、14.3%和14.0%;损伤指标受轴压比、配钢率和混凝土强度等级影响程度较小。     

循环荷载下水泥土桩复合体动力参数试验研究

水泥土桩被广泛应用于软土路基加固工程中。然而,人们对水泥桩与桩间土形成的加固体的动力特性尚缺乏认识,无法合理评价水泥土桩复合地基的长期性能。基于此,本文开展水泥土桩复合体大型动三轴试验,研究围压、静偏应力、置换率及分级加卸载路径对其动力参数的影响,并分析了动力参数的波动性。试验结果表明:随着静偏应力增加,复合单元体的动弹模量减小,阻尼比增大,临界动应力比减小。随着置换率增加,动弹模量略有增加,阻尼比略有减小。逐级卸载造成复合单元体的动力参数劣化。阻尼比具有较强的波动性,复合单元体阻尼比的变异系数是动弹模量的2.8～7.0倍。相比于软土,复合体动弹模量提高了2～6倍,静偏应力越大,提高系数越大。     

循环荷载作用下盐岩微观结构变化及经验疲劳模型

为研究盐岩在循环荷载作用下的疲劳特性和微观结构变化,对盐岩试件展开了不同上限应力下的单轴疲劳试验;同时,利用SEM和NMR设备观测了盐岩试验前后的微观结构。结果表明：循环荷载作用下,盐岩内部裂纹发育以晶间裂纹的生成为主,且裂纹数量随上限应力比（上限应力与单轴抗压强度的比值）增大而增加。循环荷载作用后（12 000次循环）,盐岩内部大孔隙和总孔隙数量增加,小孔隙数量减少,且大孔隙和总孔隙增加的数量及小孔隙减少的数量均随上限应力比增大而增加。上限应力比为0.40且荷载循环次数N≤2 000次时,盐岩内部小孔隙、大孔隙和总孔隙数量均随荷载循环次数增加而增加;但小孔隙数量的增长速率大于大孔隙,此时盐岩孔隙结构变化以小孔隙萌生为主。上限应力比为0.40且荷载循环次数N >2 000次时,盐岩内部大孔隙和总孔隙数量仍随荷载循环次数增加而增加,而小孔隙数量不断减少,此时盐岩孔隙结构变化以大孔隙生成为主。通过求解S形函数反函数的方法,建立了一个形式简单、参数少,且能够描述盐岩累计不可逆变形发展全过程的经验疲劳模型,并利用盐岩疲劳试验结果验证了模型的合理性。     

深厚软土中抗滑桩的修正悬臂桩计算方法

大面积堆填或开挖时深厚软土地层内部常产生较大滑移,这为该类地层中考虑桩土作用的抗滑桩分析带来较大困难。考虑深厚软土的滑移性状,针对既有悬臂桩法计算存在的问题进行修正,滑动面上部桩身受荷段的桩身荷载采用等腰三角形分布且极值点为极限侧土压力,设滑动面下部桩身锚固段上侧桩周软土为理想弹塑性以考虑软土大位移条件,下侧为弹性状态,并通过位移叠加原理对传统方法求解产生滑动面不连续的缺陷进行修正。通过现场桩侧堆载试验验证,修正悬臂桩法的弯矩和位移计算结果较好,桩顶位移误差小于3%,桩身最大弯矩误差小于10%。所提方法有助于深厚软土地层抗滑桩的设计和计算。     

关于偏心荷载下地基承载力的验算方法

针对偏心荷载作用下的地基承载力验算,以条形基础为例,介绍了Meyerhof提出的考虑荷载偏心的地基承载力计算方法,并通过与有限元上下限极限分析这一极限荷载精细数值计算方法的比较验证了其正确性和准确性。所考虑的地基既包括排水条件下的一般地基,也包括不排水强度随深度近似线性增大的饱和黏性土地基。依据有关机理深入分析了基础埋深对偏心荷载下地基承载力计算精度的影响,明确了可以考虑基础埋深有利作用的偏心距上限。进而采用本课题组所提出计算地基承载力的改进公式,通过计算并结合理论分析比较了国内规范验算方法与按Meyerhof方法的验算,表明采用后一方法更为合理。     

页岩气藏超低含水饱和度形成模拟及其意义

页岩气属于非常规天然气,资源丰富,开发潜力巨大。含水饱和度是控制致密气藏持续生产最关键的储层参数,然而现阶段对页岩气成藏中超低含水饱和度是否存在尚存在疑问。选取川渝地区页岩露头岩样,采用气驱法模拟了成藏过程中含水饱和度变化,结合川南页岩气储层地质特征,建立了生烃排驱的地质模型,提出了气携液的概念模型。结果表明,页岩气藏存在超低含水饱和度现象;页岩气成藏过程中大量生烃产生排驱效应与气携液作用,有利于页岩气储层超低含水饱和度的形成,气携液作用、裂缝和高温环境加速了含水饱和度降低;超低含水饱和度增加页岩气储层吸附能力,增大储层可流动孔喉范围,提高气相传输能力,但在工程作业过程中加大水相渗吸速率,强化水相滞留效应,使页岩气藏水相圈闭损害潜力更大。在页岩气有利区评价、气藏钻完井、开发过程中,须倍加重视超低含水饱和度这一客观事实和其衍生的工程作业问题。     

Experimental research on acoustic wave velocity of frozen soils during the uniaxial loading process

Ultrasonic P-wave tests of frozen silt and frozen sand were conducted during uniaxial loading by using an RSM^®-SY5(T) nonmetal ultrasonic test meter to study the velocity characteristics of P-waves. The experimental results indicate that the P-wave velocity is affected by soil materials, temperature, and external loads, so the P-wave velocity is different in frozen silt and frozen sand, but all decrease with an increase of temperature and increase at first and then decrease with strain during the loading process. There is an exponential relationship between uniaxial compressive strength and P-wave velocity, and the correlation between them is very good. The characteristic parameters of acoustic waves can, to some extent, reflect the development of internal cracks in frozen soils during loading.     

单轴拉伸法测定土的抗拉强度试验研究

采用单轴拉伸法研究了影响土的抗拉强度测试方法的因素,探讨了加荷速度、样品直径、高径比对土的抗拉强度测试值的影响,试验结果表明,样品直径对土的抗拉强度测试结果影响不大,加荷速度和高径比是影响土的抗拉强度的测试结果的重要因素。给出了单轴拉伸法测试土的抗拉强度的加荷速度和高径比的建议值。