固结不排水条件下初始应力各向异性结构性土的力学特性

天然土都具有结构性和各向异性,这使得天然土与重塑土的力学性质有很大区别,对其进行研究可为建筑物的设计和施工提供理论依据。对人工制备的初始应力诱发各向异性结构性土样进行了4组不同围压下的固结不排水三轴压缩试验,并建立了初始应力诱发各向异性结构性土的强度准则。结果表明:(1)结构性土在低围压下结构性较为明显,但是在高围压下由于土的结构性被破坏而表现为接近于重塑土的性质。且初始应力诱发各向异性结构性土的结构性强于初始均质结构性土的结构性;(2)初始应力诱发各向异性结构性土的强度包线呈现非线性,且初始应力诱发各向异性结构性土的抗剪强度要略高于初始均质结构性土的抗剪强度。当应力水平低于结构屈服应力时强度包线呈外凸的曲线,当应力水平较高且超过结构屈服应力时强度包线呈直线;(3)与试验结果的对比表明,本文所建议的初始应力各向异性结构性土的强度准则具有良好的适用性。     

饱和重塑黄土的动力特性

基于饱和重塑黄土的静、动力三轴试验结果,探讨了饱和重塑黄土的静、动力特性。分析了静力试验中饱和重塑黄土的应力-应变关系。根据动力试验结果研究了饱和重塑黄土轴向应变、动强度、有效应力路径和滞回圈的变化规律:轴向应变随着振动次数的增加逐渐增大,且变化曲线存在着明显转折点,在较低围压时,εa分为先平缓上升和后陡升至破坏两个阶段,在较高围压时,εa分为振动初期存在陡升然后平缓上升最后又陡升至破坏三个阶段。有效应力路径逐渐向左发展,且移动幅度逐渐加大。每一个振次的有效应力路径形成一个封闭的区域,试验过程中封闭区域的面积逐渐增大。随着振动次数逐渐增大,滞回圈的面积和倾斜度均逐渐增大。通过动弹模试验结果发现饱和重塑黄土在不同围压下1/Ed均随着εa的增大而增大,确定出不同围压下1/Ed~εa关系中的a、b值和最大动弹模Edmax;阻尼比λ随动应变εa的增大逐渐增大,且最终趋于稳定,给出不同围压下阻尼比λ的建议值,从而为指导工程实践提供参考。     

双江口水电站坝体材料及覆盖层坝基动力变形特性研究

筑坝材料的动力变形特性是进行大坝动力反应分析的基本依据之一,采用等效粘弹性模型计算时主要包括最大动剪模量Gmax与平均有效主应力的关系,动剪模量比G/Gmax与动剪应变幅γd的关系以及阻尼比λ与动剪应变幅γd的关系等。这些关系反映了在动荷载作用下土的应力应变关系的非线性与粘滞性特征。双江口水电站坝体材料及覆盖层坝基动力...     

堆石料在不同应力路径下的颗粒破碎特性

采用大三轴试验设备,对直径为300 mm、高为600 mm的圆柱体堆石料试样进行了三种不同应力路径的固结排水试验,包括常规三轴压缩试验、等平均应力试验及等向压缩试验,探讨不同应力路径下堆石料的颗粒破碎特性,常规三轴压缩试验围压为200、400、800、1 200 k Pa,等平均应力试验平均应力为200、400、600、800 k Pa。试验结果表明,应力路径对堆石料的颗粒破碎特性有很大的影响。常规三轴压缩试验的应力—应变关系近于双曲线,低围压时试样先剪缩后剪胀、高围压时剪缩;等平均应力试验的应力—应变曲线呈应变软化型,体变表现为先体缩后剪胀。计算得到的颗粒破碎指数表明,等平均应力试验的颗粒破碎最为严重,等向压缩试验的颗粒破碎轻微。     

自重湿陷性黄土地基预钻孔浸水处理的可靠度设计方法

为解决传统预浸水法存在的浸水时间长、浸水处理范围难以确定等不足,基于土体中水分运移规律,依据可靠度理论、极限状态设计方法及复合 Poisson 过程原理,提出一种消除黄土湿陷性的处理浸水方法——预钻孔浸水法。给出了利用预钻孔浸水法对自重湿陷性黄土地基进行浸水时,水平向及竖直向浸水影响范围的确定模型;在此基础上结合达西定律给出了浸水孔设计参数如孔深、孔间距及浸水孔个数的确定方法。结合铜川某工程,设计进行了现场预钻孔浸水试验,对该方法的合理性进行了验证,并通过现场钻探、现场勘探、室内湿陷性试验等方法对该方法的处理效果进行了评价。该浸水方法具有浸水时间短、浸水影响范围可根据浸水孔布设进行控制等优点,且浸水处理效果良好,完全符合施工要求。     

堆石料的临界状态探讨

高应力水平时堆石料的颗粒破碎对其强度和变形机理有重要影响。为此,本文对堆石料进行了固结应力从400kPa到4MPa的18组固结排水和固结不排水常规三轴压缩试验,及6组等向压缩试验。结果表明:(1)围压低时颗粒破碎轻微,固结排水时试样剪胀,固结不排水时孔压先增加后稍有降低;围压高时颗粒破碎严重,固结排水时试样剪缩,固结不排水时孔压也是先增加后降低;等向压缩时随着平均有效应力增加颗粒逐渐破碎,但不明显;(2)不同的固结应力时,在排水条件和不排水条件下试样都趋于临界状态;(3)堆石料的临界状态在q-p′平面和e-lgp′平面均为非线性变化。最后提出了堆石料的临界状态的数学描述并较好地验证了试验结果。     

粗粒土颗粒破碎大型直剪试验研究

颗粒破碎是粗粒土的基本属性。随着高土石坝的陆续兴建,高应力下粗粒土的颗粒破碎特征成为人们研究的一个重要方面。通过对不同粒径粗粒土试样的大型直剪试验,研究了高法向应力下粗粒土的颗粒破碎规律,并对接触面剪应力-剪位移关系进行了分析。结果表明:随着法向应力增加,颗粒破碎率增加;相同法向应力下,粒径越大,破碎率越大;级配越良好,破碎率越小;颗粒破碎主要形成次一级粒径。     

基于二元介质模型的岩土类材料破损过程数值模拟

岩土类材料是非均质的具有微缺陷的天然材料,岩土破损力学将岩土材料抽象成由胶结元和摩擦元组成的二元结构体。本文在细观尺度上把胶结元看成理想弹脆性材料,把摩擦元看成硬化型弹塑性材料,计算时通过受荷过程中胶结元破损并逐渐向摩擦元的转化来模拟岩土材料的破损过程。最后进行平面应变受压应力状态下的数值计算,探讨不同侧向应力状态下岩土类材料的破损发展过程和相应的位移状态。结果表明,本文建议的模拟方法可以较好的模拟岩土类材料的破损过程和力学响应。     

堆石料的临界状态探讨

高应力水平时堆石料的颗粒破碎对其强度和变形机理有重要影响。基于临界状态的土力学理论对重塑土的应力-应变关系的描述较为成功，但是目前颗粒破碎对堆石料临界状态的影响及其数学描述鲜有研究。为此，对堆石料进行了固结应力从400kPa到4MPa的18组固结排水和固结不排水常规三轴压缩试验，及6组等向压缩试验。结果表明：（1）围压低时颗粒破碎轻微，固结排水时试样剪胀，固结不排水时孔压先增加后稍有降低；围压高时颗粒破碎严重，固结排水时试样剪缩，固结不排水时孔压也是先增加后降低；等向压缩时随着平均有效应力增加颗粒逐渐破碎，但不明显；（2）不同的固结应力时，在排水条件和不排水条件下试样都趋于临界状态；（3）堆石料的临界状态在q-p′平面和e-lgp′平面均为非线性变化。最后提出了堆石料的临界状态的数学描述并较好地验证了试验结果。     

结构性土的二元介质模型

本文在岩土破损力学的理论框架内,认为弹脆性元在破损以前的变形特性可以用理想的弹性材料描述,弹脆性元破损后转化成的弹塑性元的变形和破坏特性可以用修正的剑桥模型来描述,通过引入反映破损过程的结构参数(破损参数和应力比),建立了结构性土的二元介质模型。最后与人工制备结构性黏土的等向压缩试验和原状海积软土的三轴排水剪切试验进行对比,表明所建立的模型可以较好的描述结构性土的变形特性。