基于PFC数值试验的单锯齿节理抗剪强度应力效应研究

自然界中岩石节理所处的应力环境往往存在差异,因此法向应力对岩石节理抗剪强度的影响不容忽略。然而,针对岩石节理应力效应的研究不够深入,且获得的应力效应变化规律亦存在较大差异。为研究岩石节理剪切特性随法向应力的变化规律,采用PFC较为完善地实现了平直节理和单锯齿节理的数值直剪试验,并对其在不同法向应力下的峰值抗剪强度和峰值摩擦角变化规律进行了分析。结果表明:随着恒定法向荷载的增大,岩石节理峰值抗剪强度及其所对应的剪切位移也在逐渐增大;平直节理峰值抗剪强度与峰值摩擦角均无明显的应力效应特征,且其抗剪强度随剪位移的增加增大到峰值后,不再发生明显变化;单锯齿节理峰值抗剪强度及峰值摩擦角均存在明显的应力效应,且整个剪切过程呈现出峰前剪切硬化–峰后剪切软化特征。     

桩-土界面扭剪剪切与直剪剪切的差异性研究

直剪试验在剪切过程中桩-土的剪切面积逐渐减小,导致垂直应力发生偏心,剪应力不能保持均匀分布,并不能反映土体的实际软弱剪切面,而扭转剪切能够保持剪切过程中桩-土的接触面积始终不变,避免了垂直应力发生偏心。针对新出现的界面扭剪试验和常规直剪试验在桩-土界面研究中的差异,探讨了两种剪切方式下的桩-土界面的摩擦特性,设计了桩-土界面摩擦单元,并基于相同剪切速率和桩-土界面接触条件,进行不同含水率和法向应力下的扭剪试验和直剪试验。试验结果表明扭剪和直剪试验的不同之处为:(1)扭转剪切的桩-土界面剪切强度为直剪剪切强度的1.5～2.1倍,扭剪剪切的剪应力达到最大值后会呈现出不同程度的软化或保持基本不变,而直剪剪切的剪应力表现为硬化趋势;(2)同一法向应力下,随着含水率的增加,扭剪试验的极限剪切位移逐渐增加而直剪试验的极限剪切位移呈现出微弱的降低;(3)直剪剪切界面摩擦角明显低于同条件下扭剪剪切的界面摩擦角。试验结果可以为桩-土界面研究中扭剪试验和直剪试验剪切强度的转换提供参考。     

基于颗粒流的双齿型结构面剪切特性影响因素分析

国内外学者主要研究了多齿型结构面,但对于双齿型结构面的研究不够深入。为了探究双齿型结构面剪切特性的影响因素和规律,首先对比了单轴压缩试验结果与颗粒流计算结果,得到了较准确的细观参数,然后基于该细观参数和颗粒流程序建立了不同法向应力、齿高和齿距的颗粒流直剪试验数值模型,并从峰值抗剪强度和峰值摩擦角的角度对结果进行了分析。试验结果表明:峰值抗剪强度与法向应力、齿高皆呈现出正相关;峰值抗剪强度随齿距的增大而减小;峰值摩擦角随着法向应力和齿距的增大而减小;峰值摩擦角随齿高的增大而增大。     

土工试验中的几个问题探讨

通过多组宁波和温州软土不同剪切速率的直剪固结快剪、不同预压时间下软土直剪固结快剪和三轴固结快剪试验中多样剪和多级剪的试验研究,表明①剪切速率对软土的抗剪强度影响较大,现有国家标准确定的0.8 mm/min剪切速率对软土并不合适;②预压时间超过6 h后软土强度增加不大;③对多样剪和多级剪而言,高灵敏度的软粘土两者差别较大,而对低灵敏度软粘土在掌握一定试验方法和试验技巧下,可用多级剪代替。这些结论对生产实践是有用的。     

谈建筑工程用土的抗剪强度

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力。在土力学中,采用摩尔-库仑强度准则,用内摩擦角和内聚力两个指标描述土的抗剪强度规律。在室内试验中,可以用直剪试验或三轴试验来测定土的抗剪强度指标。对粗粒土应当用大尺寸的仪器或现场大型直剪试验测定。土的抗剪强度指标和土的原始状态、应力路径、应力历史、排水条件等因素有关,考虑不同因素影响时,应采用不同的试验方法。     

物理性质对黄土抗剪强度指标的影响规律

明确黄土物理力学性质对指导黄土工程实践具有重要价值。本文以延安新区黄土为研究对象,开展不同湿度、密度条件下原状与重塑黄土直剪试验,研究湿度、密度变化对挖填方区黄土强度指标的影响规律。研究结果表明：在低含水率(w≤6%)条件下,黄土剪应力与剪切位移关系曲线具有显著的峰值特征,呈“硬脆”特点;在中高含水率(w≥12%)条件下,土体剪应力与剪切位移关系曲线呈“快速增大-缓慢增大-平缓稳定”发展趋势,峰值特征不明显;黄土抗剪强度及其强度参数随土体含水率增大而逐渐衰减,随土体密度增加而显著增大,湿度和密度变化对粘聚力的影响较内摩擦角更显著;挖填方区黄土的抗剪强度大小关系为挖方原状土τ_u>挖方重塑土τ_e>填方重塑土τ_f。挖方原状黄土抗剪强度与含水率的关系曲线符合指数函数分布,挖、填方重塑黄土抗剪强度与密度的关系曲线符合线性函数分布,通过预测模型获取的黄土抗剪强度参数计算值与试验值变化趋势基本一致,采用本文预测方法表征黄土抗剪强度及其强度参数变化规律是可行的。     

土的抗剪强度及破坏准则

对土的组成、变形破坏等进行了分析,从土的结构组成、试验条件等因素对土体剪切破坏的影响方面进行了论述,提出了研究土体抗剪强度的新方法。     

灰土比和龄期对灰土抗剪性能影响的试验研究

通过对不同灰土比的灰土进行击实试验,得到了不同灰土比的最优含水率和最大干密度。根据击实试验得到的不同灰土比的最优含水率和最大干密度,进行了相应灰土比的标准养护7、28、90 d的灰土抗剪强度试验研究,分析了在相同击实功下,相同养护龄期时灰土比对抗剪强度的影响;根据库伦强度理论,建立了三个龄期抗剪强度的回归关系方程;分析了养护龄期、灰土比对灰土抗剪强度影响的规律。试验分析表明:随着石灰含量的增加,灰土的最大干密度减小;粘聚力和内摩擦角均与灰土比有很强的相关性;灰土粘聚力均随龄期的增长而增大,但不同灰土比增大的快慢不同;内摩擦角随养护龄期发生或增大或减小的变化;灰土抗剪强度随养护时间不断增长,工程中应尽可能利用其长期强度。     

应力历史和含水率对滑带土抗剪强度特性的影响分析

滑带土是滑坡土体的重要组成部分,滑带土的强度特性是分析滑坡稳定性重要前提。边坡滑带土的强度特性受多种因素的影响,正确分析各种影响因素对选择合理的强度特性指标具有重要意义。本文通过某潜在土层滑移带的现场取样,首先采用室内试验得到滑带土的物理力学性质,然后分析应力历史和含水率对滑带土抗剪强度的影响。经过分析得到滑带土的应力-应变关系具有应变硬化特征;土样的抗剪强度指标值随着先期固结压力增大而增大;含水率增大会导致土样的抗剪强度降低。     

基于压电振动效应的振动波测量土体抗剪强度的装置研制

土壤抗剪强度是表征土体力学性质的一个重要指标,直接反映了土体在外力作用下发生剪切变形的难易程度。目前对于土壤抗剪强度的检测主要以人工现场采样、实验室仪器分析为主,但这些方法都无法实现现场长期监测,因此存在操作复杂,采样误差大,不能及时反映土壤抗剪强度变化等缺点。本文提出一种基于剪切波速的土体抗剪强度测量装置,如果能够实现野外实时测量土的剪切波波速,则可以获取相应的抗剪强度,实现野外长期现场测量的目的。该装置由压电陶瓷、夹持块、单片机硬件电路等结构组成。取杭州地区的软粘土为研究对象,通过将实验所得数据与实测数据进行分析对比,误差在可接受范围之内,证明了该装置的可行性。     

分级加荷中抗剪强度的选取

软土地区的堆载一般都分级施加,本文以有效固结压力(应力)法为理论基础,导出了地基土体强度随分级加载而逐渐增大的应用公式为预计地基土体的抗剪强度的增长提供了计算工具.而且此公式简单明了,尤适于广大工程技术人员使用.     

寒旱环境黄土区灌木植物力学护坡作用机理研究

本文通过对试验区,四翅滨藜和白刺2种灌木进行直接剪切试验和试验区素土与四翅滨藜根-土复合体和白刺根-土复合体的不固结不排水三轴压缩试验,求得粘聚力c和内摩擦角φ。根据试验区坡体素土与灌木根-土复合体的直接剪切试验和三轴压缩试验结果,简单对比分析了素土与根一土良舍体的抗剪强度指标问的关系,并根据试验区边坡几何模型按照平面应变建立有限元模型,用有限元计算分析试验区植物根系对试验区坡体稳定性的影响。试验结果表明植物根系能提高土体剪切强度从而提高护坡效果。     

泉州外走马埭围垦工程2#海堤桩号3+500软土软弱界面位置及堤坡稳定分析

在海堤软土层中,通过加密取样进行土工试验和现场十字板试验,以土工试验成果,在软弱界面处,土的抗剪强度低,含水量和孔隙比值高,在十字板试验中,软弱界面处原状土的抗剪强度Cu和重塑土的抗剪强度Cu′较为接近,灵敏度低为依据,确定软土的软弱界面,并进行堤坡稳定分析,为加固处理提供理论依据。     

钢纤维高强混凝土的抗剪强度

通过高强混凝土试件的双面剪切试验结果,研究了钢纤维混凝土基体强度、钢纤维类型和钢纤维掺率对钢纤维高强混凝土抗剪强度的影响。     

温度效应下桩-土界面剪切试验设备研究进展及新型设备的研制

地热能源桩具有双重功能,既能承受上部结构荷载,又能作为竖向换热系统。温度作用影响桩土界面特性,继而影响桩基极限承载力和沉降。因此,对温度效应下桩土界面特性进行研究,不仅具有较高的学术价值,同时具有显著的工程应用价值。介绍了未考虑温度效应的桩土界面试验研究仪器进展,包括合式直剪仪、大型直剪仪、单剪仪和扭剪仪。目前考虑温度效应的桩土界面特性试验研究较少,采用设备有模型桩试验和改进合式直剪仪。本文设计研制了考虑温度效应的大型直剪仪,在直剪仪外单独设计了恒温加热系统,适用于温度、外荷载耦合作用下,不同桩体材料与土相互作用性能的研究。     

垃圾电厂废灰改性水泥土的力学特性研究

把杭州某垃圾发电厂生产的垃圾废灰作为一种廉价的外掺剂加入到水泥土中用以改性水泥土,以做到资源的综合利用。把垃圾废灰、水泥和黏土按一定比例混合制成垃圾废灰水泥土,通过室内静三轴试验(不固结不排水剪切试验),在试样含水量、水泥掺入比、成型密度相同时,研究其在不同垃圾废灰掺量、不同龄期和不同围压条件下的应力应变关系和抗剪强度等的变化规律。试验结果表明:垃圾废灰水泥土的强度随着废灰掺量的增加而增加,在掺量6%左右时,抗剪强度有最小值;在水泥掺量15%,废灰掺量在3%～20%时,废灰水泥土抗剪强度较原状土可以增加10～60倍;垃圾废灰水泥土的应力应变关系在早龄期呈应变软化型,随着围压和龄期的增大,逐渐呈应变硬化型。垃圾废灰具有一定的活性,早期废灰的掺加主要起充填作用,增加水泥土的密实度,在某一掺量下(6%),会降低水泥土的强度;后期(7 d及以后)垃圾废灰活性被逐渐激发出来,参与了水泥土的二次反应,使废灰水泥土的后期强度提高。研究结果对于垃圾废灰应用于软基加固和路面基层材料等领域具有一定的参考和实用价值。     

三轴试验下煤岩体破坏机制与力学特性分析

为探究三轴应力环境下神东矿区煤样的力学特性及破坏模式,设置围压梯度为0.2、0.4、0.8、1.1、2.0和3.0MPa,采用电-液伺服试验系统开展室内三轴试验;通过试验数据拟合分析,建立峰值抗压强度、弹性模量与围压关系表达式;基于煤样试件破坏特征,讨论施加围压大小对煤样试件不同破坏模式的影响。研究结果表明:(1)峰值抗压强度和弹性模量随围压增大呈递增趋势;且峰值抗压强度和弹性模量的增幅随围压增大呈现出先增大后减小的变化规律;(2)峰值抗压强度与围压呈对数函数分布规律;而弹性模量随围压增大呈指数函数形式递增。(3)随着围压增大,煤样破坏形式可能表现为拉伸-拉剪(拉伸主导)-拉剪(剪切主导)-剪切的破坏模式。该研究结果能够为今后神东矿区煤炭深部开采设计提供有效的实验参数。     

FRP布加固砖砌体抗剪力学性能试验研究（二）

对5组15个双剪试件进行了试验研究,探讨了FRP布的种类、粘贴层数和粘贴方式等对抗剪强度的影响。试验表明：粘贴FRP布可以有效地提高砌体的抗剪强度,FRP的种类和粘贴层数对提高砌体抗剪强度影响不大。     

粗粒掺量对土石混合料强度特性的影响

为探讨粗粒含量对土石混合料抗剪强度的影响,对粗粒含量为0%、30%、50%、70%、100%共5组土石混合料试样进行饱和固结排水三轴压缩试验。结果表明,土石混合料的骨架作用明显,抗剪强度受粗细颗粒的共同作用影响;土石混合料抗剪强度随粗粒含量增大先增大后减小,粗粒含量为70%左右时抗剪强度最大;在极小的压缩变形条件下,土体凝聚分量就能达到最大值,而摩擦分量的最大值则需要在很大的应变下才能发挥出来。     

橡胶砂复合土的抗剪性能试验研究

为描述橡胶砂复合土抗剪强度的变化规律,对其进行直剪试验,分析不同掺量和粒径的橡胶颗粒在不同围压下橡胶砂复合土抗剪强度变化的特征。结果表明:橡胶砂复合土的抗剪强度主要由内摩擦角决定;随着橡胶颗粒掺量的增加,内摩擦角呈先增大后减小的趋势,掺加一定量的橡胶颗粒可以提高风积沙的抗剪强度且最佳粒径为1.18mm。