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【目的】分析增湿及剪切条件下黄土结构性的演化发展特性。【方法】在初始含水率为10%,15%,18%,22%,44%(饱和)以及固结围压为50,100,200,300kPa条件下对黄土进行三轴剪切试验,测定并分析应力结构性参数、应力比结构性参数与综合应变的关系。【结果】黄土应力结构性参数和应力比结构性参数均能够反映出在整个应力加载过程中压剪作用对土结构性渐变演化特性的影响。但是在初始剪切阶段应力结构性参数的变化规律受试验条件的影响相对较大,在低固结围压、低含水率情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加总体呈现出先上升后下降,之后趋于稳定的变化趋势;在固结围压及含水率较高的情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加而逐渐减小。在增湿及剪切条件下,应力比结构性参数随综合应变的增加呈现单调衰减的趋势,且二者之间的关系曲线光滑,规律性较强;应力比结构性参数与综合应变之间呈指数函数关系。【结论】与应力结构性参数相比,应力比结构性参数能有效且完整地描述增湿和压剪应力作用下黄土结构性演化的整个过程。 相似文献
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【目的】研究易溶盐含量和基质吸力对非饱和伊犁黄土强度的影响规律,为伊犁黄土地区工程建设提供参考。【方法】利用水膜转移法将配置好的盐溶液加入原状伊犁黄土土样中,制成3种不同易溶盐含量(5,14,26g/kg)土样,采用非饱和土三轴仪进行3种不同易溶盐含量下控制净围压(100,200,300kPa)和基质吸力(50,100,150kPa)的三轴固结排水剪切试验,测定并分析土样强度的变化规律。【结果】非饱和伊犁黄土的偏应力-轴向应变关系曲线均为硬化型;在相同净围压和基质吸力作用下,易溶盐含量14g/kg非饱和伊犁黄土的强度最高。非饱和伊犁黄土的有效黏聚力随基质吸力的增大而增大,随易溶盐含量的增加呈先增大后减小的趋势,易溶盐含量5,14,26g/kg的非饱和伊犁黄土在50,100,150kPa 3种基质吸力下的有效黏聚力分别为21.30,31.50,40.50kPa,33.10,44.80,58.10kPa和19.70,28.30,36.70kPa。有效内摩擦角随基质吸力的增大基本不变;随易溶盐含量的增加呈先减小后增大的趋势,分别为23.33°,22.35°,23.76°。随着易溶盐含量的增加吸力摩擦角分别为10.76°,14.04°,9.65°,呈先增大后减小的趋势,且增减速率相同。【结论】基于Barcelona模型建立的非饱和伊犁黄土弹塑性模型的剪切屈服面方程,具有可以考虑易溶盐含量和基质吸力两个因素耦合变化的优点,适用于易溶盐含量较高的伊犁黄土。 相似文献
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【目的】对基于重塑土建立的邓肯-张非线性模型进行修正,使其能够应用到具有结构性的天然原状黄土应力应变计算中。【方法】基于综合结构势对结构性的研究和常规三轴试验,分析了原状黄土的力学特性和应力比结构性参数与应变的关系,利用应力比结构性参数对原状黄土的应力应变曲线进行校正。将应力比结构性参数引入邓肯-张模型中对其进行修正,使其能够满足原状结构性黄土的应力应变计算。【结果】应力比结构性参数具有较好的变化规律,经过应力比结构性参数校正后的天然原状黄土应力应变曲线由软化或弱软化型曲线变成硬化型曲线。【结论】修正后的原状黄土应力应变曲线完全可以应用邓肯-张模型进行计算,模型参数合理有效,为邓肯-张模型在原状结构性黄土中的应用提供了一种新的方法和途径。 相似文献
4.
《西北农林科技大学学报(自然科学版)》2020,(4)
【目的】研究易溶盐含量和基质吸力对非饱和伊犁黄土强度的影响规律,为伊犁黄土地区工程建设提供参考。【方法】利用水膜转移法将配置好的盐溶液加入原状伊犁黄土土样中,制成3种不同易溶盐含量（5,14,26 g/kg）土样,采用非饱和土三轴仪进行3种不同易溶盐含量下控制净围压（100,200,300 kPa）和基质吸力（50,100,150 kPa）的三轴固结排水剪切试验,测定并分析土样强度的变化规律。【结果】非饱和伊犁黄土的偏应力 轴向应变关系曲线均为硬化型;在相同净围压和基质吸力作用下,易溶盐含量14 g/kg非饱和伊犁黄土的强度最高。非饱和伊犁黄土的有效黏聚力随基质吸力的增大而增大,随易溶盐含量的增加呈先增大后减小的趋势,易溶盐含量5,14,26 g/kg的非饱和伊犁黄土在50,100,150 kPa 3种基质吸力下的有效黏聚力分别为21.30,31.50,40.50 kPa,33.10,44.80,58.10 kPa和19.70,28.30,36.70 kPa。有效内摩擦角随基质吸力的增大基本不变;随易溶盐含量的增加呈先减小后增大的趋势,分别为23.33°,22.35°,23.76°。随着易溶盐含量的增加吸力摩擦角分别为10.76°,14.04°,9.65°,呈先增大后减小的趋势,且增减速率相同。【结论】基于Barcelona模型建立的非饱和伊犁黄土弹塑性模型的剪切屈服面方程,具有可以考虑易溶盐含量和基质吸力两个因素耦合变化的优点,适用于易溶盐含量较高的伊犁黄土。 相似文献
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【目的】分析动荷载条件下黄土局部化变形的判断依据和剪切带的特性,探究不同初始应力条件对非饱和黄土剪切带特性的影响。【方法】用动扭剪仪进行陕西杨凌非饱和黄土的动变形试验,分析其动本构关系曲线、动孔隙气压力和阻尼比的变化规律,探讨初始平均主应力和初始主应力方向角对剪切带倾角的影响。【结果】土样的动本构关系曲线、动孔隙气压力随时间变化曲线和阻尼比随动剪应变变化曲线皆为非线性型,其变化规律很好地体现了局部化变形的过程。当初始主应力方向角<45°时,土样的剪切带倾角随着初始平均主应力的增加而呈增加趋势;当初始主应力方向角≥45°时,剪切带倾角随着初始平均主应力的增加呈减小趋势。在初始主应力方向角<45°时,剪切带倾角随着初始主应力方向角的增大而减小;当主应力方向角为90°时,土样未出现剪切带。【结论】动荷载作用下,黄土会发生局部化变形,这种局部化变形的出现和发展可以用动孔隙气压力和阻尼比的变化规律来判别,该判别方法意义明确且合理可行;初始平均主应力、初始主应力方向角对黄土的剪切带倾角有一定影响。 相似文献
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以天然黄土为对象,采用在不同含水率和剪切速率下的固结不排水剪(CU)三轴试验,研究剪切速率对结构性黄土力学性质的影响。发现天然黄土的不同力学性状受剪切速率的影响各异。在高剪切速率下,天然黄土的应力应变关系曲线产生应变软化现象;随剪应变率的增大,峰值强度、凝聚力C呈现先增大后减小的特征;但是内摩擦角受剪切速率的增加,其值呈现减少趋势。 相似文献
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【目的】研究粗糙结构面在剪切过程中发生大规模破坏时的裂隙变形及渗流变化规律,为岩体裂隙应力-渗流耦合研究提供参考。【方法】对完全和非完全咬合状态下的规则齿结构岩面,采用常法向应力作用下的剪切-渗流耦合试验,测定法向应力为1.91 MPa、水压为0.6 MPa时结构面剪切强度及剪切位移的变化,并在完全咬合的基础上改变水压分别为0.4,0.6和0.8 MPa,测定剪切过程中流量的变化。【结果】裂隙结构面咬合状态对剪切强度变化曲线以及法向位移变化曲线有较大影响,基于此推导出一种更接近试验结果的辐向流立方定理公式。结构面破坏之前水流的非完全轴对称性流动、水流漩涡以及粗糙度和接触面积等因素使得计算结果与试验结果之间有较大差异,流量的计算结果与试验结果差值(ΔQ)最大达41.5cm3/s,此外ΔQ会随机械隙宽的增加而增大。当水压从0.4MPa增大到0.6和0.8MPa时,ΔQ分别增加5和8.2cm3/s,渗透系数分别降低0.27和0.47cm/s,机械隙宽与水力隙宽的比值分别增加0.04和0.06。【结论】裂隙结构面在复杂应力条件下的抗剪强度和变形与结构面咬合状态密切相关,结构面破坏形态、水流形态以及水压对裂隙渗流规律影响较大。 相似文献
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【目的】研究三轴应力条件下原状结构性黄土的基质吸力特性,为黄土的工程应用提供参考。【方法】通过常规三轴试验,研究采自陕西西安、甘肃定西、新疆石河子的黄土1、黄土2和黄土3 3种原状结构性黄土的构度指标,分析构度指标随含水率的变化关系及基质吸力随构度指标的变化关系。在不同湿度、不同围压条件下,通过非饱和土三轴仪对原状结构性黄土进行控制气压力的常含水率试验,分析饱和度、围压对基质吸力的影响,并揭示常含水率剪切过程中基质吸力的变化规律。【结果】原状结构性黄土的基质吸力和构度指标均随含水率的增大而降低,基质吸力随构度指标的升高而增大,表明黄土的结构性越强,基质吸力相对越大;在固结过程中,试样基质吸力随着围压的增大而逐渐降低;在试样剪切过程中,不同含水率试样基质吸力随轴向应变的增长表现出不同的变化规律,3种供试黄土含水率(w)小于塑限含水率(即黄土1w=13%,15%,黄土2w=15%,18%,黄土3w=11%,13%)时,试样基质吸力随着轴向应变的增加而增大,当含水率大于等于塑限含水率(即黄土1w=18%,23%,黄土2w=21%,24%,黄土3w=16%,20%)时,试样基质吸力随着轴向应变的增加而减小。在初始含水率引起的饱和度变化及试样剪切过程中引起的饱和度变化两种情况下,试样的基质吸力有着不同的变化规律,前者呈单调下降趋势,后者在含水率小于塑限时呈单调上升趋势,在含水率大于等于塑限时呈单调下降趋势。【结论】结构性黄土基质吸力特性与湿度、构度、围压、饱和度等多种因素相关;土样含水率在大于等于塑限与小于塑限时基质吸力有着不同的变化趋势。 相似文献
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【目的】研究平面应变状态下岩土材料长期的沉降变形规律。【方法】采用改造的平面蠕变仪对重塑黄土进行一系列固结平面蠕变试验,分析试样在不同含水率、固结压力、剪应力下的变化特性,并利用模型对变化规律进行拟合。【结果】试样在30%含水率、50kPa固结压力、300kPa剪应力下,轴向形变量达到最大值14.54%,而且剪应力大小对含水率较高和固结压力较低的土体蠕变效应敏感性较强。数据分析表明,Singh-Mitchell和Mesri等经典蠕变模型对试验规律的描述精度较差,而建立的经验模型不仅适合黄土平面蠕变变化规律分析,而且具有参数少且容易获得等优点。【结论】利用所建立的经验模型可以模拟黄土平面应变状态下的蠕变规律。 相似文献
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【目的】分析西安Q3黄土固有的各向异性特性,为黄土结构性及其各向异性特性的关系研究提供依据。【方法】分别从竖向裂隙向(δ=90°)、卸荷边坡走向(α=0°)和边坡倾向(α=90°)3个方向制取陕西西安Q3黄土试样,通过原状黄土、重塑黄土及饱和黄土无侧限抗压试验和三轴固结排水试验,研究其强度和变形参数在不同围压和不同方向的差异,测试其强度、构度以及灵敏性,分析破坏应力、抗剪强度及切线模量等各向异性特性。【结果】西安Q3黄土垂直向的初始结构特性明显强于水平正交的两个方向,差距可达150%,而水平正交两个方向差异不大;破坏应力和抗剪强度规律相似,其差异具体体现在黏聚力方面,而摩擦角的差异性不大,且原状黄土抗剪强度与构度指标有较好的线性关系;垂直向的初始切线模量与水平正交两个方向存在较大差异,垂直向δ=90°与水平向α=90°初始切线模量之比平均约为1.81。【结论】外荷作用下黄土内部颗粒重组,黄土初始结构特性有所改变,应重视黄土地基工程中各向异性的存在。 相似文献
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【目的】建立剪切带宽度的准确测量方法,为正确揭示材料的渐进破坏过程提供支持。【方法】根据仿射变换和梯度塑性理论制作了水平虚拟剪切带,检验了高斯拟合方法的剪切带宽度测量精度,同时提出了测量剪切带宽度的背景值方法,并测量了单轴压缩条件下土的剪切带宽度。【结果】利用高斯拟合方法能准确测量常应变剪切带宽度,而对于含应变梯度的剪切带,测量误差很大。利用背景值方法测量的剪切带宽度较为可信;随着纵向应变的增加,剪切带宽度的演变主要有增加、减小、基本不变及不确定4种趋势;剪切带宽度为15～38像素(1.35～3.42mm)。【结论】对于常应变剪切带,可以利用高斯拟合方法准确测量剪切带宽度,而对于含应变梯度的剪切带,建议利用背景值方法测量。 相似文献
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通过对扬州市区几个工程地基的土工试验，发现扬州市Ｑ３下蜀组粘性土具有超固结土的特性；分析了这种超固结粘性土在三轴剪切试验中孔隙水应力，应力应变关系的变化规律以及超固结特性对强度指标取值的影响；提出了三轴剪切试验中确定超固结土强度破坏点的方法和土体强度指标取值的建议。 相似文献
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通过对扬州市区几个工程地基的土工试验，发现了扬州市区Ｑ＿３下蜀组粘性土具有超固结土的特性；分析了这种超固结粘性土在三轴剪切试验中孔隙水应力、应力应变关系的变化规律以及超固结特性对强度指标取值的影响；提出了在三轴剪切试验中确定超固结土强度破坏点的方法和土体强度指标取值的建议 相似文献
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【目的】针对地下圆形洞室承受非静水初始压力作用下的平面应变问题,分析围岩的塑性区范围,为评价围岩稳定性和洞室支护结构的设计提供依据。【方法】对洞室围岩弹塑性边界两侧分别采用复变函数理论和滑移线场理论得出弹性区和塑性区应力组合表达式,根据弹塑性边界上应力相等得到边界方程;通过有限元算例将本研究方法的结果与卡斯特纳等方法的分析结果进行比较,并分析静水压力的变化情况。【结果】弹塑性边界为近似椭圆形,长轴与最大初始应力方向垂直;本研究方法与有限元分析结果更为接近,能够很好地反映洞室围岩塑性区范围;在静水压力下的分析结果与卡斯特纳公式所得塑性区半径一致。【结论】在非静水压力下塑性区全部包围洞室时,本研究方法能够更好地用于指导支护结构设计以及围岩稳定性评价。 相似文献
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新疆胶凝原油屈服特性研究 总被引：7，自引：2，他引：5
胶凝含蜡原油的屈服特性对输油管道的停输再启动有重要影响。用控制应力流变仪RS75对新疆胶凝原油的屈服特性进行了试验研究。结果表明,新疆胶凝原油是一种粘弹性体,在剪切应变小于胶凝原油的临界线性应变γ_(cl)范围内,胶凝原油表现出线性粘弹性固体特性;在应变大于γ_(cl)而小于其临界屈服应变γ_(cy)的范围内,胶凝原油为非线性粘弹性体;当应变大于γ_(cy)时,胶凝原油才真正屈服流动。指出判定胶凝原油是否屈服流动的指标是临界屈服应变γ_(cy),而非屈服值。 相似文献
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【目的】分析水平双向动剪应力、相位差对水泥土变形和动强度特性的影响规律,为水泥土桩复合地基在地震荷载作用下的破坏机理研究提供理论参考。【方法】在双向动剪应力为15.8,16.8,17.8,18.8,20.4kPa以及相位差为0°,45°,90°条件下,对水泥土进行水平双向动单剪试验,测定不同试验条件下水泥土的变形和动强度。【结果】动剪应变发展过程中存在明显的转折应变,且转折应变与破坏剪切次数的对数具有良好的线性关系;以转折应变作为水泥土的破坏标准,水泥土动强度与破坏剪切次数呈良好的反比例函数关系。3种相位差下导致水泥土破坏的临界动强度为15.2kPa。相位差为0°时,水泥土动强度最高;相位差为90°时,水泥土动强度最低。【结论】水平双向动剪应力和相位差对水泥土的动强度及动变形有较大影响。 相似文献
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【目的】探究双向循环荷载耦合作用下饱和红土的动变形强度特性,为红土地区工程的抗震设计和性质评估提供理论支持。【方法】采用SDT-20型电脑控制电液伺服双向土动三轴试验机,对饱和红土试样施加了不同的应力路径,模拟横波和纵波在不同相位差下耦合的情况,分析不同应力路径下饱和红土的动变形和动强度特性。【结果】径向循环应力幅值和相位差的变化对饱和红土的动变形和动强度有较大影响。在相位差为180°时,轴向应变发展速度最快,动强度最小;当相位差为0°时,轴向动应变发展最慢,动强度最大。径向循环应力较大且相位差为180°时的耦合情况对土体的稳定最为不利,此种组合下饱和红土的动强度衰减率可以达到90%以上。【结论】随着径向循环应力幅值的变化,不同应力路径下动应变发展速度不同,应力路径斜率越大动应变发展越缓慢。在实际工程的抗震设计时,应充分考虑双向动荷载相位差为180°且径向动荷载较大的组合情况。 相似文献
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湿载条件下黄土结构性损伤演化特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】分析压缩和增湿条件下黄土结构性损伤的演化规律,为黄土地区的工程建设提供参考。【方法】对含水率为2%,5%,10%,18%,21%,25%的原状土及重塑饱和土(含水率为44%)进行侧限压缩试验,测定并分析不同含水率条件下黄土的孔隙比与压缩应力的关系。【结果】基于对试验结果的分析,当湿度较小时,原状黄土仍具有较高的结构强度,曲线比较平缓;反之,当压缩应力大于结构强度时,黄土的结构已经被破坏,压缩变形逐渐增大。基于应力分担的概念,建立了一个描述湿载条件下黄土结构性损伤演化特性的参数,并进一步分析了湿载条件下黄土结构性损伤的演化规律,表明随着湿载作用的增强,黄土结构性逐渐减弱,宏观上表现为抗力的减小。【结论】损伤演化规律能为黄土地区工程的设计和施工提供一定的参考,在工程设计和施工中,应充分考虑黄土结构的特殊性并提出相应的防护措施。 相似文献
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【目的】针对浅埋黄土隧洞顶覆土薄,自稳能力差,特别是开挖初期变形增长较快,极易产生坍塌的特征,利用有限元方法模拟隧洞不同施工工序的施工过程,通过比较得出较为合理的施工工序,以指导工程施工。【方法】结合某工程输水隧洞具体施工问题,利用有限元分析计算软件ADINA,建立该隧洞的施工过程数值模拟模型,对上行法和下行法2种开挖过程进行数值模拟,分析2种施工过程中硐室周围土体所产生的应力、应变、屈服区以及位移等。【结果】通过对隧洞施工工序的模拟分析,得到上行法开挖时的拱脚压应力是下行法开挖时的1.5倍,对于拱顶位移和塑性区范围,上行法开挖均大于下行法。【结论】虽然该黄土隧洞埋深较浅,断面较大,采用人工分层开挖,下行法和上行法2种工序均是稳定的,但下行法优于上行法。 相似文献
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[目的]建立黄土增湿湿陷本构方程,为黄土增湿湿陷变形的数值计算提供理论基础.[方法]在三轴等应力比分级浸水试验的基础上,应用Sigmoid的3参数方程,对不同含水率条件下平均应力p与湿陷体积应变εshv及偏应力q与湿陷偏应变εshr之间的关系分别进行回归分析,从而得到不同含水率条件下Sigmoid函数3个参数的回归值,... 相似文献