红石岩堰塞坝新堆积体动三轴试验研究

牛栏江上的红石岩堰塞坝新堆积体以石灰岩和白云岩为主,级配和密度离散性较大。同时,已有研究结果表明,红石岩新堆积体具有黏性粗粒土性质,静力参数具有明显的离散性,需开展其岩土料的动力参数研究,以为将其利用改建为水利枢纽提供基础材料数据。采用GDS动三轴仪,对红石岩新堆积体进行了动剪切模量比与阻尼比试验,研究新堆积体动应力应变特性及其影响因素。试验结果表明:随着剪应变的不断增大,新堆积体动剪切模量比不断减小,阻尼比随之增大。新堆积体动力特性受围压影响较为明显,最大动剪切模量随着围压的增大而增大。在相同剪应变条件下,随着围压、干密度、粗颗粒含量的增大,动剪切模量比逐渐增大,阻尼比逐渐减小。另一方面,新堆积体细粒含量较多,颗粒岩性复杂,风化程度差异明显,导致其动力特性具有一定的离散性,与人工筑坝堆石料存在明显差异。

基于动三轴试验的软黏土软化系数的分析与预测

在长期循环动力荷载下,软黏土这类工程性质不良的土的变形和动弹模量等力学参数会产生变化。为了讨论长期动力荷载对软黏土的作用,收集了软黏土在动三轴试验中的动力特征参数,分析了软化系数、累积塑性应变与循环应力比CSR的关系。基于逻辑回归分类算法,以土体是否破坏作为分类预测标准进行了参数影响分析。结果表明,CSR越小,频率越大,软化系数越大,土体越不容易破坏,但频率的作用相对于CSR的影响较弱。进一步利用随机森林模型将软黏土的动静力特征相结合,对不容易直接获取的软化系数进行回归预测,模型训练集精度为0.93,测试集精度达0.79,通过显著性水平检验。模型表明,累积塑性应变相对于原状土或重塑土、超固结比OCR、加载波形、频率、CSR和根据变形曲线判断的土体状态类型(稳定/破坏)等指标对软化系数的预测有较大影响,体现了机器学习技术的良好应用前景。

尾矿砂动力特性的动三轴试验研究

尾矿库是堆存选矿后尾矿的场所,尾矿砂主要为细砂、粉砂等无黏性土,往往处于饱和状态,因此在地震作用下易发生液化并造成尾矿坝的失稳破坏。以某尾矿库为研究对象,通过现场勘察取样,对4种类型尾矿砂即尾中砂、尾细砂、尾粉砂和尾粉质黏土的特征进行了描述和物理参数测试。采用STX-200液压伺服式动三轴试验仪对尾矿砂试样动弹性模量、动剪切模量和阻尼比等动力学参数进行了试验测试。结果表明:试样的初始动弹性模量和初始动剪切模量均随动应变的增大先减小后趋于稳定,且受试样固结围压影响很大;随着动应变的增大,试样最大阻尼比呈明显的非线性增大,即先迅速增大后缓慢增大并趋于平稳,但其受围压的影响较小。试验结果可为尾矿库在地震作用下的动力液化分析提供数据支持。

基于动三轴试验的不同细粒含量尾矿砂地震液化判别研究

对江西德兴某尾矿库的不同细粒含量尾矿砂开展土样的基本物理力学性质试验,得到土样的物理性质指标和颗粒级配曲线,再通过动三轴试验得到土样的时程、动强度和液化应力比曲线。各种关系曲线显示:液化过程中,尾矿砂试样的强度迅速下降,形变和孔压逐渐增大,最终导致液化破坏;在试验中围压越大,细粒含量越少,液化所需要的动应力越大;液化应力比与液化振次之间的归一性良好,近似于线性相关。根据抗液化剪应力法计算出不同条件下土样的液化判别结果可知:在保持单一变量下,35%细粒含量尾矿砂的液化可能性FL和15%、25%细粒含量尾矿砂相比,分别增加了约28.5%、10%;等效振次(烈度)为30(8度区)的液化可能性FL和等效振次(烈度)为8、12(6、7度区)的液化可能性FL相比,分别提高了约160%、73%;深度为12m的液化可能性FL同深度为3m、6m、9m的液化可能性FL相比,分别减少了约14.5%、12%、7%。

基于大型动三轴试验和神经网络的粗粒土临界动应力研究

为研究基床粗粒土填料的累积塑性变形特性、动力稳定性和临界动应力,开展不同围压、动应力和含水量的系列大型动三轴试验。结果表明:粗粒土的累积塑性应变ε_(p)随动荷载振动次数N的关系曲线可分为破坏型、稳定型和临界型。建立分析εp-N曲线类型与土体围压、含水量及动应力相关性的灰色关联模型,结果表明曲线类型受围压、动应力及含水量的影响显著,且三者对决定粗粒土的动力稳定状态具有同等重要作用。构建预测粗粒土临界动应力的BP神经网络模型,分析表明粗粒土的临界动应力随围压增加而近似线性增大,随含水量的增加而非线性减小;综合试验和模型分析结果,提出考虑围压和含水量影响效应的粗粒土临界动应力经验公式。

孟加拉地区典型砂土抗液化特性动三轴试验研究

依托孟加拉国帕德玛大桥铁路连接线项目,对孟加拉地区典型砂土开展一系列动三轴试验,侧重研究砂土相对密度、围压和循环动应力比CSR对孟加拉砂液化特性的影响。结果表明:孟加拉砂的孔压发展曲线符合A型曲线,且参数β随围压增大而减小;双幅应变曲线符合Monismith幂函数模型,且围压越大,参数A越小;孟加拉砂的动强度与相对密实度和围压呈正相关,强度小于厦门标准砂;相同条件下,孟加拉砂比厦门标准砂更易液化。

SICP方法加固饱和砂土提高抗液化能力的动三轴试验研究

在地震作用下,饱和砂土地基易达到液化状态,从而形成安全隐患。以标准砂为材料进行大豆脲酶诱导碳酸钙沉积(SICP)的胶结固化,对30%、40%和50%相对密实度下的中密砂分别做1~3次处理,进行不同循环剪应力与有效固结围压比值下的动三轴试验。通过分析动应变、超孔隙水压力、动循环次数,对SICP方法处理饱和砂土的抗液化效果进行评价。结果表明:试样的孔压与应变发展都呈现出分阶段增长的特点,孔压在加载瞬间会急剧增长到一定水平,而后伴随塑性应变以稳定的速率增长,直至破坏。SICP方法处理饱和砂土能有效增强砂土的抗液化能力,减缓超孔隙水压力的增长速度,且处理次数越多,密实度越高,抗液化效果越好。

冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验CT检测研究

基于对冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验前后试件CT检测结果,详细研究了冻土的强度、微观变形机制和结构损伤等变化特性及其与试验的负温和围压、土的含水量和容重、轴向荷载的振动频率和振动次数等主要影响因素之间的关系。

砂卵石土动力特性的动三轴试验研究

砂卵石土在自然界分布广泛,并具有抗剪强度高、地震荷载作用下不易液化等优良工程特性,因此在工程建设中得到广泛应用。为反映其在复杂应力状态下的动力变形强度特性,通过砂卵石土室内动三轴试验,对不同饱和度的砂卵石土的动力特性进行研究。主要分析围压、固结比和振动频率对砂卵石土动强度的影响。试验结果表明:(1)砂卵石土的动应力随固结比的增大而略有增加,随振动频率的增大而有较大增幅,而且其动强度随着围压的增大而显著增大;(2)在相同围压下,随动应力增加,破坏振次减小;(3)砂卵石土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压增大而增大;(4)其阻尼比随动应变的增大而增大,明显表现在微小动应变中。

饱和层状砂土液化特性的动三轴试验研究

利用GDS动三轴试验系统采用等幅循环应变加载方式对含有不同厚度粉土的饱和层状砂土进行了液化强度试验。分析了均匀砂和含有不同粉粒层厚度的层状砂土在循环荷载作用下的变形和力学特性。试验分析表明:由于含粉粒夹层的层状土特殊的土体结构,其孔隙水压力发展规律与一般的无黏性砂土不同;饱和层状砂土的抗液化强度并不是随着粉粒层厚度的增加而单调增加的,而是存在一个临界点;液化临界剪应变的大小与液化判别标准和循环次数有很大关系。试验结果表明,粉粒夹层对层状砂土的液化特性有很大的影响,且更能模拟自然环境条件下的层状砂土地基液化特性。

南宁地铁区域饱和圆砾土大型动三轴试验研究

以南宁地铁区域圆砾层土质为研究对象,对饱和状态下的圆砾土开展了一系列大型排水动三轴试验,分析了相对密实度、动应力幅值和振动次数对饱和圆砾土累积应变、应力–应变滞回圈和孔压的影响。研究表明,饱和圆砾土累积轴向应变?–振动次数N曲线在动应力幅值较小时为稳定型曲线,呈双曲线增长规律,其参数?与初始相对密实度Dr呈线性关系;动应力幅值较大时为破坏型曲线,呈幂函数增长规律。饱和圆砾土应力应变滞回圈形状呈双直线型,其面积在动应力幅值较小时随着振动次数的增加先增大后减小,其割线模量随着振动次数的增加先减小后增大。饱和圆砾土的孔压在动应力幅值较小时随着振动次数的增加先增大再减小,且循环加载后期Dr=0.5试样的孔压大于Dr=0.3和Dr=0.7试样的孔压,这与不同初始相对密实度条件下粗粒土的破碎特性有关。

高速列车荷载作用的动三轴试验模拟

动三轴试验是目前最常见的获取高速列车荷载作用下土体变形、强度特性的室内试验手段。为探讨模拟高速列车荷载时加荷模式、排水条件、加荷次数等因素对试验结果的影响,利用GDS动三轴仪,对高速铁路沿线典型黏性土进行高振次循环动三轴试验,研究不同试验条件下试样变形、孔压发展规律和临界循环应力比的变化。研究建议可采用半正弦波在排水条件下进行动力试验模拟高速列车荷载,获得地基土体的最大可能变形和临界动应力比,从而简化试验过程,大大缩短试验时间。

动三轴试验中饱和软黏土的孔压特性及其对有效应力路径的影响

变围压动三轴试验能够同时施加循环变化的偏应力与循环变化的围压,可以模拟地震荷载下动剪应力与动正应力的耦合。通过GDS双向动三轴设备进行一系列饱和软黏土的变围压动三轴试验,系统研究循环偏应力和循环围压耦合对饱和软黏土孔压特性的影响。试验结果表明:在单纯循环围压条件下,饱和软黏土会产生相应的正的瞬时动孔压,但是并没有产生明显的负的瞬时动孔压;在循环偏应力与循环围压耦合情况下,饱和软黏土的孔压时程曲线表现出与常规动三轴试验不同的特性,即动孔压的振幅更大,并且最大动孔压和最小动孔压表现出不同的发展规律:最大动孔压持续增长,而最小动孔压在加载一定周数后趋于稳定。此外,对残余孔压的定义进行量化,并对循环偏应力和循环围压耦合对有效应力路径的影响进行研究。

大理岩阻尼参数与动弹性参数的动三轴试验研究

首次利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,在不同围压下对大理岩进行阻尼参数及动弹性参数的动三轴测试研究。波形为正弦波,频率3 Hz,振动循环30次,动应力上限与下限分别为相应围压下试样抗压强度的0.6倍和5.09 MPa。试验结果表明,大理岩阻尼比、阻尼系数随循环周次的增加而减小,随围压的增大而增大;动弹性模量随循环周次的增加而增大,随围压的增大而减小;各围压下动弹性模量均大于静弹性模量,动泊松比均小于静泊松比,且围压越大,二者差值越大;大理岩在30循环周次以内动荷载作用下,其力学性质会逐渐强化。

级配碎石弹性模量的动三轴试验研究

通过室内动三轴试验，提出了级配碎石弹性模量随应力状态而变化的非线性模型，分析了含水量和密实度对弹性模量的影响，最后提出常应力状态下级配碎石弹性模量建议值．

道碴动三轴试验研究

动三轴试验是当今世界研究道床特性的最重要方法之一。通过动三轴试验 ,可研究荷载状态、道碴材质与级配以及道床状态对道床累积变形和道床弹性的作用 ,道床累积变形和道床弹性分别是道床由计划维修向状态维修过渡和轨道结构仿真参量的依据。基于动三轴试验 ,本文研究了试验前后道碴级配变化、道床累积变形和变形率以及道床弹性随荷载作用次数的变化规律 ,探索了道碴磨耗特性随重复荷载和材质的变化规律 ,得到了道床累积变形及变形率在试验开始时较大 ,随着荷载作用次数增大而减小 ,最后达到稳定的规律 ;道床弹性随荷载作用次数的变化规律也是如此 ,估算了道床最终稳定时的弹性模量 ,且有道床弹性仅是道碴材质的固有特性 ,受荷载作用次数和道床状态影响较小的结论。基于动三轴试验结果 ,对国外现有的道床累积变形模型进行了对比分析 ,并研究了各自的特点。

大型液压伺服混凝土静动三轴试验机

利用计算机及液压伺服控制技术,研制了大型液压伺服混凝土静动三轴试验系统.该系统可以进行三轴之间的静动态任意组合试验.详细阐述了系统的液压机械,试件浮动装置,荷载、位移、应变三参量反馈控制器的工作原理,以及应用软件的编程特点.在"混凝土多轴变幅疲劳破坏准则"等实验中的应用表明,该试验机系统控制可靠,运行稳定,能够达到预期的各项指标.

软土动力特性动三轴试验研究

许多学者对软土在动力作用下的变形特性进行了大量的研究,并提出了相应的经验公式,但其经验公式参数较多且试验复杂,不易被一般工程技术人员掌握运用。本文采用天津滨海地区软土为研究对象,进行钻探取样、波速测试、室内静力学和动三轴试验,获取该地区软土的静、动力学参数,并利用相对简单的模型对残余应变和软化指数随振次的变化规律采用最小二乘法进行拟合,取得很好的效果。成果表明,利用简单的模型对软土的动力特性进行区域性研究是可行的。该成果可为今后软土动力特性和软土震陷计算方法研究提供参考和基础性资料。

级配碎石动三轴试验的数值模拟方法

为了高效、深入地研究级配碎石材料动态特性,开发了级配碎石动三轴试验的数值模拟方法.基于PFC2D构建了级配碎石动三轴试验的数值模型,通过数值模拟分析了试验条件和微力学参数对模拟结果的影响规律,提出了模拟方法的试验条件及其微力学参数标定方法.结果表明:当试件高度大于40 cm、直径大于20 cm时,试件尺寸对其轴向应变模拟值影响甚微,建议模拟试件尺寸为20 cm×40 cm;结合汽车荷载对路面作用规律,确定动载作用和作用间隔时间分别为0.2和1.8 s;失稳偏应力随围压增大而增大,轴向应变随法向刚度、切向刚度和摩擦系数的增大而减小;轴向应变与动载作用次数曲线的模拟结果与室内实测结果基本吻合,证明模拟方法是可靠的.

成都粘土动三轴试验研究

振动三轴试验是室内研究土动力特性的有效手段。从分析实际动荷载作用特点入手 ,结合本实验室设备条件 ,对成都地区具代表性的两类土的动强度进行了试验研究 。