侧向应变下膨胀土侧向压力变化规律试验研究

膨胀土边坡土体含水率增加时会发生一定的侧向膨胀变形,同时产生一定的侧向压力,其由周围土体约束变形产生的侧向膨胀力与土体自重与上覆荷载导致的侧向土压力组成,该侧向压力特别是侧向膨胀力的产生是膨胀土边坡浅层破坏的主要原因之一。通过自制仪器进行了控制侧向应变的侧向压力试验,研究侧向压力在侧向应变、上覆压力与干湿循环等因素影响下的变化规律。试验结果表明:侧向压力随上覆压力呈线性递增关系,其趋势不随其他条件影响而改变;干湿循环的进行会导致侧向压力有一定程度的降低,但在一定循环次数后会逐渐趋于稳定;侧向压力随侧向应变的增加大幅度减少,但减少幅度逐渐降低;在现有的变化范围内,侧向应变对侧向压力的改变最为明显,上覆压力次之,干湿循环次数的影响相对较小。

切顶留巷矸石帮演化过程及侧向压力分析

切顶留巷挡矸支护成功与否取决于矸石帮演化过程及其侧向压力分布。以杏花煤矿为工程背景,采用室内试验、相似模拟的方法,分析了矸石压实力学特性、顶板垮落过程及矸石帮演化过程;通过理论分析建立力学模型,分析了不同因素对矸石帮侧向压力的影响;数值模拟给出采空区边界覆岩压力、矸石帮侧向压力分布规律,从矸石帮侧向压力影响因素角度给出矸石帮挡矸支护方案。研究表明:①矸石帮侧向压力大小与采空区矸石演化过程相关:矸石自组织调整阶段,矸石帮侧向压力主要由矸石自重产生,侧向压力大小取决于堆积高度;矸石被动压实阶段,在顶板周期来压作用下,矸石体反复被压实,矸石帮侧向压力逐渐增大;矸石稳定阶段,此阶段矸石体被压实,对覆岩起到明显支撑作用,覆岩压力趋于稳定值为3.81 MPa,矸石帮侧向压力稳定值为2.12 MPa。②矸石帮侧向压力由巷道顶板位置至底板位置逐渐增大。③从外部环境角度,矸石帮侧向压力与顶板覆岩压力呈现明显的正相关关系,与切顶角度呈现明显的负相关关系;从矸石自身力学性质角度,矸石帮侧向压力与矸石内摩擦角呈现明显的正相关关系。基于此,提出“袋+网+U型钢+斜撑单体”挡矸支护方案,现场应用效果良好。此研究可为类似工程条件挡矸支护提供借鉴与参考。

土工泡沫减压膨胀土挡墙侧向压力及影响因素分析

墙后膨胀性填土在吸水膨胀后,将对挡墙产生较大的侧向压力,严重时可能引起挡墙失稳。在墙背与膨胀性填土之间铺设可发性聚苯乙烯土工泡沫(expanded polystyrene geofoam,简称EPS)缓冲层,利用EPS的高压缩特性,为填土的侧向变形提供空间,可有效减小作用于挡墙的侧向压力。为了探明墙后铺设EPS的膨胀土挡墙在膨胀土浸润至饱和状态时,侧向压力沿墙高的分布规律及影响因素,开展了EPS减压膨胀土挡墙模型试验和相应的理论分析。结果表明:(1)当膨胀土浸润至饱和时,铺设密度为12 kg/m3的EPS可减小膨胀土挡墙约50%的总侧向压力;(2)无EPS的膨胀土挡墙的侧向压力沿墙深逐渐增大,而含EPS的膨胀土挡墙的侧向压力沿墙深基本相同;(3)EPS厚度越大,密度越小,对挡墙侧向压力的减压效果越好。

土工合成材料缓冲层减压膨胀土挡墙侧向压力的实用预测方法研究

回填膨胀土吸水至饱和状态时,土工合成材料缓冲层减压膨胀土挡墙墙后侧向压力的预测方法,对减压膨胀土挡墙的设计至关重要。假定膨胀土变形由吸水膨胀变形和外力压缩变形组成,以弹性理论为基础推导了膨胀土弹性模量和膨胀力的计算公式,公式参数通过膨胀土有荷膨胀试验确定;基于减压挡墙中回填膨胀土吸水至饱和时土工合成材料缓冲层与回填膨胀土间相互作用关系与变形协调条件,建立了一种土工合成材料缓冲层减压膨胀土挡墙侧向压力的实用预测方法。根据土工袋缓冲层减压膨胀土挡墙和土工泡沫板缓冲层减压膨胀土挡墙模型试验结果,对提出的预测方法进行了验证,结果表明通过预测方法得到的计算结果与模型试验中实测结果具有良好的一致性。

采空区冒落矸石承压变形特征及侧向压力分布规律研究

在覆岩载荷作用下,采空区冒落矸石会产生施加于巷旁支护体或煤柱上的侧向压力,在时间效应影响下,侧向压力可能引发巷旁支护体或煤柱失稳,进而诱发地表塌陷。为研究采空区冒落矸石承压变形特征及侧向压力分布规律,研制了可测量侧向压力的组合式冒落矸石承压变形试验装置。以满足均匀粒径分布的5−30 mm的冒落矸石为例,通过设置相同加载总时长(16 h)、相同目标载荷(10 MPa)、不同数量加载水平(水平1、2、4),研究冒落矸石承压变形特征、侧向压力分布规律及试验前后粒径变化情况。结果表明:随载荷增加,冒落矸石变形逐渐增大,残余碎胀系数和空隙率逐渐减小,加载较恒载阶段尤为明显;恒载初期,轴向应变增长较快,而后逐渐变缓并趋于平稳,若不发生应变突增,时间-应变呈现对数关系;目标载荷相同,加载总时长一致,随加载水平数量增加,恒载阶段产生的总应变显著增加,分别为3.02%、9.07%和17.72%,表明随加载水平数量增加,虽然载荷对冒落矸石输入的总能量减少,但却对冒落矸石的滑移填充和结构调整起到了明显的促进作用;冒落矸石侧压力系数随着载荷增加明显变大;冒落矸石体展现出较强的载荷传递折减效应,自冒落矸石体顶界面垂直向下呈现递减变化;承压变形过程中,粒径为5~10 mm的冒落矸石含量处于动态平衡状态,为稳定粒径。

有侧向压力的岩石材料动态直接拉伸试验装置

岩石材料的动态拉伸力学特性是评价爆炸以及地震等动荷载作用下岩体工程响应以及安全的基本参数。介绍了一种有侧向压力的岩石动态直接拉伸试验研究装置,同时采用石膏和花岗岩材料对试验装置进行了尝试性试验。研究结果表明,岩石类脆性材料的抗拉强度随应变速率以及侧向压力的变化规律,与前人进行的岩石间接动态拉伸试验和及岩石类脆性材料(混凝土)双轴试验的变化规律具有一定相似性,因此所介绍的试验装置可以应用于岩石类脆性材料动态直接拉伸试验研究。

自密实混凝土模板侧向压力初探

自密实高性能混凝土具有高流动性,施工中会对模板产生较高侧向压力。本着降低施工能耗、减少对环境影响、实现节能减排目标,推进自密实混凝土广泛的工程应用,有必要对工程中模板侧向压力进行研究。从自密实混凝土的设计方法、模板侧向压力的影响因素以及模板侧向压力下降机理等进行了分析,为减少自密实混凝土模板侧向压力提供一定的理论基础。

侧向压力对裂隙岩体破坏形式及强度特征的影响

为系统地研究侧向压力对裂隙岩体的破坏形式及强度特征的影响,利用RMT-150C电液伺服机及侧向加压设备对含预制裂隙石膏试样进行了双轴压缩试验。试验结果表明:1随着侧向压力的增加,应力-应变曲线延性增强,表现出典型的塑性变形特征。2不同侧向压力条件下,裂隙试样破坏形式主要包括初始裂隙起裂破坏、侧向劈裂破坏和表面剥落破坏3种。3侧向压力与试样抗压强度及弹性模量等强度参数呈现非线性增加关系。进一步通过声发射监测发现,侧向压力也会明显地降低加载初期试样的声发射能量和计数。试验结果与相关文献和工程实践现象具有很好的一致性。

侧向压力作用下巷道围岩破坏机理的数值模拟

作者通过应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的RFPA2D程序模拟巷道在侧向压力作用下的破坏过程,了解巷道围岩在侧向压力作用下围岩应力分布状态和围岩非线性渐进破坏机理。巷道围岩在侧向压力作用下首先在巷道拱顶左侧及底板右侧产生拉破坏。产生拉破坏后,应力集中程度减弱。接着应力场向远处转移,最后远处形成的拉裂纹与拱顶右侧及底板左侧的剪切裂纹贯通,造成巷道的失稳破坏。这些研究工作,对于将来调整矿体回采顺序,选择安全合理的支护方案以及改善围岩应力分布状态,具有一定的指导意义。

地下水作用时侧向压力的计算

水土合算方法,未考虑孔隙水对土粒的浮力的影响,侧向水压力不应该乘与之不相干的土压力系数,由此会造成主动土压力偏小,被动土压力偏大;静水压力的水土分算法,在支护结构底端,基坑内外水压力不能平衡,静水压力对土压力贡献过大,造成主动土压力偏大,被动土压力偏小.理论上对水土分算和水土合算两种算法进行了论证,并提出考虑孔隙体积渗流力的水、土分算法.

侧向压力作用下巷道围岩破坏机理的数值模拟

通过应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的程序模拟巷道在侧向压力作用下的破坏过程,了解了巷道围岩在侧向压力作用下围岩应力分布状态和围岩非线性渐进破坏机理.这对于调整矿体回采顺序,选择安全合理的支护方案以及改善围岩应力分布状态,提供了一定的科学依据.

基坑侧向压力的研究

地下结构侧向水土压力一般只计算土压力和静水压力的作用,没有考虑渗流对基坑土压力的作用,造成计算所得数值和实测值相差较大,在渗流作用下,渗流力使土的有效应力大小发生改变,从而影响土的抗剪强度。通过考虑作用在水体上的阻碍力和作用在土体上的渗透力,建立平衡方程,求解方程得到新计算公式,它符合水土分开计算的力学原理,建立了阻碍力和水压力相互作用方程。该方法对基坑工程的计算结果与实测值相差不大。

裂隙性膨胀粘土的侧向压力与膨胀

本文用对数线性膨胀和膨胀抑制系数来描述膨胀性粘土的膨胀特性,从而求导出根据单轴模型土和抑制模量与八面体正应力成线性土的膨胀抑制公式。还得到裂土的闭式解。通过预测膨胀压力强调了采些影响膨胀压力的最重要的因素。表明了一些主要变量对于这一预测的敏感性。最后提出几条预测膨胀压力的实际有效的建议。

均布荷载作用于矩形面积上时刚性墙上侧向压力的计算

文章以Boussinesq公式为依据，获得了均布荷载作用于矩形而积上时计算地基内侧向压力的方法。文章的结果可用以计算作用于刚性墙上的侧向压力。文章还探讨了计算地基内剪应力影响值的方法。对于所获得的影响值，均可编成表格以利实用。

蓖麻籽直筒式压榨侧向压力系数的理论研究

为建立蓖麻籽直筒式压榨侧向压力系数的理论公式,以便于合理地确定直筒式压榨机的榨筒参数,通过进行蓖麻籽直筒式单轴压榨试验,获取蓖麻籽压榨坯密度、侧向应力和轴向应力。试验建立的压榨坯密度与轴向应力的关系曲线和金属粉体压制曲线近似,由此利用金属粉体压制公式进行数据拟合,同时利用试验数据建立了侧向压力系数与轴向应力关系曲线。理论公式计算值与试验实测值的最大相对误差为24.74%,平均误差7.56%,证明了基于压榨塑性模型推导过程建立的侧向压力系数理论模型能较好地描述蓖麻籽侧向压力系数变化。

切顶成巷采空区冒落矸石碎胀系数及侧向压力测定研究

为对切顶留巷条件下的顶板碎胀系数测定方法进行优化,并进一步探究碎胀系数的演化规律,在对现有切顶设计中顶板碎胀系数的取值方法进行总结的基础上,以塔山煤矿8304工作面复合顶板为例,通过地质详查、自然观测、标记观测以及层厚加权计算等多种方法的相互配合,对其顶板碎胀系数进行测定,同时对碎石帮侧向压力实施监测。结果表明,该顶板碎胀系数约为1. 40,顶板中泥岩较之细砂岩,垮落块度较小,初始碎胀系数及残余碎胀系数较大,碎胀系数稳定区滞后架后距离较长,且发现成巷进入稳定区后,碎石帮侧向压力会出现下降,而矸石碎胀系数始终处于稳定状态,没有出现明显回弹上升现象。

侧向压力作用下PBL剪力键的抗剪性能

为研究侧向压力对PBL(Perfobond Rib)剪力键受力全过程的影响机理,设计了4组PBL剪力键推出试验,采用螺杆施加侧向压力,进行全过程破坏加载试验,对试件的荷载-滑移曲线和破坏模式进行了分析。研究结果表明:PBL剪力键的抗剪刚度大,承载力高,剪力键延性好,达到极限承载力后剪力键承载能力降低,但不发生脆性破坏;侧向压力增强了混凝土板的整体性,试件破坏模式均为贯通钢筋剪断和底部混凝土压碎;侧向压力增强了PBL剪力键的抗剪承载力,增加幅度与侧向压力成正比;侧向压力以界面摩擦力的方式参与抗剪作用,钢混结合面的摩擦因数在试验全过程中保持稳定,测试值为0.78。

论桩侧向压力的黄金分割

笔者在分析研究多项工程打（压）桩施工过程中，对实测的拉倒孔隙水压力、桩侧正负摩阻力的“中性点”、桩侧向土体挤压力等变化曲线分析，发现它们的最大值，出现在桩入土深度乘以0．618（黄金分割）的部位。打（压）桩过程中出现的硬层和断桩的部位，也正好符合黄金分割。古老而奇妙的“黄金分割”为桩基侧向压力的估算，找到了简易可靠的方法。

现场检测混凝土对模板的侧向压力

模板的成本占整个混凝土结构成本的40％-60％（Hurd 2005）。在设计和施工中如果能够正确估计混凝土对模板的侧向压力，就能更合理地使用模板，节约成本和人力。美国ACI347—01[ACI 2001]和ACI347—04[ACI2004]规范都要求预测混凝土对模板的侧向压力。

Spar平台柱壳板格侧向压力极限载荷计算方法研究

以Spar平台筒体柱壳板格为研究对象,采用塑性分析理论给出了柱壳板格侧向压力极限载荷计算公式,并结合数值方法对影响柱壳板格侧向压力极限载荷的主要因素进行了分析。以数值方法计算结果为衡准,对给出的柱壳板格侧向压力极限载荷计算公式进行修正,得到了便于工程应用的极限载荷计算公式。