逐级加载下水泥搅拌桩复合地基桩土应力的研究

在工程中设计桩土复合地基的主要目的是充分发挥桩体承担荷载的效应,以达到变形协调的作用,桩土应力比是反映桩体加固效果的重要参数,为此探索桩土复合地基在逐级填土加载的过程中,桩身与桩间土所受应力的变化情况.本文以实际工程项目为依托,通过有限元建模计算,结合现场实测,研究桩土应力比的变化趋势.研究发现,桩土应力比在分级填筑的过程中会逐渐增加;在第三级填筑之前,路肩处桩土应力比大于路基中部;停止路堤填土后,桩土应力比曲线走势平稳,路基中部桩土应力比大于路肩处.桩体弹性模量对桩土应力比有显著影响,当桩体弹性模量从150 MPa增加至400 MPa,路基中部与路肩处桩土应力比最大值均有增加.

过湿土路基电渗排水低能耗逐级加载方法

为提升电渗处置的能量利用效率,开展了不同加载方式和加载电势梯度的室内电渗排水试验,分析了能耗系数和瞬时能耗系数随排水时间和含水率的变化规律,提出了低能耗的过湿土路基电渗排水逐级加载方法。结果表明:电渗过程中能耗系数呈现先下降后上升的趋势;瞬时能耗系数最低时的加载电势梯度与平均含水率负相关,两者为幂函数关系;以此幂函数关系确定最优加载电势梯度的低能耗加载方式,较1.2 V∙cm^(-1)稳压加载节约54%的能耗,较逐级加载节约23%的能耗。

逐级加载的固结与稳定问题探讨

根据一维固结理论和地基强度增长的有效固结应力法计算原理 ,给出了更能反映实际加载情况的固结度和考虑强度增长的深度效应的强度及稳定的计算方法 .

逐级加载下浅埋软岩隧道动力破坏振动台试验

浅埋隧道围岩的质量普遍较低,整体稳定性差,隧道震害表明强震作用下浅埋隧道极易发生震动破坏。通过开展V级围岩条件下浅埋隧道在小震下的震动响应和逐级加载下的震动垮塌振动台试验,研究了小震作用下围岩加速度沿地层的分布、衬砌结构的内力变化和围岩内部的水平位移变化规律,强震作用下衬砌结构裂缝开展和围岩震动垮塌。结果表明:围岩加速度随距地表距离的减小而增加,地表加速度约为拱顶处加速度的1.63倍,相同高度平面内靠近隧道的围岩振动具有一定的加强;隧道拱顶围岩内部的水平位移大约是拱腰围岩内部的1.23倍,围岩内部位移随着远离隧道而逐渐减小,随着震动烈度的增加而不断增加;隧道拱顶上方垮塌区形状近似漏斗,震动引起隧道衬砌结构拱脚处的轴力和弯矩变化最大,且拱肩和拱脚处裂缝分布最多,应加强拱肩和拱脚处结构的抗震性能。

用逐级加载法求解吊桥主索有关参数

为了更快更准确地计算宝珠寺水电站工程的两座吊桥主索有关参数,运用电子计算机的特点,在常规计算方法的基础上,摸索出一种新的计算法—逐级加载法。经过实践证明,方法可行效果较好。

逐级加载电压对电渗加固吹填土的影响

在自制的模型箱中对吹填土进行一系列逐级加载电压的一维电渗试验,通过监测电流强度、出流量和电势分布,分析最终含水率、抗剪强度、能耗系数和电渗透系数等指标,研究逐级加载电压对电渗加固吹填土效果的影响。试验结果表明,不同方案的逐级加载电压对吹填土的处理效果有较大区别;相比于连续施加25 V电压的方案,合理的逐级加载电压方案能降低电能消耗,提高电渗排水量以及后期电渗效率,增大阴极附近土体的抗剪强度,使土体加固地更均匀;适当地提高初始加载电压能够显著增加电渗的排水量,但初始电压过高,不仅土体加固效果不明显,而且电压损耗还会更大。

逐级加载条件下岩石蠕变特性研究

蠕变是应力不变时,变形随时间增加而增长的现象。对矿区不同深度岩石试件进行了不同应力水平单轴逐级加载条件下的蠕变实验,实验结果表明:在低应力水平时,岩石蠕变应变一般很小,随着应力的增大,轴向蠕变有缓慢增大的趋势;随着深度的增大,即矿床由浅到深部,岩石蠕变应变增量和蠕变应变增加率大致呈增加的趋势;随着深度的增加,岩石的蠕变变形性有逐渐增强的趋势。

不同循环加载模式下改性铁尾矿砂的变形特性研究

利用聚丙烯纤维和水泥改性铁尾矿砂,并将其应用于路基工程是实现铁尾矿资源化利用的有效手段。通过动三轴试验探究了不同循环加载模式下纤维掺量、动静比和龄期对纤维水泥改性铁尾矿砂(FCIT)变形特性的影响。研究结果表明:①间歇加载和逐级加载下FCIT的变形行为在7 d龄期时处于塑性安定和塑性蠕变状态;②对比持续加载和间歇加载变形情况,发现间歇加载下FCIT的累积应变(ε_(p))变化幅度总体上小于持续加载作用引起的ε_(p)变化幅度;③逐级加载下FCIT的累积应变被赋予倍数系数后,可较好预测持续加载下的累积应变。修正后的累积应变满足幂函数和线性函数组成的预测公式。

逐级加卸载扰动下脆性岩石加卸载响应比试验研究

以某金属矿山隔离矿柱回采为工程背景,取该矿典型矿岩进行单轴和三轴逐级加卸载扰动试验,研究逐级加卸载扰动模式下,利用加卸载响应比预测岩石变形破坏方法。研制了可实现声发射便捷定位的加载转换装置,解决了三轴腔表面定位存在的干扰和信号削弱等问题。试验结果表明:以轴向应变、声发射能量作为响应参数,可反映岩石变形破坏过程;单次效应和扰动平均效应2种计算方法下加卸载响应比(LURR)均存在随荷载增加而增大的趋势,但后者不如前者明显。

基于分级加载的高面板堆石坝应力变形分析

依据非线性弹性K-G模型理论对天池上水库面板堆石坝进行了应力变形分析。首先采用CAD图形和程序控制相结合方法建立坝体与地基模型,考虑了断层构造和岸坡变化,得到了较为精细的三维有限元模型。然后在模型计算中采用了施工逐级加载的方法对坝体进行了模拟,应用修正后的分级加载位移变形公式,对竣工期和正常水位蓄水期的应力变形进行三维有限元分析,得出了两种工况下断层对该高面板坝应力变形影响一般规律。

宁夏滨河粉土路基在循环荷载下的变形特性

为了揭示宁夏滨河粉土路基在交通载荷下的变形机理,采用动三轴试验对宁夏滨河粉土重塑样本进行了逐级加载和循环荷载两种双向剪切工况下路基变形特性的研究,分析了路基粉土土样的破坏形式、滞回特性、骨干曲线、动弹性模量及阻尼比、滞回曲线面积和超静孔隙水压力变化的特点。结果表明:试样的破坏形式既有拉伸破坏也有压缩破坏,固结压力对土样破坏形式有着显著的影响;滞回曲线随循环应变的增加从封闭状态逐渐发展到不封闭的状态,直至土样出现大应变破坏;逐级加载下的骨干曲线随着动应力持续增大,应变迅速增大时骨干曲线的斜率开始减小,逐渐趋于水平状态;动弹性模量在弹塑性阶段随应变增大而大幅度地减小,在大应变时动弹性模量变化趋于平缓;阻尼比随动应变的增加在弹塑性阶段逐渐增大,在大应变时阻尼比变化趋于稳定;滞回曲线面积随着应变的增加呈近似于指数增长;孔压与应变的增长都是随着振次的增大而不断增长的,未出现类似黄土的结构崩溃式破坏,也不出现黄土试样在应变达到5%时孔压接近于固结压力的“初始液化”现象,滨河粉土的“初始液化”现象均出现在应变大于10%以后。

基于深部含水煤样失稳特征的荷载梁式主控裂隙模型的试验研究

深部巷道周边的煤体在承受高地应力基础荷载的同时,往往还受到由远及近的采掘活动扰动,使其内部的裂隙损伤在近似于高应力逐级加卸载的应力路径下不断发育,若还处于水岩作用的影响下,承载性能将进一步劣化。通过对某矿深部煤样进行吸水特性描述、波速信息对比、力学试验分析及声发射监测,总结了该矿深部含水煤样具有以下特征:吸水迅速、极易饱和、饱水后整体结构完整性增强,且主要以张开型主控裂隙的张拉破坏造成试件整体失稳。基于上述特征,结合吸水率、裂隙参数、系统尺寸等因素,优化建立了荷载梁式主控裂隙模型,阐述了深部含水煤样产生上述失稳特征的机制,并进行了敏感性分析、强度验证,验算结果较为贴合试验数据,可为深部高应力扰动富水巷道中的裂隙煤岩体进行类似的试验研究、理论建模及采掘设计提供一定的参考。

海上风电高桩承台基础结构的受力特性

为研究海上风电高桩承台基础结构在风电机组大弯矩荷载及复杂海洋环境荷载作用下的受力及传力机理,采用在数值模型中逐级加载的方式,模拟不同荷载量级情况下基础受力特性,获得了高桩承台组合结构的关键承载部位,分析了混凝土承台及斜向钢管桩受力特性.研究结果表明,随着风电机组荷载和环境荷载的增大,混凝土承台承载模式将由轴压承载向偏压转变;钢管桩顶部与混凝土承台接触部位是承载及荷载传递的关键部位,混凝土受拉损伤首先从此处开始;随着荷载的增大,斜向钢管桩群桩应力最大部位将从波流荷载作用点向泥面处转变.研究明晰了海上风电高桩承台基础的荷载传递规律及关键部位,为基础结构的安全设计提供了指导.

静态拉伸载荷下焊接残余应力演变规律

静态工作应力与焊接残余应力叠加,将导致构件产生局部塑性变形以及焊接残余应力重新分布,静态工作应力卸载后,可以降低残余应力峰值。基于此理论,选用A6005A-T6铝合金焊接接头作为研究对象,研究静态加载条件和逐级加载条件下残余应力的演变规律。结果表明:平板焊接试板经过静态拉伸(加载载荷150 MPa)后残余应力发生了很大程度的释放,纵向残余应力峰值由125 MPa降为48 MPa,横向残余应力峰值由155 MPa降为56 MPa。这是因为外载与残余应力叠加超过材料屈服强度产生了塑性变形,残余应力发生释放。焊接构件使用前可以进行一定程度的静拉伸,从而消除一部分残余应力,尤其是降低残余应力的峰值。

宁夏滨河路基盐渍化粉土的动力特性

宁夏滨河大道使用盐渍化粉土作为路堤,由于超载和地质等原因,路面基层出现翻浆和沉陷等病害。以滨河路基的盐渍化粉土为研究对象,开展了路基粉土在含盐和不含盐两种条件下的动荷载试验,分析了盐分对路基粉土的影响。首先,总结了路基的病害特点,分析了路基所处的水文地质环境。其次,将路基盐渍化粉土按化学成分、含盐量和场地类型进行了分类。最后,对滨河路基盐渍化粉土进行了洗盐处理,分别对盐渍粉土和洗盐粉土进行动荷载测试,动荷载分为逐级加载和恒定加载两种双向剪切的动荷载,对比了两种土样在逐级加载条件下的滞回曲线、骨干曲线、滞回曲线面积、动弹性模量和阻尼比,以及在恒定加载条件下的滞回曲线、滞回曲线面积、双向动应变幅值和超静孔隙水压力。结果表明:洗盐土较盐渍土具有较高的抗剪强度和抵抗变形的能力,在滨河盐渍化区域修建路基应做好盐分迁移设计。

钢筋混凝土结构小比例尺模型设计方法及相似性研究

为使试验结果能准确地反映原型的抗震性能,对模型的设计方法进行研究,分别按以承载力相似新方法和配筋率相同的常用设计方法设计模型构件,进行伪静力试验,把试验结果与原型构件试验结果进行对比分析;结果表明:等配筋率的设计方法易高估原型结构的力学性能,而承载力相似设计方法的试验结果误差较小。针对振动台试验中采用逐级加载方式给试验结果带来的误差,提出分级相似关系,即在每级次地震动输入后测得模型频率,根据自振频率比和弹性模量比之间的关系,来改变下阶段试验的弹性模量比,从而调整下一阶段相似关系来减小误差;且应用分级相似关系进行振动台试验,将试验结果与不采用分级相似关系的试验结果及直接对模型进行一次性输入的试验结果进行对比,验证分级相似关系的可行性,并提出分级相似关系的适用范围。

航天器用钛合金氢致结构演变及氢脆表征方法研究

采用室温电化学充氢方法对航天器用TC4钛合金式样充氢,通过对充氢式样进行XRD分析,探究了不同氢含量对钛合金结构的影响,分析了不同氢含量的合金组织结构变化及分布情况。采用慢应变速率拉伸、200 h持久加载及逐级加载等力学实验,对不同氢含量的TC4合金的氢脆敏感性进行了表征,发现逐级加载不仅能提供氢脆敏感性的定性结论,同时给出不同氢含量合金试样的承载载荷定量数据。

地震模拟试验中单质点体系小比例尺模型的分级相似关系

在地震模拟试验中采用逐级加载的加载方式给试验结果带来较大误差.试验结果表明对一个模型采用逐级加载方式至大震输入后,其层间位移角为1/50;而对模型直接大震输入,其层间位移角为1/80,采用逐级加载的试验结果致使我们错误的估计原型的抗震性能;在逐级加载的地震模拟试验中,采用分级相似关系能减小逐级加载试验方式给结果带来的误差,从振动台试验加速度反应看误差达到6%左右,从位移反应上看,采用分级相似关系后,位移反应与直接进行大震试验结果较为接近.

RRTS-Ⅳ型岩石流变扰动效应试验系统

深部煤炭资源开采面临着高地应和强扰动等问题,进行岩石流变扰动效应的相关研究是解决问题的关键。为了进一步深入研究岩石流变扰动效应,根据试验需求和以往试验系统的不足,研制了RRTS-Ⅳ型岩石流变扰动效应试验系统,该系统主要包括试验仪主机、扰动加载装置、逐级加载辅助装置及测试分析系统4部分。其中,试验仪主机应用杠杆原理,采用两级杠杆扩力,扩力比为1∶100,可为试验提供长期而稳定的轴压;扰动加载装置采用弹簧和行程开关的组合设计,缩减了约1/2的冲击砝码随机往复振荡时间,使获得的试验数据更加准确;逐级加载辅助装置应用定滑轮与吊桶的组合设计,帮助试验仪实现低等级连续缓慢的逐级加载功能,为试验提供必要条件;测试分析系统由动态测试信号分析系统和各类型传感器组成,可对应力、应变、冲击扰动进行动态监测。通过岩石单轴流变及其扰动效应试验验证了RRTS-Ⅳ型试验系统性能。试验结果表明,应用RRTS-Ⅳ型试验系统取得的试验结果符合前人的理论和研究成果,且性能优于以往试验系统。RRTS-Ⅳ型试验系统适用于岩石流变及其扰动效应相关试验研究。

齿轮模型应力的确定及有限元分析

根据光弹性法研究齿轮模型在啮合情况下的等差线条纹图 ,利用逐级加载方法来确定齿根的最大应力。然后应用有限元方法对其进行数值分析 。