Mohr包线的二次曲线形式

为了研究岩土类材料破坏的非线性,基于直剪试验和三轴试验结果的特点建立了二次抛物线形式的Molar破坏包线,并给出了主应力表达形式。与Mohr-Coulomb准则一样,确定此破坏包线只需要两个破坏Mohr圆。根据本法得到的偏平面上的屈服迹线呈等边不等角曲边六边形,且随平均主应力增大,屈服迹线相对于由Mohr-Coulomb准则得到的结果要经历三个阶段:小于Mohr-Coulomb 准则屈服迹线、大于Mohr-Coulomb准则屈服迹线和小于而且越来越小于Mohr-Coulomb准则屈服迹线。利用本模型在子午面上可以方便地直接给出平均主应力与偏剪应力的关系。本模型可以反映拉压不等性。

二次曲线作为Mohr包线时的地基塑性区

基于Mohr强度理论和三轴试验结果,建立了Mohr破坏包线的二次型形式。与直线型Mohr-Coulomb准则相比,该破坏模型能反映土体抗剪强度增长随正应力增加逐渐趋缓的特点。在此基础上,基于弹性理论并且抛弃K=1的假设导出了求解塑性区的方程,与塑性区的几何方程一起构成可以求解的方程组。算例分析结果表明,由本法确定的结果有以下特点:临塑荷载较小且塑性区的形状和发展趋势也不同于传统法得出的结论。

变角剪切压模试验与Mohr强度理论的实验研究

本文对固体材料的破坏和强度理论进行了概述。为解决煤层气水力压裂生产施工中煤岩力学性质的测试问题,作者提出了应用简易、精确的变角剪切压模试验方法来绘制Mohr强度理论的极限包络线。本文还结合试验实例得到了采用最小二乘法拟合直线包络线的方法,能较为理想地反映煤岩水力压裂时材料破坏断裂的强度数值。这种结论也为科研组的大量试验结果所证实。

THREE-DIMENSIONAL SLOPE STABILITY ANALYSIS BASED ON NONLINEAR FAILURE ENVELOPE

The effects of nonlinearity of strength envelopes on 3D slope stability analysis are investigated.A power relation for the nonlinear envelope is employed to derive the 3D factor of safety equations of an extended Spencer method hich satisfies boty force equilibrium and moment equilibrium.Then,a search procedure is presented based on dynamic programming to determine the 3D critical slip surface for a general slope,Linear and nonlinear strength envelopes used for slope stability computations are obtained by fitting curves to the 103 strength data of consolidated-undrained(CU)triaxial compression tests for compacted Israeli clay.Results of a typical 3D problem show that a linear approximation of the nonlinear strength envelope may lead to a significant overestimation of calculated safety factors.

三轴试验莫尔包络线模型拟合

在王星辉提出的三轴强度指标回归求值方法的基础上,对该方法进行了改进与完善。严格采用数学方法对包络线的线性模型及曲线模型中的抛物线、对数模型进行了详细求解,并对试验数据的可靠性进行了判断。提出了各种包络线模型的优选优化方法,并给予了实例说明。由实例可知,试验数据虽满足相关系数要求,但线性模型并非最优模型;线性化求解的对数模型精度可以高于线性模型。

软土结构性对桩性状影响分析

结合软土的结构性对软土特性的影响 ,利用有限元数值分析方法探讨了土的结构性对桩性状的影响。研究表明 :在桩的性状分析中 ,考虑土的结构性较为合理。

轻量砂抗剪强度特性三轴试验研究

为了开发利用轻量砂,在对国内外具有明确物理含义的土的破坏取值标准进行系统研究的基础上,通过三轴试验对轻量砂的抗剪强度特性进行研究。研究结果表明:土的破坏取值标准有变形标准和强度标准,二者统一于有效应力原理,都与孔压发展路径有密切关系。应力-应变曲线的软化、硬化是轻量砂剪胀和剪缩的外在表现,软化型宜采用最大有效主应力比或最大主应力差标准,二者不会导致轻量砂抗剪强度指标的显著差别,硬化型宜采用轴向应变15%标准。轻量砂的Mohr破坏包线形态是由其原生结构强度与围压共同决定的,当围压大于试样的结构屈服应力,破坏包线可以用直线表示。黏聚力和有效黏聚力随着EPS球粒掺入比的增大而减小,随着水泥掺入比和龄期增大而增大;内摩擦角和有效内摩擦角随着EPS球粒掺入比的增大而减小,随着水泥掺入比和龄期增大而增大。EPS球粒的空间置换效应与水泥的结点固化效应共同决定轻量砂的抗剪强度特性。

不同应力状态下砂岩变形与破坏试验研究

以重庆市境内的典型石英砂岩为例,通过室内单轴拉伸和压缩试验,得到了砂岩单轴抗拉强度与抗压强度的比值;划分了单轴拉伸和压缩试验过程的各个阶段及所占的比例。室内三轴压缩试验发现砂岩的极限抗压强度随着围压的升高而升高,在此基础上求出极限抗压强度与围压之间的二次非线性关系式;通过莫尔应力圆的绘制,得到了砂岩的粘结力和内摩擦角,并由3种不同应力状态下的莫尔应力圆,得出砂岩二次抛物线型强度包络线的表达式。

砂土中深基基底极限承载力分析

以球孔扩张模型为基础,引入八面体应力和曲线型Mohr-coloumb强度包线,利用能量平衡原理和体变平衡原理建立方程组,来分析密砂中深基础的基底极限承载力;并将本文理论与其他理论和实际应用进行比较,表明本文理论更符合实际情况。本理论是综合了剪切机理和压缩机理的一种新的尝试,是对Vesic课题的发展。

重庆沙溪庙组岩石抗剪强度的确定方法

按现行岩石试验的国家规范,岩石抗剪强度是基于莫尔—库伦准则获取的。莫尔—库伦包络线为直线,但实际上岩石破坏的包络线为曲线。在重庆沙溪庙组岩石中,基于莫尔—库伦准则,利用岩石抗压和抗拉强度确定的抗剪强度与试验值存在较大的差异。本文基于莫尔包络线,引入抗剪强度修正系数,利用几何法对前述确定方法进行了修正。重庆市区70%区域分布着沙溪庙组岩石,多年建设中积累了大量的岩石强度参数,通过反演抗剪强度修正系数,建立了沙溪庙组抗剪强度的经验公式,利用经验公式计算的抗剪强度与试验值间的吻合程度高,可靠性好,可推广应用到该地层的岩土勘察与设计中去。

圆形硐室广义Hoek-Brown围岩弹塑性交界面上径向应力的近似解

基于广义Hoek-Brown剪切强度包络线与Mohr应力圆、Mohr-Coulomb强度直线均相切的几何性质,引进一个与瞬时内摩擦角有关的参数——最大剪应力模数,获得最大和最小主应力、潜在破坏面上的正应力和剪切力、Mohr应力圆半径和瞬时内聚力与该参数的函数关系,为轴对称平面应变条件下遵守广义Hoek-Brown破坏准则的圆形硐室围岩塑性区半径及重分布应力场的解答提供了简捷途径。通过弹塑性交界面上环向应力和径向应力之和一定的条件,结合最大剪应力模数与由弹塑性交界面上的径向应力与环向应力决定的Mohr圆半径间的关系,得到最大剪应力模数与正规化初始应力满足的非线性表达式,进而运用Newton-Raphson迭代法求得弹塑性交界面上的径向应力的接近于真实值的近似解,并研究弹塑性交界面上的瞬时内摩擦角、正规化瞬时内聚力和正规化径向环向应力比随正规化初始应力和Hoek-Brown物性参数的变化关系。结果表明,随着正规化初始应力的增大,相同岩体质量的围岩弹塑性交界面上的应力状态由近似单轴压缩过渡到两向压缩应力状态,瞬时内摩擦角逐渐变小,而正规化内聚力逐渐变大。

沁水盆地南部高角度正断层区应力莫尔圆及包络线分析

受主断裂的影响,断裂发育地区地层岩石中通常发育一系列伴生小断层及裂缝,岩石的莫尔圆及包络线均会呈现不同的变化规律。沁水盆地南部上古生界地层中高角度及近垂直正断层极为发育,通过设计三轴应力测试实验,对高角度正断层区进行了应力莫尔圆及包络线分析。研究结果表明,与远离断层的结构完整岩石相比,正断层区的莫尔圆会向左移动,同时半径减小,其断面倾角(θ_1)较大,与该地区上古生界地层广泛发育高角度及近垂直正断层结果一致。对于同一应力机制条件下的正断层,θ_1不随深度而发生变化。断层薄弱带为高角度正断层产生过程中形成的一些次级小断层或裂缝发育带,岩心观察表现为破碎带,其成层性分布角度通常小于30°,其与莫尔圆中较低的断层薄弱带倾角(θ_2)一致。随着正断层断面倾角的增加,地层岩石的抗剪切破裂的强度逐渐提高。

岩石断裂的研究现状浅析

经典断裂力学理论的研究已经取得很大的进展,然而由于岩石材料的性质,该理论在岩石材料研究方面遇到了局限,岩石断裂研究具有其特殊性。在参考相关文献的基础上,简要介绍了常用的岩石断裂准则,以及岩石断裂研究新情况。

SMP面应力状态图解法

空间滑动面强度准则(SMP准则)根据实体空间的SMP平面上应力状态判断确定试样是否破坏。该准则在三轴压缩和三轴拉伸情况下退化为Mohr–Coulomb强度准则。通过对实体单元的应力状态分析,讨论了SMP平面的空间位置以及SMP平面上应力状态,详细分析了SMP平面上应力状态点在三向应力莫尔圆中的图解方法。

地下围岩局部安全度计算的几种新方法

本文以莫尔强度理论为基础,提出了地下围岩局部安全度的几种介法,推导出几种简单实用的计算公式。

基于Hoek-Brown法的岩体抗剪强度参数的可靠度分析

岩体力学参数的合理确定是岩体工程稳定性评价的难点和关键,Hoek-Brown法正是针对因各方面困难和条件的限制而提出的一种用于解决这一问题的比较有效、可行的方法。基于Hoek-Brown法原理,讨论了非线性莫尔包络线法、优定斜率法和最小二乘法这3种岩体抗剪强度参数(c、φ值)的确定方法和操作的关键问题。以尖山磷矿边坡矿岩体抗剪强度参数研究为例,根据可靠度分析原理,对非线性莫尔包络线法、优定斜率法和最小二乘法确定的c、φ值进行了可靠度分析计算,得出了不同保证率下的c、φ值。通过计算结果可知:非线性莫尔包络线法所确定的c、φ值具有80%～90%的保证率;优定斜率法达到90%的保证率;而最小二乘法却只有50%的保证率。比较结果表明:采用可靠度分析法在岩体抗剪强度参数确定方面是可行的,有利于抗剪强度参数的合理确定。

莫尔包络线对数模型方程的建立与应用

从研究岩石破坏机理着手,结合室内相关岩石力学试验,建立莫尔包络线对数模型方程,并对其进行参数率定,得出应用范围、变化趋势和岩石的破坏机制,简化岩石破坏强度的研究,可推广到其它的岩石力学实验中。

不同构造层次岩石变形准则的融合与发展

岩石变形准则对于构造地质学、工程安全等方面均具有重要的理论价值与实践意义。经典的岩石脆性变形(破裂)准则包括屈特加准则(水平直线型包络线)、库伦准则(斜直线型和抛物线型包络线)、格里菲斯准则(抛物线型包络线)等。近年来最大有效力矩准则在野外韧性剪切带观测与理论计算中都得到了广泛应用,逐渐成为岩石韧性变形的重要准则。然而,这些变形准则在应用过程中还存在一些问题,如有些准则在理论上无法解释、彼此不相协调,最大有效力矩准则在摩尔图解中尚无对应的包络线,部分准则边界条件和应用范围不清等。本文针对这些问题,结合野外实际情况和理论分析,取得了如下认识:(1)水平直线型屈特加准则在地质过程中无法实现。(2)提出了最大有效力矩准则的包络线方程为τ=-0.35(σ_n-σ_d),在摩尔图解中为一条反倾斜直线型包络线;进而将脆性变形的格里菲斯准则和库伦准则与韧性变形的最大有效力矩准则统一表述于应力摩尔图解中,使各准则彼此协调和融合。(3)初步明确了各变形准则的适用条件及所对应的构造层次:张性应力存在的构造环境(包括地壳浅表层次、水力压裂等人为张性应力环境),格里菲斯准则比较合适,以张性破裂(θ=～0°)和张剪性破裂(θ=0°～30°)为主;上地壳在一般情况下(3个主应力均为挤压应力),斜直线型库伦准则更为合适,以锐夹角共轭剪破裂(θ=～30°)为主;随着深度的增加,在中地壳,抛物线型库伦准则较合适,以锐夹角脆韧性剪切变形带(θ=30°～45°)为主;进入下地壳及以下,最大有效力矩准则更合适,以钝夹角韧性剪切变形带(θ=～55°)为主。实际地质作用过程中影响岩石变形的因素更为复杂多样,应具体问题具体分析,不能简单地对号入座。

端部锚固与全长锚固作用效果分析

针对端部锚固和全长锚固两种不同的锚杆锚固形式 ,利用莫尔圆和抗剪强度包络线从岩体的剪切参数及岩体所受支护反力方面对锚固的挤压加固效果进行了分析比较 ,提出了锚杆锚固的强度储备概念 。

基于van Genuchten模型的非饱和土非线性抗剪强度研究

为了更直观和全面地揭示非饱和土的抗剪强度变化规律,针对土体剪切破坏面上抗剪强度与法向应力呈非线性关系以及基质吸力关联摩擦角随基质吸力改变呈非线性变化这两种实验现象,结合vanGenuchten土水特征曲线模型,提出了非饱和土的非线性抗剪强度包络壳模型,进而推导得出了基于土水特征曲线(SWCC)相关参数的非饱和土非线性抗剪强度计算公式。研究表明:模型中各参数较易获取且无须增加额外的试验;与Fredlund包络(平)面模型相比,本文模型参数获取过程更为客观,可有效保证计算的唯一性和准确性;通过与已有文献所给试验结果进行对比分析,本文模型的适用性与可靠性得到了验证,相较于著名的Fredlund非饱和土抗剪强度计算公式,由本文方法给出的非线性抗剪强度与土体真实抗剪强度更为接近。