加卸载循环下挡墙后砂土的三维应力状态测试研究

为揭示加卸载过程中挡墙后土体内部的三维应力状态演变规律,开展了挡土墙后砂土的加卸载模型试验,研究了不同循环过程中砂土三维应力状态的演变规律。在此基础上,分析了测点主应力大小及其方向随加卸载过程的演化特征,对砂土中应力传递的滞后性进行了分析。结果表明:当加卸载次数增加时,正应力和主应力的绝对值逐渐减小而剪应力基本不变;多次加卸载过程砂土的三维应力表现为明显的应力滞后特征;稳定加载或有压维持阶段的主应力角度较为稳定,加卸载并不能完全使得土体达到稳定承载结构;当满足侧限条件且递增加载时,土体的K_(0)值可依据三维土压力测试技术来预测。

三维应力状态下粗粒料强度特性试验研究

粗粒料所处的应力状态具有随时间和空间而变的特点,往往处于较复杂的三维应力状态下。通过粗粒料大型真三轴各向等压固结等比例加载试验,研究了不同中主应力系数条件下粗粒料的强度特性。试验结果表明:中主应力对粗粒料的强度有重要影响,三维应力状态下,粗粒料的强度比常规三轴应力状态下有较大提高,大小主应力之差与大主应变关系曲线也更加陡峭;中主应力系数b从0增大到0.25时,破坏时大小主应力之差增加了39%~50%;摩尔–库仑强度参数咬合力c和内摩擦角?均随着中主应力系数b的增大而增大,其中咬合力c的增长较为显著,特别是b从0增大到0.25时;相同小主应力条件下,b=0时,破坏偏应力与球应力之比最小,b=0.25时,破坏应力比达到最大值,随着b的增大破坏应力比又有所减小;相同中主应力系数条件下,随着小主应力的增大,破坏应力比逐渐减小。

16MnR轴对称三维应力状态下高温低周疲劳寿命评价

通过对 1 6MnR带缺口的圆柱试样的轴对称三维应力状态下高温低周疲劳试验 ,并应用NHRDS有限元程序进行了缺口附近轴对称问题的循环应力、应变分析计算 ,得出了各试样危险点的应力、应变分量值和当量应力、当量应变值。基于当量概念这一基本准则 ,分析材料疲劳过程的能量损耗 ,利用当量塑性应变能密度评价了该材料轴对称三维应力状态下不同应变速率下的疲劳寿命 ,并在此基础上分析了应变速率对疲劳寿命的影响。试验结果表明 ,该材料轴对称三维应力状态下高温低周疲劳寿命用当量塑性应变能密度来表征是可行的 ,应变速率对疲劳寿命的影响可以通过将疲劳寿命评价公式中的材料常数用应变速率的函数来表示的方法得以定量的体现。

关于一般三维应力状态主应力的大小和方向的确定问题

本文以二向应力状诚分析理论为基础，提出了确定一般三维应力状态主值及主轴的递推法，为电算三维应力主值及主轴方位提供了理论基础和计算方法。

非饱和黄土在真三维应力状态下的结构变化特性初探

以应变综合结构势作为土结构性参数,对真三轴条件下的非饱和黄土的结构变化特性进行了初步探讨,分析结果表明:真三轴试验条件下非饱和黄土的结构性参数曲线与常规三轴试验条件下黄土结构性参数曲线具有相同的线形和变化特征;中主应力变化对黄土结构强度具有显著影响;真三轴试验条件下,周围压力和含水率对黄土结构性参数的影响规律同于它对常规三轴试验条件下黄土结构性参数的影响。

三维应力状态大体积混凝土结构的配筋设计

所提出的三维钢筋混凝土配筋设计方法中,混凝土应力应变按全曲线、强度按三维应力状态下的强度失效包络曲面考虑,而钢筋简化为各项异性的实体弹塑模式考虑.荷载按比例加载方式分步增加到设计荷载.通过调整钢筋实体单元的力学参数,使结构达到承受设计荷载要求为止.然后,实体单元的力学参数再换算成钢筋的配筋量.实例设计是借助了ADINA软件完成的,所以,材料参数也套用了ADINA的模式.

粗粒料三维应力状态强度准则研究

中主应力对粗粒料强度有重要影响,而强度研究中常用的大型三轴试验不能考虑中主应力对粗粒料强度的影响。通过大型真三轴各向等压固结等比例加载试验,研究了三维应力状态下粗粒料的强度特性。试验结果表明:随着中主应力系数b的增大,粗粒料大小主应力之差的峰值也逐渐增大,特别是中主应力系数从0增大到0.25时,大小主应力之差的峰值的增大幅度较大,增加了近50%。Lade-Duncan准则较好地描述了粗粒料内摩擦角的变化趋势,不过高估了内摩擦角;SMP准则较好地反映了中主应力系数从0增大到0.25时的内摩擦角的数值大小,但中主应力系数>0.25之后,SMP准则计算的内摩擦角基本随着b的增大而减小,低估了粗粒料的内摩擦角。提出采用的Lade-Duncan准则与SMP准则相结合的单参数复合强度准则,较好地反映了粗粒料强度的数值大小和变化趋势。提出的强度准则在三维主应力空间呈三角锥曲面族形状,轴对称应力状态下的内摩擦角越小,强度越小,三角锥曲面越小,锥角越浑圆,越接近于圆形,而内摩擦角越大,强度越大,三角锥曲面越大,锥角越尖锐,越接近于正三角形。

薄煤层坚硬顶板采场围岩体三维应力状态的ADINA研究

以四川省达竹矿务局白腊坪煤矿薄煤层坚硬顶板采场为研究对象，应用ＡＤＩＮＡ结构分析有限元程序，在西门子计算机上模拟了０３１８工作面及其围岩的三维应力状态，得出该矿薄煤层坚硬顶板采场围岩的三维应力分布及其顶板的破坏规律。

沥青路面结构三维应力状态及失效准则分析

传统的沥青路面结构设计方法主要采用最大拉应力/拉应变理论,不能反映路面结构的三维应力状态及其强度特性。同时,传统方法也没有考虑路面材料的拉、压模量不对称效应。为了解决理论计算能够更好反映路面结构真实力学响应的问题,提出了路面结构-材料协调力学模型。该模型可以适应拉、压模量不同的各种路面材料,能够反映材料强度的不对称效应。力学模型采用了应力状态自适应的迭代计算方法,可同时解算结构任意点位的三向应力状态和主应力状态。采用典型的半刚性基层沥青路面结构方案,计算分析了Lord应力参数和双剪应力参数表征的路面结构三维应力状态。在评估强度理论对路面结构破坏的判别效果时,考虑了最大拉应力理论、最大拉应变理论、莫尔强度理论、畸变能理论和统一强度理论。对比分析了这些强度理论导出的等效应力在路面结构内的分布特征,并解析了这些失效准则与常见路面病害现象的匹配性。研究结果表明:统一强度理论可作为控制沥青面层开裂的失效准则,并可同时作为控制半刚性基层发生拉剪组合破坏的失效准则,畸变能理论可作为控制沥青面层发生车辙病害的失效准则。该研究工作可以为长寿命沥青路面结构设计提供理论依据,并为其结构设计方法的发展提供理论参考。

塑性状态下三维应力应变状态分析

在主向空间内分析了塑性状态下三维应力应变状态．利用坐标变换的方法，求出了任一截面上的应力应变分量．引用平均应力应变、第二偏应力应变不变量、罗地参数建立新的应力、应变空间，计算得出由这些参数表示的任一截面上的应力和应变分量值．

碾轧时土体中的三维应力测试与应力状态探析

为探究碾压过程中,主应力空间的主应力大小和方向的变化规律,设计石磙碾压试验,通过土体三维应力测试系统,对碾压过程中土体的6个应力分量实时监测,并将测试过程中的数据文件导入Matlab编程语言中进行数据处理,即可得到主应力的大小和主方向角度的变化曲线及发展规律。分析数据表明:碾子在土体三维应力测试装置的正上方时,3个正应力达到峰值,其大小关系为:σ_(zz)>σ_(yy)>σ_(xx)。3个剪应力大小呈现反对称趋势,σ_(yz)和σ_(xy)变化趋势基本相同,σ_(zx)的反对称趋势与其相反;当碾压到正上方时,γ由较小值跳跃到较小值的余角;在碾压过程中,主应力空间中的主应力的大小关系:σ_(1)>σ_(2)>σ_(3)。在碾压过程中的3个主应力方向角α、β、γ的变化范围在0°~90°,其峰值大小关系为:γ>β>α。

渗流状态下砂岩的三维实时CT观测

利用中低压多功能CT专用渗流实验装置,进行了三维应力状态下砂岩的渗流实时CT观测试验研究。为使试验具有对比性,分别进行干燥试样的常规三轴试验和渗流三轴试验的CT实时观测,取得了渗流对岩石损伤演化规律影响的初步成果。根据试验过程的应力–应变曲线,提出试样强度和变形折减率的计算公式;分析了干燥试样和渗透试样CT数与应力的相关关系;提出了确定裂缝宽度的像素量测法;提出根据测区平均CT数与测区面积的相关关系来确定裂缝宽度的数值计算方法。

基坑开挖对临近土体三维应力的影响研究

为研究基坑开挖对临近土体三维应力状态的影响,以天津市河东区某基坑工程为背景,采用一种三维土压力盒,在现场对整个基坑开挖过程中周围土体的三维应力状态进行监测,并将实测应力与有限元模型模拟结果加以对比,研究土体三维应力、主应力和主方向的变化规律。结果表明:基坑开挖对临近土体的作用并非纯加载或纯卸载;开挖过程对临近土体三维应力状态的影响主要体现在正应力上,对剪应力影响较小;主方向会随着基坑开挖而发生偏转,最大偏转角度达到110°;3个偏转角α、β、γ在第1段开挖时均出现向0°变化的趋势;α、β角的变化曲线大体表现出关于0°对称的特征。

在地应力测量中准确求解最大、最小水平应力问题的探讨

目前,在地应力测量和应用中,人们常常用近于水平的两个主应力或其在水平面上的投影来代替或估计最大和最小水平应力,这在一般情况下误差不大,但是当应力结构比较特殊时这种代替或近似将带来较大的误差,甚至给工程实践带来危害。以投影近似为例按3种三维应力状态分别讨论了方位误差随应力形因子R与主应力轴倾角的变化和量值误差随R、主应力轴倾角和最大、最小主应力量值之差的变化。并用原地应力测量资料求得了方位和量值误差。理论分析和实例都证明了用近于水平的两个主应力的投影代替两个水平应力的误差可能很大。建议在研究与水平应力相关的问题或与水平方向相关的物理参量时采用本文的计算方法求出准确值。

裂隙较发育岩体的地应力测量与研究

为了解决裂隙较发育岩体在常规地应力测试方法下难度较大、成功率较低的问题,分析研究了各种地应力测试方法在裂隙较发育岩体中的适用性。结果表明:钻孔孔底应变解除法可用于节理裂隙较为发育岩体的地应力测量,并在某水电站坝基柱状节理岩体中得到应用;采用该方法成功获得某水电站坝基柱状节理岩体的平面应力状态,并对3个不同方位的钻孔测试获得三维应力状态;通过坐标转换至各个钻孔坐标系下的应力结果与单孔孔底应力测试结果较为接近,不同方法的测试结果得到互相验证。故钻孔孔底应变解除法能较好地适用于诸如柱状节理等裂隙较发育岩体的地应力测量与研究之中,可供类似工程参考使用。

砂岩隙宽变化与CT数变化的相关关系

利用最新研制的中低压多功能CT机配套专用渗流试验装置,分别对干燥砂岩试样和渗流砂岩试样进行了三维应力状态下的实时CT观测,根据试验结果初步讨论了砂岩裂隙隙宽变化与CT数变化的相关关系,并提出了裂隙隙宽的计算公式。

粗粒料变形特性的大型真三轴试验研究

三维应力状态下粗粒料的变形性状对土石坝的沉降尤为重要。通过大型真三轴试验系统,对粗粒料开展了等小主应力等中主应力系数加载试验。试验结果表明:小主应力较小时,粗粒料的剪胀性较强,随着小主应力的增大,粗粒料的剪缩性逐渐增强。中主应力系数从0增大到0.5时,粗粒料的剪胀性基本上是逐渐减小的,而当中主应力系数增大到0.75时,剪胀性又有所增强。大主应变均表现为压缩变形,小主应变均产生膨胀变形,中主应变在一般三维应力状态下表现为压缩变形,而在常规三轴应力状态下中主应变则产生膨胀变形。

内外压复合作用下5A02铝合金管材的硬化行为

为了研究管材在内外压复合作用下的硬化行为,在中间自由胀形区为椭圆形轮廓线的假设条件下,理论推导得到内外压复合作用下管材的应力/应变分析模型;再利用薄壁5A02-O铝合金管材在研制的内外压复合成形实验装置上进行外压为85 MPa(1.0σs)的实验研究,得到5A02铝合金管材在内外压复合作用下的应力-应变曲线。结果表明:5A02铝合金管材在内外压复合作用下进行胀形时,其胀形区轮廓形状依然可以准确地用椭圆函数进行拟合,且最高点处壁厚与胀形高度符合线性关系;由内外压复合胀形得到的应力-应变曲线的硬化指数n值为0.274,低于单向拉伸时得到的n值(0.304)。

深厚表土中圆筒形冻结壁和井壁的力学分析

为保障深厚表土层中冻结法凿井的冻结壁和竖井井壁(简称两壁)在施工和生产中的安全和可靠性,基于深厚表土层中井壁破裂灾害的机理,探讨两壁的力学模型和方程,用解析分析的方法,对井壁三维应力σ_z,σ_t,σ_r的求值及其在强度理论中的位置进行研究。结果表明,表土段井壁要承受自重和竖直附加力,这是深厚表土段井壁发生破裂灾害的主要原因,也是与岩石段井壁受力的根本区别,因而在深厚表土段"两壁"需按三维空间进行设计;必须把竖向应力σ_z和环向应力σ_t分别作为控制因素进行设计计算和核算。为减小竖直附加力,在井深大于200 m时,井壁结构设计宜采用井壁竖向可缩装置。

关于地下洞室围岩稳定性问题的思考

围岩卸荷区原处于三维应力状态,洞室开挖,导致围岩卸荷、岩面围压降低和应力重分布,使围岩产生变形乃至失稳。围岩变形同地应力以及围岩自身的力学性能有关,还受到岩体结构面、应力集中以及洞室布置等方面的影响。岩体变形的本构关系、支护与围岩的互动机制相当复杂,要从原型测试、仿真分析、动态设计等方面进行深入探索。