k_(0)固结与等向固结三轴不排水抗剪强度研究

为研究不同固结方式下土体不排水抗剪强度的差异,基于应力控制式三轴仪对饱和细粒土进行了k_(0)固结和等向固结三轴不排水压缩试验,结果表明:k_(0)固结三轴不排水抗剪强度为等向固结不排水强度的0.87倍,后者高估了土体实际强度,实际应用中可在比对试验基础上,通过等向固结三轴试验结果换算k_(0)固结不排水抗剪强度;等向固结、k_(0)固结三轴不排水标准强度随塑性指数增大呈减小趋势,分布于0.27~1.15之间。标准强度随着超固结比的增大而增大,正常固结或接近正常固结的黏土,其标准强度介于0.27~0.47之间,OCR大于2.2的超固结黏土,其标准强度大于0.50。

干燥与饱和状态下马城铁矿砂岩三轴压缩力学特性及强度参数演化规律研究

以马城铁矿含水层砂岩为例,分别进行了10,20和30 MPa围压下的常规三轴压缩试验。结果表明,饱和砂岩的弹性模量普遍小于干砂岩,而泊松比普遍大于干砂岩,并验证了采用断裂体积应变法测量特征应力的可靠性。在干燥和饱和条件下,特征应力与围压呈线性正相关关系。除10 MPa围压下的残余强度外,饱和砂岩的特征应力低于干燥砂岩。相比较而言,水对裂纹萌生应力、损伤应力和峰值强度的削弱作用比残余强度更显著。除了10 MPa围压外,饱和砂岩的峰值断裂体积应变小于干砂岩,并且受围压的影响更大,而且随着围压的增加,峰值断裂体积应变减小。砂岩的峰值体积应变和峰值轴向应变一般随围压的增加而增加,在干燥状态下其值大于饱和状态。Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则可以很好地描述干燥和饱和砂岩的峰值强度、残余强度和围压之间的关系,相应的黏聚力和Hoek-Brown标准参数从残余强度到峰值强度变化较大,而相应的内摩擦角变化相对较小。最后,内摩擦角、残余内摩擦角和Hoek-Brown准则参数的规律进一步验证了水具有软化和润滑砂岩颗粒,降低内摩擦效应和削弱其硬度的作用。研究结果揭示了地下水对马城铁矿砂岩力学性能的影响,可为矿区稳定性分析提供参考。

基于PFC砂柱的三轴压缩破坏模拟

文章介绍了PFC软件及离散单元法的基本概念以及核心思想。利用PFC三轴压缩实验分析模拟了不同颗粒级配、不同弹性模量下砂柱的三轴压缩破坏过程,得到了砂柱的破坏特征、强度与影响因素的相关性,为砂土的压缩特性研究提供了参考依据。

三轴压缩下砂岩强度特征和破坏特性试验研究

文章以中风化、微风化两种风化程度的砂岩为研究对象,进行岩石三轴压缩试验,研究两种风化程度下的砂岩的强度特征和破坏特性。研究结果表明,第一,中风化组砂岩的最大主应力和压缩模量在不同围压下均显著高于强风化组砂岩,泊松比整体高于强风化组砂岩;随着围压的增加,两组砂岩的最大主应力和压缩模量均呈现出增大的趋势,而泊松比无明显变化。第二,中风化组砂岩的抗剪强度较强风化组高。第三,两组砂岩的最大主应力随着围压的增大均呈现增大的趋势,中风化组砂岩的最大主应力整体较高;强风化组砂岩的轴向和径向应变整体较中风化组大。第四,两组砂岩的破坏过程均可分为裂隙压密阶段、弹性变形阶段、稳定破裂发展阶段和不稳定破裂发展阶段,中风化组砂岩在裂隙压密阶段表现明显,强风化组砂岩在稳定破裂发展阶段表现明显。第五,强风化组砂岩属于塑性破坏,中风化组砂岩属于脆性破坏。

钙质砂特征形状分析及不排水剪切强度研究

钙质砂的形状是影响其宏观力学性质的重要因素。人工挑选出不同特征形状(块状、片状、条状)的钙质砂,通过显微图像采集与处理技术,定义并构建了一个形状参数(偏离度α),对钙质砂的特征形状进行三维定量描述,配制3种不同形状掺量的钙质砂试样进行三轴固结不排水剪切试验,研究钙质砂的特征形状对其剪切特性的影响。研究结果表明:(1)偏离度α能够较好地对钙质砂的形状进行描述及区分,可作为一种量化钙质砂形状的有效手段;(2)钙质砂的不排水剪切强度与偏离度α有较好的相关性:若增加片状钙质砂的含量(α增加),则试样的不排水剪切强度降低,若增加条状钙质砂的含量(α减小),不排水剪切强度增大。研究成果不但加深了对钙质砂特征形状的理解,还为准确评估钙质砂的抗剪强度提供了新思路。

煤样三轴压缩下变形和强度分析

基于在伺服试验机对煤样的常规三轴压缩和三轴卸围压试验,分析了煤样在不同应力条件下的强度和变形特征。煤样在围压作用下裂隙闭合后利用摩擦仍可以承载,并且所有煤样峰前变形特性基本一致。三轴卸围压试验峰值处出现屈服平台,与常规三轴相比峰后塑性明显增强,煤样破坏时的轴向应变量受常规三轴压缩全程应力–应变曲线控制。常规三轴压缩和三轴卸围压试验的峰值强度与围压均成线性关系,围压影响系数基本相同,内摩擦角能够表征材料力学性质,与加载方式没有关系,但相同围压下三轴卸围压时试样的承载能力比常规三轴加载时明显偏低,表明煤样经历较高轴向载荷作用后存在局部损伤。

三轴压缩煤岩强度及变形特征的试验研究

在MTS815岩石伺服试验机上对鲍店煤矿3煤进行了常规三轴压缩试验,并对试验结果进行了分析.结果表明:煤岩由于含有大量的微孔隙裂隙,在围压作用下,孔隙裂隙被压密闭合,弹性模量随之增大,但并非呈线性关系.在常规三轴压缩条件下,煤样三轴压缩强度与围压之间呈线性关系(不包括单轴压缩情况),在实验的围压范围内,煤岩破坏符合Coulomb强度准则,但由于煤样具有明显的非均质特性,其内部含有大量的随机裂隙等缺陷,且煤样黏聚力较低,煤样沿随机裂隙破裂偏离θ=45°+/2的可能性很大.

三轴压缩下岩石强度与破坏面角度的双剪理论分析

应用双剪理论对岩石在三轴压缩载荷下的强度和破坏特性进行了理论分析,并将分析结果与已有实验作了对比。研究表明,在岩石的强度特性方面,双剪理论所得分析结果与实验结果较吻合。而在岩石的破坏面角度方面,分析与实验尚需作进一步研究。这可能是由于岩石的破坏特性较之强度特性对其微观结构构造和实验面的条件更敏感所致。然而,作为一种宏观强度理论,双剪理论除了能很好地表述岩石的复杂强度特性外,还具有数学表达简明、便于工程应用等特点,是分析岩石在复杂应力条件下力学特性的有效工具。

人造多晶冰三轴压缩强度特性试验研究

为研究冰的三轴强度特性,对人造宏观各向同性冰进行了不同温度和不同围压下的恒定加载速率三轴压缩试验,得到多晶冰三轴压缩的应力-应变曲线、抗压强度与温度之间的关系,利用莫尔-库仑强度准则分析了温度和围压对强度参数的影响.结果表明:轴向应变加载速率为1.67×10-4 s-1时,不同温度、不同围压下冰的应力-应变曲线均为应变软化型,弹性过程最大应变不大于1.6%.黏聚力随温度变化范围为1.863～1.998 MPa,试验温度范围内,相同围压下冰的抗压强度与温度之间成线性关系.温度高于-4.0℃时,围压水平对抗压强度影响较小,内摩擦角基本为零;温度为-7.0℃和-15.0℃时,内摩擦角随温度降低而增大到15.4°,抗剪强度随围压增大而增加,在围压较小时可以表示成线性关系,围压较大时出现非线性趋势.

玻璃砂透明土与标准砂土强度特性对比三轴试验

制备了不同级配的玻璃砂透明土，对其进行了三轴固结不排水剪切试验和直接剪切试验，并与同等条件下的标准砂土试验结果进行了对比分析．结果表明：玻璃砂透明土的抗剪强度随相对密度的增大而增大；标准级配玻璃砂透明土的抗剪强度比0．5～1．0mm粒径玻璃砂透明土大；相同级配下，玻璃砂透明土与标准砂土的抗剪强度相近，可用玻璃砂透明土模拟天然砂土．

冻结饱水砂卵石三轴压缩强度试验研究

为研究北京富水砂卵石地层冻结后的强度特性,以北京某地铁暗挖车站砂卵石为研究对象,进行不同温度(-5、-10、-15、-20℃),不同围压(0.0、0.3、0.8、1.3、2.0、3.0、4.0、8.0 MPa)条件下三轴压缩试验。试验结果表明:冻结砂卵石的应力-应变曲线以应变软化形态为主,高负温、高围压条件下,呈现理想塑性破坏形态;砂卵石强度、黏聚力和摩擦角均随温度降低而增大,其中强度呈指数分布,黏聚力和摩擦角呈线性分布;强度和弹性模量随围压增加而增大,但增大趋势逐渐减小,低围压压缩区强度满足线性Morh-Coulomb(简称M-C)准则;冻结砂卵石的破坏形态以破裂面始/终于试样侧面的剪切破坏为代表,张拉型破坏受冰影响显著,仅存在于低围压条件下,高围压、高负温时易出现体胀型破坏。

饱和黏土不排水抗剪强度特性研究

饱和黏土的不排水抗剪强度(su)是海洋工程地基稳定性验算必备的参数,该参数的准确性对工程安全至关重要。室内等向固结三轴压缩试验(CIUC)是工程中获得su最普遍的方法。随着对海洋土工程特性认识的加深及国际设计方法的引入,su的室内测试方法种类增加,但不同方法测得的su存在差异。针对天津滨海黏土开展不同固结方式、剪切方式以及不同超固结比(OCR)条件下的三轴压缩、三轴拉伸和静单剪(DSS)试验,分析比较了不同试验方法得到的su,并揭示了导致同一种土体su产生差异的原因,建立起不同试验方法测得的su之间的定量关系。在此基础上结合修正剑桥模型提出了可以预测不同试验方法su的计算公式。

钢纤维混凝土三轴压缩下的强度和韧度特性

当围压分别为10,20,40,80MPa时,对纤维体积分数φf为0%,0.75%,1.50%,3.00%的钢纤维混凝土进行了3×10-5,5×10-4 s-1两种应变率的常规三轴压缩试验,测出了全过程应力-应变曲线,并据此分析了纤维体积分数、围压和应变率对试验曲线的峰值应力、峰值应变及材料韧度等力学指标的影响规律.结果表明:当围压相同而φf不同时,随着φf的提高,材料的峰值应力和峰值应变均明显提高,其韧度也有所提高;当围压不同而φf相同时,随着围压的增加,材料的强度和韧度都有所提高.而且,在较低围压下往素混凝土里添加钢纤维更能够发挥其增强和增韧效果;随着加载应变率的增加,材料的峰值应力、峰值应变也有一定的增大趋势.

三轴压缩下云母片岩强度和变形特性试验研究

为了研究云母片岩在三向应力状态下的强度特征和变形特性,利用MTS815.03电液伺服试验机,进行了云母片岩的三轴压缩试验。通过试验所得的不同围压、不同含水状态下云母片岩的应力—应变全过程曲线,揭示了干燥与饱水云母片岩的峰值强度、弹性模量、泊松比及软化系数随围压的变化规律,最后分析了云母片岩的破坏形式。结果表明,随围压升高,云母片岩的峰值强度、弹性模量及泊松比均逐渐增加,其软化系数随围压增加呈先升后降的趋势;饱水后的云母片岩其峰值强度、弹性模量明显低于干燥状态,而泊松比则高于干燥状态;另外,三轴压缩条件下的云母片岩大都发生剪切滑移破坏。

岩石三轴压缩实验的强度特性及应用

结合实例对岩石三轴实验数据的一些主要特点和适合应用的领域进行了探讨。结果为:①岩石的三轴抗压、抗剪强度随围压(或深度)的增大而增大。低围压时,呈线性增大;当围压超过某一值后,变为增长率逐渐下降的非线性增大;至更高围压后,抗压强度与围压的应力差、抗剪强度将趋于某一常数。②岩石的单轴强度是强度中的极小值。工程应用中应采用三轴强度,以降低造价、避免浪费。③在现有的各种岩石力学实验方法中,三轴实验得出的凝聚力C和内摩擦角Φ相对最准确。④岩石三轴实验数据在与地学相关的领域内有着广泛的用途。

三轴压缩下不同岩性煤岩体的强度及变形特征

煤矿井下存在多种岩性的煤岩体,其力学强度和变形特征直接影响巷道支护效果。利用CRIMS-DDL600电子万能试验机,进行了不同围压下砂岩、矸石与煤样的三轴压缩试验,采用莫尔准则诠释了不同岩性的试样破坏角大小不等,通过图形对比和现象分析,得到了围压对3种不同岩性的试样应力、应变曲线及变性特征的影响。结果表明:3种性质的试样三轴压缩过程中都经历了初始压密阶段、弹性阶段、屈服阶段与破坏阶段,且围压越大,试样初始压密阶段越长;在试验加载的围压范围内,3种性质的试样破坏形式并不相同,且3种不同岩性的试样破坏角大小相差较大,砂岩破坏角最大,煤破坏角最小,3种性质的试样其峰值强度随着围压的增大而增长;3种性质的试样符合Coulomb强度准则,依据莫尔应力圆给出3种试样内聚力和内摩擦角的大小;随着围压的增大,3种性质的试样弹性模量呈增大趋势,且围压对试样弹性模量的影响因试样类型的不同而不同。

考虑加载速率的级配碎石三轴压缩强度特性

利用三轴试验进行碎石基层的力学性能研究,探讨加载速率对碎石基层静力学性质的影响,分析不同加载速率对级配碎石弹性模量、峰值强度及残余强度的影响,建立加载速率与弹性模量、峰值强度及残余强度之间的定量关系描述方程。研究结果表明:级配碎石的弹性模量、峰值强度以及残余强度均随加载速率的增大而增大;函数11bE=a v能够较好地描述弹性模量E与加载速率v之间的关系;峰值强度、残余强度与加载速率符合线性关系。

岩样三轴压缩的破坏形式和Coulomb强度准则

尽管岩样轴向承载能力与围压成线性关系 ,但岩样在围压下轴向压缩破坏的断面 ,并不能由Coulomb准则准确预示。截面倾角在 45°± 2附近时 ,基于粘聚力和内摩擦力的承载能力变化不大 ,实际破坏面的方位与岩样内部层理、缺陷等有关。砂岩具有明显的颗粒 ,岩样破裂面通常含有部分圆锥面 ,并不完全是平面 ,而石灰岩、煤的颗粒细微 ,破裂面则多是平面。对高径比为 2的圆柱岩样 ,在围压影响系数大于 4或内摩擦角达到 3 6 87°之后 ,倾角 45°± 2的平面将起止于岩样的端面 ,而不是侧面 ,难以利用Coulomb准则分析岩样的承载特性。

基于三轴试验的泥岩力学特性及强度准则研究

研究目的:泥岩在我国有着广泛的分布,其力学性质与其自身含水率有着重要的关系,在各类工程施工中,经常会遇到因泥岩遇水后强度显著降低而引发结构失稳等工程现象。为明确泥岩遇水后强度折减与含水率关系,本文开展不同含水率(0、10.1%、12.5%和14.1%)和不同围压(0 MPa、2 MPa、5 MPa和10 MPa)条件下泥岩三轴压缩试验和间接拉伸试验,以探究适用于软化泥岩的强度准则。研究结论:(1)围压及含水率增大,该泥岩由脆性破坏过渡为延性破坏,其力学性质逐渐接近于正常固结黏土或松砂的特点;围压越高,其强度和弹性模量越大,含水率增高,其强度和弹性模量显著减小,应变增大;(2)泥岩含水率越高,围压对强度的影响作用就越大;低围压环境下(0~2 MPa),泥岩强度随含水率升高而降低的特征较为明显;(3)随着含水率的升高,泥岩抗拉强度和抗剪强度均显著降低,其中抗剪强度中内摩擦角比黏聚力对含水率的变化更为敏感;(4)Rocker强度准则在6种常用强度准则中可更准确地预测不同含水率下泥岩强度,依照该强度准则,提出了考虑含水率效应的软化泥岩非线性强度准则并验证其具有良好的适用性;(5)本研究成果可为各类涉及泥岩的工程提供强度理论依据和工程参考。

正常固结饱和粘性土的三轴固结不排水剪切强度指标的取值

１前言总应力强度指标是采用总应力法进行地基或土坡稳定分析的主要参数。尽管与有效应力法相比，总应力分析法无法反映处于部分固结状态下土体的稳定性，而只能反映不排水、完全排水及固结完成后瞬时加荷条件下土体的稳定状况，但由于总应力分析法无须（多数情况下是无法...