三轴重复加载永久变形试验研究

考虑沥青混合料在不同温度条件下的车辙情况,充分模拟路面的实际受力情况,进行四种不同级配沥青混合料(分别为GAC-13、GAC-20、GAC-25和ATB-25)三轴重复加载永久变形试验,分析和研究沥青混合料在标准轴载0.7MPa与不同温度水平作用下的流动变形特性,并将三轴试验与车辙试验的结果进行比较。目的在于提出能够有效评价沥青混合料高温性能的指标。

随机应力循环加卸载三轴试验土的变形稳定状态初探

为研究土在随机应力幅值循环加卸载条件下的应力-应变关系,基于土样全表面变形数字图像测量系统,以福建标准砂和硅微粉为研究对象进行一系列三轴试验。据此分析土样在不同随机应力循环加卸载过程的应力-应变行为,判断其是否达到变形稳定状态,同时与等应力幅值循环加卸载和阶梯应力幅值循环加卸载试验进行对比。结果表明:无论是恒定应力幅值、阶梯应力幅值还是随机应力幅值加卸载循环,当循环次数超过一定次数后,土样逐渐趋于变形稳定状态,且变形稳定状态对应的循环次数值不同;土在受到超过历史最大应力幅值时,应力-应变关系会回到初次单调加载的应力-应变曲线;在最大应力值小于破坏应力的条件下,应力加卸载时间过程幅值的随机特征,如幅值大小和分布对土的应力-应变行为,包括变形稳定状态没有影响。

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验方法

对沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验方法进行了研究,提出了完整的试件制备方法、试验设备要求以及试验的边界条件、温度条件和荷载条件等试验参数.对芯样空隙率与原样试件空隙率的转换关系进行了研究,结果表明:放大原样试件的空隙率,可以保证芯样的空隙率满足要求.对沥青混合料流变数的确定方法进行了研究,提出了采用三次样条插值函数分段拟合永久应变-荷载作用次数的关系曲线,分析了永久应变速率的变化规律,并以此确定了沥青混合料的流变数.重点研究了温度和荷载应力对沥青混合料流变数的影响,确定了最佳试验温度(45℃)和轴向应力(700 kPa).最后,对试验方法的重复性和再现性进行了分析,确认该方法精度高,可以作为沥青混合料抗永久变形能力评判的标准试验方法.

三轴重复荷载作用下AC-13沥青混合料永久变形试验分析

采用半正弦波间歇荷载,使用MTS(Material Test Systerm)材料试验机对AC-13沥青混合料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究试验温度和应力水平对沥青混合料永久变形特性的影响,得到了AC-13沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的永久变形规律,对永久应变与荷载作用次数、应力水平和温度的关系进行非线性回归分析,提出来能够全面反映沥青混合料永久变形特性的模型,并绘制了不同温度下的三维图形,直观全面地反映沥青混合料变形的特性。

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

采用半正矢波问歇荷载，进行了4种不同沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验。以流动教为评价指标，研究混合料性质（级配组成、沥青用量和空隙率）、试验温度和应力水平对混合料高温性能的影响，对永久应变与荷载作用次数的关系进行非线性回归分析，提出了能够全面反映重复荷载下沥青混合料的永久变形特性的模型。结果表明：AC16流动数最高，AC13C次之，而AC20和AC13F流动数相对较小；沥青用量增加0．5％，流动教下降20％～30％；空隙率从4％增加到7％，流动数下降50％左右，应力水平越大，温度越高，流动数越小，而降低幅度也减小；在极端高温和重裁下，不同沥青混合料的流动数较小，其变化幅度不大，不足以明显区分混合料的高温性能.

基于三轴重复加载蠕变试验的温拌胶粉改性沥青混合料高温性能研究

为研究温拌沥青混合料中橡胶粉目数及温拌剂对胶粉改性沥青混合料高温性能的影响,进行了温拌前后不同目数的胶粉改性沥青混合料在40℃、50℃、60℃下的三轴重复加载蠕变试验。试验结果表明,较高温度、较小应力下,温拌混合目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@CM)的高温性能最优,温拌60目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@60M)次之,热拌60目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@60M)性能略差,热拌混合目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@CM)性能最差;高温、大应力下,温拌混合目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@CM)的高温性能最优,温拌60目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@60M)次之,热拌混合目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@CM)性能略差,热拌60目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@60M)性能最差。根据蠕变试验结果拟合出基于改进的Burgers模型的黏弹参数,从黏弹参数角度进一步解释温拌前、后不同目数的胶粉改性沥青混合料高温性能的变化规律。

基于围压柔性加载的土石混合体大型三轴试验离散元模拟研究

综合运用计算机三维扫描与随机模拟技术,建立了不同块石含量和空间分布的土石混合体三维随机细观结构模型和离散元模型,考虑围压柔性加载,基于柔性黏结颗粒膜方法,采用颗粒流程序对不同土石混合体试样进行了不同围压下的大型离散元三轴试验模拟,研究了块石含量和空间分布对土石混合体力学特性和变形破坏规律的影响。数值模拟结果表明:土石混合体的强度和抵抗变形的能力随含量和围压的增大而增强,且在相同含石量下,受内部块石空间分布的影响,试样的内摩擦角和黏聚力虽会表现出一定的离散性,但总体上,内摩擦角随着含石量增加基本呈线性增加,而黏聚力却随着含石量增加逐渐减小;在围压柔性加载下,土石混合体试样表现为鼓胀变形破坏,破坏后形成的剪切带为一个曲折条带,形态上呈非对称的X形分布,厚度约为试样高度的1/3~1/2倍,且试样的破坏形态及内部剪切带大小和分布形态不仅受块石含量和空间分布影响,而且也取决于围压大小;土石混合体试样在破坏过程中内部剪切带的形成是伴随局部颗粒的转动开始的,在应变到达峰值应变时,局部发生转动的颗粒相互连接贯通,此时剪切带已基本形成,此后随着应变继续增加,受峰后鼓胀变形的影响,试样内部颗粒的转动仍会发生一定的变化,同时伴随着剪切带大小和分布形态也发生相应的变化。

粉砂质泥岩不同加载控制方式下三轴压缩试验研究

对秭归县马家沟滑坡中粉砂质泥岩开展三轴压缩试验,分析在应力和应变两种加载控制方式下岩石的变形破坏特征,以获取相对安全合适的试验加载方式。结果表明:在加载初期,各围压下两种加载控制方式的轴向应变和环向应变曲线具有较好的线性特征,峰值强度后变形特征差异显著;轴向应力加载控制方式下得到的岩石内摩擦角相对更大,摩擦力抵抗岩石变形破裂的能力相对较高,而环向位移加载控制方式下黏聚力抵抗岩石变形破裂的能力相对较高;试件破坏模式主要为低围压下的剪切-张拉破坏和较高围压下的剪切破坏,在轴向应力加载控制方式下试件的破坏程度相对剧烈,而环向位移加载控制方式下试件完整性相对较好,表明试件在环向变形量等速增加的制约下,岩石内部材料缓慢地达到承载极限,降低了灾变的可能性。

沥青混合料重复加载蠕变试验研究

文章针对沥青混合料高温蠕变特性,选择沥青路面常用的四种沥青混合料类型,LSPM-30、AC-20、AC-25及SMA-13,在同一温度下进行重复加载蠕变试验研究。通过三轴重复加载蠕变试验研究其力学特性规律,根据试验结果区分不同类型的沥青混合料之间的性能差异,以便更好地了解沥青混合料的力学特性,旨在为路面结构的设计提供可靠的数据支持,以及更有价值的信息。

循环-间歇加载下粉土永久变形特性试验

真实地揭示路基填料在交通荷载作用下的永久变形特性可为路基设计和评估提供依据。利用动三轴仪,对粉土开展了连续循环加载和间歇加载(连续加载阶段与间歇阶段交替循环)动三轴试验。分析了间歇阶段对粉土的轴向应变和累积塑性应变等发展规律的影响,并重点研究了间歇加载方式下粉土的累积塑性应变行为特征。试验结果表明,间歇阶段的存在对提高试样抵抗永久变形的能力有积极作用,动三轴试验中应考虑荷载间歇阶段的影响。依据安定理论,间歇加载方式下,粉土的动力行为可划分为三类:塑性安定、塑性蠕变和增量破坏,并提出了间歇加载方式下粉土试样临界应力的表达式和累积塑性应变预测模型。研究结果对深刻认识路基的永久变形特性具有参考价值。

重复荷载作用下沥青混合料的永久变形

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元VanDerPoel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,验证了模型的准确性,研究了永久变形的变化规律.试验结果表明:该模型能够全面反映重复荷载作用下沥青混合料三阶段永久变形特性;温度越高、应力越大,混合料的永久变形越大,流变数越小.而残余粘弹性变形随着荷载作用次数趋向于定值,其占永久变形的比例逐渐减小;应力越大、温度越高、间歇时间越短,残余粘弹性应变定值越大.随着荷载间歇时间的增长,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐变缓;温度越高、荷载越大,应该设计更长的荷载间歇时间以便粘弹性变形的恢复.

重复荷载作用下粘性路基土的永久变形预估

利用室内重复荷载三轴试验,研究了在含水量、压实度和偏应力影响下粘性路基土的永久变形特性,并以Tseng-Lytton路基土永久变形预估模型形式为基础,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了粘性路基土的永久变形预估模型;最后利用分层应变总和法,并结合一个典型粒料柔性基层沥青路面结构实例,计算了路基土的永久变形量.

重复荷载作用下砂土永久变形预估模型

为预估路基的永久变形,在万能材料试验机上对砂土进行了重复加载动三轴试验,得到了砂土永久变形的发展曲线,建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式,使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式,并对回归公式进行了可靠性分析。当荷载作用次数为10000次时,现有路基土永久变形模型预估结果与试验结果相对误差最小为52%,最大高达376%;而系数与含水量和回弹模量之间的回归公式相关系数最小值为0·31,平均值为0·41,大于临界值0·28,试验曲线与理论曲线相关系数大于0·99。分析结果表明:建立的砂土永久变形预估公式可靠性较高,而现有预估模型不适用于砂土。

重复荷载作用下路基土粘弹塑性永久变形预估

为准确描述重复荷载作用下路基土3阶段永久变形特性,在五元件粘弹塑性体蠕变方程的基础上,通过把正弦荷载转化为恒定荷载,推导出重复荷载作用下路基土永久变形理论预估模型;进行了路基土重复加载动三轴试验,获得了路基土永久变形发展曲线,并采用理论模型对试验曲线进行了回归。结果表明:在重复荷载作用下,路基土永久变形发展明显呈现3个阶段;理论模型可以较准确地描述路基土3阶段永久变形特性。

基于旁压试验的常州地区典型砂土变形特性研究

常州地区地基中第⑤层超固结砂土层是对各项工程影响最为显著的关键性土层,研究该土层的变形特性对各类地下工程土体和结构变形控制的意义重大。通过对该砂土层开展不同深度土体的原位预钻式旁压加载试验和室内三轴压缩试验,将砂土层加载变形分为初始阶段、弹性阶段和弹塑性阶段。根据应力—应变值得到土体剪切模量及其随剪应变的衰减规律,在考虑超固结比为1.5(OCR=1.5)时,三轴压缩试验结果与旁压试验最为接近。基于试验数据,对Stokoe和Hardin-Drnevich(H-D)方程对比分析发现,Stokoe方程能更好地描述该砂土层的变形特征。在小应变条件下土体的剪切模量衰减很快,进入大变形阶段后剪切模量衰减趋缓。原位试验对土体的扰动程度小于室内试验,旁压试验推求土体的剪切模量随剪应变的变化规律更为合理。研究结果可以为常州地区第⑤层砂土层相关的基础工程设计和施工提供参考。

重复荷载作用下粉土永久变形预估模型

利用万能材料试验系统,在不同含水量、压实度和偏应力等影响因素下,对粉土进行了重复荷载三轴试验;同时根据永久变形试验结果和Tseng-Lytton永久变形预估模型形式,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了含水量与回弹模量双重因素影响下的粉土永久变形预估模型。可信度分析结果表明,所建立的模型可用于粉土的永久变形预估,但所建立的预估模型有必要在以后的工作中根据现场实际情况提出合理的修正系数。

层状岩体在三轴加载下的扩容及塑性应变特性

为研究层状岩体在三轴加载下的扩容及塑性应变特性,选取具有典型层理构造的千枚岩为研究对象,制作倾角为0°、30°、45°、90°标准岩样,采用MTS815试验系统进行三轴加载试验,定义了塑性应变比以研究轴向与环向裂隙的发展速度。结果表明:千枚岩应力-应变曲线5个典型区段及特征应力与围压和层理倾角存在明显的相关性;千枚岩扩容起点对应的体应变随着围压的升高而减小,扩容起点对应的轴向应变和体应变随着倾角的增大而减小;不同层理倾角千枚岩长期黏聚力普遍大于峰值黏聚力,长期摩擦角普遍小于峰值摩擦角;较低围压水平下轴向裂隙的发展速度比环向裂隙的发展速度更快,较高围压水平下环向裂隙的发展速度随着偏应力增大而显著变快。

不同加载路径对岩石变形特性的影响

以往在研究岩石的力学特性时,大都采用持续加载的方法进行试验,三向压缩试验也不例外。就绝大多数工程而言,所遇到的却是在某种应力状态下由于开挖而产生一个方向应力减小、其他几个方向应力增大的现象。根据工程对岩体稳定性评价的要求,应该模拟不同加载路径的应力状态下的试验条件,以便掌握在该试验条件下岩石所作出的力学响应。通过对红砂岩在不同加载路径条件下的三轴试验,分析了不同加载路径所得到的应力-应变曲线及其对岩石的变形影响,得出了在不同加载路径条件下,岩石变形表现与常规试验有较大差异,有着较明显的非线性特性的结论。

基于永久变形试验的沥青混合料损伤分析

为分析沥青混合料的损伤特性,进行了两种沥青混合料的重复荷载永久变形试验,采用Kachanov损伤律推导了沥青混合料的损伤演化方程,并根据试验结果确定了损伤参数.结果表明,耦合损伤的力学模型较好地描述了沥青混合料三阶段的变形特性.在荷载作用下,沥青混合料损伤单调增加,而接近破坏时损伤会急速发展;在较高的应力和温度条件下,损伤值较大,且损伤发展较快.荷载作用次数达到流动数时,2种沥青混合料的损伤值基本介于0.14～0.15之间,表明在永久变形的迁移期和稳定期同样存在损伤,只是损伤值较小,并且可以近似看成线性损伤,但将其忽略是不合理的.

岩石试样的三轴卸围压试验

介绍了模拟地下岩体破坏的三轴卸围压试验,从新的角度考察了岩石强度、围压与试样弱化破坏间的关系,以塑性变形量和本征强度统一研究了三轴压缩和卸围压两种力学过程,提出了材料参数弱化模量来描述岩样的本征强度降低,讨论了循环加卸围压过程。