高低应力水平下胶结充填体蠕变特征及分数阶本构模型

胶结充填体在采场中会经历不同应力水平的长期荷载作用,其不同应力水平下的蠕变特征直接影响矿山的安全生产.基于此,本研究制备了不同灰砂质量比的胶结充填体试样,进行了单轴压缩与分级蠕变试验,获取了不同应力水平下胶结充填体蠕变变形规律,探讨了胶结充填体在低应力水平与高应力水平下的蠕变特征,构建了胶结充填体分数阶蠕变本构模型,并进行了验证.研究结果表明:胶结充填体的蠕变特征是其在蠕变过程中内部应力的不断调整、硬化与损伤共同作用所产生的结果;低应力水平下,胶结充填体蠕变全过程中硬化作用占据主导,其中减速蠕变阶段硬化特征最为显著;高应力水平下,胶结充填体蠕变全过程中损伤作用占据主导,其中加速蠕变阶段损伤特征最为显著;同一应力水平下,灰砂质量比越低的胶结充填体蠕变全过程中硬化-损伤作用越明显,即抵抗变形能力的提升与损伤累积的速度越明显;构建的胶结充填体分数阶蠕变本构模型与各试验数据均有较高吻合度,且较好地表征了胶结充填体在不同应力水平下的蠕变特征.研究成果可为提高胶结充填体稳定性和矿山安全生产提供理论依据.

低应力水平下混凝土中氯离子扩散行为多尺度分析方法

混凝土的扩散渗透性能与其微观结构(包括细观尺度上粗骨料颗粒与砂浆之间的界面过渡区及砂浆本身的微观结构等)密切相关。在微观尺度上,砂浆和界面过渡区均可视为由无孔砂浆基质和孔隙水夹杂相组成的两相复合材料,二者的主要区别表现为孔隙率不同。在外荷载作用下,砂浆和界面过渡区的毛细孔隙率及孔隙连通性会发生改变,从而改变混凝土的扩散渗透性能。基于此,该文建立了低应力水平下混凝土中氯离子扩散行为多尺度理论分析方法,获得了混凝土表观扩散系数与外荷载(以体应变表征)及砂浆和界面过渡区当前孔隙率的定量关系。分析所采用的主要参数为砂浆和界面过渡区的毛细孔隙率、无孔砂浆基质和骨料相的力学参数、骨料相和界面过渡区的体积分数、外荷载等。与已有文献数据对比知,该文分析结果与之吻合良好,表明了理论分析方法的合理性与准确性。此外,基于该方法,探讨分析了混凝土微/细观结构对其宏观扩散性能的影响。

低应力水平下CAS–1模拟月壤力学特性试验研究

'月壤采样'工程中的关键问题是,月面特殊环境条件下钻取机具与月壤之间的相互作用机制。针对CAS–1模拟月壤在低应力水平下的力学特性,开展直剪、压缩、三轴试验。研究表明:(1)低应力水平下,当孔隙比e=0.8~1.1时,黏聚力c=2.8~5.0 k Pa,内摩擦角?=39.84°~41.09°,压缩曲线表现出先上凹、再下凹的变化特征;当e=0.9~1.1时,初始压缩模量E0=12.647~3.923 MPa,应力–应变曲线分为硬化和软化阶段,软化下降速率较快,残余强度持续时间较长,应力比曲线分布集中。(2)低应力水平下,e越小,峰值偏应力/应力比越大,峰值轴向应变越小,但均在2%~5%范围,残余强度/应力比越大,持续时间越长。(3)初始切线斜率?、峰值应力比?f、残余应力比?r均与围压P0成一定对数线性关系,但在低应力水平下,?下降较慢,初始切线模量Gi(1/?)变化幅度较小,而?f与?r均下降较快。

深埋低水平地应力硬质岩隧道稳定性研究

低地应力是地下工程中极易被忽视的一种应力状态,它对地下工程稳定性有重要影响。本文通过分析地应力影响特征,指出了地应力分析应从地质构造和构造形迹分析入手。鉴于地应力测量中存在多种问题,提出了地下工程低地应力的地质标志判别方法。结合低水平地应力条件,给出了块体组合结构面强度的分级办法,推导出地下工程中常见块体的二维计算公式,并将其应用于工程实践,结果证明该计算方法比较符合实际。

低剪应力水平主应力轴循环旋转对原状黏土性状影响研究

为研究低剪应力水平主应力轴循环路径可能对黏土性状产生的影响,以杭州地区典型原状软黏土为对象开展试验研究。结果表明,试样在安全极限剪应力水平下进行剪应力恒定的多振次主应力轴循环旋转后(含单幅和双幅旋转),应变及孔隙水压力发展进入动态平衡,瞬时等效刚度和孔隙水压力值主要取决于剪应力中的扭剪应力分量,而轴向应力分量对两值亦有促进作用。进入主应力轴循环旋转动态平衡的试样在卸载后进行后续静态剪切时,应力–应变关系将表现出明显的刚度硬化特征,其中尤以三轴压缩过程中强度发挥程度提前的现象最为显著。同时,由于主应力轴循环旋转导致试样残余应变的积累及结构上的变化,使得试样在后续三轴压缩试验初期产生的主应变增量与主应力增量方向不共轴特性较为明显。但低于安全极限剪应力水平的主应力轴循环旋转未对试样的静态抗剪强度以及临界孔隙水压力产生显著影响。

正态分布下材料低水平应力的测定

低水平应力分散性比较大,传统的升降法求疲劳极限运用升降法实验得到结果运用加权平均值的方法求出,文中在假定疲劳极限服从对数正态分布的前提下,通过对整个疲劳寿命曲线数据的研究,采取一定合理的转换,设定疲劳极限数据的概率密度函数,建立疲劳实验截尾数据的极大似然函数,运用极大似然方法求出材料的疲劳极限,可以求出在较高置信水平下的疲劳极限,经验证合理有效。

基于应力分区的二元渗流边坡稳定性分析

针对目前水力学分析模型没有同时考虑低应力水平和水力作用的叠加效应对二元边坡稳定性的影响,而导致边坡工程设计时的安全系数取得不足,在降雨且不同后缘张拉裂隙充水高度和沿基覆界面入渗深度时,采用应力分区强度计算方法,推导了二元边坡水力学分析的表达式,并进行了实例计算。计算结果表明:裂隙面静水压力和基覆面扬压力对边坡稳定性的影响较大。在低应力水平和水力作用的叠加效应影响下,边坡稳定系数可降低31.8%。若不考虑应力分区强度参数的影响,二元渗流边坡的稳定性将被高估。

地球介质的非定常参数黏弹模型

用开尔文黏弹模型对实验蠕变曲线和冰后期地面抬升观测曲线进行反演,得到相关的黏弹参数,发现所有的黏弹参数都随实验（或观测）时间长度发生有规律的变化,表明黏弹参数是实验（或观测）时间的函数.在此基础上提出非定常参数的黏弹模型,将通常采用的剪切模量μ2、弛豫时间τ和黏度η相应地从常数修正为时间的函数μ2（t）、τ（t）和η（t）,检验表明修正后的开尔文模型可以更好地符合实测蠕变曲线.用修正后的μ2（t）对软流层的黏度进行估算,其值约为4.6×10^20Pa.s.

隧道穿越复杂岩体的水文工程地质原因分析

低地应力是地下工程中经常被忽视的一种应力状态,低地应力对地下工程稳定性有重要影响。结合白鹤隧道复杂地质段施工,本文详细分析了其工程地质特征,并结合低地应力的地质标志,得出了低地应力为该复杂地质段主控制因素的结论,为进一步设计施工提供参考。