加卸载条件下红黏土强度变形与能量耗散规律研究

【目的】为掌握江西红黏土在直剪加卸载作用下的变形特性以及能量耗散规律。【方法】对江西红黏土进行了剪切加卸载条件下的直剪试验研究,并对其强度变形特性和能量耗散规律进行了分析。【结果】获取了红黏土在直剪加卸载条件下不同法向应力作用时的剪切应力、剪切位移、法向位移和能量耗散等力学行为的变化结果。【结论】红黏土在直剪加卸载作用下,低法向应力时耗散能增加的速率相较于高法向应力的工况要低。总体上来说,耗散能与法向应力呈正相关关系,法向应力越大,塑性变形消耗的能量越大。随着剪切加卸载次数的增加,耗散能也在逐渐增加。红黏土在加卸载直剪试验过程中整体呈现为剪缩变形,剪切卸载阶段法向位移增大,再加载阶段法向位移先增加后减少,产生剪胀变形,当剪切位移达到卸载前的值时剪胀结束。剪切加卸载会增加红黏土的法向位移,增大剪缩量,卸载作用对法向位移的影响随着法向应力的增加逐渐减少。

分级加卸载作用下冻结界面黏弹塑性剪切蠕变解耦分析研究

桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(S_(ip))、黏塑性(S_(vp))以及黏弹性变形(S_(ve))。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较小的加载阶段。蠕变过程中冻结界面的强化效应可能与剪应力作用下界面接触带压密、负温环境下界面重冻结有关。

冻土中几类力学试验方法的探讨

获取寒区工程设计中冻土的物理力学指标及冻土本构模型中的模型参数都离不开冻土的力学试验.随着对冻土力学性质研究的深入,需要考察更多加载路径下冻土的力学行为,这也是检验已有冻土本构模型的有效途径.因此,精确的冻土力学试验是认识冻土力学性质的基本手段.为进一步考察冻土的力学性质,提高冻土力学试验的精度,应用MTS-810低温三轴仪及其配套的控制软件,在该设备上对冻土进行了两种各向等压试验和两种三轴剪切加卸载试验.根据试验结果,分析了这几种试验方法的适用范围,为考察等效剪应力对冻土试样体积变形的影响,提出了在MTS-810低温三轴仪上实现冻土等p试验的具体试验方案.

小纪汗煤样在塑性流动下力学性质试验研究

为了研究小纪汗主含水煤层在采动影响下塑性流动性质和滞回特性,进行了不同围压下的轴向循环加卸载试验;当峰后轴向应力降到峰值应力的70%时开始循环加卸载轴向压缩试压,分析滞环的割线模量、宽长比及相邻滞环的轴向峰值应力比的变化规律。结果表明:随着围压的增大,轴向应变-轴向应力滞回曲线、径向应变-轴向应力滞回曲线的割线模量和宽长比增大,相邻滞环的轴向峰值应力比减小;随着循环次数的增大,轴向应变-轴向应力滞回曲线、径向应变-轴向应力滞回曲线的割线模量和宽长比减小;对于近似相同初始应力状态,围压对滞回曲线的几何特征量和塑性流动具有显著影响。