节理面剪切应力–切向位移曲线峰值后区特性的初步研究

在节理面剪切试验中,许多剪切应力–位移过程曲线呈现出明显的峰值后区形态。针对这种结构面强度弱化特性,对一组结构面剪切应力–位移过程曲线进行分析,从曲线中获取节理面峰值强度与残余强度。采用一系列应力跌落与塑性流动过程模拟节理面强度弱化过程,通过数值方法再现剪切应力–位移全过程曲线;并进一步研究峰值后区应力–位移曲线与强度弱化的内在关系以及剪胀角演化规律对节理面法向变形的影响,研究成果有助于深化结构面强度与变形特性认识。

节理剪切应力–位移本构模型及剪胀现象分析

在法向与切向荷载的共同作用下,节理剪切应力–位移曲线宏观表现为峰前呈剪切硬化、峰后呈剪切软化现象:当微凸体爬坡效应占主导地位时,宏观表现为剪切硬化;当微凸体在剪切过程中磨损累积到一定程度时,宏观表现为剪切软化。剪胀硬化、磨损软化共同控制节理的剪切力学行为。在详细分析已有的剪切应力–位移本构模型的局限性的基础上,提出硬化–软化全剪切本构模型,采用单个函数反映节理剪切位移曲线的变化特征,其优点为:(1)避免分段讨论剪切位移曲线特征、分段求取拟合参数的麻烦;(2)在整个讨论区域内存在一个峰值且峰值处斜率为0;(3)当剪切位移足够大时,强度趋于残余值,体现出节理面材料的力学特征。对不同类型的剪切位移曲线进行分析,该模型均表现出较强的适应性。同时分析现有的剪胀模型,其主要缺陷是不能反映初始剪缩现象与体现真正的剪胀起始点。在分析典型剪胀曲线基本特征的基础上,采用分段函数考虑剪胀特征,能较好地拟合剪胀曲线。

单桩分析的双曲线模型的验证和相应的近似公式(英文)

众所周知桩土界面处土的扰动要远大于远离桩土界面处的土,在该扰动区内,土得应力应变关系为非线性的.本文提出一个双曲线模型来描述桩土界面处剪切应力与剪切应位移的非线性关系.通过一系列室内单剪试验的结果该双曲线模型得到了验证.基于室内试验的结果,本文提出一个用于计算该双曲线模型的近似公式.其计算结果与现场单桩试验结果以及有限元计算结果进行了比较.

植被混凝土新型生境构筑基材稳定性分析

利用植被混凝土生态技术修复的边坡,其失稳破坏问题仍然存在,利用不同破坏模式下的剪切应力—位移曲线,在确定滑面上进行受力分析,考虑降雨对基材重度、冲刷作用及剪切应力折减的影响,确定了基材安全系数与位移变化关系,对新型基材构筑方式进行稳定性分析,对口型坑贡献率进行评价。结果表明:新型构筑方式能有效增大各工况下基材破坏位移,天然状态下为喷播基材的1.25~1.46倍,降雨时为喷播基材的1.14~1.25倍。施工后,随着根土复合体逐渐形成,两种构筑方式下的安全系数可增加为原来的1.53~1.6倍。安全系数随着口型坑尺寸增大,基材破坏位移、贡献率逐渐增加。算例表明,口型坑最大贡献率能达到88.52%。

基于湖岸露基船台冻拔试验研究

据寒期观测采集的长春南湖湖岸露基船台"冻拔"位移数据建立的位移曲线,分析气温变化和船台基土冻胀对船台冻拔的影响,揭示露基船台的"冻拔"规律。

钢-粉质黏土界面剪切特性及本构模型研究

在结构物与土体相互作用的研究中,分析界面剪切特性并建立合理的本构关系具有重要意义。利用改进的直剪设备,对粉质黏土与光滑或粗糙界面钢之间的剪切性能进行试验,分析剪切应力-剪切位移关系和界面抗剪强度指标,依据Gompertz曲线模型和Clough-Duncan双曲线模型对试验结果进行拟合,结果表明:剪切应力随剪切位移增大而增加,达到峰值剪切应力后基本不变,未出现弱化现象;峰值剪切应力和峰值剪切位移均随法向应力和粗糙度的增加而增大;粗糙界面的黏聚力和摩擦角较光滑界面的更大;在法向应力较低的情况下,按Clough-Duncan双曲线模型和Gompertz曲线模型拟合效果均较好,在法向应力较高的情况下,Gompertz曲线模型拟合结果更合理。

缝合混杂针织结构复合材料准静态弯曲试验及有限元模拟

利用MTS-810材料试验机,研究缝合层合板复合材料的准静态三点弯曲实验,分析准静态下材料的破坏机制,即上表面的压缩破坏和下表面的拉伸破坏。根据缝合层合板的细观结构建立单胞模型,连接用户子程序,进行有限元模拟,深入分析材料破坏机理和最终破坏模式,两者均说明经向材料和纬向材料的破坏无显著区别,并且两者的载荷-位移曲线和能量吸收曲线具有良好的一致性,证明有限元模拟的正确性,为进一步研究纺织复合材料的力学性能奠定良好的基础。

土工合成材料与稻壳灰土界面特性研究

针对垃圾填埋场中黏土-土工膜界面抗剪强度低的特性,对黏土掺杂不同质量分数的稻壳灰,以提高其界面抗剪强度。利用大型直剪设备,对黏土-土工膜、不同质量分数稻壳灰混合黏土-土工膜进行界面抗剪强度试验。重点分析不同质量分数稻壳灰混合黏土-土工膜界面的剪切应力-剪切位移曲线、抗剪强度、抗剪强度摩擦系数等,然后对模型适用性进行分析,比较双曲线模型和指数模型。结果表明:1)掺入稻壳灰能明显增大界面抗剪强度,掺入质量分数为15%的稻壳灰时效果最佳,此时摩擦角和黏聚力分别提高了29.5%和109.3%;2)指数模型拟合效果明显优于双曲线模型,更能反映实际情况。