含水量对膨胀土高填方渠堤土体剪切特性的影响研究

通过不同含水量下南水北调中线工程高填方渠堤的改性土、膨胀土和渠基土的直剪试验,研究含水量对3种土体剪应力-剪切位移以及抗剪强度的影响规律。结果表明:3种土体的基质吸力随着含水量增加而显著减小;当含水量较低时,剪应力-剪切位移曲线呈剪切软化型;而随含水量的增加,剪应力-剪切位移曲线转化为剪切硬化型。不同土体的抗剪强度随含水量增加均呈现先增大后减小的变化规律,且含水量达到土体的塑性含水量以后,抗剪强度降低较小。含水量对改性土、回填膨胀土和渠基土的黏聚力及内摩擦角存在着显著影响,黏聚力与含水量满足二次多项式关系;土体的内摩擦角随着土体含水量的增加呈现出非线性减小的变化规律,且渠堤改性土内摩擦角随含水量的降低幅度较渠堤膨胀土和渠基土大。

基于摇摆与剪切协同的柱脚叉接木框架抗侧荷载-位移曲线模型

榫卯连接木框架是传统木结构中的基本承力构件,研究表明其在竖向和水平荷载共同作用下具有摇摆和剪切两种抗侧机制。文章综合考虑木框架摇摆与剪切变形,根据变形协调和弯矩平衡条件,推导竖向荷载和水平荷载共同作用下,柱脚叉接榫卯连接木框架抗侧荷载-位移关系的曲线模型,提出木框架抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度和下降段刚度的计算方法。基于叉接柱脚木框架抗侧试验对模型进行验证,结果表明:理论模型与试验结果吻合较好,模型计算结果误差小于15.5%。理论研究成果对于传统木结构抗震性能分析和设计具有参考价值。

超长灌注桩桩-土界面剪切试验研究

为研究超长灌注桩桩侧与土体接触界面的剪切力学行为,采用大型界面剪切仪,开展混凝土与粉质黏土、粉细砂土接触界面剪切试验。针对钻孔灌注桩泥浆护壁施工特点及后注浆工艺的应用,在混凝土与粉细砂土界面设置膨润土泥皮或膨润土泥皮与水泥浆,以研究泥皮及存在泥皮时注浆对界面剪切性状的影响。试验结果表明:界面剪切应力随剪切位移增加逐步达到极限值,之后,剪切应力保持基本不变或出现软化现象;土体类型及法向应力大小对界面剪切力学行为具有较大的影响;粉细砂土-混凝土界面摩擦角与土体有效内摩擦角相近,存在泥皮时,界面摩擦角降低达40%,泥皮的润滑作用较大地削弱了界面的剪切性能;存在泥皮情况下,注浆后界面摩擦角较泥皮界面提高近1倍,水泥浆的注入不仅消除了泥皮产生的不利影响,也有利于进一步改善界面剪切性能,提高其抗剪强度;泥皮及注浆对界面剪切应力与剪切位移关系亦有较大的影响;界面剪切作用对土体具有一定的影响范围,并在接触界面附近土体中逐渐形成剪切破坏带,剪切过程中界面呈现出由剪切位移阶段逐步过渡至剪切滑移阶段;此外,在剪切过程中,不同界面类型的土体变形存在较大差异。

花岗岩单节理剪切-渗流耦合特性试验研究

在介绍JAW-1000型岩石单节理剪切-渗流耦合试验系统的结构和各项功能的基础上,应用该系统对4组花岗岩节理试件进行了常法向荷载和常法向刚度2种条件下的剪切-渗流耦合试验,分析花岗岩节理剪切过程中的剪切应力、法向位移及水力开度的变化规律。结果表明,花岗岩节理的剪切应力、法向位移及水力开度均呈现2个阶段的变化规律;随着剪切次数的增加,节理面的峰值剪切应力及残余值降低,剪胀点延迟,节理面的初始水力开度显著提高,法向位移和水力开度变化曲线逐渐趋于平缓。

基于剪应力模型的履带车辆转向力矩分析与试验

为了研究在打滑条件下的履带车辆转向性能,提高履带车辆转向模型的模拟精度,建立了考虑履带滑转、滑移及转向离心力影响的高速履带车辆稳态转向模型。根据剪切应力-剪切位移关系模型推导了两侧履带牵引力、制动力及转向阻力矩的计算公式。在此基础上,根据力平衡关系构建了履带车辆转向运动学方程,并采用迭代计算方法进行求解。以某型装备综合传动装置的高速履带车辆为对象,通过试验测试结果与计算结果的对比分析,对履带车辆转向模型的准确性进行了验证。基于履带车辆稳态转向模型,研究了履带车辆转向运动学及动力学特性随转向半径及车速的变化规律,结果表明:当履带车辆转向速度越高,转向半径越小时,离心力对转向性能的影响越显著。

钢筋混凝土梁柱节点核心区拉-压杆模型化方法研究

OPENSEES(Open System for Earthquake Engineering Simulation)中的节点"宏模型"是一种模拟钢筋混凝土梁柱节点较为理想的高效单元模式,但目前该模型中确定节点核心区剪切应力应变关系的两种常用方法:修正斜压场理论(MCFT)和斜压杆模型,均存在不足;本文提出了能全面反映节点三种传力机理的拉-压杆模型方法来确定剪切应力-应变关系,并推导了该模型的变形协调条件、平衡方程。通过分析比较,拉-压杆模型方法的计算结果与相应的梁柱节点试验结果吻合较好,能在节点配箍率变化较大的范围,更好地反映核心区的剪切应力应变关系。

钢板剪力墙的弹-塑性抗剪承载力分析

利用板条模型合理地模拟了钢板由弹性屈曲到屈曲后板条端部初始屈服,再到钢板大面积充分形成拉力带屈服的全过程.先分别考虑钢板和框架的单独作用,然后再考虑钢板和框架的组合,得到了钢板剪力墙的剪力-位移关系曲线,并给出了钢板和框架在各个不同受力阶段的剪力和位移计算公式,最后通过算例验证了公式的有效性.

估算滑坡位移的一种新方法

通过长期对粘性土滑动斜坡运动特征的监控和观测,得出了降雨和孔隙水压力与位移的经验关系式。破坏的分析没法考虑位移,因而提出一种新的估算方法。实际上大多数浅层滑动的斜坡都是沿一软弱夹层面而发生,而且将滑体视为弹性体。首先估算滑坡位移时,需要对滑动面的应力—应变状态要有充分的了解。本文提出的这种方法是在考虑剪切应力作用,并把剪切应力作为位移函数的计算方法。对于有孔隙水压力及外荷载都变化的土体,计算机程序提供其为时间函数的位移量的估算值。同时蠕变位移也进行了估算。在考虑位移对斜坡的稳定性分析时,致使我们认为用经典方法得出的安全系数是不合适的。

血液组分对个体化后交通动脉瘤血流特性的影响

背景:血流动力学在动脉瘤的发生、发展过程中起着必不可少的作用,而对于动脉瘤的发生和破裂机制目前尚不明确。目的:分析血液组分对动脉瘤破裂的影响并探讨其作用机制。方法:采集1例52岁女性后交通动脉瘤患者的CT图像,导入到MIMICS 20.0中建立动脉瘤表面模型,并采用软件Geomagic Studio对模型进行处理后导出三维血管壁模型。将血液分别假定为单相流和两相流,采用计算流体力学的方法对动脉瘤以及载瘤动脉内的血流进行数值模拟,分析血液流线流速、壁面的形变位移、壁面切应力以及血液相对血管壁停滞时间等血流动力学参数的变化。结果和结论:①在相同时刻,两种模型内的血液流态基本保持一致,两相流模型与单相流模型相比较具有更高的低壁面剪切应力面积占比,具有更大的形变位移以及血液相对血管壁的高相对停滞时间面积占比更大;②与单相流模型相比,两相流模型更易使血管壁内皮细胞受损,导致结构与功能异常;③两相流模型更易形成血栓,造成血栓脱落导致载瘤动脉瘤的阻塞;④结果表明,两相流模型具有更大的位移,即所受应力更大,在该条件下动脉瘤更易产生破裂。

深海沉积物与履带相互作用试验研究

深海沉积物与履带相互作用的力学特性是深海资源采运设备设计的重要依据。在国内外专家调查、研究的基础上,以膨润土与水的混合物代替深海沉积物,将履带分解为压陷板和剪切板,在特制的试验槽内开展了沉积物的压力沉陷试验与剪切变形试验,得到了沉积物与履带相互作用的压力-沉陷关系曲线和剪应力-剪切位移关系曲线。基于Bekker沉陷模型,得到了模拟沉积物压力-沉陷模型的各个参数值;同时,发现模拟沉积物剪切变形过程具有明显的阶段性,具体可分为线弹性阶段、应变强化阶段、应变软化阶段和残余应力阶段。

含水率对残坡积土强度特性的影响

水对边坡土体的变形和强度有着重要的影响。通过对三峡库区某边坡残坡积土进行不同含水率下的直剪试验,研究含水率对其剪应力-位移以及强度的影响规律。结果表明:残坡积土在低含水率下的剪应力-剪切位移关系呈应变软化,在高含水率下呈应变硬化,且含水率较低时竖向压力对残坡积土的应力-应变曲线亦有影响,随着竖向压力增加,剪切软化现象逐渐减小;土体抗剪强度随着含水率的增大而呈非线性减小,减小的速率表现出先大后小的特征,土体塑限为其抗剪强度减小快慢的分界点;土体黏聚力随着含水率的增大呈二次多项式形式减小,土体内摩擦角整体上随含水率的增大而变小,但变化规律不明显。

基于室内原状样试验的土石混合体强度特性研究

鉴于重庆市奉节县藕塘滑坡地区土石混合体是一种非均质、非连续的地质体,力学性质复杂,对比分析了影响土石混合体强度特性的因素,发现试样剪切应力-剪切位移曲线的光滑程度不仅与试样点高程有关,还与试样的含水率有很大关系;随着试验点高程的增大,土石混合体的内摩擦角不断增大,而相应的粘聚力随试验点高程的不断增大而减小;随着试样密度的不断增大,试样的内摩擦角不断减小、而粘聚力不断增大;随着含水率的不断增大,试样的内摩擦角不断降低,但粘聚力却逐渐增大。

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。

深海表层海泥模拟及地面力学特性研究

深海表层海泥车辆地面力学特性是开发大洋矿产资源-多金属结核采矿车的理论基础。该文深入研究深海表层海泥样品和陆地二种膨润土的物理性质,确定深海表层模拟海泥的原料,分析深海表层海泥和模拟海泥的物理力学参数,配制出具有极高含水量、极小内摩擦角、高液限、高塑性、大孔隙比、低强度和低重度等深海表层海泥特性的模拟海泥,根据车辆地面力学理论,开展多种平板在垂直方向上的海泥载荷-沉陷实验和不同节距、不同齿高、不同齿形和不同齿宽的履带齿板在水平力作用下的海泥剪切应力-位移实验,深入分析实验数据,国内首次提出基于Bekker理论和Reece理论的深海表层海泥的二种载荷与沉陷特性,及深海表层海泥的剪切应力和位移特性,深入分析我国多金属结核采矿车在深海表层海泥上行走时履带牵引力与打滑率特性,为进一步开发海底采矿车提供了设计依据和理论。

型钢高强混凝土节点核心区模型化方法

对五个型钢高强混凝土框架中节点低周反复荷载作用下的试验结果进行了研究,探讨了型钢高强混凝土节点的受力机理,并对节点核心区进行了模型化分析.根据节点的受力机理和变形特点,建立了节点核心区的平衡方程和变形协调方程.在此基础上,推导了节点核心区的剪切应力-应变关系,并编制了相应的计算程序.计算结果和试验结果的对比分析表明:提出的模型化方法能够较为准确地描述节点核心区的剪切应力-应变关系;对于型钢高强混凝土框架,其抗剪的应力机理可由外部、内部混凝土斜压杆及型钢腹板共同承担;高强混凝土的脆性对节点抗剪能力有一定影响,在理论推导过程中应予考虑.

不同饱和度下黏粒含量对土体强度特性的影响

通过对山东东明某风电场细粒土进行不同饱和度、不同黏粒含量的直剪试验,研究了土体剪应力-剪切位移关系及抗剪强度的变化规律。结果表明:细粒土在低饱和度下的剪应力-剪切位移关系呈应变软化,脆性破坏;高饱和度下呈应变硬化,塑性破坏;且土体内黏粒含量越多,剪应力-剪切位移曲线的应变软化行为越弱,应变硬化现象发生得越早;粉土随着饱和度的增加,抗剪强度持续下降无峰值,明显受黏聚力影响;粉质黏土和黏土随饱和度的增加,抗剪强度表现出先升后降的特点,受内摩擦角影响加大;细粒土中黏粒含量不同,土体抗剪强度受饱和度影响的程度和形式便不同。