基于大型动三轴试验和神经网络的粗粒土临界动应力研究

为研究基床粗粒土填料的累积塑性变形特性、动力稳定性和临界动应力,开展不同围压、动应力和含水量的系列大型动三轴试验。结果表明:粗粒土的累积塑性应变ε_(p)随动荷载振动次数N的关系曲线可分为破坏型、稳定型和临界型。建立分析εp-N曲线类型与土体围压、含水量及动应力相关性的灰色关联模型,结果表明曲线类型受围压、动应力及含水量的影响显著,且三者对决定粗粒土的动力稳定状态具有同等重要作用。构建预测粗粒土临界动应力的BP神经网络模型,分析表明粗粒土的临界动应力随围压增加而近似线性增大,随含水量的增加而非线性减小;综合试验和模型分析结果,提出考虑围压和含水量影响效应的粗粒土临界动应力经验公式。

孟加拉地区典型砂土抗液化特性动三轴试验研究

依托孟加拉国帕德玛大桥铁路连接线项目,对孟加拉地区典型砂土开展一系列动三轴试验,侧重研究砂土相对密度、围压和循环动应力比CSR对孟加拉砂液化特性的影响。结果表明:孟加拉砂的孔压发展曲线符合A型曲线,且参数β随围压增大而减小;双幅应变曲线符合Monismith幂函数模型,且围压越大,参数A越小;孟加拉砂的动强度与相对密实度和围压呈正相关,强度小于厦门标准砂;相同条件下,孟加拉砂比厦门标准砂更易液化。

SICP方法加固饱和砂土提高抗液化能力的动三轴试验研究

在地震作用下,饱和砂土地基易达到液化状态,从而形成安全隐患。以标准砂为材料进行大豆脲酶诱导碳酸钙沉积(SICP)的胶结固化,对30%、40%和50%相对密实度下的中密砂分别做1~3次处理,进行不同循环剪应力与有效固结围压比值下的动三轴试验。通过分析动应变、超孔隙水压力、动循环次数,对SICP方法处理饱和砂土的抗液化效果进行评价。结果表明:试样的孔压与应变发展都呈现出分阶段增长的特点,孔压在加载瞬间会急剧增长到一定水平,而后伴随塑性应变以稳定的速率增长,直至破坏。SICP方法处理饱和砂土能有效增强砂土的抗液化能力,减缓超孔隙水压力的增长速度,且处理次数越多,密实度越高,抗液化效果越好。

冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验CT检测研究

基于对冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验前后试件CT检测结果,详细研究了冻土的强度、微观变形机制和结构损伤等变化特性及其与试验的负温和围压、土的含水量和容重、轴向荷载的振动频率和振动次数等主要影响因素之间的关系。

砂卵石土动力特性的动三轴试验研究

砂卵石土在自然界分布广泛,并具有抗剪强度高、地震荷载作用下不易液化等优良工程特性,因此在工程建设中得到广泛应用。为反映其在复杂应力状态下的动力变形强度特性,通过砂卵石土室内动三轴试验,对不同饱和度的砂卵石土的动力特性进行研究。主要分析围压、固结比和振动频率对砂卵石土动强度的影响。试验结果表明:(1)砂卵石土的动应力随固结比的增大而略有增加,随振动频率的增大而有较大增幅,而且其动强度随着围压的增大而显著增大;(2)在相同围压下,随动应力增加,破坏振次减小;(3)砂卵石土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压增大而增大;(4)其阻尼比随动应变的增大而增大,明显表现在微小动应变中。

饱和层状砂土液化特性的动三轴试验研究

利用GDS动三轴试验系统采用等幅循环应变加载方式对含有不同厚度粉土的饱和层状砂土进行了液化强度试验。分析了均匀砂和含有不同粉粒层厚度的层状砂土在循环荷载作用下的变形和力学特性。试验分析表明:由于含粉粒夹层的层状土特殊的土体结构,其孔隙水压力发展规律与一般的无黏性砂土不同;饱和层状砂土的抗液化强度并不是随着粉粒层厚度的增加而单调增加的,而是存在一个临界点;液化临界剪应变的大小与液化判别标准和循环次数有很大关系。试验结果表明,粉粒夹层对层状砂土的液化特性有很大的影响,且更能模拟自然环境条件下的层状砂土地基液化特性。

高速列车荷载作用的动三轴试验模拟

动三轴试验是目前最常见的获取高速列车荷载作用下土体变形、强度特性的室内试验手段。为探讨模拟高速列车荷载时加荷模式、排水条件、加荷次数等因素对试验结果的影响,利用GDS动三轴仪,对高速铁路沿线典型黏性土进行高振次循环动三轴试验,研究不同试验条件下试样变形、孔压发展规律和临界循环应力比的变化。研究建议可采用半正弦波在排水条件下进行动力试验模拟高速列车荷载,获得地基土体的最大可能变形和临界动应力比,从而简化试验过程,大大缩短试验时间。

南宁地铁区域饱和圆砾土大型动三轴试验研究

以南宁地铁区域圆砾层土质为研究对象,对饱和状态下的圆砾土开展了一系列大型排水动三轴试验,分析了相对密实度、动应力幅值和振动次数对饱和圆砾土累积应变、应力–应变滞回圈和孔压的影响。研究表明,饱和圆砾土累积轴向应变?–振动次数N曲线在动应力幅值较小时为稳定型曲线,呈双曲线增长规律,其参数?与初始相对密实度Dr呈线性关系;动应力幅值较大时为破坏型曲线,呈幂函数增长规律。饱和圆砾土应力应变滞回圈形状呈双直线型,其面积在动应力幅值较小时随着振动次数的增加先增大后减小,其割线模量随着振动次数的增加先减小后增大。饱和圆砾土的孔压在动应力幅值较小时随着振动次数的增加先增大再减小,且循环加载后期Dr=0.5试样的孔压大于Dr=0.3和Dr=0.7试样的孔压,这与不同初始相对密实度条件下粗粒土的破碎特性有关。

动三轴试验中饱和软黏土的孔压特性及其对有效应力路径的影响

变围压动三轴试验能够同时施加循环变化的偏应力与循环变化的围压,可以模拟地震荷载下动剪应力与动正应力的耦合。通过GDS双向动三轴设备进行一系列饱和软黏土的变围压动三轴试验,系统研究循环偏应力和循环围压耦合对饱和软黏土孔压特性的影响。试验结果表明:在单纯循环围压条件下,饱和软黏土会产生相应的正的瞬时动孔压,但是并没有产生明显的负的瞬时动孔压;在循环偏应力与循环围压耦合情况下,饱和软黏土的孔压时程曲线表现出与常规动三轴试验不同的特性,即动孔压的振幅更大,并且最大动孔压和最小动孔压表现出不同的发展规律:最大动孔压持续增长,而最小动孔压在加载一定周数后趋于稳定。此外,对残余孔压的定义进行量化,并对循环偏应力和循环围压耦合对有效应力路径的影响进行研究。

大理岩阻尼参数与动弹性参数的动三轴试验研究

首次利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,在不同围压下对大理岩进行阻尼参数及动弹性参数的动三轴测试研究。波形为正弦波,频率3 Hz,振动循环30次,动应力上限与下限分别为相应围压下试样抗压强度的0.6倍和5.09 MPa。试验结果表明,大理岩阻尼比、阻尼系数随循环周次的增加而减小,随围压的增大而增大;动弹性模量随循环周次的增加而增大,随围压的增大而减小;各围压下动弹性模量均大于静弹性模量,动泊松比均小于静泊松比,且围压越大,二者差值越大;大理岩在30循环周次以内动荷载作用下,其力学性质会逐渐强化。

级配碎石弹性模量的动三轴试验研究

通过室内动三轴试验，提出了级配碎石弹性模量随应力状态而变化的非线性模型，分析了含水量和密实度对弹性模量的影响，最后提出常应力状态下级配碎石弹性模量建议值．

大型液压伺服混凝土静动三轴试验机

利用计算机及液压伺服控制技术,研制了大型液压伺服混凝土静动三轴试验系统.该系统可以进行三轴之间的静动态任意组合试验.详细阐述了系统的液压机械,试件浮动装置,荷载、位移、应变三参量反馈控制器的工作原理,以及应用软件的编程特点.在"混凝土多轴变幅疲劳破坏准则"等实验中的应用表明,该试验机系统控制可靠,运行稳定,能够达到预期的各项指标.

软土动力特性动三轴试验研究

许多学者对软土在动力作用下的变形特性进行了大量的研究,并提出了相应的经验公式,但其经验公式参数较多且试验复杂,不易被一般工程技术人员掌握运用。本文采用天津滨海地区软土为研究对象,进行钻探取样、波速测试、室内静力学和动三轴试验,获取该地区软土的静、动力学参数,并利用相对简单的模型对残余应变和软化指数随振次的变化规律采用最小二乘法进行拟合,取得很好的效果。成果表明,利用简单的模型对软土的动力特性进行区域性研究是可行的。该成果可为今后软土动力特性和软土震陷计算方法研究提供参考和基础性资料。

道碴动三轴试验研究

动三轴试验是当今世界研究道床特性的最重要方法之一。通过动三轴试验 ,可研究荷载状态、道碴材质与级配以及道床状态对道床累积变形和道床弹性的作用 ,道床累积变形和道床弹性分别是道床由计划维修向状态维修过渡和轨道结构仿真参量的依据。基于动三轴试验 ,本文研究了试验前后道碴级配变化、道床累积变形和变形率以及道床弹性随荷载作用次数的变化规律 ,探索了道碴磨耗特性随重复荷载和材质的变化规律 ,得到了道床累积变形及变形率在试验开始时较大 ,随着荷载作用次数增大而减小 ,最后达到稳定的规律 ;道床弹性随荷载作用次数的变化规律也是如此 ,估算了道床最终稳定时的弹性模量 ,且有道床弹性仅是道碴材质的固有特性 ,受荷载作用次数和道床状态影响较小的结论。基于动三轴试验结果 ,对国外现有的道床累积变形模型进行了对比分析 ,并研究了各自的特点。

级配碎石动三轴试验的数值模拟方法

为了高效、深入地研究级配碎石材料动态特性,开发了级配碎石动三轴试验的数值模拟方法.基于PFC2D构建了级配碎石动三轴试验的数值模型,通过数值模拟分析了试验条件和微力学参数对模拟结果的影响规律,提出了模拟方法的试验条件及其微力学参数标定方法.结果表明:当试件高度大于40 cm、直径大于20 cm时,试件尺寸对其轴向应变模拟值影响甚微,建议模拟试件尺寸为20 cm×40 cm;结合汽车荷载对路面作用规律,确定动载作用和作用间隔时间分别为0.2和1.8 s;失稳偏应力随围压增大而增大,轴向应变随法向刚度、切向刚度和摩擦系数的增大而减小;轴向应变与动载作用次数曲线的模拟结果与室内实测结果基本吻合,证明模拟方法是可靠的.

成都粘土动三轴试验研究

振动三轴试验是室内研究土动力特性的有效手段。从分析实际动荷载作用特点入手 ,结合本实验室设备条件 ,对成都地区具代表性的两类土的动强度进行了试验研究 。

基于动三轴试验的现场液化判别剪切波速法

通过控制土体剪切波速的动三轴液化试验 ,得到了更能真实地反映土体的抗液化能力的临界剪应变参数。文中探讨了各因素对临界剪应变的影响 ,并结合动三轴试验结果和剪切波速判别方法 ,对取土地区自由场地进行液化评估 。

基于大型动三轴试验和图形分析法的有砟道床劣化特性研究

为揭示列车长期动荷载作用下有砟道床劣化规律,开展大型动三轴试验,研究道砟试样在循环荷载作用下的累积应变、滞回圈、动弹性模量以及阻尼比等宏观力学行为演变规律。同时,采用三维激光扫描仪并结合图形分析法从细观尺度分析动荷载作用下道砟颗粒劣化规律。研究结果表明:道砟试样永久变形行为符合塑性安定和棘轮行为特征;随循环次数增加,试样应变硬化现象逐渐增强且增长趋势变缓,动弹性模量表现出先增加、后减小、再增加最终趋于稳定的变化规律,阻尼比则先缓慢上升随后急剧下降,并从细观尺度对其劣化现象进行解释。分析试验结束后发生明显劣化的道砟形态可以看出,主要劣化形式为尖角折断,发生尖角折断的道砟会导致其棱角性减弱,试验后道砟形状更接近球形;相对于立方状道砟,片状和针状道砟更易发生劣化;道砟粒径越大,越容易发生劣化。相比于洛杉矶磨耗试验,动三轴试验由于更贴近道砟实际受力条件而更能揭示道砟劣化进程。

基于动三轴试验的大光包滑坡层间错动带动力特性研究

大光包滑坡是2008年汶川地震触发的最大规模滑坡,平硐揭示该滑坡滑带形成于糜棱质化、泥化的层间错动带,且地下水从该错动带渗出。为分析强震过程饱水错动带材料动力特性,本文作者在平硐内取不同层位错动带材料C_1(粉粒为主)、C_2(粉黏粒为主)和C_3(砂粒为主),室内进行了系列动三轴试验,得出如下结论:(1)在设计动荷载(40 kPa、60 kPa和80 kPa)下,C_1、C_2孔压增长缓慢,没有液化;而C_3孔压增长迅速,5%应变时动孔压增长到围压值,试样液化。(2)试样动剪应力值与振动次数关系较大;随着振次增加C_3动剪应力值明显减小,而C_1、C_2动剪应力小幅度减小;(3)在相同动应变下,C_3动应力和动弹性模量最大,动阻尼比最小;而C_2动应力和弹性模量最小,动阻尼比最大。结果表明,大光包层间错动带在地震中可能发生液化,从而导致错动带抗剪强度骤然降低,滑坡快速启动。

基于大型动三轴试验的粗粒土累积塑性应变概率模型研究

路基填土在长期交通动荷载作用下的累积塑性变形存在离散性。通过一系列粗粒土大型动三轴试验分析其累积塑性应变随围压、动应力及含水率的发展趋势和变化规律。结果表明:累积塑性应变及其稳定值随动应力的增加而增大,随围压的增加而减小,说明增大围压能有效抑制土体累积塑性变形的发展;土体的动力稳定性随含水率的减小而增加。基于半对数预测模型,运用灰色系统关联理论探究模型参数与含水率和动静应力比的相关性特征,并通过正态性检验论证得到控制粗粒土累积塑性应变发展速率的模型参数服从正态分布。基于概率失效理论,提出预测粗粒土填料累积塑性应变的概率模型,可较好地预测粗粒土填料在循环动荷载作用下的累积塑性应变发展区间。