泥质砂岩动变形模量的演化规律试验研究

研究动三轴试验中泥质砂岩动变形模量的演化规律。借助自编的试验数据分析程序,研究不同动变形模量定义方法的规律性和适用性,以及结合应变硬化和应变软化机制研究动变形模量与累计残余体积应变、耗散能的演化规律,并对三者之间进行了拟合处理。研究表明,文中提出的加载、卸载段线性回归法定义动变形模量具有良好的适用性,动变形模量的全程演化过程可划分为3个阶段。第1阶段为强化阶段,表现为动变形模量随循环次数的增长;第2阶段为稳定发展阶段,即具有长时间的动态承载力,在此阶段存在动变形模量的突降或突升现象;第3阶段为降低阶段,表现为动变形模量的快速下降,直至岩样发生破坏。

动态弹性模量变化对拱坝动力反应的影响

现行水工抗震设计规范规定,大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高30%,对岩体动态变形模量的取值并无规定,现行工程实践中岩体动态变形模量通常在静态变形模量基础上提高30%。根据国内外最新研究成果修编中的新规范拟规定:大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高50%,岩体动态变形模量取为静态变形模量。本文针对新规范的这一变化,结合不同高度的拱坝,从大坝自振特性、动位移、动应力及静动综合应力诸方面进行比较分析,论证混凝土两种动弹性模量以及基岩两种动变形模量取值的影响。结果表明,坝体动弹模从30%提高到50%以及基岩动变模是否提高30%对坝体动力特性和地震反应影响不大。

动荷载作用下兰州地铁黄土的动力变形特性研究

摘要文章通过对取自兰州市轨道交通1号线的黄土施加不同优势频率的地铁循环荷载进行动三轴试验，并通过与1Hz等幅正弦循环荷载作用下的动三轴试验结果进行对比，分析了地铁动荷载作用下兰州黄土的动应力一动应变关系、动剪切模量比和阻尼比特征，研究了地铁循环荷载作用下兰州黄土的累积变形特性。结果表明：振动频率对黄土动力特性和累积塑性变形的影响显著，随着振动频率增加，达到一定变形所需的动应力明显增大；频率越小，动剪切模量比随动剪应变的增大衰减较快，动剪应变相同时Gd/Gdmax最小；振动频率为2．5Hz时黄土在相同动应变下的动应力和Gd／Gdmax均最大。不同振动频率的循环荷载作用下黄土的累积塑性变形均经历急剧变形、缓慢变形和稳定三个阶段，但在缓慢变形和稳定阶段，达到一定变形所需的振动次数随振动频率的增大而增大。频率范围为0．4-0．6Hz的地铁振动荷载对兰州黄土变形的影响最为显著。

动荷载作用下粉煤灰改性黄土的震陷特性

针对黄土地区实现工程施工材料本土化和科学利用粉煤灰问题,对不同配比条件下粉煤灰改性黄土进行重塑非饱和试件的动三轴震陷试验,研究其在动荷载作用下的震陷特性,分析粉煤灰掺入量对动变形模量和动残余应变的影响变化规律。研究结果表明:粉煤灰掺入量对黄土震陷性质的影响较大。相同固结应力水平下,动变形模量和动残余应变随粉煤灰掺入量呈现出不同的变化规律,随着粉煤灰掺入量的增加,黄土动变形模量也随之增大,残余应变则减小。动变形模量与动残余应变之间的变化趋势满足幂函数关系;黄土掺加约20%粉煤灰改性后就能够有良好的抗震陷性能。研究成果可为黄土地区地基的抗震防震设计提供借鉴依据,具有重要的工程实用价值。

土工格室加筋饱和砂土动力特性试验研究

以土工格室加筋饱和砂土作为研究对象,研究土工格室加筋饱和砂的动变形模量、阻尼比随加筋层数、格室高度、围压及动应变的变化规律。试验表明:相同工况下动应变随动应力的增大而增大,加筋率的提高对动应变抑制效果最显著;随着动应变的增大,同一工况在不同围压时的动变形模量均随之减小,较高围压时动变形模量也较大;同一工况阻尼比与动应变的变化无相关规律;当围压为50 kPa时,不同工况阻尼比均随动应变增大而减小并在动应变超过某一值后趋于稳定。

多次冲击下砂岩粘弹性损伤本构关系

为研究砂岩的粘弹性损伤特性,开展了多次冲击压缩下的霍普金森杆试验。通过砂岩动应力应变曲线分析了中应变率范围内两种动变形模量的定义方法,表明采用等效动变形模量能反映砂岩在动态冲击压缩作用下的损伤变化特性。从微观角度出发,砂岩的统计损伤变量可由破坏的微元体数量占全部微元体数量的比例定义;从宏观角度出发,这种统计损伤变量也可由微元体破坏前后的动变形模量定义,并验证了动变形模量服从Weibull统计分布。微元体受力模型由粘性体和损伤体并联而成。粘性体的力学机制由砂岩动应力与动应变、应变率之间高度线性相关的拟合关系得到合理的解释;损伤体的应力应变关系由Drucker-Prager强度准则和Lemaitre应变等效原理基础上推导而来。通过对建立的粘弹性本构关系曲线与试验曲线进行验证,两者之间的变化趋势一致,具有较好的代表性,表明建立的粘弹性损伤本构关系是合理的;两者之间的偏差可通过增加砂岩试样数量、优化试验方案以及应用概率统计等途径解决;在获得一定概率保证率的本构关系参数后方可将粘弹性损伤本构关系用于分析和评价煤矿采动区岩质边坡的稳定性,以及为相关的地质工程安全评价提供必要的理论分析基础。