土工格室加筋正常固结粉质黏土应力应变响应

土工格室加筋正常固结粉质黏土对工程建设意义重大。基于土工格室与填土的相互作用机制和增量法,采用弹塑性理论、邓肯-张双曲线模型、修正剑桥屈服函数以及剪胀方程,推导了土工格室加筋正常固结黏土的应力应变响应计算模型,进行了土工格室加筋正常固结黏土的三轴固结排水剪切试验,实测不同围压下的应力应变关系,采用三轴试验结果验证了所提理论模型的正确性和可靠性。此外,采用所提理论模型进行了参数敏感分析,研究了填土的力学性质参数、格室的网格尺寸和力学性质参数对于加筋土应力应变响应的影响。研究结论表明,与砂砾料相似,土工格室约束作用对于正常固结黏土的内摩擦角影响较小,而黏聚力有所增加;随着轴向应变的增加或围压的减小,加筋效果逐渐明显;加筋正常固结黏土的强度和刚度随着非线性弹性常数k的增加、强度参数φ的增加和Rf的减小而增大,常数n对于加筋土应力应变响应影响较小。本研究成果可为工程建设提供理论借鉴。

冲击地压与区域构造应力环境相关性及其应变响应特征

为探明灾源体及其与周边相关区域构造应力环境之间的协同机制和作用机理,在华亭矿区建立了针对冲击地压监测的钻孔应变观测系统,并观测到了矿区内较大规模冲击事件和若干次天然地震的应变响应。实测表明,构造型冲击地压孕育及诱发过程所涉及的地层尺度要远大于传统的采场和采动影响范围;冲击地压引发的钻孔应变同震响应呈"阶跃"和"振荡"2种模式,冲击规模、观测点与震源的距离不同,响应模式也不同;灾源体与相关区域地层之间存在着"链式"相关机制;对天然地震的观测结果与之类似;初步验证了通过开采扰动的区域应力或应变效应观测来探索冲击地压孕育机理的可行性。

腾冲台YRY-4分量钻孔应变仪资料可靠性及同震响应特征浅析

通过对腾冲台钻孔应变近五年(2017年1月-2022年3月)观测日均值进行自检曲线分析,认为其观测资料稳定、数据真实可靠。对数据干扰源进行总结归纳,得出影响钻孔应变数据变化的主要干扰因素分别为放水蓄水干扰、降雨干扰、气压突变干扰与重型机械施工干扰等。对腾冲台钻孔应变数据资料进行同震响应分析,结果表明:该测项资料同震响应良好,与地震波形记录有较好的对应性。

层滑构造煤岩体微观特征及其应力应变分析

层滑构造在煤层及其顶、底板间普遍发育 ,它对地质勘探、煤矿生产、矿井工程灾害防治以及煤层气的开发等方面都有着重要影响。本文以淮北煤田海孜煤矿为例 ,在研究宏观层滑构造带组合特征的基础上 ,探讨了层滑构造的微观特征和形成机理。构造煤是层滑引起的煤层流变最显著的特征之一。通过对构造煤与构造岩的微观特征测试 ,发现层滑运动除了产生脆性变形外 ,还产生较强烈的塑性变形。利用煤镜质组光率体各向异性和构造岩组构 ,结合层滑构造的实测数据进行了煤岩体应力、有限应变分析。结果表明 :层滑构造以顺层剪切为主 ,煤层受力的主要方向为NW—SE向。

井水位对地壳应力-应变响应灵敏度的研究

从丰镇井水位的潮汐效应、地表水体荷载效应与列车荷载效应分别计算出井水位对各类应力 应变的响应灵敏度,其结果分别是6.6×10-9体应变/mm、9.6×10-7体应变/mm与1.0×10-2体应变/mm;在此基础上,推算出该井水位在张北地震前60mm的缓升型异常相应的含水层应变与应力前兆的量级为5.76×10-5体应变与2.3kPa。

石灰改良膨胀土的应力-应变-强度特征与本构描述

为探讨石灰改良膨胀土的变形特征与破坏机制,以压实度为95%的荆门石灰改良膨胀土为研究对象,开展了单轴、侧限、三轴压缩应力状态下的力学性质试验。试验结果表明:即使湿化饱和后石灰土也具有较高的刚度与强度;单轴压缩状态下,无论饱和还是非饱和状态,石灰土的破坏都为典型的脆性破坏;三轴压缩状态下石灰土破坏前剪缩,同时伴随应变强化,即将破坏时开始剪胀,随后表现为应变软化;围压对石灰土的脆性破坏与破坏后的剪胀有一定的抑制作用,但即使在200 kPa围压下,试样仍发生脆性破坏。在辨明石灰土应力、变形机制的基础上,选用Duncan模型描述其脆性破坏前表现出的压硬性、剪缩性与应变强化特性,标定了相应模型参数,通过数值模拟与平行试验的对比验证了模型的适用性与参数的可靠性。

脆性岩石应力-应变全过程声学特征演化规律

采用岩石加载系统获得脆性花岗岩单轴压缩全应力-应变曲线,同步测试声发射(AE)和超声波变化,研究应力-应变全过程AE特征、声波波速、波速各向异性及透射波频谱特征随岩石破裂的变化规律,并结合宏观变形和声学特征综合分析花岗岩破裂过程。研究结果表明:破裂全过程AE频谱表现出双峰值或多峰值特征,主频及振幅先增后减;起裂应力附近AE主频快速增大,损伤应力后高频大幅值AE信号数量快速增多,对应中尺度裂纹扩展,同时AE频带宽度增大,峰值应力附近低频大幅值AE急剧释放对应大尺度破裂发生;波速先增后减,波速各向异性逐渐增大,峰后段波速降低幅度超过40%;透射波频谱振幅和主频随着微裂纹的压密闭合而逐渐增大,并伴随裂纹的萌生扩展逐渐减小,且频谱幅值变化比波速和频谱主频的大;大幅值AE震源在峰值应力附近局部聚集成核;AE数量显著增加早于波速下降及宏观扩容发生,AE事件对裂纹萌生、扩展的敏感性比波速和宏观变形的大,但峰后卸载段宏观变形对裂纹扩展的响应比AE事件对裂纹扩展的响应大,这与峰后破坏模式相关。

楔横轧展宽段的变形特征与应力应变分析

用ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ３Ｄ软件对楔横轧成形过程进行非线性有限元模拟，得到了轧件 展宽段的变形特征及截面上应力应变分布规律．基于上述特征和规律，分析了轧件轴肩部分隆 起及端头凹心产生的原因，为深入研究楔横轧的成形机理提供了依据．

岩石单轴压缩试验的应力应变分形特征研究

为了定量描述岩石力学试验过程中得到的应力应变曲线的不平滑特征,提出一种新的表征岩石破坏过程的分形维计算对象——应力应变分形。应力应变的记录过程连续且受外界干扰相对较少,基于此计算的应力应变分形对于研究岩石的破坏特征具有实际意义。通过对两组花岗斑岩进行单轴压缩试验,得到其应力-时间曲线、应变-时间曲线和应力应变曲线,提取曲线关键位置的图像并计算其分形维。通过分析发现当应力、应变发生突变时,对应的分形值也发生突变,两者具有较好的一致性。

复杂应力路径下糯扎渡堆石料应力-应变特征研究

通过对云南澜沧江糯扎渡水电站坝体I区筑坝堆石料在拟定应力路径下的三轴固结排水剪切试验数据分析,获取了堆石料的应力–应变参数。通过研究复杂应力路径下堆石料的应力–应变特征,得出了堆石料应力–应变特征将严格受控于应力路径,且试验实测应力路径与拟定应力路径相一致、不同应力状态下筑坝堆石料变形模量存在较大差异的结论。通过计算获得了复杂应力路径下堆石料的强度参数和等应力比加载条件下堆石料的变形模量。针对应力状态这一影响堆石料强度的主要因素,深入研究了其与堆石料强度之间的关系,得出了应力状态、黏聚力和内摩擦角三者之间的关系,对糯扎渡水电站大坝本构模型的建立和稳定性计算有一定意义。

云南地区构造应力应变场年变化特征的数值模拟

根据云南地区的地质构造、三维波速结构、地震活动性等相关资料,建立云南地区三维非线性有限元模型,模拟云南地区构造应力应变场的年变化特征。结果表明:1)云南地区的地壳运动速度具有北强南弱、西高东低、围绕东喜马拉雅构造结顺时针旋转的特征;2)由于印度洋板块的俯冲作用,造成云南地区地壳运动速度场的规律性变化:红河断裂带以东由北部的SEE向到南部的SE向,而以西为SE-NS-SW向变化;3)最大主应变具有西高东低,北强南弱的特征,达到10-8量级,主要分布在滇西地区、安宁河断裂带两侧及小江断裂北段;4)最大主应力主要分布在断裂带沿线及其交汇处,最大差应力分布与其较为一致;滇南地区具有较大的差应力分布,且处于拉张状态,而其他地区大部分为压性状态。

不同水化状态下的压实膨胀土应力-应变-强度特征

为探讨水化状态对饱和压实膨胀土应力-应变-强度特征的影响,以压实度为95%的荆门弱膨胀土为研究对象,开展了2种典型水化状态下的固结与三轴试验,其中第1种水化状态采用常规饱和方法,第2种水化状态为试样自由膨胀至稳定状态。结果表明:(1)受变形约束条件与渗径的影响,不同水化状态下体膨胀率有较大差别;(2)第2种水化状态下的饱和压实膨胀土具有更大的硬化指数λ与膨胀指数κ、较小的弹性剪切模量,其有效内摩擦角为第1种水化状态下的77.2%,体现出膨胀土饱和强度的变动性;(3)2种水化状态下的固结曲线均呈现出明显的屈服现象,其屈服应力分别为123.2 kPa与94.5 kPa;(4)第1种水化状态下,低围压下试样应变软化与剪胀,高围压下应变强化与剪缩;第2种水化状态下试验围压范围内均发生剪缩和轻微的应变软化;(5)2种水化状态下试样在固结与剪切过程中均表现出超固结性,这种超固结性并非完全由先期固结压力所致,而是试样受荷过程中膨胀受到约束造成的;(6)不同水化饱和状态下初始孔隙比不同,膨胀势也不同,膨胀势与外部约束条件、排水条件、应力状态相互作用,造成其应力-应变-强度特征的差异性。

上海市承压含水层系统应力-应变特征及地面沉降防治对策

1990年以来,上海市地下水开采与人工回灌格局发生了较大的变化。承压含水层地下水位变化与压缩变形均表现为新的特点与发展趋势。通过对上海中心城区含水层系统的应力-应变特点分析,总结了承压含水层随地下水位下降所表现出的弹性-弹塑性-塑性变形的演化规律。上海中心城区第Ⅱ、Ⅲ承压含水层总体上处于地下水开采与人工回灌的平衡状态,表现为弹性变形;而第Ⅳ、Ⅴ承压含水层由于地下水位目前已严重低于其"临界水位",表现为持续压缩的塑性变形。目前,第Ⅳ承压含水层对中心城区地面沉降贡献率已达到了49 3%,西部华漕地区第Ⅴ承压含水层变形的贡献率为46 7%。针对各承压含水层不同的变形特点,提出了地下水资源管理与地面沉降防治对策。

基于应变响应统计特征的海洋立管损伤诊断方法

考虑海洋立管的实际服役环境和现有监测技术水平,发展一种基于应变响应统计特征的损伤诊断方法。推导以应变测量单元为基础的细长梁式结构应变响应与结构模态参数的映射关系,提出连续测试数据的均方根应变作为海洋立管的损伤特征参量。针对损伤程度较小或量测噪声影响较大可能引起的损伤误判,根据小波多分辨率分析理论,利用小波去噪和分解处理该损伤特征参量的空间域数据,进而实现准确地损伤定位。在此基础上,进行了某张力腿式平台顶部张紧式立管的数值模拟;依据损伤诊断策略对假定布设应变传感器的上部500个应变测量单元分析得到上述损伤特征参量。结果表明:该方法对立管局部刚度下降进行了有效的识别,对单、多处损伤的损伤判别和定位的效果良好,损伤诊断效果受量测噪声以及服役工况和顶张力等因素变化的影响较小,可为相关工程结构健康监测提供理论和技术支持。

外加应力场刺激下固体“类流态”胞区的响应特征

介绍了在外加应力场刺激下固体“类流态”的响应特征。通过对几组CuZnAl合金试样进行压力实验和显微硬度测定 ,发现固体“类流态”胞区在应力场刺激下可以被诱发 ,而且试样上所施加的诱发应力在不同的尺度有明显的自相似性 ,这一点从其显微硬度的测定中能很好的反映。说明“类流态”胞区受应力场刺激时可以被诱发 ,而且诱发条件在宏观尺度上具有分形特征。

真应力-应变的定义及其力学特征

材料的真应力和真应变与常用的工程应力 应变有明显的差异 ,作者从真应力和真应变的定义出发 ,论述了塑性材料在轴向拉伸条件下变形过程的力学行为 ,阐明了应变硬化、最大均匀真塑性应变、应变硬化指数的相互关系。真应力 应变曲线直观地反映了材料拉伸变形时的应变硬化行为 ,其数学表达式为Hollomon公式。由拉伸实验得到的logσ logε曲线的斜率即为应变硬化指数 ,其数值与材料拉伸变形时的最大均匀应变相等 。

南海海流对冬季风风应力的响应特征

本文用美国普林斯顿大学海洋模式（ＰＯＭ）的南海版本（ＳＣＳ－ＰＯＭ） 模拟了持续冬季风风应力作用下，南海海流的响应特征。结果表明，从静止的海洋 出发，定常冬季风风应力驱动下的南海海流有明显的时间变化，垂直积分后的海流 （全流）约需１２０天左右的时间，方能达到准稳定态，表层、次表层和深层海流的时 间演变也有类似特征。模拟结果还表明，ＳＣＳ－ＰＯＭ有能力模拟出南海边界流、沿 岸流和海流的涡旋状结构。

充填体单轴压缩峰后应力—应变曲线特征及声发射参数研究

低强度充填体在充填法开采中控制地压时可能处于峰后破坏阶段,其峰后应力—应变曲线特征及声发射参数与地压控制关系密切。以程潮铁矿灰砂比为1∶6的全尾砂胶结充填体为研究对象,开展了充填体单轴压缩及声发射监测试验,得到充填体单轴压缩下的应力—应变曲线及声发射参数,采用能率和声发射事件对峰后应力—应变曲线特征及破坏过程进行了分析。结果表明:充填体峰后应力—应变曲线斜率为负值,先逐渐减小,后逐渐增大,最后基本保持不变,根据峰后应力—应变曲线斜率变化趋势可将其划分为AB段、BC段及C以后段,其中AB段应力—应变曲线逐渐变陡,斜率逐渐减小,呈上凸型,充填体表面宏观裂纹不断增多,强度劣化加速,能率先急剧减小后快速增大,声发射事件定位点局部比较集中;BC段应力—应变曲线变缓,斜率逐渐增大,呈上凹型,剪切裂纹扩展、汇合形成宏观剪切面,破坏过程变缓,能率较高且逐渐下降,声发射事件定位点聚集呈带状分布;C以后段应力—应变曲线斜率基本不变,剪切面出现滑移,充填体残余结构支撑外部荷载,能率和声发射事件大幅下降;充填体峰后声发射参数能较好地反映其应力—应变曲线特征及破坏过程。

风力机叶片应变响应分形特征及损伤识别研究

针对风力机叶片结构的运行工况,应用有限元分析方法,对叶片进行动力学建模、动力学特性及应变响应的分形特征研究。计算分析1MW风力机叶片的固有特性和应变响应,得到叶片的频率、振型和从额定工况到共振工况下的应变响应特征。并对叶片表面的动态应变响应进行广义分形特征研究,计算了其广义敏感维数和广义维数谱,用广义敏感维数对叶片表面的应变响应进行定量分析,找出叶片的应变响应分形特征。尝试用广义分形理论及敏感维数分析大型复合材料叶片的应变响应特征并用于损伤识别。

基于应变能量法的裂纹梁有限元分析及其力学响应特征

针对含裂纹的梁,考虑由裂纹尖端应力集中产生的局部柔度,基于应变能量原理得出裂纹附近的应力集中系数,推导裂纹区域应力与应变的关系,构造梁在裂纹处的柔度矩阵。在裂纹梁的有限元法计算过程中,将此柔度矩阵导入梁的整体刚度矩阵,完成裂纹梁在受静力载荷下位移的计算。出于裂纹梁裂纹识别的考虑,利用小波变换系数定义量图得到小波脊定位裂纹的位置。裂纹的存在导致力学响应的某些频段能量发生变化,利用小波变换对信号频率划分的功能,由频段能量的大小确定裂纹的大小。反之,讨论已知裂纹梁在受静力载荷下的位移条件来识别裂纹位置和大小的动力学反问题。通过对噪声污染的信号分析,说明此方法有良好的抗噪能力。