水下土石混合体的原位大型水平推剪试验研究

以虎跳峡龙蟠右岸地区分布的土石混合体为依托,对土石混合体在浸水条件下的力学响应进行了大型原位水平推剪试验,取得一些成果。通过现场试验,提出在采用水平推剪试验获得土石混合体的强度参数时,为了结果的可靠性计算滑面应采用平均滑面。同时,将试验区天然状态下和浸水条件下的土石混合体强度参数进行对比,得出了土石混合体的各强度参数在浸水前后的变化规律。最后,对试验区土石混合体在浸水下的强度参数提出了合理的参考值。

泥质页岩-粉质黏土土石混合填料原位水平推剪试验研究

土石混合料是由土和岩块(碎石)组成的复合体。混合料中土的种类不同,岩块的种类及含量不同,剪切破坏特征亦不同。由于对其剪切破坏机理研究还不够深入,在工程中难以确定这类填料的强度参数。为进一步探明土石混合填料的剪切破坏特征,对泥质页岩-粉质黏土混合填料进行了12个原位大型水平推剪试验,根据现场试验结果,将这类土石混合填料的水平推力-位移曲线划分为5个阶段,并对各个剪切破坏面进行三维还原,为土石混合体内部破坏机理的进一步研究奠定了基础。

土石混合体野外水平推剪试验研究

根据白衣庵滑坡地区的滑带附近三级阶地的上部和残坡积层的3个野外大面积水平推剪试验,得出了土石混合体的变形特点和相关的抗剪强度参数,为白衣庵滑坡的稳定性分析提供必要的依据,同时也为其他滑坡类似材料的力学性质研究提供了一个可能的途径,具有很大的参考价值。

无法向荷载推剪试验的解析与应用

推剪试验常在滑坡现场勘探中采用,获取抗剪强度。工程地质手册中推剪试验的现有数据分析处理方法存在一些缺点,应加以改进。研究无法向荷载刚体模型的推剪试验数据处理方法,假设模型受压面在Y轴方向不受约束。推导出该模型推剪试验的微分方程,解析出求c、φ值与破坏面曲线方程组公式。根据原位试验发生的压缩现象,分析了试体受压面附近存在局部先期破坏。对新公式进行了算例与实例的分析,解释了影响破坏面曲线变形的原因是:推剪受压面必须满足Y方向不受约束,该面应安装能垂直滑动或转动的承压板。对受压面被约束的试验,可根据局部破坏面斜率推测破坏体长度,进行c、φ值计算。此外,还提出了推剪试验必须注意的几个问题。

岩土体现场水平推剪试验装置的应用及改进探讨

原位推剪试验是确定岩土体抗剪强度的主要途径,而在现有岩土体现场水平推剪试验装置的实际应用过程中发现,前钢板由于一些原因容易出现受力不均并产生倾斜的现象,使得试验岩土体所受正应力与受力面不完全是垂直的,从而造成试验结果的不准确甚至导致试验失败。在总结分析试验结果的基础上,对现有的试验装置进行了改进,提出了一套可以有效避免前受力钢板倾斜的试验装置改进方案并进行了尝试性试验,试验结果证明改进方案比较成功,可为以后的岩土体现场水平推剪试验提供参考和借鉴。

不同水环境下土石混填地基水平推剪试验研究

为了研究土石混填地基的承载特性与变形机理尤其是不同水环境对其有何影响,在特制的地槽内分别开展正常条件、饱水浸泡、干湿循环作用下的土石混填地基水平推剪试验研究,得到试样在不同条件下更加完整的破裂面、抗剪强度及推剪变形曲线。研究结果表明:土石混填地基的抗剪强度主要源于其内部土石料之间的相互摩擦、咬合等作用;在正常条件下可表现出良好结构性,其破裂面会发展到底面之下一定深度;干湿循环对试样的黏聚力有较大影响,对其破裂面、内摩擦角及推剪变形过程影响有限;饱水浸泡对试样的破裂面、抗剪强度及推剪变形过程均有很大影响,尤其是试样抗剪强度会大幅度降低,故在相关工程实践中须予以足够重视。

月壤水平开挖推剪阻力影响因素离散元数值分析

通过引入考虑范德华力和抗转动作用的月壤微观接触模型,采用离散单元法模拟月壤水平推剪试验(简化的土-开挖设备间相互作用模型),对月壤推剪破坏机制进行研究,分析了推剪深度、倾角和速率的影响,为真实月面环境下开挖提供参考。结果表明:推剪过程中推剪阻力首先随推剪位移增加至峰值,而后下降并趋于稳定;随推剪位移的进一步发展,推墙前方土体堆积,推剪阻力缓慢回升,推墙前土体受扰动区范围逐渐增大;当推剪面竖直时,随着推剪深度增加,推剪阻力和能量消耗增大,前方受扰动土体范围增大,破坏面为直平面;相同推剪深度下,推剪倾角越大,推剪阻力和能量消耗越小,前方扰动土体范围越小,破坏面为直平面;推剪速率越大,推剪阻力和能量消耗增大,前方扰动土体范围越大。由于月面开挖时推剪反力由机械与月面摩擦提供,考虑到开挖机械重量受空间运输能力限制,建议采用对推力(机械重量)要求低的浅层、倾斜、慢速开挖,适用于月面早期建设活动。

膨胀土强度的室内直剪和原位推剪对比试验研究

针对广西百色地区膨胀土扰动土与原状土差距大的特点,采用室内试验和原位试验相结合的方法,通过直剪试验和原位推剪试验研究土体不同饱和度及不同密实度对强度的影响和变化规律。通过直剪试验拟合的公式结合原位试验结果,推算饱和状态下原状土的强度指标,为膨胀土边坡稳定验算提供较可靠的参数。研究结果表明:饱和度对强度的影响较大,密度对强度的影响较小,黏聚力和内摩擦角与饱和度的对数均有很好的线性相关性,黏聚力受饱和度的影响比内摩擦角受饱和度的影响明显;原状土抗剪强度大于扰动土抗剪强度,当饱和度增大时,原状土黏聚力衰减速率比扰动土的大;原状土内摩擦角衰减速率比扰动土的小。

三维极限平衡法在原位水平推剪试验中的应用

原位水平推剪试验是一种常用的试验方法,但由于在对类似与土石混合体这类极度不均匀的岩土体进行试验时,其滑动面通常极为不规则。作者在三维极限平衡理论分析的基础上,推导出了野外大型原位水平推剪试验在考虑三维滑动面时的强度参数计算方法,并采用VC++.NET编制了相应的数据处理系统(HPT-3D),为原位水平推剪试样提供了新的处理技术。将该法应用于虎跳峡龙蟠右岸土石混合体的现场水平推剪试验中,得到了一些有益的结论。

红层软岩土石混合填料体的现场水平推剪试验研究

近20 a来,高速公路建设中红层软岩大量用作路堤填料,但对其抗剪强度特性及试验方法缺乏深入研究。根据湖南省湘潭至衡阳西线高速公路k123＋600-k124＋700段路堤的10个现场大型水平推剪试验,得出了红层软岩土石混合填料体的变形特点和相关的抗剪强度参数,为路堤的稳定性分析提供了必要的依据,同时也为其他类似材料的力学性质研究提供了一个可能的途径。

不同重力下月壤水平推剪阻力离散元数值分析

月面环境下重力场仅为地面环境下的1/6,研究重力场对于开挖阻力的影响,对优化设计月面环境下开挖设备具有重要意义。采用离散单元法模拟不同深度不同重力场下的月壤水平推剪试验(简化的土–开挖机械间相互作用模型),分析了重力场对开挖试验中推剪阻力、能量消耗和破坏面的影响,最后建立推剪阻力与重力场的关系。结果表明:相同推剪深度下,随重力场增大推剪阻力和能量消耗均增加,推剪前方受扰动土体范围减小;随推剪深度增加,推剪阻力增加。

土石混合体原位水平推剪试验

在长江三峡库区沿岸普遍存在着由于滑坡、崩塌、风化卸荷、残坡积和冲洪积等复杂成因而形成的第四纪松散堆积体,其力学特性介于土体与碎裂岩体之间,为了强调其组成及结构上的特点,称之为"土石混合体"。在大量现场调查的基础上,对三峡库区土石混合体的成因进行了总结。在滑坡现场对土石混合体进行了原位压剪以及推剪试验研究,揭示土石混合体在原位受剪情形下的变形与破坏规律。

月壤水平推剪试验的离散元数值分析

在未来的探月计划中,将进行月球基地的建设和月球资源的开发等活动,这些活动均涉及月壤开挖/开采问题,因此有必要研究月壤与设备间的相互作用。将月壤-设备相互作用简化为平板水平推剪过程,采用离散单元法模拟这一过程。考虑到月壤的颗粒形态及月球表面特殊的环境,将粒间抗转动作用和范德华力引入月壤微观接触模型,通过双轴压缩试验得到数值试样的强度指标。分别考虑月面环境、不考虑范德华力的月面环境、地面环境,对比分析了重力场和范德华力对水平推剪阻力、破坏面和能量消耗的影响。结果表明:随重力场增大,水平推剪阻力和能量消耗增加但不与重力场成正比,破坏面由圆弧面变为平直面;范德华力对水平推剪阻力和能量消耗影响很小,但使破坏面延伸范围更大。

煤矸石推剪试验的颗粒离散元细观模拟

以现场推剪试验为基础,基于二维颗粒离散元(two dimensional particle flow code,PFC2D)建立煤矸石推剪试验模型.通过不同级配和孔隙率反映治理前后不同密实度的矸石散粒体,较好地模拟煤矸石现场推剪试验的推力-位移曲线;对比分析治理前后推剪模型推力-位移曲线的差异性,从细观力学角度验证推剪试验中矸石颗粒的运动规律.颗粒离散元模拟结果表明:治理前后推剪模型都存在接触力沿滑裂面传递的现象;由于碾压作用,治理后推剪模型的接触力呈倒月牙形分布;治理后煤矸石试样在推剪完成后,其颗粒接触力与水平方向的夹角比治理前更大,集中分布区域更狭窄.通过颗粒位移矢量图确定推剪试验的滑裂面,解决了煤矸石推剪试验中滑裂面难以确定的问题.

土岩混合体力学特性室内直剪及现场推剪试验对比研究

土岩混合体是由土体与不规则岩块混合形成的一种特殊地质介质,在山区广泛分布,对山区道路、隧道等工程建设影响较大。由于其特殊性,其力学性质不易查明,从而影响对其进行准确评价,由此可能造成工程成本的浪费或处理不当带来工程安全隐患等问题。结合兴延高速公路梯子峪隧道工程中一处典型的土岩混合体,进行了3组原位水平推剪试验及2组室内直剪试验,揭示了这类非均质、非均匀性的复杂地质介质的力学特性,通过对比原位试验及室内试验成果,综合分析、评价本工程中的土岩混合体的抗剪强度指标,充分体现了原位测试工作在解决实际工程问题中的必要性。

基于原位推剪试验的露天矿边坡土石混合体力学特性分析

为了研究矿山边坡滑坡段土石混合体的力学特性,对山西省平朔露天矿边坡滑坡段的6处不同高程的土石混合体开展大型原位推剪试验,获取原位剪切强度指标,并研究了含石量对剪切强度指标的影响。研究结果表明:由原位推剪试验得到不同高程的应力—应变曲线都经过了初始变形、弹塑性变形和应力软化变形3个阶段;随着试验点高程的增加,曲线整体沿着纵坐标上移,峰值强度明显增大;各高程试样的黏聚力随着高程的减小而逐渐增大,内摩擦角随高程的减小而逐渐减小;在含石量较低和较高的情况下,黏聚力随含石量增加有小幅下降,而含石量在35.6%~50.0%内时,黏聚力与含石量呈正相关关系;内摩擦角与含石量保持明显的正相关线性关系。试验结果可为矿山滑坡体的稳定性计算提供真实有效的原位力学参数。

碎石土地基的大型原位水平推剪试验与单环注水试验

为研究广州地铁十八号线陇枕停车场碎石土地基的力学强度特性及渗透规律,在典型的碎石土地基上选取了7个原位试验点,分别进行了颗粒级配分析、大型水平推剪试验和单环注水试验。研究结果表明:陇枕停车场碎石土地基呈现出缺乏中间粒径的不连续级配特征;碎石土地基强度指标与含石量关系密切,当含石量小于63%时,有效黏聚力随着含石量的增加迅速下降,有效内摩擦角随着含石量的增加迅速增加;当含石量超过临界值63%时,有效黏聚力和有效内摩擦角几乎没有变化;碎石土地基的渗透系数和含石量呈正相关关系;含石量为63%是陇枕停车场碎石土地基抗剪强度参数和渗透稳定性的关键特征值。

推剪工艺在大口径螺旋埋弧焊管制管中的应用

为满足西气东输工程对钢管的需求,针对现有螺旋埋弧焊制管采用拉剪工艺存在递送过程中带钢跑偏,边缘挤厚或损伤等问题,宝鸡石油钢管有限责任公司在新建的大口径螺旋埋弧焊管生产线上采用了前摆式推剪新工艺。这种工艺的工艺流程为拆卷→矫平→切头(尾)→对焊→递送→剪边→铣边→成型。焊管机组自2001年投产以来,运转良好,提高了成型的稳定性,为西气东输工程提供了φ1016mm×14.6mm合格钢管6万t。

推剪式樱桃采摘器设计与试验

新鲜樱桃果实娇嫩,收获期短,并且要求带柄采摘。然而目前主要采用人工采摘方式,劳动强度大、作业危险且效率低,难以满足当前新鲜樱桃产业发展的要求。针对这一问题,仿照理发的原理,研制一款推剪式樱桃辅助采摘器,通过连续快速地推剪樱桃果柄,从而实现樱桃的快速带柄采摘。同时,还分析影响樱桃果柄剪切效果的因素,并通过果柄剪切对比试验,得出在静刀片齿距为3.5 mm,动刀片齿距为3.0 mm,动刀片行程为3.5 mm以及电机转速为7000 r/min时,采摘器的采摘效果最佳。果园试验表明,使用该装置辅助人工采摘樱桃,平均半小时内采摘樱桃9.7 kg以上,带柄合格率98%以上,损伤率1%以下,实现快速高效带柄采摘樱桃,并且不碰伤樱桃果实及果树,具有较好的参考与应用价值。