直接剪切下页岩的各向异性破坏特征和强度预测模型

了解页岩剪切破坏特性对页岩气储层改造和井壁稳定性控制具有重要意义。然而,由于页岩本身的各向异性属性,页岩的剪切破坏行为复杂。本文对6种不同层理倾角(0°、30°、60°、90°、120°和150°)的立方体页岩进行了系统的直接剪切破坏测试,详细分析了在层理弱面影响下页岩的剪切应力–剪切位移、抗剪强度、剪切模量和破坏模式的各向异性特征。结果表明:页岩的剪切破坏表现为典型的非线性渐进破坏特征;页岩平均抗剪强度和剪切模量随层理倾角的增加均呈现“M”型变化趋势;在90°~180°的层理倾角区间,平均抗剪强度的极值差明显大于0°~90°区间,而剪切模量近似关于90°呈对称变化;当层理倾角从0°变化到180°时,页岩剪切各向异性行为呈现非对称演化规律。在层理倾角和直接剪切荷载作用下,页岩的破坏模式有3类:层理倾角为0°时,沿层理面剪切滑移破坏;层理倾角为30°、60°和90°时,表现为穿透层理和基质的剪切滑移破坏;其他倾角下呈现穿透层理和基质的剪切滑移与沿层理的拉伸劈裂相结合的复合破坏。基于试验结果和组构张量,构建了一个可考虑页岩本征各向异性和剪应力诱导各向异性影响的直接剪切破坏准则,其理论预测值与试验结果的平均偏差率低于3%,能够定量表征黏聚力和摩擦系数的各向异性程度,合理评估页岩直接剪切强度对外加法向应力的敏感性,可推广应用于理论表征所有层状岩土材料的直接剪切强度。

红黏土滑坡治理工程中排水反复直接剪切试验研究

本文依据某隧道滑坡工程在靠近滑动带上取得的红黏土原状土样,采用全自动直剪仪进行排水反复直接剪切试验确定红黏土的残余抗剪强度,并与工程实际反演得到的残余抗剪强度值进行比较,结果近似相等,由此证明:直剪仪进行排水反复直接剪切试验获取黏性土残余抗剪强度的方法,在滑坡治理工程中具有很好的应用价值。同时本文对试验过程中应该注意的事项进行了探讨,可为准确获取黏性土残余抗剪强度提供指导。

挡土墙土体颗粒击实及直接剪切试验研究

为确保挡土墙结构能够有效支撑不稳固的土壤及岩石,并承受显著的侧向土压力,本文对挡土墙进行了一系列强度验证,验证包括颗粒大小分布分析、单位质量测定、含水率评估、压实度检验及直接剪切与压缩试验等。通过这些综合测试,可确保挡土墙具备必需的结构强度和稳定性,以符合工程设计规范的要求。

土的直接剪切试验与影响因素分析

直剪试验是确定土体抗剪强度常用的试验方法。通过直剪试验,可以测得内摩擦角和黏聚力,然后根据库仑公式得到抗剪强度。直剪仪结构简单,操作方便,因此在工程中得到广泛应用,但也存在一些缺点。文中针对土的直接剪切试验与影响因素展开了一系列探讨,以供参考。

砾质粘性土直接剪切试验研究

通过对应变控制式直接剪切仪的改进，本文提供了一种砾质粘性土的室内直剪试验方法。通过大量试验证明，所获得的强度指标是稳定的和可靠的，同时也给出了回归方程，新老强度指标间的换算方便。

深部土-结构接触面与界面层力学特性的直接剪切试验

介绍了研究深部土与结构接触面及界面层力学特性的试验系统及研究方法,重点阐述了模拟不同粗糙面的"旋转结构面法"及研究界面层中力学特性的"下移结构面法".通过该设备及方法,研究了在不同法向应力、不同结构面粗糙度等条件下,土-结构接触面以及周围不同位置处(界面层内)土体的剪切力学特性.大量试验结果表明,该设备及方法能够较好地再现和研究土与结构物接触面与界面层内土体的主要力学特性及其与相关因素之间的关系.

导致直接剪切实验强度偏高的原因及改进办法

对次生红粘土、粉质粘土和全风化泥岩进行了直接快剪实验和三轴不排水剪切实验,并对实验结果进行了分析.实验结果显示,直接快剪实验获得的岩土体的抗剪强度指标———粘聚力和内摩擦角明显高于三轴实验结果.分析其原因,在于直剪实验中法向力与剪切力(剪切面)不垂直,使试样的应力状态改变,从而导致直剪实验获得的岩土体抗剪强度指标偏高.最后,根据力的平衡原理,提出了直剪仪加载装置的改进办法———改一端加载为两端加载.

土的直接剪切试验三维数值模拟研究

土的直接剪切试验,在土力学试验教学中有重要的地位。同时,试验所得到的土体物理参数,可以直接应用到工程实践中。考虑计算机仿真在教学过程中有重要辅助作用,因此,采用国际流行的有限差分数值软件FLAC3D对土的直接剪切试验进行三维数值模拟,对土样在剪切过程中的应力和应变状态进行了分析,并将所得到数值解与理论解进行了比较,结果比较吻合。研究表明,计算机仿真能较好反映直接剪切试验结果,有利于学生通过使用数值仿真软件达到学习掌握土力学直剪实验的方法步骤和进行试验结果分析,对土力学试验教学是一个补充手段。

黄土坡滑坡滑带土室内直接剪切特性研究

滑带土的抗剪强度指标是滑带土在外力作用下抵抗剪切破坏的极限强度,是滑坡稳定性分析和治理工程设计的最基本、最重要的参数。直接快剪试验以其操作简单、原理明确被认为是用来检测土的抗剪强度的一种有效方法。基于直接快剪原理对三峡库区黄土坡滑坡滑带土进行了室内剪切试验,通过试验获得了滑带土的抗剪强度参数,并分析了不同含水率、不同粒径下滑带土的剪切特性变化规律,为后续对滑带土直剪试验的数值模拟与黄土坡滑坡稳定性分析与评价提供参考。

杭州市固体垃圾的直接剪切试验研究

采集杭州8个垃圾中转站的垃圾,分析目前杭州市固体垃圾的成分,并由此将固体垃圾的构成分为三大类:不可压缩的固体材料、难降解的"加筋"材料和容易降解的材料,其比例分别为35%、15%和50%。人工配制固体垃圾,利用新研制的固体废弃物专用直接剪切仪器,进行直接剪切试验,并对试验结果进行分析。结果表明:固体垃圾的剪应力随剪切位移而呈现一条逐渐硬化的曲线,抗剪强度与上覆正应力的关系可以拟合为一条直线,其规律符合库仑定律。固体垃圾的天然内聚力为6.2 kPa,天然内摩擦角为16.1°。

砾质黏性土直接剪切试验研究

通过对应变控制式直接剪切仪的改进,提供了一种砾质黏性土的室内直剪试验方法。通过大量试验证明,所获得的强度指标是稳定的和可靠的。

粉质土直接剪切变形过程中的组构特征

采用直接剪切试验中的剪切带土样 ,利用电子探针进行定向表面的微观扫描 ,研究了粉质土在剪切变形过程中的组构特征。发展和完善了土的微观结构的实验方法 ,编制了实用的土颗粒图象处理软件和组构量概率统计程序 ,建立了各定向组构量的概率模型 ,提出角度组构量应该用二阶张量或四阶张量描述 ,给出了剪切变形过程中各组构量的统计分布变化的一般趋势。

基于直接剪切试验的海冰粘接力研究

在渤海海冰动力学本构模型研究中,基于Mohr-Coulomb屈服准则的黏弹塑性本构模型已经得到了广泛的应用。在此本构模型中,表征冰间黏结强度的粘接力是影响本构模型精度的一个重要参数,因次如何确定粘接力是一个重要的问题。本文首先通过理论分析,确定了影响粘接力的两个重要参数:温度和盐度,并建立了粘接力与温度和盐度的理论公式,并在实验室内,通过海冰试件的直接剪切试验,得到了粘接力与海冰温度和盐度的试验数据,通过数据拟合,分别得到了粘接力与温度和盐度的函数关系。由拟合函数可知,海冰的粘接力与海冰温度呈线性关系,粘接力与海冰的盐度呈负幂函数关系。

砂岩直接剪切试验三维离散元分析

为了研究高地应力作用下的深部岩体的剪切力学特性,将半经验半理论胶结接触模型植入离散元软件,模拟了砂岩的直接剪切试验,对砂岩的宏、微观特性进行详细的分析。模拟结果表明:砂岩的直剪数值试验过程可以分为3个阶段,即线性剪切阶段、应力衰减阶段及残余强度阶段;剪切过程中,外界做功主要转化为颗粒摩擦耗能,并始终存在着能量守恒;胶结破坏数目会随着剪应变的增大而增加,胶结拉区破坏数目大于胶结压区破坏数目,胶结破坏形式均由弯破坏形式主导;裂纹首先从剪切面两端产生,拉区裂纹产生于剪切面中间,向剪切面两端以及上、下侧扩展,压区裂纹从剪切面两端向中间扩展,最后拉区裂纹与压区裂纹相互贯通布满整个剪切面,在空间上最终形成一个截面呈椭球状的分布域;本文的直剪数值试验结果与砂岩剪切试验结果基本一致。

荆州城区黏性土三轴与直接剪切试验强度对比分析

直接剪切试验与三轴试验是测试土体强度参数的2种方法,2种试验方法各有其优缺点,比较土体三轴与直接剪切条件下的土体强度参数有积极的应用价值。以荆州城区黏性土为对象,进行直接剪切与三轴剪切试验(不固结不排水试验(UU)、固结不排水试验(CU)),比较不同试验方法下土体的强度参数,讨论不同试验方式和排水条件对土体抗剪强度参数的影响。在相同黏性土的情况下,UU试验的黏聚力大于CU试验,而内摩擦角远小于CU试验;UU试验的黏聚力大于直接剪切试验,而内摩擦角小于直接剪切试验;CU试验的黏聚力和内摩擦角均略大于直接剪切试验;UU试验的黏聚力最大,CU试验的内摩擦角最大。

人工配制生活垃圾强度特性的超大型直接剪切试验

将生活垃圾分为易降解材料、难降解材料和不可压缩的固体材料3大类,其比例为50%、15%、35%.在环境土工实验室,人工配制该比例的垃圾,采用超大型直接剪切试验仪器,进行了生活垃圾强度特性及抗剪强度参数的研究.研究表明,生活垃圾的强度与压缩时间和剪应变有关,且符合库仑定律,得到了初始孔隙比为2.9的生活垃圾在不同压缩时间及不同剪应变下的抗剪强度参数,黏聚力为9.69～15.64kPa,内摩擦角为18.73°～35.53°.

土工直接剪切试验和三轴剪切试验优缺点及适用范围

土工试验是解决土工问题的一个工作环节,通过对直接剪切试验和三轴剪切试验的优缺点对比分析,调整不同级别的建筑物对试验方法的选择,以使试验结果更加符合岩土工程运行工况。

浅谈土的直接剪切实验

直剪试验是最直接的抗剪强度的测定方法,其设备简单,操作简易。本文简单介绍了实验室内的直剪切实验,并提出试验中存在的问题及如何提高其试验质量的相关方法。以供参考。

尺寸效应对粉质黏土直接剪切试验强度指标的影响研究

本文通过现场人工取样,在相同室内试验条件下,对不同成因粉质黏土采用大体积试样和常规(规范法)试样进行了多组份的对比试验,试验研究成果发现试样体积效应对直接剪切试验结果有很大的影响,大体积试样土的强度指标c、φ值比常规(规范法)试验方法大,特别是黏聚力c值可相差一倍以上,坡积粉质黏土黏聚力c和内摩擦角φ值由于受颗粒组分的影响比常规(规范法)大一倍以上,研究成果对保证工程设计质量、安全和节约工程造价等具有重要的意义。

基于MTS 815岩石力学试验机的直接剪切测试夹具设计

深部岩石力学是深地工程实践的理论基础,深部环境下岩石剪切强度测试是探索深部岩石力学行为的核心手段之一。该文设计了一套针对圆柱试样的直接剪切实验的新型夹具,该夹具配合MTS 815岩石力学测试系统使用可实现深部岩石力学研究中的高温高压剪切试验、高温条件下的剪切流变测试以及岩石各向异性特征的剪切测试,亦可应用于普通的压力实验机来开展普通直接剪切实验。该新型夹具的设计和使用拓展了大型精密设备的使用功能,使设备资源得到充分利用。在科研层面上满足了深地科学的研究需要;在实验教学层面丰富了实践教学项目,顺应了当下高校实践教学改革的需求,提高了学生创新思维能力、培养了学生以实践需求为导向的解决问题的能力,并进一步推动了创新性实验设计。