高填方粗粒土干湿循环及蠕变特性三轴试验研究

白鹤滩水电站库区蓄水后,其高填方场地将长期经历水位升降,对于场地的变形和稳定来说十分不利。依托于白鹤滩水电站库区移民安置区消落带高填方场地稳定性研究项目,通过大型常规三轴剪切试验和蠕变试验分析了粗粒土在干湿循环作用和饱水条件下的应力应变关系、剪切形态特征、长期强度、变形规律等,得到主要结论如下:①粗粒土的强度随着干湿循环次数的增加逐渐降低;②干湿循环次数n≤3时,粗粒土试样先剪缩后剪胀,n>3时,粗粒土只有剪缩变形;③粗粒土的峰值偏应力随着干湿循环次数的增加逐渐降低,围压越高干湿循环作用对粗粒土抗剪强度损伤劣化的影响越大;④粗粒土的长期强度较剪切破坏强度有所降低,在低围压下降幅较小,一般情况下可达到剪切破坏强度的80%甚至更高,在高围压下由于颗粒破碎严重粗粒土的长期强度损伤较大。

水泥加固粉煤灰围岩三轴蠕变试验研究

隧道围岩的蠕变变形关系着其长期安全运营.为保证隧道围岩开挖后的蠕变稳定性,开挖前需使用水泥搅拌桩对粉煤灰软弱地层进行超前加固处理.但目前有关粉煤灰水泥土蠕变特性的研究较为缺乏.采用FLAC3D模拟隧道开挖得到围岩应力状态,基于此对加固后的粉煤灰水泥土围岩,进行室内三轴蠕变试验以研究围岩的蠕变特性.试验结果表明:偏应力载荷作用下,水泥加固后试样与重塑试样蠕变过程具有明显的差异性,加固后试样稳定蠕变阶段速率小于重塑试样,且加固后试样蠕变应变较小,最大可降低96.6%;此外,当偏应力超过试样的长期强度时,重塑试样提前进入蠕变加速阶段,而隧道围岩在经过水泥加固后,隧道各位置围岩的蠕变量同比减小70.2%以上.隧道围岩所受荷载与其长期强度之间的大小关系,决定了围岩的蠕变状态.

动荷载作用前后级配碎石桩力学特性变化三轴试验研究

为探究动荷载作用前后级配碎石桩力学特性变化规律,利用SDT-20三轴试验仪,进行2种级配碎石桩在振动前后的三轴剪切试验。根据力学理论及试验数据,详细分析了动荷载作用对级配碎石桩内摩擦角和似黏聚力的影响。结果表明:动荷载作用对大粒径碎石桩的似黏聚力影响较大,对小粒径碎石桩内摩擦角和似黏聚力影响均较大;动荷载作用会使得碎石桩颗粒产生从自组织硬化到软化的循环往复的过程。

基于动三轴试验的不同细粒含量尾矿砂地震液化判别研究

对江西德兴某尾矿库的不同细粒含量尾矿砂开展土样的基本物理力学性质试验,得到土样的物理性质指标和颗粒级配曲线,再通过动三轴试验得到土样的时程、动强度和液化应力比曲线。各种关系曲线显示:液化过程中,尾矿砂试样的强度迅速下降,形变和孔压逐渐增大,最终导致液化破坏;在试验中围压越大,细粒含量越少,液化所需要的动应力越大;液化应力比与液化振次之间的归一性良好,近似于线性相关。根据抗液化剪应力法计算出不同条件下土样的液化判别结果可知:在保持单一变量下,35%细粒含量尾矿砂的液化可能性FL和15%、25%细粒含量尾矿砂相比,分别增加了约28.5%、10%;等效振次(烈度)为30(8度区)的液化可能性FL和等效振次(烈度)为8、12(6、7度区)的液化可能性FL相比,分别提高了约160%、73%;深度为12m的液化可能性FL同深度为3m、6m、9m的液化可能性FL相比,分别减少了约14.5%、12%、7%。

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验方法

对沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验方法进行了研究,提出了完整的试件制备方法、试验设备要求以及试验的边界条件、温度条件和荷载条件等试验参数.对芯样空隙率与原样试件空隙率的转换关系进行了研究,结果表明:放大原样试件的空隙率,可以保证芯样的空隙率满足要求.对沥青混合料流变数的确定方法进行了研究,提出了采用三次样条插值函数分段拟合永久应变-荷载作用次数的关系曲线,分析了永久应变速率的变化规律,并以此确定了沥青混合料的流变数.重点研究了温度和荷载应力对沥青混合料流变数的影响,确定了最佳试验温度(45℃)和轴向应力(700 kPa).最后,对试验方法的重复性和再现性进行了分析,确认该方法精度高,可以作为沥青混合料抗永久变形能力评判的标准试验方法.

三轴试验在复杂土壤力学行为分析中的关键作用

本文旨在探讨三轴试验在复杂土壤力学行为分析中的关键作用,通过详细介绍试验方案、试样制备以及对CU蠕变试验结果的分析,深入研究复杂土壤在试验条件下的力学响应。试验方案的设计考虑了非饱和氯盐渍土等复杂土壤类型,采用了分级加载蠕变方式,为试验提供了可靠的数据基础,试样制备过程中对盐渍土的处理,有效保证了试验的可重复性。通过对CU蠕变试验结果的分析获得了应变时间曲线,揭示了土壤在分级加载蠕变方式下的变形特性,并深入了解土壤在不同加载阶段的力学行为。最后建立了与复杂土壤力学行为相关的Singh-Mitchell蠕变模型。通过优化模型参数能够更准确地描述土壤的蠕变特性,为工程设计和施工提供可靠的参考。

三轴重复荷载作用下AC-13沥青混合料永久变形试验分析

采用半正弦波间歇荷载,使用MTS(Material Test Systerm)材料试验机对AC-13沥青混合料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究试验温度和应力水平对沥青混合料永久变形特性的影响,得到了AC-13沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的永久变形规律,对永久应变与荷载作用次数、应力水平和温度的关系进行非线性回归分析,提出来能够全面反映沥青混合料永久变形特性的模型,并绘制了不同温度下的三维图形,直观全面地反映沥青混合料变形的特性。

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

采用半正矢波问歇荷载，进行了4种不同沥青混合料的三轴重复加载永久变形试验。以流动教为评价指标，研究混合料性质（级配组成、沥青用量和空隙率）、试验温度和应力水平对混合料高温性能的影响，对永久应变与荷载作用次数的关系进行非线性回归分析，提出了能够全面反映重复荷载下沥青混合料的永久变形特性的模型。结果表明：AC16流动数最高，AC13C次之，而AC20和AC13F流动数相对较小；沥青用量增加0．5％，流动教下降20％～30％；空隙率从4％增加到7％，流动数下降50％左右，应力水平越大，温度越高，流动数越小，而降低幅度也减小；在极端高温和重裁下，不同沥青混合料的流动数较小，其变化幅度不大，不足以明显区分混合料的高温性能.

基于三轴重复加载蠕变试验的温拌胶粉改性沥青混合料高温性能研究

为研究温拌沥青混合料中橡胶粉目数及温拌剂对胶粉改性沥青混合料高温性能的影响,进行了温拌前后不同目数的胶粉改性沥青混合料在40℃、50℃、60℃下的三轴重复加载蠕变试验。试验结果表明,较高温度、较小应力下,温拌混合目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@CM)的高温性能最优,温拌60目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@60M)次之,热拌60目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@60M)性能略差,热拌混合目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@CM)性能最差;高温、大应力下,温拌混合目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@CM)的高温性能最优,温拌60目胶粉改性沥青混合料(WRMAM@60M)次之,热拌混合目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@CM)性能略差,热拌60目胶粉改性沥青混合料(HRMAM@60M)性能最差。根据蠕变试验结果拟合出基于改进的Burgers模型的黏弹参数,从黏弹参数角度进一步解释温拌前、后不同目数的胶粉改性沥青混合料高温性能的变化规律。

沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验研究

对沥青混合料永久变形的三轴重复荷载试验方法进行了研究,提出了完整的试件制备方法、试验的边界条件、温度条件和荷载条件等试验参数;并对3种沥青混合料在不同应力和温度条件下了进行重复加载动三轴试验,得到了永久变形的关系曲线以及流动数,分析了沥青用量、温度、偏应力等对沥青混合料永久变形的影响。

北山花岗岩短长期常规三轴力学特性试验研究

为研究北山花岗岩的物理力学特性,开展了常规三轴、蠕变和松弛试验,研究过程与结论如下:(1)开展北山花岗岩在不同围压条件下的常规三轴压缩试验,对比分析试样的变形和破坏形式等力学特征,得出北山花岗岩岩石破坏时的不可恢复变形较小,且随着围压增大未出现脆-延性转变现象的结论;(2)开展北山花岗岩单级蠕变试验及不同围压条件下的多级蠕变试验,分析不同偏应力的形变和单级蠕变的蠕变速率,得出北山花岗岩的蠕变形式为非稳定蠕变,其应变曲线出现了典型的蠕变三阶段特征的结论;(3)开展北山花岗岩单级应力松弛试验及循环松弛试验,分析偏应力的变化规律,得出北山花岗岩在应力松弛过程的初始松弛阶段,其偏应力下降速率很快,在较短时间内即能够达到稳定状态的结论。

向家坝水电站坝基挤压带岩石三轴蠕变试验及非线性黏弹塑性蠕变模型研究

基于岩石常规三轴蠕变试验成果,研究向家坝水电站坝基挤压破碎带砂岩蠕变力学特性,分析岩石轴向和侧向蠕变规律。在低应力水平下,岩石仅发生衰减蠕变和稳态蠕变,而且稳态蠕变阶段的应变速率为非零常数,蠕变量不可忽视,岩石变形满足Burgers蠕变模型。当应力达到一定水平时,岩石经过衰减蠕变和稳态蠕变之后发生加速蠕变破坏。不同围压下蠕变破坏特征不同,尤其是加速蠕变启动时间的差别较大,据此提出加速蠕变启动元件。通过将加速蠕变启动元件与Burgers模型串联,建立一个新的岩石六元件非线性黏弹塑性蠕变模型,并从理论上对其蠕变力学特性进行讨论。推导三维应力状态下的岩石蠕变本构模型公式,研究蠕变参数辨识方法。通过与试验曲线的比较,显示所建非线性蠕变模型的正确性与合理性。

软岩三轴蠕变特性的试验研究

采用重力加载式三轴流变仪,在低围压条件下对龙口矿区含油泥岩的蠕变特性进行三轴蠕变压缩试验研究,重点观察和分析蠕变条件下围压对岩石蠕变参数的影响,同时对其他时效变形特点进行分析。试验结果表明,含油泥岩存在一个起始蠕变应力阈值,该阈值随围压的加大呈线性增加;其蠕变破坏应力也大致与围压成比例关系,但两者随围压的增长率差异很大。含油泥岩的蠕变只有2个阶段:当轴向应力小于蠕变破坏应力时,蠕变呈衰减状态;当轴向应力大于蠕变破坏应力时蠕变转化为加速状态,但试验中没有观测到等速蠕变阶段。含油泥岩黏滞系数较小,显示出其流动变形大的特点。虽然黏滞系数近似为围压的线性函数,但增长率远小于前两者,表明低围压对软岩的流动变形影响较弱,该结果可为蠕变型软岩巷道的稳定性控制提供一定的试验依据。

三轴压缩蠕变试验下石英云母片岩各向异性蠕变特性研究

对石英云母片岩进行三轴压缩蠕变试验,研究丹巴水电站石英云母片岩的三轴蠕变特性及其各向异性特性。按轴向荷载与层理面关系加工成平行组和垂直组2组试件,开展分级加载方式进行不同围压条件下的蠕变试验。试验研究表明,石英云母片岩具有蠕变特性,包括瞬时变形、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变阶段;采用带Kachanov蠕变损伤律的蠕变模型来描述石英云母片岩的蠕变特性,并进行蠕变参数辨识,拟合结果显示此模型能很好地描述石英云母片岩的蠕变特性;根据试验结果获得2组试件的长期屈服强度、破坏形态、瞬时变形参数和稳定蠕变速率,分析表明石英云母片岩的蠕变力学特性具有明显的各向异性特性。层理面与轴向荷载垂直的试件较层理面与轴向荷载平行的试件的强度、弹性剪切模量、体积模量和黏性系数相对较大,表现出较高的抗变形和抗破坏能力;平行组以剪切破坏为主,垂直组破坏时出现侧向鼓胀现象,显示出延性破坏的特点;2组石英云母片岩试件的瞬时应变量和稳定蠕变速率都随着应力水平的提高而增大。

断续双裂隙砂岩三轴卸荷蠕变特性试验及损伤蠕变模型

为研究卸荷条件下裂隙岩体的蠕变特性,以通过对砂岩切割并充填水泥砂浆制备的裂隙试样为对象,开展了恒轴压分级卸围压三轴卸荷蠕变试验。试验结果表明:试件在破坏时对应应力差最小的是缓缓和陡缓裂隙组合岩体,其次为陡陡裂隙组合岩体和完整试样;从变形特点来看,相同应力状态下,瞬时应变与蠕应变从大到小的顺序依次均为缓缓、陡缓、陡陡裂隙组合岩体和完整岩石。采用元件模型对各试件不含加速蠕变阶段的变形进行的拟合显示,可采用同一形式的本构模型对裂隙岩体和完整试样进行描述。根据这一结论提出了基于Lemaitre应变等效原理和Sidoroff能量等价原理的裂隙岩体损伤蠕变模型,并与室内试验结果进行了对比与分析。该模型可通过完整岩石蠕变模型参数推导裂隙岩体蠕变模型参数,从而建立了完整岩石与裂隙岩体间的关系。

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。

沥青混合料重复加载蠕变试验研究

文章针对沥青混合料高温蠕变特性,选择沥青路面常用的四种沥青混合料类型,LSPM-30、AC-20、AC-25及SMA-13,在同一温度下进行重复加载蠕变试验研究。通过三轴重复加载蠕变试验研究其力学特性规律,根据试验结果区分不同类型的沥青混合料之间的性能差异,以便更好地了解沥青混合料的力学特性,旨在为路面结构的设计提供可靠的数据支持,以及更有价值的信息。

粉砂质泥岩的三轴蠕变试验研究

为了揭示分布于北天山中西部的志留系上统紫红色粉砂质泥岩的蠕变特性,为拟建于此的某深埋越岭特长隧洞的设计、施工,以及长期稳定问题评价提供依据,通过钻孔取样进行了三轴蠕变试验研究。试验在5台岩石三轴蠕变试验机上进行,围压分别为0、5、102、03、0 MPa。试验取得以下主要成果:1)揭示了这类黏土岩的蠕变特性可用西原模型加以描述,并由此建立了蠕变本构方程;2)采用曲线求参法求解了各流变参数;3)采用叠加原理与等时曲线法获得了岩石的长期强度;4)各蠕变参数随围压的升高而增大,长期强度较瞬时强度降低的幅度亦随围压升高而增大,单轴条件下降低25%,30MPa围压时降低52%;5)抗剪断长期强度较瞬时强度降低了60%(内聚力)和36%(内摩擦角)。这些成果为工程建设提供了科学依据,试验方法与成果整理方法可供同类工程参考。同时,还通过常规试验获得了该类岩石的主要物理力学性能,这将有助于蠕变试验成果在其他工程中类比使用。

延安Q_2黄土三轴蠕变特性试验研究

对延安地区Q2黄土进行了三轴蠕变试验,通过试验得到了延安Q2黄土不同含水率及不同围压条件下应变-时间曲线和应力应变等时曲线。经过曲线分析发现,应力水平、围压及含水率对延安Q2黄土的蠕变特性具有较大影响,且当应力水平高于试样的屈服应力时,Q2黄土表现出显著的非线性蠕变特性。根据蠕变试验结果及模型原理,利用类比法建立了三维应力状态下的黏弹塑性蠕变模型。在此基础上,建立了考虑瞬时损伤的黄土蠕变本构模型,并运用拟牛顿法对模型中的各项参数进行拟合,结果表明:该本构模型适用于延安地区Q2黄土的蠕变研究,同时,期望该研究成果能为黄土高原其他地区岩土工程设计提供理论及实践意义。

三轴压缩下含瓦斯煤样蠕变特性试验研究

介绍自主研制的含瓦斯煤岩三轴蠕变试验系统。利用三轴蠕变试验系统对含瓦斯煤样进行一系列三轴蠕变试验,得到不同蠕变载荷、不同围压和不同瓦斯压力条件下的蠕变结果。试验结果显示,蠕变载荷、围压和瓦斯压力是影响含瓦斯煤样蠕变特性的重要因素;含瓦斯煤样的蠕变行为可以表现出衰减蠕变和非衰减蠕变2种形态;减速蠕变阶段是弹性后效的结果;稳态蠕变速率受蠕变载荷、围压和瓦斯压力的影响,并且随蠕变载荷和瓦斯压力的增大而增大,随围压的增大而减小;加速蠕变阶段是含瓦斯煤样破坏的开始。基于试验结果,详细分析含瓦斯煤样的减速蠕变和稳态蠕变阶段的蠕变速率,给出能分别描述减速和稳态蠕变阶段蠕变速率的幂函数和指数函数方程。利用规范化方法建立能反映稳态蠕变速率、蠕变载荷、围压和瓦斯压力之间关系的数学方程,利用该方程可以很容易地预测各种应力状态下稳态蠕变速率的大小。