Mohr—Coulomb强度理论与岩土力学基础理论研究

Mohr-Coulomb强度理论是土木，水利等工程和岩土力学，应用力学和结构强度研究中应用最多，最广泛的一个强度理论，它从1900年建立，1955年首次给出它在n平面的极限面的正确形大，70年代表达为应力角的形式，1998年给出应力不变量表达式，90年代给出它的相应的力学模型，2000年发现它存在的另一个问题，即Mohr-Coumb强度理论在某些情况下，不能反映结构改变对极限承载力的影响，这些发展过程是令人感兴趣的，长达100多年的过程，也是令人深思的，但从人们的认识过程看，可能也是一种规律，岩土力学基础理论的研究可能也是如此。

20世纪岩石强度理论的发展——纪念Mohr-Coulomb强度理论100周年

190 0年莫尔 (O. Mohr)教授建立了著名的莫尔 -库仑 (Mohr- Coulomb)强度理论。 10 0年来 ,岩石强度理论广泛吸引了工程师和物理学家 (包括工程地质专家、力学家、地球物理学家、材料科学家和土木、机械工程师等 )的注意 ,对岩石在复杂应力状态下的强度理论 (破坏准则 )以及它们的实验验证进行了大量研究 ,提出了众多岩石破坏准则 ,并进行了大量轴对称围压三轴试验和真三轴试验。对 10 0年来的岩石强度理论研究的发展和主要结果进行小结 ,特别是从理论上总结了从强度理论的下限 (莫尔 -库仑单剪强度理论 ,190 0 )到上限 (双剪强度理论 ,俞茂宏 ,1985 )到统一强度理论 (俞茂宏 ,1991)的发展。对 10 0年来岩石强度理论发展的回顾 。

基于Coulomb-Mohr强度理论的结构面对岩体稳定性影响的教学设计与实践

文章根据为本科学生而开设的《岩石力学》课程中结构面对岩体稳定性影响的教学内容,以岩体内单一结构面影响岩体稳定性为例,基于Coulomb-Mohr强度理论分析和推导了单一结构面影响岩体稳定性的计算方法,提出了易于学生理解和掌握的结构面影响岩体稳定性分析方法的教学组织和设计,并总结了教学中引导学生开展创新思维的具体方法。通过对所设计的结构面影响岩体稳定性计算方法在《岩石力学》课程中的教学实践,取得了良好的教学效果。According to the instructional contents of the influence of structural plane on the rock mass stability in the course entitled Rock Mechanics offered to undergraduates, taking the influence of a single structural plane on the stability of rock mass as an instance, the method for calculating the influence of a single structural plane on the rock mass stability based on Coulomb-Mohr strength theory is analyzed and derived in this paper. The organization and planning in teaching undergraduates the method for analyzing the influence of structural plane on the rock mass stability are also presented, which is easy for undergraduates to comprehend and master. The specific method for guiding undergraduates to develop innovative way of thinking during teaching activities are also summarized. Through teaching practice on the method for analyzing the influence of structural plane on the stability of rock mass in the course entitled Rock Mechanics, the expected teaching objective has been achieved.

基于Coulomb强度准则的重力坝岩石地基抗滑稳定系数的推演与教学设计

文章结合为本科学生开设的《岩石力学》课程中岩石地基抗滑稳定性分析的教学内容,以重力坝岩石地基抗滑稳定性分析为例,对基于Coulomb强度准则的重力坝岩石地基深层双斜滑移面、深层单斜滑移面和浅层水平滑移面的抗滑稳定系数计算方法进行了理论推演,依据稳定系数计算表达式探讨了提高重力坝岩石地基抗滑稳定系数的工程措施,给出了易于本科学生理解和掌握的岩石地基抗滑稳定性分析的教学组织和设计。通过将所设计的重力坝岩石地基抗滑稳定系数计算方法在本科生中的教学实践,可实现预期的教学目标。In combination with the instructional contents of anti-slip stability analysis for rock foundation in the course entitled Rock Mechanics provided for undergraduates, the method for calculating the anti-slip stability factor of deep double oblique sliding planes, single oblique sliding plane in rock foundation of gravity dam, as well as shallow horizontal sliding plane in rock foundation of gravity dam is derived based on Coulomb strength criterion by taking rock foundation of gravity dam as an example. The technical engineering measures to enhance the anti-slip stability factor for rock foundation of gravity dam are also discussed based on the formula to calculate the stability factor of gravity dam rock foundation. Both the instructional planning and organization for analyzing the anti-slip stability for rock foundation of gravity dam in the course, which are easy for undergraduate students to understand and master, are still proposed in this paper. Through practice on teaching the proposed method for calculating the anti-slip stability factor for rock foundation of gravity dam to undergraduate students, the expected teaching objectives can be achieved.

基于统一强度理论的扰损围岩巷道脆塑性解答

钻爆法施工常造成岩质巷道扰损区围岩性能劣化。针对扰损围岩、扰损外围岩的弹塑性状态下不同的扰损围岩巷道力学模型,采用统一强度理论、弹-脆-塑性模型和非关联流动法则,建立扰损围岩巷道有关应力、位移和塑性区半径的脆塑性解答,探讨巷道力学模型的转换路径及判定方法,并将结果进行对比、验证,获得各因素的影响规律。研究表明:提出的巷道脆塑性解答合理反映了中间主应力、围岩扰损范围和峰后强度、剪胀特性的综合影响,通过参数组合变换可退化为多种解答并得到正确性验证,具有重要的理论意义和应用前景;巷道力学模型判定与中间主应力、围岩扰损范围密切相关,显著影响巷道应力-位移分布和围岩特征曲线;支护压力和巷道稳定变形随着围岩峰后强度下降、剪胀特性参数增加而明显增大。

基于MCFT理论的PC空心板梁抗剪强度分析

为研究预应力混凝土空心板梁的抗剪强度,基于6次预应力混凝土空心板梁抗剪强度试验,对板梁斜裂缝扩展、极限抗剪强度开展分析,基于修正斜压场理论(MCFT),建立了板梁理论计算模型,研究了预应力混凝土空心板梁箍筋间距的等效间距法确定原则,对比试验数据,验证了其有效性并分析弯剪组合效应对抗剪强度的影响,针对预应力、配筋率、钢筋和混凝土强度等不同参数开展分析。结果表明:加载点位置抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为0.71,剪跨中点位置抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为0.99,支座位置纯剪状态下抗剪强度计算值与试验抗剪强度的比值为1.11,考虑弯矩后,板梁抗剪强度削弱,剪跨中点位置计算值与试验值更为接近;预应力混凝土空心板梁在弯剪组合状态下,全黏结预应力钢筋数量由2根提高到10根,抗剪强度提高21.7%;随预应力筋数量的增多,有效预应力大小对抗剪强度的影响更为显著,当弯矩为100 kN·m时,有效预应力由186 MPa增加到1395 MPa的过程中,2根预应力筋抗剪强度提高10.2%,6根预应力筋抗剪强度提高15.3%,10根预应力筋抗剪强度提高20.3%。

基于统一强度理论的自紧身管残余应力分析

基于统一强度理论,考虑材料拉压异性和鲍辛格效应的影响,采用双线性强化材料模型对身管进行自紧分析,推导了身管加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解,得到了弹塑性交界面半径、反向屈服半径的计算公式,提出了最佳自紧度和自紧压力的计算方法,通过与实验数据进行对比,验证了本文理论解的正确性,分析了材料拉压强度比、中间应力系数等参数对身管残余应力、弹塑性交界面半径、反向屈服半径和最佳自紧压力的影响。结果表明,反向屈服半径、弹塑性交界面半径、弹塑性交界面处残余应力与材料拉压强度比成正比,与中间应力系数成反比;最佳自紧压力与材料拉压强度比成反比,与中间应力系数成正比。

饱和含盐冻土冲击能量分析及动态强度理论

本文利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置探究冲击加载下含盐量和应变率对饱和含盐冻土动态强度的影响。试验结果表明,当含盐量介于0%~2%时,土体的动态强度大约随含盐量每增加1%而减小1.5 MPa;随应变率每升高250 s^(-1)而增大2.0 MPa。从能量角度分析,土体冲击过程中的吸收能密度大约随含盐量每增加1%而减小0.1 J/cm^(3);随应变率每升高250 s^(-1)而增大0.2 J/cm^(3)。基于能量平衡和断裂理论,推导了饱和含盐冻土压缩膨胀拉伸破坏模型的动态强度理论计算式,计算结果与试验结果误差不超过10%,且能预测动态强度随含盐量和应变率的变化趋势,表明该理论可以揭示饱和含盐冻土的动态破坏机理,为工程实践提供理论基础和借鉴意义。

基于MMF理论的碳纤维单向带复合材料细观强度的计算方法

针对单向带复合材料结构的承载能力和损伤失效特点,基于微观力学失效(MMF)理论对单向带复合材料的失效机制及损伤过程进行分析和预测,提出了一种确定单向带复合材料细观强度的跨尺度分析计算方法。以T300碳纤维/环氧树脂单向带复合材料为研究对象,首先建立单向带复合材料的细观尺度代表体积单元有限元模型,并采用应力放大因子方法实现单向带复合材料的宏观应力与细观应力的转换;然后结合单项带复合材料的宏观强度实验结果,设计单向带复合材料细观强度参数的求解流程,确定单向带复合材料的纤维及基体组分的细观强度。对于碳纤维/环氧树脂单向带复合材料,采用跨尺度分析计算方法可以得到碳纤维和环氧树脂基体各关键点所承受应力的极大值,其结果可用于单向带复合材料结构的疲劳强度预测。

基于砌块软化理论的部分灌孔砌体抗压强度的预测

根据全灌孔砌体和部分灌孔砌体在加载全过程中表现出的相同和不同,发现影响两类灌孔砌体出现差异的原因是砌块外壁稳定性的不同.依据适用于全灌孔砌体的砌块软化理论,在原模型中考虑稳定性的变化,将砌块软化理论的应用范围拓展至部分灌孔砌体中,提出用于分析部分灌孔砌体的修正模型.计算结果表明,提出的修正公式能够较为准确地预测部分灌孔砌体的抗压强度;与未修正公式的计算结果相比,修正公式的计算结果精度有较为显著的提升.

三参数双τ^(2)强度理论及其应用

针对工程中岩石、混凝土等材料在复杂应力状态下的破坏问题,提出了一种新的三参数双τ^(2)强度理论,利用3种特殊应力状态给出了数学表达式。考虑到极限应力比受材料性质的影响,选取不同压拉比、剪拉比应力值,对比分析了岩石、混凝土在不同应力状态下的理论数据与试验数据。结果表明:在新强度理论下理论预测曲线与混凝土、岩石材料在常见4种应力状态下的受力破坏相吻合,能够保证脆性材料在工程应用上的适用性和安全性。

基于TRIZ理论的航空螺旋桨叶片喷丸强度自动化测量系统的创新设计

为解决航空螺旋桨叶片喷丸强度测量过程繁琐和调试难度大的问题,分析了现有技术的缺陷和不足,提出了一种基于发明问题解决理论(TRIZ)的喷丸强度自动化测量方法。基于TRIZ理论中的冲突解决方法的反向作用原理,优化了现有的喷丸强度测试仪器。通过在阿尔门试片底座集成应变片传感器来实时计算喷丸强度大小,从而实现了自动化测量。此外,依据该解决方法设计了一套航空螺旋桨叶片喷丸强度的自动化测量系统,实现了测试方法的创新设计。

基于厚板理论下向进路充填假顶强度模型及应用

充填假顶作为下向进路式采场的直接顶板,其稳定是该法成功应用的关键,以充填假顶所需强度为研究对象,通过分析下向进路式采矿法典型工艺特征,确定了假顶危险力学状态,并将其简化为四边简支的厚板模型,借助厚板理论符拉索夫基本解答,分析了充填假顶拉应力分布状态,据此建立了下向进路充填假顶强度模型。通过实测大屯锡矿下向进路式采场充填体上覆压力,以最大监测结果0.35 MPa作为基础计算参数,分析确定了假顶底部极限拉应力为0.23 MPa,为保障假顶稳定,考虑1.5的安全系数,设计假顶抗拉强度0.345 MPa。采用FLAC 3D构建了3-1矿体下向进路式采场物理模型,并模拟分析了充填假顶在设计强度参数条件下服务矿体回采过程中应力分布及稳定性状态,矿体回采至最后一分层,假顶拉应力分布于0.10~0.23 MPa,最大值为0.23 MPa,与理论分析结果一致,假顶服务至分层回采结束,未出现塑性破坏。根据模型计算结果与数值模拟分析结果,推荐满足强度指标的最优配比为废石∶尾砂=8∶2,水泥添加量210 kg/m^(3),质量分数85%,并指导完成大屯锡矿3-1矿体下向进路式采场11万m^(3)充填实践,假顶服务矿体回采过程中未出现失稳引发安全事故,为矿体安全回采提供了强度保障,与矿山原设计相比,模型设计强度更加合理且经济,推荐的废石+铜渣尾砂膏体配比较矿山原充填配比节约32.30元/m^(3),累计节约充填成本355.30万元。

一种基于材料细观特征量的PBX拉伸强度理论模型

为给塑性黏结炸药(PBX)的力学强度设计提供支撑、探索材料细观特征量与材料强度之间的定量规律,应用微裂纹扩展区理论,将PBX炸药的单轴拉伸过程中力学响应特征的变化归结为扩展裂纹取向角度的增加,将扩展裂纹最大取向角与拉伸强度相关联,构建了基于材料细观特征量的拉伸强度理论模型,并采用不同温度的单轴拉伸实验验证了该理论模型的有效性。研究表明:该拉伸强度理论模型可以实现对PBX炸药拉伸强度与炸药微裂纹密度、颗粒/黏结剂界面性能以及颗粒/黏结剂体系的表观杨氏模量、泊松比等细观特征量之间关系的定量描述。

基于灰色理论的CBC单面冻融后抗压强度与孔结构参数关系研究

通过对水泥基材料(CBC)进行以NaCl溶液为冻融介质的单面冻融试验,探究CBC抗压强度及含气量、气泡间距系数、气泡比表面积、气泡平均弦长、气泡弦长大于20μm的弦长频率等微观孔结构参数随冻融循环次数增加的变化规律,并运用灰色理论对抗压强度与各孔结构参数的内在联系进行分析。利用灰色相对关联度筛选出微观孔结构参数中与抗压强度关联最大的参数,对其进行了相关模拟和预测,并建立宏观性能与微观孔结构参数间的定量关系。结果表明:随冻融循环次数增加,CBC抗压强度逐渐降低,冻融循环后期下降速率加快;试验过程中试件内部含气量、气泡间距系数、气泡平均弦长逐渐增大,而气泡比表面积逐渐减小;灰色Verhulst模型相较于GM(1,1)模型更适用于气泡弦长大于20μm的弦长频率的模拟;采用灰靶决策模型定义的综合孔结构参数与抗压强度关联性更强,基于综合孔结构参数建立的模型精度更高。

农业上市公司研发强度、税收优惠与创新绩效的关系研究——基于资源基础理论

农业是我国社会经济发展的基础性产业,提升农业上市公司的创新能力是推进农业现代化、实现乡村振兴的重要基石。资源是影响企业研发创新的重要因素,基于资源基础理论分析我国农业上市公司研发强度对创新绩效的影响及其作用机制,并将税收优惠纳入模型,进一步研究在不同土地资源禀赋条件下研发强度与创新绩效之间的关系是否存在差异,为农业上市公司制定研发战略和提升创新绩效提供经验数据与决策支持。以2011—2020年A股农业上市公司为研究对象,根据Hausman检验结果,采用双重固定效应模型实证分析研发强度与创新绩效的关系,并检验税收优惠在其中的调节作用。结果表明:农业上市公司研发强度与创新绩效之间存在倒U型关系,研究期内大多数样本公司处于曲线的上升阶段,而且税收优惠正向调节研发强度与创新绩效的倒U型关系。进一步进行机制检验发现,农业上市公司研发强度通过影响沉淀冗余资源作用于创新绩效;对于较高土地资源禀赋地区的企业,研发强度对创新绩效的作用更为显著。合理的研发强度对农业上市公司创新绩效增长有重要影响,因此我国农业上市公司应立足自身资源禀赋和发展实际,加强区域间研发合作,因地制宜地拓展农业多功能和增值增效空间,增加研发强度以更好地提升创新绩效,进而形成企业核心竞争力。未来要警惕研发强度过高带来的消极影响,政府相关部门应动态调整税收优惠政策,最大程度地发挥税收优惠的激励作用。

基于均匀化理论与上限分析的膨胀土滑坡稳定性分析

在膨胀土和滑坡共同作用下,隧道洞口段施工更容易引发地表开裂甚至滑坡等工程灾害,在隧道内采用微型桩群防治滑坡比抗滑桩具有优势。本文基于均匀化理论与上限分析对某高速公路隧道洞口段膨胀土滑坡的稳定性进行计算,并评价微型桩群和削方卸载不同组合方式的处置效果,计算时将微型桩群及桩周土通过均匀化理论等效为符合摩尔库仑强度准则的等效加固体来,以此提高计算效率,最后通过对现场削方+微型桩群加固处置后的滑坡变形监测来验证计算的合理性,得出如下结论:相较于土的强度参数,等效加固体内摩擦角保持不变,黏聚力从26kPa提高到85.36kPa。处置前后的滑坡稳定性评价结果表明,不做处理时,滑坡滑动面从滑坡上方岩土交界面延续到隧道洞口前;仅采用微型桩群加固时,滑坡安全系数在1.17左右,滑动面从岩土交界面延续到隧道洞口后;同时采用微型桩群加固和削方卸载时,滑坡安全系数提高到1.26~1.28,滑动面上缘由土石交界面前移。现场变形监测表明地表变形与深层土体变形均不超过3mm,该措施能保障滑坡的稳定性,同时也验证了计算方法的合理性,可为同类工程提供参考。

中国典型集体离职案例的思考与启示——基于事件理论分析改革开放40余年来的典型案例

企业员工集体离职对相关组织和员工群体影响深远。研究以1978年至2021年中国改革开放的43年为时间背景,从中国知网(CNKI)的5个子数据库中甄选出我国集体离职案例102个和典型集体离职案例16个。基于编码分析、事件分析等案例研究方法,主要发现:典型集体离职案例的事件强度在新颖度、中断度、重要度中占据其一,即具有代表性;事件空间主要受所在企业规模、行业地位、社会影响力等因素影响;事件时间主要受集体离职人员的层级、重要性、不可替代性等因素影响。分析典型集体离职案例既要考虑时代背景、法律变迁、文化冲突等宏观因素——这些因素可能诱发集体离职;更要考虑外部诱惑、股东更替、高管套现等微观因素——这些因素可能直接导致集体离职。集体离职的发生受到中国改革开放进程的影响:发生地呈现由沿海向内陆变迁的趋势;所涉行业多集中在制造业,这一点尤其在中国加入世贸组织后更加明显;离职人员所涉层级由高层向中层和基层扩展,同时涉及高层、中层和基层的连带离职对企业影响更大。研究还提炼出影响集体离职的宏观因素和微观因素的作用与特征模型,并有针对性地提出预防集体离职事件发生的意见建议。

基于应力-强度理论的角接触球轴承可靠性分析

角接触球轴承广泛应用于航空、航天和精密机床等转子系统,其可靠性对整个机械系统十分重要。文章通过对随机变量进行抽样,将抽取样本带入轴承力学模型以获得相应的最大接触应力,基于应力-强度理论建立了轴承可靠性分析的极限状态方程,使用主动学习Kriging模型(Active learning Kriging,AK)结合蒙特卡洛模拟法(Monte Carlo Simulation,MCS)的AK-MCS方法对角接触球轴承进行可靠性分析。

数字化对制造业企业碳排放强度的影响研究:理论建模与机制检验

“双碳”目标背景下,数字化与绿色化协调发展已成为我国经济高质量发展的重要抓手。首先,基于内生增长理论框架,拓展了夏皮罗(Shapiro,2018)提出的企业污染减排模型,区分了数字化影响制造业企业碳减排强度的技术进步效应和绿色创新效应,并提出相应的理论假设。其次,以2011—2019年沪深A股制造业上市公司数据为基准数据,实证检验了数字化对制造业企业碳排放强度的影响,证实了数字化生产率提升和绿色创新两条机制的存在性。再次,异质性研究发现,区域层面东、中部地区数字化抑制了企业碳排放强度的提升,但在西部地区该抑制作用并不明显;行业层面数字化对于技术和资本密集型制造业减排的影响更深;进一步,绿色创新机制在东部地区、技术和资本密集型制造业企业群都显著存在,但生产率提升机制在分组回归中并未表现出来。研究结论为精准评估数字化的减排效应、统筹制定差异化的数字赋能制造业绿色低碳转型政策提供经验证据。