砂柱法制样及剪切速率对黏性粗料三轴试验的影响

对砂柱法和常规方法制备的黏性粗粒土三轴试样进行饱和试验,对比其饱和效果,同时为论证砂柱对土体排水效果、应力-应变关系和强度特性的影响,开展砂柱法试样和常规试样在不同剪切速率下的三轴CD剪试验,并讨论剪切速率对试验的影响。试验结果表明:砂柱法配合反压饱和6 h,试样基本饱水均匀;常规试样的速率敏感度较高,随着剪切速率的增大,强度指标φd减小、Cd增大,同一围压下,峰值偏应力减小;体应变εv与剪切速率呈反比,且围压越大,越不利于土体排水,峰值偏应力减小的幅度越大;剪切速率与Ei呈反比,与Bi成正比,邓肯-张模型参数Rf、k、n、D和F值随剪切速率的增大而减小;砂柱法制备的试样速率敏感度较低,且砂柱法试样在0.3 mm/min剪切速率下具有同常规试样0.03 mm/min剪切速率下相似的三轴应力-应变特征;该方法获取了相近的CD剪强度指标和邓肯张模型参数,同时缩短了试验在饱和-固结-剪切3个阶段的用时,大幅提高了试验效率,具有良好的经济效益。研究结果可为与黏性粗粒土三轴试验相关的实践和研究工作提供参考。

Liakopoulos砂柱重力排水试验初始应力场生成方式简析

Liakopoulos砂柱重力排水试验被广泛应用于流-固耦合数值分析结果的验证,FLAC3D软件由于具有强大的流固耦合分析功能被众多学者所青睐。在应用FLAC3D软件进行流固耦合分析前,要完成与实际情况相符的初始应力场的生成。在Liakopoulos砂柱重力排水试验模型不配置流体计算模式下,分别采用设置初始应力和不设置初始应力两种方式生成初始应力场,分析比较两种方式生成的初始应力场,并对计算过程中所需计算时间以及对计算数据的需求量大小进行了比较。结果表明,采用不设置初始应力的方式生成初始应力场虽然需要软件运行较长时间,但是不易出错,便于用户使用。在应用FLAC3D进行分析时,初始应力场设置建议采用不设置初始应力的方式生成。

干砂最大剪切模量的共振柱与弯曲元试验

对德国4种干砂试样进行了共振柱与弯曲元对比试验,旨在分析弯曲元法测定砂土最大剪切模量时存在问题和解决方法。研究表明:时域初达法判定的剪切波传播时间较其他方法具有更好的稳定性;弯曲元试验测定最大剪切模量输入电压脉冲频率的减小而减小,衰减程度因砂土类型而异,该影响随围压的增大而减弱;对比分析表明,弯曲元与共振柱试验测定的最大剪切模量具有良好的线性关系,对柏林砂和不伦瑞克砂,存在一个临界最大剪切模量,小于该临界值时,弯曲元测值大于共振柱测值,而大于该临界值时,前者小于后者,两者差值随土样刚度增大而增大。对比研究指出,弯曲元试验尽可能采用合适高频脉冲电压作为激发电压,实践中应事先与共振柱试验进行对比。

分析一维砂柱弥散试验数据的反函数法

文中将描述一维、稳定流场和连续注入定示踪剂浓度条件下的半无限砂柱弥散试验中示踪剂浓度随时空变化的近似解析解进行了反函数变化．变化后的数学表达式能够用以分析试验中得到的ｃｉ～ｔｉ或ｃｉ～ｘｉ数据，以确定介质的纵向弥散系数ＤＬ和渗透速度ｕ．与原有方法相比较，反函数法具有：能够消除在求参过程中，人为因素对计算结果准确性的影响；不仅可以计算出ＤＬ值，而且还可以计算出ｕ值；在ｃｉ～ｔｉ或ｃｉ～ｘｉ数据不充分的情况下，仍可以应用；整个求参计算过程可以程序化。

沙漠砂混凝土框架柱抗震性能试验研究

为研究沙漠砂混凝土框架柱(DSCC)的抗震性能,对15根缩尺比为1/2的框架柱开展了拟静力试验。以剪跨比、轴压比、配箍率、沙漠砂替代率和配筋率为设计参数,对构件的破坏过程、破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性性能和刚度退化等抗震性能指标进行分析。结果表明:沙漠砂混凝土框架柱的滞回曲线较饱满,其各项抗震性能与普通混凝土柱较接近,整体上具有较好的抗震性能;沙漠砂替代率由0,20%,40%,60%,80%逐渐增加时,沙漠砂替代率为40%的试件其各项抗震性能指标均较好,沙漠砂替代率为60%的试件,各项抗震性能指标与普通混凝土柱的较接近;剪跨比由1.32,1.70,2.08,2.64,3.02逐渐增加时,试件依次发生剪切破坏、弯剪破坏和弯曲破坏;轴压比由0.17,0.26,0.35逐渐增加时,其峰值荷载提高近20%,延性提高近5%,等效黏滞阻尼系数提高近10%;配箍率由0.64%,0.97%,1.29%逐渐增加时,其峰值荷载提高近5%,延性提高近30%,等效黏滞阻尼系数提高近25%;配筋率由1.55%,2.03%,2.58%逐渐增加时,其峰值荷载和延性分别提高近30%,等效黏滞阻尼系数提高近10%。

考虑级配影响的珊瑚砂最大动剪切模量试验研究

对不同级配的南沙岛礁珊瑚砂进行共振柱试验,测试不同孔隙比e的珊瑚砂在20~300 kPa围压下的最大动剪切模量G_(0),分析不均匀系数C_(u)、平均粒径d_(50)和细粒含量F_(c)对珊瑚砂G_(0)的影响,并建立珊瑚砂的G_(0)经验模型。结果表明:珊瑚砂的孔隙比e普遍大于陆源砂砾土;同一有效围压σ'0下,珊瑚砂的G_(0)-e曲线随C_(u)的增大而降低,随d_(50)的增大而升高,以F_(c)≈20%为界,随F_(c)的增大先降低后缓慢升高;陆源砂砾土的G_(0)经验模型将低估珊瑚砂的G_(0)值;F_(c)对G_(0)影响的本质是不同细粒含量的珊瑚砂具有不同的C_(u)和d_(50),C_(u)和d_(50)对G_(0)的影响隐含了F_(c)对G_(0)的影响。基于Hardin模型给出考虑C_(u)、d_(50)影响的珊瑚砂G_(0)预测模型,并引入修正系数A',以考虑颗粒类型等复杂因素的综合影响,采用不同海洋珊瑚砂的试验数据对G_(0)预测模型进行验证。

砂柱试验顶流施加前初始应力场生成方式分析

采用FLAC3D对Liakopoulos砂柱重力排水试验中顶流施加前砂柱初始地应力场进行数值模拟,在顶部流体施加前砂柱初始地应力场的生成采用多种方式计算生成,通过比较不同方式生成的初始地应力场结果,得出不涉及孔隙水压力时初始地应力场生成方式的特点。建议:在不涉及孔隙水压力时,初始地应力场生成采用直接赋弹塑性本构模型和相应的材料弹塑性强度特性,而后采用‘solveelastic’命令,软件自动先弹性求解,后弹塑性求解的方式生成初始地应力场。

砂柱微生物注浆的水力渗透性质试验研究

为了有效实现防渗堵漏,对砂柱微生物注浆的水力渗透性质进行试验研究。砂柱微生物注浆采用巴氏芽孢杆菌菌种,向试验装置中注入胶结液与菌液,静置完成微生物注浆。对实际工程问题物理模型进行简化处理,构造满足工程特性的数学模型,对模型赋予参数、初始条件及边界条件,为砂柱微生物注浆水利渗透性质试验提供依据。构造均质高孔隙率砂岩非稳定达西渗流数学模型,计算可体现砂柱微生物注浆水力渗透性质的孔隙率与渗透率。将已有实验结果和数值模拟结果进行比较,对数值模型合理性进行验证。通过观察孔隙率与渗透率对砂柱微生物注浆的水利渗透性质进行试验分析。结果发现,砂柱微生物注浆可降低砂柱孔隙率与渗透率,提高砂土水力渗透性质。

砂柱式支护体结构设计及力学性能试验研究

为解决东大煤矿沿空留巷巷旁支护体结构设计不合理导致支护强度不足的难题,通过砂柱承载力预试验、理论计算、砂柱力学试验等方法,对原有沿空留巷巷旁支护体结构进行优化设计。结果表明:当砂柱填充的砂石材料配比为1∶1并同时对充填材料加水振动使得充填材料密度达到最大且砂柱稳定性最优;砂柱变形量随压力机下压而逐渐增大,当压力表读数为32 MPa时,砂柱的下部区域处于基本破裂状态且加水砂柱比不加水砂柱能承受的极限载荷大。经验证,采用优化后的砂柱支护体能够满足沿空留巷支护强度要求,提高了生产效率。

砂柱试验注水前初始有效应力场的生成方式研究

利用FLAC3D对Liakopoulos砂柱模型在没有水流通过砂柱时的初始地应力场的生成进行分析研究,分别考虑了在设置初始应力时和不对初始应力进行设置情况下,生成的初始地应力场的差别,通过详细分析在设置初始应力条件下三种生成初始地应力场的结果,并与不对初始应力进行设置情况下分别采用这三种方式生成的初始地应力场进行比较后,得出结论:在尚无水流通过砂柱情况下,FLAC3D中的三种初始地应力场生成方法均可用来在设置初始应力时生成初始地应力场,并且,在设置了初始应力时,这三种方式生成的初始地应力场结果和不对初始应力进行设置情况下生成的结果相同,计算时间略有节省。建议:在尚无水流通过砂柱情况下,采用不对初始地应力场设置的方式进行生成。

用砂柱试验法求粗粒无压含水层给水度的探讨

通过室内砂柱试验,认为粗粒无压含水层与细粒无压含水层类似,具有相当高的毛细上升高度和饱和毛细上升高度,也具有相当长的滞后释水时间。对现有规范、水工手册所提供的求取结水度的标准曲线法及有关公式的适用性提出疑问。认为在目前情况下,用室内砂柱试验法求粗粒无压含水层的给水度是可取的.

砂柱自排水试验网格划分与计算效率关系研究

文章以常被学者们用于其开发基质吸力模块验证的砂柱试验为依托,主要分析讨论了网格划分大小对砂柱自重排水试验计算效率的影响,对于Φ0.1m*1m的砂柱模型,分别划分成0.1(160000步砂柱中的水就完全排出)、0.05(26300步砂柱中的水就完全排出)、0.025(340000步砂柱中的水就完全排出)的四面体网格尺寸,后续流体计算的时步大小分别为1.1e-5、2.9e-5、5.0e-6,表明网格划分越细,流体计算时步越小,计算效率越低。

薄壁方钢管砂卵石组合柱稳定承载力性能的正交法分析

通过薄壁方钢管砂卵石组合柱稳定承载力试验,拟合推导出适合一定条件下的承载力计算式。并在此基础上以组合柱稳定极限荷载为目标函数,以砂卵石压实系数、组合柱长细比及宽厚比为因素,采用正交试验设计方法设计不同因子水平的试验,进行直观分析。结果表明:宽厚比影响最大,压实系数次之,长细比影响不大。并且得出了组合柱承载力的最佳正交组合,即压实系数为87.7%、长细比为24.2、宽厚比为30。

不同应变条件下橡胶颗粒‑砂混合土动模量和阻尼比的联合试验研究

针对共振柱和动三轴两种不同仪器设备的试验性能和已有相关研究存在的问题,采用共振柱和循环三轴联合试验,研究了废弃轮胎粉碎橡胶颗粒⁃砂混合土在宽剪应变范围内动模量和阻尼比的动力学特性。结果表明:共振柱试验得到的初始动模量明显比动三轴试验结果要大,动三轴试验得到的初始动剪切模量对应的应变幅值较大引起测得的初始剪切模量偏小。采用共振柱获得的初始剪切模量来计算联合试验测得的宽应变范围内动模量比和阻尼比较为合理。同时发现,当剪应变幅值较小时,橡胶颗粒含量越高,混合土的阻尼比越大,主要由橡胶颗粒初始材料阻尼较大引起;当剪应变幅值较大且超过某临界值后,橡胶颗粒材料阻尼比随橡胶含量增加而减小,主要由混合料的应力⁃应变关系曲线对应的滞回阻尼越小引起。

坝基含砂黏土的动剪切模量和阻尼比试验研究

通过对某大坝坝基的含砂黏土试样开展共振柱试验,得到含砂黏土在10^-6 ～ 10^-4剪应变处的动剪切模量G与阻尼比D的变化曲线及规律,分析了固结压力对动剪切模量、阻尼比和最大动剪切模量的影响,讨论了最大动剪切模量和最大阻尼比随含砾量变化的规律.研究结果表明,在小应变（10^-6～10^-4）范围内含砂黏土动剪切模量G随剪应变γ增大而衰减,随团结压力增大而增大;阻尼比D随剪应变增大而增大;最大动剪切模量Gmax随着含砾量的增加而增大,但最大阻尼比随含砾量的增加而减小.

抽油泵的泄油防砂技术设计与试验

近年来，国家和企业对环保高度重视，因此，对油田井下作业施工中实现清洁化作业．减少地面污染．改善作业施工环境的要求就越来越高。“三低”油田井下作业最有效的环保措施是在井下管柱上使用泄油器，作业施工时可以利用泄油器消除溶解气和压力影响，将管柱内的油气水排到井筒内，起到环保作用。同时，抽油泵在井下生产过程中，其柱塞和固定凡尔经常被泥沙、垢片、杂质堵塞．造成抽油泵柱塞被卡、固定凡尔失效．降低油井检泵周期．增加生产成本，影响原油产生。为此．设计了泄油且防砂的抽油泵。

基于共振柱的海砂动剪切模量和阻尼比探究

动剪切模量和阻尼比是砂土关键的非线性动力特性参数,对其合理的确定直接影响着相关工程的稳定性和安全性。基于共振柱实验设备,针对舟山某海域海砂分别开展了从干燥到饱和状态间3种不同饱和度时的动剪切模量和阻尼比特性的试验研究。同时,系统地研究了小应变加载工况下不同围压和不同饱和度对该海砂动剪切模量和阻尼比的影响,并且用Martin-Davidenkov模型以及阻尼比经验公式分别拟合给出了该海砂在小应变下的G/Gmax-γ和D-G/Gmax曲线的拟合方程参数值。研究表明:同一围压下,最大动剪切模量Gmax随饱和度ω的增大而减小;动剪切模量比随剪应变的增大而减小;阻尼比随剪应变的增大而增大;给出Martin-Davidenkov模型以及阻尼比经验公式的拟合方程参数值。

圆铝合金管-海水海砂混凝土柱的轴压力学性能

为了研究不同试件长径比和径厚比对铝合金-海水海砂混凝土柱轴压性能的影响,对16个圆铝合金管-海水海砂混凝土柱轴压性能试验,试验过程中考虑了构件初偏心的影响。通过试验研究,得到了圆铝合金管-海水海砂混凝土柱的破坏形态,通过分析荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、截面横向变形系数、延性系数等性能指标,揭示了圆铝合金管-海水海砂混凝土柱受压工作机理,明确了铝合金管与混凝土之间的协同工作机制,并给出铝合金-海水海砂混凝土柱轴压实测承载力与规范中钢管混凝土轴压计算承载力的比较分析。试验结果表明:圆铝合金管海水海砂混凝土轴心受压柱破坏形态主要表现为剪切与压弯破坏;其组合提高了承载能力,并表现出良好的组合效应和塑性性能。

地下水人工回灌气相堵塞特征的试验研究

地下水人工回灌可以高效地利用雨季丰沛的水量来缓解地下水过量开采造成的海水入侵、泉水断流等环境水文地质问题,但回灌堵塞一直是制约人工回灌效率的关键问题。针对雨洪水回灌携带的大量气泡问题,设计室内砂柱试验模拟装置,利用曝气水进行人工回灌,定时记录试验过程中测压管读数及出流流量,利用达西定律计算各层渗透系数,研究气相堵塞的发展过程和规律。结果表明:回灌过程中由于气相堵塞导致含水层渗透系数随时间呈指数衰减,气相堵塞主要发生在介质浅表层(0~30 cm),且随时间有向下发展的趋势,堵塞速率随深度的增加逐渐减小,在回灌过程中适时停灌进行排气有利于减小气相堵塞对回灌效率的影响。

玻璃细集料混凝土柱的抗震性能有限元分析

为了研究骨料替代率、长细比、轴压比和偏心距等变化参数对玻璃集料混凝土柱的抗震性能影响,采用ABAQUS有限元分析软件创建21组玻璃集料混凝土柱模型,进行拟静力试验数值模拟;分析了各构件的滞回性能、水平承载力、延性、耗能及刚度退化情况。结果表明:各试件的滞回曲线均呈梭形且较为饱满;100%骨料替代下玻璃混凝土柱的抗震性能良好,与自然集料混凝土柱相近,且优于50%骨料替代下的玻璃混凝土柱;随轴压比的增加,构件承载力无明显变化,但能量耗散有小幅下降;随长细比增大,试件承载力及抗震性能明显降低;随偏心距增大,滞回曲线呈整体下移趋势,对能量耗散无明显影响。综上所述,细骨料替代率为100%时,废弃玻璃混凝土柱抗震性能良好,满足实际工程中抗震性能的要求。