THE GENERAL STRESS STRAIN RELATION OF SOILS INVOLVING THE ROTATION OF PRINCIPAL STRESS AXES

In the light of matrix theory, the character of stress increment which causes the rotation of principal stress axes is analysed and the general stress increment is decomposed into two parts: coaxial part and rotational part. Based on these, the complex three dimensional (3-D) problem involving the rotation of principal stress axes is simplified to the combination of the 3-D coaxial model and the theory about pure rotation of principal stress axes that is only around one principal stress axes. The difficulty of analysis is reduced significantly. The concrete calculating method of general 3-D problem is provided and other applications are also presented.

从震源机制中准确识别发震断层面对重构应力场的意义

基于震源机制的应力场反演,需要从震源机制的两个节面中准确地识别出发震断层面,然后通过拟合发震断层面的滑动方向获得应力场.然而,目前的技术和方法不能保证能够从所有的震源机制中准确地识别出发震断层面.因此,用于应力场反演的断层数据中会参入小部分辅助断层面,这部分假断层的存在会造成重构的应力场与实际应力场产生多大程度的偏离?本文通过合成实验揭示出,从部分震源机制中错误地选择断层面可能会造成重构的应力场方向和主应力相对大小(R)与实际产生较大偏离,重构应力场的偏离程度主要与实际的应力R值、错误选择断层面的震源机制所占的比例以及震源机制中包含的噪声大小这三个因素有关.当实际的应力R值为中间值附近时,只有准确地选择断层面才能准确地重构R值,当实际的应力R值较小时,准确地选择断层面有助于准确地重构应力方向,故准确地从震源机制中选择断层面可以保证在不同的背景应力场下都能准确地重构应力场方向和R值,这对于根据重构的应力场合理解释构造运动具有重要意义.

基于钻孔应力、应变连续实测资料研究新疆相对应力场

利用1985年以来新疆地区钻孔应力、应变连续观测资料研究相对应力场,研究结果表明,新疆地区相对应力场的主压应力方向近NS,呈现区域性分布特征。西昆仑中、西段近NS向,西昆仑东段、北天山、塔里木盆地西北缘为NNE向;南天山西部为NW向,南天山东部为NE向。新疆的压应力作用极强,剪应力作用较大,张应力作用较弱。应力量值有西大东小、南强北弱的特点;帕米尔弧与天山交汇的喀什地区主压应力值、剪应力值最大,北天山中部的石河子的主张应力值最大,乌鲁木齐的应力值最小;应力变化量值差别大,且在空间上呈现不均匀性。相对应力场的主压应力方向与区域构造线走向、山脉延展方向交角较大,表明新疆的山脉及构造主要受挤压应力的作用。

含主应力轴旋转的土体一般应力应变关系

本文利用矩阵理论，分析了使主应力轴产生旋转的应力增量特性，并将一般应力增量分解为与应力共主轴部分及使之产生旋转部分·据此，将含主应力轴旋转的复杂三维问题简化为三维应力应变共轴问题和三主值不变绕某一主轴旋转问题的结合，大大简化了分析的难度·文中还结合有关模型给出了一般三维问题的具体计算方法·

考虑主应力轴旋转对土体应力应变关系影响的一种新方法

一般土体弹塑性模型都是借助于普通三轴试验确定试验参数的。本文分析了其中的缺陷，提出了更一般的土体增量弹塑性应力应变关系模式。在应力增量分解的基础上，推导了计算主应力轴旋转引起弹塑性变形的具体计算式，具体算例的计算结果与相应实验定性相符。

含主应力轴旋转的土体本构关系研究进展

主应力轴旋转对岩土工程的影响日益受到人们的重视．本文从纯主应力轴旋转、纯应力洛德角变化、多种因素变化、排水与不排水等方面较全面地描述了含主应力轴旋转情况下土体的基本变形特性．对当前较有影响的含主应力轴旋转的土体本构模型（基于一般应力空间的土体本构模型、运动硬化模型、边界面模型、土体弹塑性应力应变关系的完全应力增量表述等等）进行了较为系统的评述．提出了合主应力轴旋转的实验研究中存在的核心问题与建立合主应力轴旋转的土体本构关系的根本途径．

机场安检人员工作压力源及影响因素研究

探讨国内机场安检人员的工作压力源,为开展航空安全心理援助提供有效的依据。通过运用叙述统计分析、主成分分析、t检定、因子分析、多变量分析等方法对机场安检人员工作压力进行分析。对机场安检人员调查问卷进行数据统计的基础上,将采集的有效数据导入SPSS14.0进行检验,Bartlett球形检验结果(2χ=269.713,P=0.000<0.01,KMO值=0.533>0.5),表明采集数据各个变量之间是独立的,适用于进行主成分分析。主成分分析结果表明"人际关系"因子、"工作负荷"因子和"设备及法令法规"因子为机场安检人员的主要压力源。工资收入和工作年限对压力源有显著的影响。工资越低的人感觉工作负荷越大。工作年限10年以上的人在"工作负荷"和"设备与法令规定"因子感受较强烈。调查问卷设计合理,涵盖了较为全面的职业压力信息,所获压力因子具有一定的客观性和代表性。

初始主应力方向对饱和粉土不排水剪切特性的影响

利用"土工静力–动力液压–三轴扭转多功能剪切仪",针对山东东营原状饱和粉土和采用3种初始成样含水率夯击法制备的重塑饱和粉土,在初始平均主应力为100 kPa,初始中主应力系数为0.5,初始偏应力比为0.433,初始主应力方向角分别为0°,30°,45°,60°,90°的非均等固结条件下,保持平均主应力和中主应力系数恒定进行了应力控制式不排水静力扭剪实验。着重探讨了初始主应力方向和初始成样含水率对粉土应力–应变关系、孔隙水压力变化与有效应力路径等的影响。实验结果表明:初始主应力方向对原状粉土和重塑粉土的变形与强度特性的影响程度有所不同;初始成样含水率对饱和重塑粉土的变形及强度特性具有显著影响。

综放开采顶煤裂隙扩展的应力驱动机制

为探究采动应力场作用下顶煤裂隙场发育特征,采用室内实验、数值模拟、理论分析和现场实测等方法对综放开采顶煤裂隙场扩展的应力驱动机制进行了分析。顶煤冒放性同采动裂隙发育程度呈正相关,推导出顶煤裂隙发生Ⅰ,Ⅱ和Ⅰ-Ⅱ型扩展的应力场条件和优势扩展裂隙角确定方法,顶煤裂隙扩展与否和扩展类型受到主应力大小和主方向的影响;煤层回采后,顶煤最大和最小主应力均存在超前峰值现象,最大主应力演化存在增大和减小2个阶段,最小主应力则经历增大、减小和反向增大3个过程;煤壁前方最大和最小主应力方向在平行于推进方向的垂直平面(α)内向采空区旋转,两者在平面α内的旋转角度一致,煤壁后方发生反向回旋,最大主应力偏离平面α,最终旋转至工作面倾斜方向;最小主应力在水平面内的旋转角度同推进方向与初始最小地应力方向之间的夹角相等,最大主应力在水平面内不旋转;由于主应力增大和主方向旋转,顶煤裂隙首先发生Ⅰ型扩展,最大主应力峰值附近,顶煤裂隙在高围压作用下发生纯II型扩展,煤壁附近,顶煤裂隙在开挖卸荷作用下发生Ⅰ-Ⅱ混合型扩展,破碎顶煤最终于支架后方冒落;由于主应力方向的旋转效应,顶煤采动裂隙向采空区倾斜,根据顶煤裂隙扩展机理的不同,将顶煤划分为原岩应力区、微裂隙加密区、剪切破坏区、拉剪混合破坏区和散体冒落区。

中主应力对黄土变形强度特性影响的试验研究

对陕西杨凌黄土进行真三轴试验,采用了不同含水率和固结围压下对不同中主应力比b的应力路径进行试验,研究了中主应力比b对重塑黄土的变形和强度的影响规律。试验结果表明:在一定的含水率和固结压力下,偏差应力和初始切线模量均随中主应力比b的增大而增大;在中主应力比b确定的情况下,偏差应力和强度最大值随着含水率的增大而减小。小主应变ε3在任意条件下始终表现为膨胀;中主应变ε2随着固结压力和b的增大由膨胀变为压缩,固结压力越高,决定中主应变压缩的最小b值越小。

岩土面上抗剪强度与破坏面位置

通过理论推导出在平面应变条件下岩土任意面上的抗剪强度通式和破坏时中主应力与大小主应力的关系,给出了破坏面位置与强度准则的一般关系。为岩土滑移面的确定提供了理论依据,对研究岩土强度准则具有指导意义。

含主应力轴旋转的广义塑性位势理论

大量岩土实验与工程实践表明传统塑性位势理论无法合理反映岩土材料的基本变形机制。从塑性位势理论角度来看,当存在主应力轴旋转时,塑性应变增量与应力不共主轴,此时最一般情况下的塑性应变增量须用六个线性无关的塑性势函数来表述,从而提出含主应力轴旋转的广义塑性位势理论一般表达式。通过矩阵分析,将一般应力增量分解成共轴分量与旋转分量之和。在应力增量分解的基础上,提出含主应力轴旋转的广义塑性位势理论的分解表达式,它大大减小了求取塑性系数量的难度。论文也给出了塑性系数的确定方法及应力轴旋转的广义塑性位势理论与传统塑性位势理论的关系。

主应力方向和初始成样含水率对饱和重塑粉土单调剪切特性的影响

利用"土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪",针对初始成样含水率分别为0、5%、10%,夯击法制备的饱和重塑粉土试样,在初始主应力方向角分别为0o、30o、45o的条件下进行非均等固结,然后保持平均主应力100 kPa、中主应力系数0.5、各主应力方向角以及加载速率恒定进行了应力控制式不排水单调剪切试验。着重探讨了主应力方向和初始成样含水率对饱和重塑粉土应力-应变关系、孔隙水压力变化及有效应力路径等的影响。试验结果表明:主应力方向和初始成样含水率对饱和重塑粉土的变形及强度特性具有显著影响。初始成样含水率影响应力-应变关系,对剪切强度影响不太显著,但破坏标准的选择对试验结果影响明显,干装样的孔压值低于湿装样;各种初始成样含水率的归一化剪切强度均随着主应力方向的增加而逐渐降低,而归一化孔压最大值则呈现增大的趋势。

初始主应力方向角对黄土动变形特性影响研究

建筑物和构筑物地基土体的主应力方向往往发生旋转,因此研究初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响规律具有一定的现实意义。通过对不同初始应力状态下原状与重塑黄土进行动扭剪三轴试验,研究了初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响规律,结果表明:在不同初始主应力方向角下,原状黄土抵抗剪切变形的能力大于重塑黄土;在其他条件相同的情况下,初始主应力方向角越大,黄土抵抗剪切变形的能力越弱;随着初始主应力方向角的增大,黄土的动剪切模量随动剪应变变化的规律呈现出减小的变化趋势,而阻尼比则呈现出增大的变化趋势;初始动剪切模量与最大动剪应力随初始主应力方向角的增大而减小。建议在初始平均主应力较大的情况下,考虑初始主应力方向角对黄土动变形特性的影响,试验成果可为黄土地区工程设计提供一定的参考。

粘性泥石流体的应力应变特征和应力本构关系的研究

通过粘性泥石流体阵性流的野外观测和最新研制的泥石流流变仪应用,含有砾石的粘性泥石流体具有明显的应力过冲、触变能量、剪切稀化和双屈服应力等流变特征被得到研究。粘性泥石流应力应变的自组织临界特性分析表明,泥石流的规模与频率间存在着幂定律关系。粘性泥石流体在低速率区启动初始段,其应力本构关系可用剪切稀化的幂定理方程来描述。粘性泥石流体在剪切速率区流动剪切段的应力本构关系,应包含滑动摩擦作用的零次项和反映惯性碰撞的平方项,具有屈服应力和剪切膨胀的流变特征。

土的动力本构关系的新探讨

饱和砂土在动力作用下，其主应力轴的旋转、剪切胀缩性及不排水条件下的土性弱化等特性对其动变形的发展具有重大影响。本文建立了考虑上述诸因素的土的二维动力本构新模型。用本模型进行实算并与试验结果相比较符合良好。

岩石空心圆柱扭剪仪研制的重点问题及研究进展

随着深部岩体工程的发展,开挖卸荷导致的应力主轴旋转问题引起了广泛关注。首先,分析总结了岩体工程中存在的应力主轴旋转问题及其对岩体工程稳定性的影响;其次,介绍了土体空心圆柱扭剪仪的发展现状及其特点,从荷载的施加方式、试样尺寸两个方面指出了研制岩石空心圆柱扭剪仪的关键问题,并与土体空心圆柱扭剪仪进行了对比,提出了新的扭矩施加技术和合理的岩石空心圆柱试样尺寸;最后,总结概括了考虑应力主轴旋转的土体本构模型的研究成果,并对考虑应力主轴旋转的岩石本构关系的研究进行了展望。该工作将对岩石空心圆柱扭剪仪的研制和相关理论的研究提供一定的参考和指导。

粗粒料三维应力状态强度准则研究

中主应力对粗粒料强度有重要影响,而强度研究中常用的大型三轴试验不能考虑中主应力对粗粒料强度的影响。通过大型真三轴各向等压固结等比例加载试验,研究了三维应力状态下粗粒料的强度特性。试验结果表明:随着中主应力系数b的增大,粗粒料大小主应力之差的峰值也逐渐增大,特别是中主应力系数从0增大到0.25时,大小主应力之差的峰值的增大幅度较大,增加了近50%。Lade-Duncan准则较好地描述了粗粒料内摩擦角的变化趋势,不过高估了内摩擦角;SMP准则较好地反映了中主应力系数从0增大到0.25时的内摩擦角的数值大小,但中主应力系数>0.25之后,SMP准则计算的内摩擦角基本随着b的增大而减小,低估了粗粒料的内摩擦角。提出采用的Lade-Duncan准则与SMP准则相结合的单参数复合强度准则,较好地反映了粗粒料强度的数值大小和变化趋势。提出的强度准则在三维主应力空间呈三角锥曲面族形状,轴对称应力状态下的内摩擦角越小,强度越小,三角锥曲面越小,锥角越浑圆,越接近于圆形,而内摩擦角越大,强度越大,三角锥曲面越大,锥角越尖锐,越接近于正三角形。

初始主应力方向对饱和粉土循环剪切特性的影响

利用"土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪",针对采用初始成样含水率为0和10%夯击法制备重塑饱和粉土试样,在初始平均主应力为100 kPa,初始中主应力系数为0.5,初始偏应力比为0.433,初始主应力方向角分别为0°、30°、45°的条件下完成非均等固结,然后保持平均主应力和中主应力系数恒定进行不排水循环扭剪实验。着重探讨初始成样含水率和初始主应力方向对粉土动力剪切变形、强度及孔压变化等特性的影响。实验结果表明:初始主应力方向对重塑粉土的变形与强度特性的影响程度有所不同;初始成样含水率对饱和重塑粉土的动力变形及强度特性具有显著影响。

真三轴条件下上海软土的孔隙水压力特性分析

基于上海软土的真三轴试验结果,研究不同中主应力系数b值下,上海软土的孔隙水压力发展规律。探寻孔隙水压力变化与土体剪缩之间的关系,寻求真三轴条件下,孔隙水压力与偏差应力之间的定量关系。从主应变关系的角度,分析上海软土在真三轴条件下的剪切特性。研究表明,土体的剪胀(剪缩)特性与孔隙水压力的减小(增大)密切相关。与常规三轴条件下所得结果相似,孔隙水压力与偏差应力之间呈现线性相关关系,但在中主应力系数b值的影响下,两者的线性斜率发生变化。通过回归分析,建立孔隙水压力与偏差应力之间的定量关系。最后,采用此关系对试验资料进行拟合,拟合结果与试验值吻合度较好。