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1.
为了研究岩石在加载-卸载过程中的应力-应变关系,以砂岩为例,对其进行常规三轴加卸载试验。分析了峰后卸载阶段岩石的非线性特性,对岩石的损伤变量进行定义,给出了峰后卸载过程中用于描述应力-应变关系的弹性模量模型。通过分析加载-卸载过程中的轴向应变与径向应变的关系,得到了卸载过程中泊松比模型。引入D-P塑性模型,针对砂岩的塑性硬化特性,对硬化函数进行修正,建立了与等效塑性应变相关联的损伤模型。将计算模型矩阵化后进行数值计算。在此过程中得到如下结论:多孔隙岩石在加载过程中表现出明显的非线性特征,随着体应力的增大,岩石的弹性模量逐渐增大。岩石峰后卸载过程中,当轴向应力大于围压时,应力-应变可以利用峰前弹性阶段的弹性模量模型乘以连续性因子进行描述。随着等效塑性应变的增大,泊松比先增大后减小,最终趋于稳定。峰后卸载过程中,等效塑性应变不发生变化,此时泊松比保持不变。利用提出的本构模型进行了数值计算,数值计算结果与试验结果进行对比,结果表明,提出的模型能够反映出岩石在峰后卸载过程中的应力-应变规律。 相似文献
2.
深埋圆形隧洞围岩的应力应变状态是深地下工程设计的重要参考依据。针对岩体内部的缺陷引起的应力集中和松弛,建立了局部附加应力与缺陷尺度和卸载时间之间的联系,得到圆形隧洞在卸载时围岩破坏前遵循的一系列方程,进而推导出围岩变形的解析积分表达式。将围岩应力应变的时间效应分为卸载阶段和应力松弛阶段,通过逐步逼近法分别求解了围岩的应力和变形的近似解析表达式。该近似解析式考虑了岩体内部缺陷处应力集中的影响和卸载的时间效应,可用来考察不同半径处缺陷应力集中和卸载快慢对应力变形状态的影响。计算表明,围岩内部在卸载过程中和卸载完成后均存在局部附加拉应力集中,围岩变形在卸载完成后仍会进一步增加。 相似文献
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4.
分析认为,基坑支护外侧的土体有可能产生侧向卸载和加载两种应力路径,因此进行了侧向卸载、加载的应力路径试验,并根据邓肯-张模型的思路和试验结果,推导了侧向卸载、加载的切线弹性模量公式。通过实例计算发现,用推导的切线弹性模量公式,可以得到很好的计算结果,这说明考虑侧向卸载、加载的应力路径的模量公式能够更好地模拟基坑问题。 相似文献
5.
传统三轴试验径变形的测量多采用链式环状传感器,假设试件为对称破坏,呈X型或沿中心轴对称破坏为合理测量方式,绘制偏应力与体积应变曲线斜率没有意义,如果在三向等量加卸载下斜率具有含义。弹性阶段比例极限和峰值应力恒定,外加应力大于比例极限应力时比例极限和峰值应力随损伤变化。破坏区荷载与位移关系曲线是材料力学与结构综合体现,应将应力和应变改为视应力与视应变;传统的迟滞回线面积是能量耗散表征是不正确的,应是能量存储、转换和耗散表征;沿中心轴破坏应为拉破坏,能很好地解释岩体中拉裂纹现象,因此提出循环加卸载试验以卸载曲线线性段作为材料参数确定依据。对于孔隙连通材料,施加应力大于比例极限应力,在不排水任意应力状态水压力卸载至0,以卸载曲线的线性段决定相应材料参数,建议传统三轴试验改为50 mm×50 mm×100 mm六面体试件。在比例极限应力内,损伤变量恒定,在外加应力大于比例极限应力时,沿应力主轴各方向损伤演化不一致,且随应力路径变化。 相似文献
6.
斜率是描述本构关系曲线特征的重要参数。弹塑性应力-应变关系曲线中涉及到应力-应变曲线的切线、卸载曲线以及塑性-弹性应变曲线的3个重要斜率,这些斜率在塑性和损伤本构理论以及弹塑性变形相互关系的研究中均有重要应用。从理论上找到了这3个斜率之间关系的微分型和差分型两类恒等式,并用煤岩较高应力下的加卸载应力-应变数据对其进行了验证。结果表明,这两类恒等式均是完全成立的。最后给出了斜率恒等式在弹塑性变形相互关系研究中的一个应用,即证明了李铀提出的弹性-塑性应变曲线在 - 空间的平移关系等价于塑性应变相等点的斜率比值应相等。 相似文献
7.
循环加、卸载下盐岩变形特性试验研究 总被引：8，自引：2，他引：6
在MTS815 Flex test GT岩石力学试验机上对盐岩进行了单轴循环加、卸载试验研究盐岩的变形特性,试验表明,循环加、卸载强化了变形的线性特征,各级卸载、再加载曲线主要是由直线段组成。随着荷载级别的增高,直线段的变形模量总体上呈现微弱上升的趋势,各级卸载、再加载曲线变形模量的变异系数分别为8.05%和7.45%,可以用各级加、卸载曲线直线段变形模量的平均值来分别表征加、卸载的变形特征。每级卸载曲线的变形模量都要大于再加载曲线的变形模量,卸载的泊松比都要小于再加载的泊松比。与单轴试验相比,卸载和再加载的变形模量都要大于单轴应力应变全过程试验。根据以上分析,得出了简单应力状态下加、卸载本构关系。对各级塑性滞回能进行了计算,发现塑性滞回能随着级别的增高而增高,并对其进行了拟合。分析表明,卸载、再加载变形参数比单轴应力应变全过程试验参数更具有规律性,更能表征盐岩地下工程中的变形特性。 相似文献
8.
南海珊瑚泥是珊瑚群体死后的骨胳、碎屑聚积形成的海洋岩土体钙质软泥,具有特殊的工程性状,研究其在荷载作用下与时间相关的长期非线性变形对吹填岛礁建设和长期稳定分析具有重要意义。对珊瑚泥进行了3组不同加卸载方案的一维固结压缩试验,通过改变加载时间与加卸载循环圈数探究应力历史对其长期变形性质的影响,并针对珊瑚泥在加卸载试验条件下呈现出的瞬时变形、延时衰减与延时稳定变形3阶段规律,采用改进的Burgers模型拟合不同竖向应力作用下的ε-t（应变-时间）曲线,具有较高拟合精度。同时分析模型参数后发现,随着分级加载时间提高,瞬时应变增量及其增长率下降,最终荷载下的延时衰减时间缩短,延时稳定应变速率及最终荷载下的总应变增量减小。同一加卸载循环圈数中,同竖向应力下卸载阶段的瞬时应变增量小于加载阶段。随着加卸载循环圈数的增加,加、卸载各阶段瞬时应变增量均减小且二者相近,延时衰减时间缩短,延时稳定应变速率及最终荷载下的总应变增量减小。研究了分级加载时间与加卸载循环圈数对珊瑚泥长期变形性质的影响,旨在为岛礁建设中的堆载预压方案提供理论依据。 相似文献
9.
基于硬化土模型的小应变本构模型研究 总被引：3，自引：0，他引：3
大量的工程现场监测结果表明,城市中强支护隧道施工过程中其周围大部分土体仍处于小应变状态,小应变情况下土体具有显著的高模量和非线性特性。土体小应变刚度特征和应力路径相关性是准确分析土与隧道相互作用的重要因素。虽然采用双刚度的硬化土模型(hardening soil model)能够基本反映应力路径的影响,但其卸载再加载模量并没有与应力-应变水平相关,不能模拟小应变情况下土体模量的高度非线性。为此,结合小应变刚度理论对硬化土模型的卸载再加载模量进行了改进,使之与应力-应变水平相关,并且考虑了土体卸载抗剪强度指标的变化以及侧向卸荷应力路径下不同的模量。通过与土体的应力路径试验结果进行对比,证明了模型的合理性。 相似文献
10.
采用室内静力模型试验研究了某种石英砂的加卸载和应力释放特性,对比了在砝码加卸载条件下圆筒玻璃容器和矩形铁箱容器中砂中不同位置处的应力变化,明确了砂的加卸载应力变化规律,并在此基础上提出了针对砂土的摩擦型散粒体材料的应力释放模型。研究表明：砂中应力在加载阶段呈线性增加;而在卸载初期时应力无变化或减小量远小于卸去荷载,卸载后期砂中应力先是慢慢释放,之后在某一级卸载时突然快速释放,有较明显的分界点。分析认为,砂中加卸载规律不同的主要原因在于砂中的内摩擦作用,当卸去的荷载“作用”大于砂中内摩擦阻力时,才会产生应力释放。应力释放与否和释放大小不仅与内摩擦阻力大小有关,还与卸载水平和卸载前的应力状态有关。 相似文献
11.
Huang Mingchang 《岩土力学》1985,6(1):37-45
This Program adopts nonlinear variable-modular, uses uniaxial strain load-unload curve of rocks and dynamic tensile strength. In calculation, adopted load-unload criterion of stress wave propagation was to decide load-unload state of element and to adjusts and transfers internal stress for tensile failure element as well. The program uses incremental method to obtain displacements, velocity acceleration, stresses and strains for any instant. The results show that stresses and strains of calculation are well coincident with those from measurements. 相似文献
12.
The calculation of the deformation caused by shear and tensile faults is necessary for the investigation of seismic and volcanic
sources. The solution of the two-dimensional problem of a long inclined shear fault in two welded half-spaces is well known.
The purpose of this note is to present the corresponding solution for a tensile fault. Closed-form analytical expressions
for the Airy stress function for a tensile line source in two welded half-spaces are first obtained. These expressions are
then integrated analytically to derive the Airy stress function for a long tensile fault of arbitrary dip and finite width.
Closed-form analytical expressions for the displacements and stresses follow immediately from the Airy stress function. These
expressions are suitable for computing the displacement and stress fields around a long inclined tensile fault near an internal
boundary. 相似文献
13.
G. A. Athanasopoulos 《Geotechnical and Geological Engineering》1994,12(2):122-132
Summary A review is presented of conceptual approaches that are currently in use for interpreting the operation of reinforced soil.
The concepts of enhanced confining pressure and of reduced normal tensile strains are found to be closely related to current
experimental and theoretical investigations as well as to the design methodologies available at present for reinforced soil
applications. Focusing on the enhanced confining pressure concept, analytical expressions are developed that allow the estimation
of the value of equivalent confining stress increase when the properties of soil and reinforcement and the state of stresses
acting on a cylindrical reinforced soil element are known. The derived expressions can also be utilized for estimating the
soil-reinforcement friction angle from the results of triaxial tests on cylindrical samples reinforced with horizontal layers
of reinforcement. 相似文献
14.
为研究高速公路环境与边坡填筑一体化设计关键技术,在对某高速公路段12 m高加筋边坡进行长期工作特性的现场试验研究基础上,建立考虑格栅黏弹性和土体黏弹塑性流变模型的高速公路加筋边坡数值分析模型,采用增量-初应变迭代法对各种工况进行了分析计算。通过与试验测试数据的对比,验证数值的可靠性,进而进行大量变动参数的数值分析,详细地探讨加筋边坡填筑过程中加筋结构的力学特性。在将试验数据和数值分析结果的对比分析的基础上,得到边坡加筋体内土压力、地基应力和格栅拉力分布规律及其成因,随后与类似加筋直墙和单级加筋路堤的研究结果对比,得到多级加筋陡坡的一般规律及其破坏模式。 相似文献
15.
Richard Giot Albert Giraud Francoise Homand 《Geotechnical and Geological Engineering》2006,24(4):919-947
This paper deals with a new strategy for initial stress identification by stress relaxation methods, coupled with finite element
calculation, and applied to the overcoring test. The back-analysis of such a test uses an inversion method which consists
in the minimisation, with a gradient-based algorithm, of a cost functional of least-squares type, which quantizes the difference
between measured and computed strains. The computed strains are assessed by three-dimensional finite element modellings of
the overcoring test. The inversion methodology is applied to a recent in situ overcoring test performed at Mont Terri laboratory, Switzerland. The inversion gave good results and allows us to validate
the inversion methodology. The constitutive law considered for this application is transverse isotropic elasticity but the
inversion method developed is applicable to most constitutive laws and every kind of in situ test. 相似文献
16.
针对三轴压缩试验中含夹层盐岩特殊的破坏形式和机制开展研究。基于夹层单元的受力平衡和界面剪应力的传递机制,建立了夹层径向位移的微分方程,通过求解该微分方程得到了界面剪应力、夹层应力和应变的理论公式,并采用数值模拟验证了应力公式的准确性,进而结合多种破坏准则分析了含夹层盐岩的两种破坏形式及其机制。结果表明：界面剪应力和夹层应力分布不均匀,其最大值一般分别在边缘和中心位置出现;对于试样中夹层纵向劈裂,计算显示夹层存在横向的拉应力或拉应变;在一些试样界面边缘发现了环状白色裂纹,这是由于界面边缘剪应力最大,该处容易发生界面滑移破坏。夹层和界面的破坏会导致含夹层盐岩的密闭性降低,研究成果可在这一方面提供参考。 相似文献
17.
Summary Finite element analyses were conducted to investigate the magnitude of tensile strains imposed on landfill liners due to the
formation of subsurface cavities. The study incorporated the significance of using geogrids to reduce the magnitude of strains
and possibly the potential for collapse of landfill liners. Variations of key parameters included depth of overburden (D) and diameter of the cavity (B). Estimated stress distributions were compared to theoretical values obtained from a model reported in the literature.
Results indicated that, contrary to conventional wisdom, the critical area based on the mechanics of arching was above the
edge of the cavity where stress concentration occurred. Incorporation of geogrid reinforcement reduced the magnitude of tensile
strains. The tensile force in the geogrid was dependent upon the size of the cavity, the depth of the overburden, and the
applied pressure. 相似文献
18.
为了完善平台巴西劈裂试验测定岩石抗拉强度的理论基础,基于二维弹性理论,建立对弦载荷下的平台巴西劈裂力学模型,采用应力场叠加法求得圆盘内的应力近似解析解。该应力理论解与有限元数值解一致,证明理论求解的合理性。在此基础上,对比研究了平台加载角对圆盘内应力大小及应力集中程度的影响,其结果表明：平台加载角越大,圆盘加载处的应力集中程度和压拉应力比都急剧降低,而圆盘内的拉应力值和拉伸区却只有一定程度减小;过大或过小的平台加载角都不利于平台巴西试样发生中心拉伸劈裂破坏,其最优平台加载角在20°~30°之间。最后,依据Griffith强度破坏准则,推得岩石抗拉强度的理论计算公式,其结果与已有抗拉强度经验公式及试验所得抗拉强度相符较好。 相似文献
19.
As a hybrid method, the nodal‐based discontinuous deformation analysis (NDDA) greatly improves the stress accuracy within each DDA block by coupling a well‐defined finite element mesh inside the DDA block; at the same time, the NDDA inherits the unique block kinematics of the standard DDA method. Each finite element mesh line inside the DDA block is treated as a potential crack, which enables the transformation of the block material from continuum to discontinuum through the tensile and shear fracturing mechanism. This paper introduces a double minimization procedure into the NDDA method to further improve the accuracy of the stresses evaluated at the finite element mesh lines and thus to obtain a more realistic fracture model. Three numerical examples are employed to demonstrate the improved stress accuracy by the implemented double minimization procedure and the accuracy and capability of the enhanced NDDA method in capturing brittle fracturing process. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
20.
将由室内试验总结得到的岩石微观胶结模型嵌入离散元软件,对Lac du Bonnet花岗岩石进行预制单裂隙单轴压缩试验DEM数值模拟,分析了压缩过程中裂隙试样中应力的分布,并与理论计算结果进行对比分析,同时对各种断裂判据中裂纹起裂角的预测值进行了适用性的对比分析。结果表明,离散元模拟试样破坏形态与试验结果相近;离散元分析得到的应力分布与理论解在定性上相似;当预制角度较小时,侧向应力都处于拉压状态;由于裂隙左右两端压应变的集中造成了裂隙上下面拉应变的产生,造成了裂隙周围特殊的应力分布;当裂隙角度较大时,应力集中现象已不明显,因而,理论值与试验值有偏差;在断裂判据中最大周应力准则和最大能量释放率准则得到的裂纹扩展角与室内试验与DEM结果中的数值较为吻合。 相似文献