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弹塑性条件下岩土孔隙介质有效应力系数理论模型 总被引：3，自引：1，他引：2
分析了有效应力系数的物理机理及其主要影响因素,在此基础上,提出了等效孔隙连通率的概念,以此表征岩土类孔隙介质的结构和孔隙之间的连通性,建立了有效应力系数张量演化的普适性理论模型。基于大理岩峰后和砂岩不同塑性变形阶段的有效应力测试试验,分析了塑性条件下影响有效应力系数的主要因素,结果表明塑性条件下,影响有效应力系数的主要因素为等效孔隙连通率。利用试验数据,通过拟合得到了大理岩和砂岩的等效孔隙连通率随应变的演化规律,从而得到了有效应力系数与变形的关系。研究成果为弹塑性条件下的流固耦合研究提供了基础性的理论和方法支持。 相似文献
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应力路径对砂土变形特性影响的细观机制研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在对已有试验结果进行分析基础上,从细观角度研究了砂土变形机制。通过对简化的颗粒单元体的受力及变形分析,推导了主应力比与θ的关系以及孔隙比与θ的关系。结果表明,颗粒单元体变形过程中主应力比与孔隙比有着对应的关系,这与"应力路径对塑性体应变的影响主要是由应力比引起的"的试验结论是一致的。从细观角度分析了应力路径(主要是主应力比)影响砂土变形的过程。研究表明,砂土体中存在着大孔隙以及两种基本状态的颗粒单元体结构孔隙,它们是控制砂土变形特性的关键因素,大孔隙受应力路径影响不大,而颗粒单元体结构孔隙则与应力路径密切相关,主要表现为主应力比对塑性体应变的影响;从细观角度分析了峰值应力比与相变应力比的关系,即初始孔隙比越小,相变应力比越低,峰值应力比越高,这与宏观试验结果是一致的。 相似文献
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《岩土力学》2015,(9):2728-2736
三向压力盒的成功研制为深部软岩巷道围岩的地应力测量提供了一种新的方法。然而,三向压力盒的使用会与土压力盒的使用产生类似的问题,即压力盒埋设必然会改变介质的初始应力场,引起应力集中和应力重分布现象,导致压力盒实测结果与介质初始应力场关系的重大不确定性。为了解三向压力盒嵌入对介质初始应力场的扰动规律及其自身的应力感知特性,采用数值软件模拟三向压力盒嵌入介质后的应力场分布。考虑不同应力状态和弹性模量比(三向压力盒和介质)条件下介质主应力场的重分布特征以及三向压力盒的各部件的受力特性,揭示初始应力状态和弹性模量比对介质主应力场和三向压力盒受力特性的影响规律。在此基础上,根据三向压力盒承载面的实测应力随介质的初始应力状态和弹性模量比的变化规律,建立三向压力盒实测应力与介质初始应力状态以及弹性模量比的数学关系。良好的拟合结果表明,提出的数学表达式能够反映三向压力盒实测应力与介质初始应力状态的关系。 相似文献
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采用三维离散元法（DEM）对不同初始孔隙比的粒状土进行一维压缩 试验模拟。对比了传统定义静止土压力系数 以及增量型定义静止土压力系数 ,分析了静止土压力系数的影响因素（初始应力状态、初始孔隙比和应力历史）,检验了Jaky公式及Mayne和Kulhawy公式的适用性。结果表明,对于初始等向围压试样,随着竖向压力的增大, 减小,则 先增大到峰值后再减小;对于初始 状态试样, 、 随着竖向压力的增大均减小。 、 分别在竖向压力达到初始等向围压6～10倍及4倍左右达到稳定值,即真实的 值; 、 随孔隙比减小而明显减小。应力历史对 有显著影响,对于相同应力状态的加载和卸载阶段 差别很大。Jaky公式及Mayne和Kulhawy公式计算结果与数值模拟结果有一定差 异,采用峰值摩擦角比采用残余摩擦角的公式计算结果更接近数值模拟结果。 相似文献
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非饱和粘土孔隙弹性压力理论 总被引：2，自引：0，他引：2
非饱和粘土因存在气体、液体和固体相, 使非饱和土孔隙压力问题变得复杂。一般来说,气体压缩性大,体积变化对土体变形的贡献起主要作用。在简单介绍现在常用的孔隙压力理论后,基于非饱和粘土孔隙压力平衡关系,由混合物理论导出Bishop公式系数X的表达式;以弹性理论为基础,由质量守恒导出非饱和粘土孔隙压力的一般公式,由此得出Skempton公式A,B系数的表达式;还将其各向同性压缩和侧向约束压缩两种情况作了试验证实。 相似文献
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安第斯山中段现今地应力测量及地震相关性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
安第斯山位于纳兹卡洋壳板块和南美板块之间,是全球地震频发区域之一,被誉为地震与活动构造学家的天然实验室。本文利用矿山探矿钻孔,采用水压致裂原位地应力测试技术,首次获取安第斯山中段千米深孔原地应力大小及方向随深度变化规律。结果表明测试深度范围内主应力的量值随深度增加而增大,水平最大、最小主应力及垂向应力量值范围分别为12.38~34.47 MPa,7.97~24.15 MPa和6.81~26.10 MPa,主应力之间的关系为σHσv≥σh,σH/σh比值介于1.43~1.66之间。最大水平主应力方向与震源机制解和地表调查结果基本吻合。以实测地应力资料为基础,利用安德森断层理论及库伦摩擦破裂准则,探讨了震源深度(假定30 km)处的应力状态及断层达到临界破坏时的孔隙压力,结果表明除纳兹卡板块持续俯冲外,高孔隙压力可能是该区地震频发的主要原因。研究结果不仅为该区地震机理研究提供了实测资料,而且对世界应力图数据库具有重要补充价值。 相似文献
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渐近状态土压力计算方法 总被引：1，自引：1，他引：0
挡土墙侧向土压力主要取决于墙体位移条件。在考虑土体平面应变简单加载条件下不同方向主应力的大小关系以及砂土剪胀特性的基础上,由砂土渐近状态公式得到挡土墙主动位移土压力区和被动位移土压力区任意墙体位移条件下侧向土压力系数K的计算公式。与已有方法相比,通过引入渐近状态准则,考虑了砂土剪胀特性对土压力大小的影响,计算参数确定方法试简单。通过与模型试验的对比,验证了该公式的合理性。 相似文献
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饱和土中劈裂灌浆压力研究 总被引：4，自引：1，他引：3
在塑性力学和大变形理论的基础上,分析土体在劈裂灌浆初始阶段的力学机理。将劈裂灌浆的初始阶段视为无限土体中的圆孔扩张问题,并将圆孔周围土体中的应力分布分为两个区域。在弹性区中土体服从小变形假设,在塑性区中服从大变形假设。利用水力压裂理论和圆孔扩张理论,假设孔隙水压力大于或等于初始应力与扩张应力增量之和时,土体将出现拉应力,若拉应力超过土的抗拉强度,土体将产生开裂,此时的灌浆压力就为初始劈裂灌浆压力。当土体在灌浆压力作用下,大小主应力正好换位时,则出现劈裂时的灌浆压力就为二次劈裂灌浆压力值,推导出饱和土体劈裂灌浆压力的理论公式。该理论的计算结果与工程实测结果比较接近,初步证实了该理论的可靠性。 相似文献
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考虑三向地应力差时不同钻井条件下井底应力场研究 总被引：1，自引：0，他引：1
井底压差和三向地应力是钻井过程中影响井底岩石应力分布的主要因素,从而影响钻井机械钻速。主要针对欠平衡、平衡、过平衡和气体钻井4种钻井条件下三向地应力对井底应力分布进行定量研究。在井底岩石力学分析的基础上,建立了考虑正断层模型下的三向地应力、液柱压力和孔隙压力因素时的井底岩石流-固耦合模型,采用数值计算方法进行求解。结果表明,三向地应力差相同时,井底面岩石最大主应力与井底压差无关,井底面岩石最小主应力随井底压差增大而增大;不同钻井条件下井底面最小主应力与水平最小地应力无关,且随水平最大地应力增大而减小;不同钻井条件下井底面最大主应力与水平最大地应力无关,当井底压差存在时,其随水平最小主应力增加而减小后逐渐趋于稳定;当气体钻井时,其与水平最小主应力也无关。针对走滑断层和逆断层模型时的井底应力场尚需进一步研究。不同井底压差和三向地应力时井底岩石应力分布的定量化研究为实际钻井条件下钻头破岩机制研究和快速高效破岩提供理论基础。 相似文献
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天然气水合物沉积物因其作为绿色新型能源且具有广阔的开发前景而备受全球瞩目。水合物在水合物沉积物（俗称能源土试样）中有不同的赋存型式,如孔隙填充型和胶结型等。针对孔隙填充型水合物的赋存形态,生成特定饱和度的能源土试样。开展了同一 平面上不同中主应力系数（b = 0、0.25、0.50、0.75、1.00）的真三轴排水试验的三维离散元模拟,将微观参数接触组构及剪切滑移率的演化规律与材料的宏观力学响应相结合,分析了中主应力对孔隙填充型能源土的宏微观力学响应的影响。结果表明：强接触处组构张量的大、中、小主值随b的变化规律与大、中、小主应力及大、中、小主应变随b的变化规律表现出良好的相关性。三向应力状态下的破坏强度接近Lade-Duncan破坏准则。能源土试样剪切滑移率随着中主应力系数的增大而增大;当处于三轴拉伸状态时,试样的剪切滑移率最大。 相似文献
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针对基坑降水引起地面沉降计算值比实际值偏大的情况，本文系统分析了潜水和承压含水层在降水后，不同条件下土中总应力及有效应力的计算。基坑降水后土体中的总应力不是通常认为的一成不变。特别是基坑降水中常遇到的降低潜水含水层水头的情况，总应力是减小的，有效应力增量值也小于孔隙水压力下降值。对比分析了通常采用的不变原理和本文提出的可变原理两种情况，降水后土体总应力和有效应力增量计算值有差异，采用分层总和法计算了基于两种原理的沉降量。潜水含水土层沉降量计算偏差最大，基于总应力不变的沉降量比总应力可变的计算沉降量约大20%。本文计算原理对于抽取深层承压地下水导致地面沉降同样适用。 相似文献
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决定饱和岩土材料变形的有效应力 以及孔压系数B的表达式主要有2种不同的形式,为辨析其合理性,分析了不排水条件下,孔压增量和净围压增量作用下固相与骨架的体积压缩系数之间的关系,以及分别由孔压增量和净围压增量作用引起的液相、固相和骨架的体积增量,指出了 和B的两种形式的表达式在推求过程中各自存在的问题,并通过不排水和排水条件下的变形等效关系,建立了新的有效应力 和孔压系数B的表达式。 相似文献
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采用现场液化试验,研究水平场地孔压增长模式,提出孔压增量计算模型。通过不同密实度砂土的液化试验,以加速度、埋深、砂土密实度等现场参数为指标构建孔压增量模型,发现现场和室内试验孔压增长模式的区别和联系,并验证该孔压模型的可靠性。研究结果表明：等幅循环荷载下,与现有动三轴等土单元试验的孔压增量随作用次数一直呈单调递减模式不同,现场试验孔压增量随作用次数呈现出先增大后减小的规律,中间存在阈值;通过参数分析和试验实例验证,构建的孔压增量计算模型,可更方便地用于随机荷载下水平场地的饱和砂土孔压计算。 相似文献
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研究地基液化的新方法 总被引：5，自引：0，他引：5
介绍一种研究地基液化的新方法，利用地震时可能液化的土层的地面加速度，地下钻孔加速度及孔隙水压力方面的连续资料，通过计算处理，先后获得土层的水平位移反应，平均剪应变和有效应力，在此基础上，对平均剪应力－应变和有效应力路径历史作出评价，由此获得地震振动时有关地基液化过程的直接和有价值的资料。 相似文献
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利用从现场取得的原状土样,通过室内动三轴试验对循环荷载作用下的变形、孔压和强度特性进行研究。试验研究主要考虑了周围固结压力、循环剪切应力比、荷载频率和循环次数等因素的影响。研究表明,在循环荷载作用下,孔隙水压力和轴向应变均是一个波动上升的过程。当循环应力比增大时,动孔隙水压力变化幅值显著增加,而残余孔压也较大。同时,孔隙水压力值也随着周围压力的增大而明显增大。当作用荷载频率比较大时,需要更多的循环次数才能达到小频率作用荷载能达到的孔隙水压力值。但是,随着循环荷载作用次数的增加,频率对孔隙水压力的影响有减小的趋势。 相似文献
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地应力和瓦斯压力作用下深部煤与瓦斯突出试验 总被引：1，自引：0，他引：1
基于目前煤与瓦斯突出模拟试验均为人为控制突出口打开的实际情况,自主研制了可改变轴压、围压和孔隙压,实现突出口自行打开的煤与瓦斯突出模拟仪。以典型高瓦斯矿井-阜新孙家湾矿为例,试验模拟了煤层开采深度分别为900、 1 100、1 300 m时,突出煤层临近工作面区域在地应力和瓦斯压力共同作用下诱导发生煤与瓦斯突出全过程。试验利用轴压、围压模拟地应力作用,孔隙压模拟瓦斯压力作用。经相似理论计算确定了3种开采深度下轴压和围压值、孔隙压逐级增加得到了突出时瓦斯压力,并拟合了关系曲线。研究结果表明：开采深度、轴压、围压、瓦斯压力与突出距离、突出强度间均呈幂指数增加规律。随深度增加,地应力与瓦斯压力对突出影响增量逐渐减小。瓦斯压力对突出影响作用存在3阶段特征,分别为急剧影响增加阶段、稳定影响增加阶段和缓慢影响增加阶段,确定了瓦斯压力对突出影响变化率最大值,即瓦斯压力变化异常区与稳定区分界点为0.75 MPa,对应开采深度为350 m,与前人理论分析结果基本吻合。由此可以推断,随深部开采,地应力与瓦斯压力共同作用下煤与瓦斯突出频度将增加,但强度和破坏程度增加率将趋于平缓。所得结论对该矿深部煤与瓦斯突出机制认识和预测防治具有参考意义。 相似文献
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地铁荷载下不同固结度软黏土的孔压试验模型 总被引：1，自引：0，他引：1
地铁运营前下卧层土体存在不同程度固结,这会影响到运营期隧道周围土体中孔压的变化,进而产生不均匀沉降。通过GDS循环三轴试验系统对杭州饱和软黏土进行动力测试,研究了固结度、固结应力、循环应力比对孔压发展的影响。在现有研究成果的基础上建立了考虑初始固结程度的孔压模型。研究表明：循环荷载下饱和软黏土的孔压发展形态比应变发展形态更具规律性,固结程度愈高的土体孔压发展愈缓慢,并且随振动次数增加,在较低的孔压水平就可达到稳定。预测地铁长期荷载下土体的孔压和沉降时考虑孔压测试时的滞后现象会达到更好的效果,所得的孔压模型能够较好地模拟地铁运营荷载下孔压的发展。 相似文献
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We analyse aftershocks of the 26 January 2001 Bhuj earthquake, India, that were recorded for 10 weeks following the mainshock. We calculate undrained or instantaneous pore pressure and change in Coulomb stress due to the earthquake and their poroelastic relaxation in the following 10 weeks period. Almost all aftershocks occurred in the region of coseismic dilatation. In the subsequent period, pore pressure increased through relaxation in the dilatation region which further modified coseismic Coulomb stress. Maximum increase in pore pressure is estimated to be about 0.7 MPa in 60 days time following the mainshock. Correlation between the zones of increased pore pressure and postseismic Coulomb stress with that of aftershocks, suggests a definite role of fluid diffusion in their delayed triggering. 相似文献
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《Geomechanics and Geoengineering》2013,8(4):295-306
Recent developments in studies of soil response to earthquake loadings have made it possible to incorporate the rates of pore water pressure build-up in soils in to nonlinear response analyses of the grounds. Such pore pressure changes help in computing the changes in stress-strain behaviour of soils in the deposit progressively as the earthquake progresses. The rate and magnitude of pore pressure generation in soils during seismic loading will have important effects on the shear strength, stability, and settlement characteristics of a soil mass, even if the soil does not liquefy. The results in terms of pore pressure response in soils from a series of experimental investigations using strain-controlled cyclic triaxial tests on soils samples collected from liquefied sites are presented in this paper. The effect of relative density, amplitude of cyclic shear strain, number of loading cycles, confining pressure and frequency of cyclic loading on the pore pressure build-up are studied. Analytical expressions are proposed using regression analysis to define mean relationships between normalized pore water pressure and normalized cycles for the prediction of pore water pressure build-up in silty sands. Also, the pore water pressure build-up in soils is independent of frequency of loading. 相似文献