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在地面沉降过程中含水砂层的蠕变量不可忽视。本文以石英砂为试验材料,研究颗粒粒径、级配及形状对砂土蠕变特性的影响,并从细观角度定性和定量分析其蠕变机制,建立与宏观变形的联系。结果表明：砂土的蠕变过程分为稳定蠕变、减速蠕变和衰减蠕变3个阶段,砂土的粒径、级配及颗粒形状对蠕变特性产生影响：粒径越大,级配越好,颗粒形状越复杂,则任意时刻的蠕变速率越大,最终蠕变应变也越大。砂土细观参数可较好地反映其宏观蠕变特性,砂土的最终蠕变应变越大时,颗粒破碎程度越高,颗粒最终平均形状系数越大,孔隙率变化越大,最终面积概率分布指数也越大。在此基础上,引入砂土蠕变潜力评价指数(Icp),提出了利用砂土颗粒与孔隙特征评价地面沉降中不同砂土层蠕变潜力的方法。 相似文献
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高应力下颗粒材料一维力学特性研究(Ⅱ):蠕变性质 总被引：1，自引：0，他引：1
现场和试验观测表明,高应力下砂土的蠕变过程伴随着颗粒破碎现象。通过开展砂土的一维蠕变试验发现,试样的颗粒破碎量随时间增加而增加,且蠕变速率与颗粒破碎速率成正比。在此基础上,分析了蠕变过程中能量转化关系,利用表面物理学和分形几何学理论,得到了一维蠕变条件下颗粒破碎速率与宏观蠕变速率之间的关系表达式。研究结果表明,高应力一维蠕变条件下颗粒材料的宏观蠕变速率与颗粒破碎速率成正比。最后,对该研究采用的等效化方法进行了讨论。 相似文献
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钙质砂是远洋地区港口、机场和民用建筑等构筑物的天然地基材料。通过钙质砂一维压缩蠕变试验和微观结构测试,发现了蠕变前后表面孔隙面积减小且呈分散分布的规律以及试验过程中试样瞬时变形、快速变形和衰减变形特征与粒径的高度相关性;利用基于分形理论改进的相对颗粒破碎率和质量分形维数描述了蠕变前后颗粒破碎程度,得到了分形维数和蠕变与时间的衰减形态曲线关系以及宏观质量分形维数和微观表面分形维数的线性关系,并在此基础上对单一粒径组钙质砂蠕变过程中的分形破碎行为进行了多尺度分析和宏微观跨尺度关联性研究,获得了蠕变过程中颗粒破碎发展以及微观孔隙变化规律,证明了钙质砂蠕变过程中的颗粒重组排列、破碎和研磨行为,揭示了钙质砂蠕变机制。 相似文献
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针对平均粒径对砂土剪切特性的影响作用，结合室内试验和离散元模拟方法对不同平均粒径砂土进行了细观研究。基于3种不同平均粒径砂土的直剪试验结果，通过建立反映砂土剪切试验特征的PFC（particle flow code）颗粒流模型，详细研究了不同粒径砂土在剪切过程中土样体积变化、力链网络、孔隙率和配位数等细观结构参数的变化特征和规律，并从细观角度分析了颗粒粒径对土样宏观剪切特性的影响机制。结果表明：具有不同平均粒径砂土的细观结构参数在剪切过程中存在显著差异，并且其细观参数差异主要集中体现在剪切带处；剪切力学特性的影响主要体现在抗剪强度和剪胀效应方面，砂土平均粒径越大，抗剪强度越高，剪胀效应越明显；具有不同平均粒径的砂土在剪切过程中土颗粒运动规律及剪切带形态变化特征存在一定的差异，平均粒径越大，剪切带内上跨式颗粒占比越大，剪切带厚度越大。 相似文献
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针对岛礁大型构筑物修建过程中由于高应力而导致作为地基材料的钙质砂发生破碎,进而引发地基沉降变形问题。本文采用高压固结仪对钙质砂开展了一系列终止压力为16 MPa的侧限压缩试验,研究了高应力水平下钙质砂的压缩破碎特性。同时基于显微图像采集和处理技术对钙质砂颗粒的形状参数(圆度和完整度)进行了定量化表征,研究了钙质砂的形状分布规律。最终分别探讨了级配特征(如平均粒径、不均匀系数)、形貌特征等因素对钙质砂压缩和破碎特性的影响。结果表明:随着平均粒径的增大,钙质砂颗粒的形状不规则程度逐渐增加,其棱角也越发育。随着竖向应力的增大,在e-logp平面内,不同粒径钙质砂的压缩曲线逐渐会聚并相交于一条直线,初始粒径对其压缩特性的影响逐渐减小以致消失。而不同级配钙质砂的压缩曲线也发生会聚,但未相交于一条直线。当试样的不均匀系数(Cu)相近时,其压缩破碎量随着平均粒径(d50)的增大而逐渐增加,当试样的d50相近时,其压缩破碎量随着Cu增大而逐渐减小。上述研究成果将对南海岛礁大型工程建设提供重要科学依据。 相似文献
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通过分析法向应力、干密度、土样尺寸对吹填粉砂土蠕变特性的影响,深入研究其固结蠕变特性。与Kelvin模型相比,采用Burgers体模型能够更合理地阐释吹填粉砂土的蠕变曲线;采用FLAC3D方法可开展吹填土蠕变过程的三维数值模拟。结果表明：吹填粉砂具有一定的蠕变特性,并可用幂函数描述应力-应变、应变-时间的关系;干密度一定时,法向应力愈大,初始应变愈大,达到稳定的时间愈长;法向应力一定时,干密度越大,初始变形越小,最终稳定所需时间越短;大尺寸试样（Ф 200.0 mm× H200.0 mm）的瞬时变形与蠕变形率要比标准尺寸（Φ 61.8 mm×H 20.0 mm）大,稳定所需时间要长;此外,Burgers体模型模拟吹填粉砂土固结蠕变变形优于广义Kelvin模型并具有可行性。 相似文献
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对砂土压缩过程中微观结构的提取,有利于认识其在压缩变形和破坏中的微观机制。为实现对砂土压缩固结过程中微观结构的固定、提取和量化,本文设计了一种砂土压缩过程中微观结构提取技术,其主要由环氧树脂胶注入装置和改进的固结仪砂样采集盒两部分组成。在砂土压缩固结试验中,采用步进电机推动注射器中蓝色环氧树脂胶,通过预设的硅胶软管,从透水石底部进入压缩中的砂样。待环氧树脂胶固结后,制作薄片,并用光学显微镜拍摄得到其微观结构图像。应用该技术,能实现砂土在压缩过程中微观结构的固定和提取。本文对3种不同粒径和级配的石英砂进行压缩和固化试验,以介绍该提取技术。在获取其微观图像后,进一步采用PCAS软件对微观结构进行定量分析。 相似文献
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颗粒破碎是土石混合体的一种基本属性，机理复杂，影响因素众多。鉴于室内试验受设备、材料等因素限制且费时费力，本文采用Monte Carlo思想构建了能够真实反映块石破碎过程的PFC2D颗粒离散元数值模型，在室内直剪试验和筛分试验基础上进行了数值剪切试验，系统性探究土石混合体块石破碎特性的影响因素及基本规律。结果表明:在法向应力作用下，剪切后试样出现明显的块石破碎现象以分散应力；块石粒径对块石破碎程度影响显著，块石粒径越大，破碎势越大，越易破碎；块石浑圆度较小时，颗粒间接触面积较小，应力集中显著，破碎率较大；颗粒级配连续、良好时，颗粒间咬合充分接触完全，接触受力点较多，碎裂更不易发生；试样初始孔隙率对破碎率影响较小，相同法向应力下，随着孔隙率增大，块石破碎程度呈现轻微增大趋势。 相似文献
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为了掌握南海钙质砂压缩变形特征及其微观机制，对3种不同粒组(S1:1.43~2mm、S2:0.5~1mm、S3:0.5~2mm)的钙质砂进行100~3200kPa压力范围的压缩试验，利用自制的砂土微观结构提取装置和图像处理软件(PCAS)获得并分析了钙质砂压缩过程中微观结构。结果表明:(1)钙质砂的大小、形状和级配对颗粒的破碎具有显著影响，当压力较低时(＜800kPa)，粒径较大的S1组以砂颗粒棱角破碎为主；粒径较小的S2组没有明显破裂，相对规则的颗粒形态使S2粒组在该压力范围内主要因颗粒的滚动与重分布导致压缩；级配良好的S3组除部分低宽度断肢状颗粒外其余大小、形态颗粒无明显破裂。(2)当压力较大时(＞800kPa)，S1组钙质砂逐渐转向以颗粒的整体破坏为主的破碎形式；S2、S3两组试样随着密实度的提高，砂颗粒的破坏以整体破碎为主。基于对破碎过程中试样微观结构变化的提取与分析，总结并提出了控制钙质砂颗粒破碎的4种接触模式:点-线接触、线-面接触、面-面接触和复合接触，可用于判断不同条件下的颗粒破碎形式。最后，讨论了钙质砂在破碎过程中颗粒几何参数的变化。 相似文献
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为了研究饱和砂土的蠕变特性及其影响因素,开展了不同密度、不同级配方法（相似级配法、等量替代法）、不同加载方式的侧限高压单向压缩试验。试验结果表明:饱和砂土的蠕变主要经历3个阶段,分别为瞬时变形阶段、快速变形阶段和稳态蠕变变形阶段;压缩模量随密度的增大而增大;用相似级配法所制试样加权平均粒径比等量替代法所制试样的加权平均粒径小42.4%,压缩模量高8%~18%。不同加载方式对试样的最终变形量也有一定的影响。循环加载后,试样压缩模量减小4.3%~10.1%,最终应变量增加4.6%~6.0%。对试验数据进行统计分析表明,用幂函数可以很好地拟合饱和砂土的应力、应变、时间关系,最终得到适用于本砂土的蠕变模型。研究成果可在砂土地基设计、评估中得到应用。 相似文献
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利用南海钙质砂和阿拉伯湾钙质砂,进行侧限压缩试验,对其压缩特性进行分析,得到了相应的压缩指数;采用相对破碎率为度量指标,评价了钙质砂在压缩试验过程中的颗粒破碎情况。同时根据试验数据得到了不同初始相对密实度的砂样的塑性功,通过建立塑性功与相对破碎率以及塑性功与压缩指数之间的关系,探讨了颗粒破碎对钙质砂压缩特性的影响。研究显示,在本次试验条件下,颗粒破碎是导致钙质砂压缩变形的主要因素,钙质砂的中值粒径以及碳酸钙含量等因素对其颗粒破碎程度有明显影响;钙质砂的相对破碎率与其输入的塑性功有关,并且受到初始相对密实度的影响,采用相对密实度进行归一化后,两者呈现较好的幂函数关系;通过建立钙质砂压缩指数与塑性功之间的关系,进一步建立了钙质砂的压缩指数与相对破碎率之间的关系,经相对密实度归一化后,两者也呈现幂函数规律,此规律可以用于评价颗粒破碎对钙质砂压缩特性的影响。 相似文献
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大岗山坝区岩体现场剪切蠕变试验及参数反演 总被引：1，自引：0，他引：1
现场剪切蠕变试验是了解岩体剪切蠕变特性的最重要手段。针对大岗山水电站坝区"硬、脆、碎"辉绿岩脉进行了现场剪切蠕变试验,分析了岩体的剪切蠕变变形规律和剪切蠕变速率特性。试验结果表明,在剪应力较小时坝区岩体剪切蠕变仅呈现出减速蠕变和稳态蠕变2个阶段;当剪应力接近屈服强度时,坝区岩体剪切蠕变速率由渐变增长转为突变增长,岩体在短时间内即发生破坏,呈现出加速蠕变特性。恒定正应力下辉绿岩体的稳态流变速率与剪应力之间可用指数关系来表征。根据剪切蠕变试验曲线,进行了岩体剪切蠕变模型辨识。辨识表明,西原模型可以较好反映坝区辉绿岩脉的剪切蠕变特性。通过优化反演获得坝区岩体的剪切蠕变参数,为坝基边坡工程稳定性分析和设计提供了重要的力学依据。 相似文献
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Liquefaction characteristics of silts 总被引：1，自引：0，他引：1
S. Singh 《Geotechnical and Geological Engineering》1996,14(1):1-19
Summary The paper presents a summary of the results of cyclical triaxial load testing of samples of silt and silty sands. The paper emphasizes differences in behaviour observed between reconstituted triaxial samples of clean sand, of sand containing 10, 20, 30 and 60% silt, pure silt, and undisturbed samples of silt and silty sand. An important observation is that the mechanisms of deformation for sit are different for reconstituted and undisturbed samples, the undisturbed sample having a specific geological structure which seems to slow down the excess pore water pressure accumulation, but which still results in cyclic deformations regularly increasing from the very beginning of the test and rapidly reaching high levels. The other important observation is that fine-grained noncohesive soils such as silts and silty sands can be as, or even more, susceptible to liquefaction as clean sands. Test results on samples of sand containing 10, 20 or 30% of silt indicate lesser resistance to liquefaction than pure sand samples. The paper shows the difficulty in identifying a representative parameter to compare the behaviour of silts and silty sands with pure sand, and it seems that more research will be needed in this area. 相似文献
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Fei Han Mingzhong Tian Fadong Wu Jianping Zhang Siwen Liu Lulin Wang 《Arabian Journal of Geosciences》2017,10(11):241
This study here is the result of a comparative study of the geomorphic features, grain size distribution, major mineral components, and micro-textures of sound-producing and soundless sands from three geoparks in north China, and discusses the possible causes of this naturally occurring, physical phenomenon. The sound-producing sand dunes we have investigated are situated along a curvilinear belt of deserts and experience variable precipitation–evaporation rates on a yearly basis. “Singing sands” occur mainly on barchan-type dunes and adjacent to lakes or springs, whereas soundless sands are mainly located in desert areas where there is no nearby surface or groundwater sources. We have analyzed samples from nine sound-producing and two soundless sand dunes using grain size, X-ray diffraction and fluorescence, and SEM analyses. All sand types are composed largely of quartz and feldspar, but sound-producing sands also contain secondary minerals such as kaolinite (3–5%), albite (2–6%), microcline (2–5%), and calcite (5%) that are lacking in the soundless sand samples. Sound-producing sands are generally fine-grained whereas soundless sands are coarse-grained, and all sand types are generally sub-rounded to rounded indicating long transport distance from their provenance. Sphericity values of both sand types are nearly identical with predominantly oblate shapes. Surface pitting is not a unique feature of either sand types, and hence can be ruled out as a major cause of the acoustic properties of sound-producing sands. Densely distributed dissolution features such as scale-like upturned plates and silica scales on grain surfaces contribute significantly to the sound emission of singing sands. Thus, the physical–climatic conditions in deserts such as the presence of surface water and groundwater and precipitation–evaporation rates, which collectively control the formation and distribution of dissolution features on sand surfaces, have a first-order control on the production of sound-producing sands. 相似文献
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海岸现代风成砂粒度参数特征的研究--以中国温带海岸为例 总被引：6，自引：1，他引：6
现代海岸风成砂的粒度特征是海岸风沙研究的重要问题,本文以我国温带海岸为研究区域,利用 136个现代海岸风成砂样数据,通过粒度组成、平均粒径、标准偏差和偏差、峰态等粒度参数分析了其粒度特征。结果表明,我国温带海岸的现代风成砂并非过去认为的几乎全由分选很好的细砂组成,是以正偏为主,粒度参数的地域差异明显,并随沙丘类型、规模及距海岸线的远近不同等而变化。与海滩砂比较,风成砂具有普遍含有粉沙、略细、多正偏、峰态偏窄等特点,但利用粒度参数散点图和因子分析法二者均无法区分。我国温带海岸现代海岸风成砂粒度参数的上述特征与其特有的发育条件和演化过程密切相关,其中主要与季风气候特征显著、形成时间短、风力作用时间有限以及风沙活动空间狭小并受到水力与重力作用的干扰等有关。 相似文献