考虑应变局部化的粗粒料剪切损伤力学机制     

赵顺利  杨之俊  傅旭东  方正 《岩土力学》2023,44(1):31-42

针对粗粒料的应变软化、剪胀等力学特性,通过考虑以剪切带为标志的应变局部化现象,建立了具有广泛适用性的剪切损伤力学模型。损伤模型采用了包体理论中的剪切带数学简化,基于应变等价原理、Weibull分布,推导了粗粒料的应力-应变关系方程。从剪胀作用的机制出发,提出可以描述剪胀弱化的轴向塑性应变和体积塑性应变的非线性函数关系。结合粗粒料三轴压缩试验中的伺服过程,提出了基于遗传算法的损伤模型参数确定方法。通过开展不同围压下的粗粒料三轴压缩试验,对剪切损伤力学模型进行验证,进一步分析了参数演化对粗粒料强度和变形特征的影响。研究结果表明,考虑应变局部化特征的剪切损伤力学模型可以高精度的模拟粗粒料的应变软化和剪胀等特征,有效揭示剪切带内部变形对试样整体宏观变形的影响机制,模型中剪切带参数和围压的关系与粗粒料细观机制一致,计算得到强度组成与颗粒破碎、重组特征较为吻合。  相似文献   

靖远地区大厚度黄土地基浸水湿陷过程及土中竖向应力特征试验研究     

刘德仁  安政山  徐硕昌  王旭  张转军  金芯  张严 《岩土力学》2023,44(1):268-278

为了研究靖远大厚度黄土在浸水条件下的水分入渗规律和自重湿陷变形特征,在中兰铁路沿线的靖远北站黄土自重湿陷场地进行了不打注水孔的现场浸水试验,监测并分析了地表及地下湿陷变形、试坑周围裂缝、含水率和土中竖向应力变化情况,对水分扩散规律、自重湿陷特性和土中竖向应力变化规律进行了研究,并对地区修正系数β0值和浸润角进行了探讨。结果表明：体积含水率变化分为浸水稳定（2个）、快速增加（1个）和缓慢增加（1个）共4个阶段;浸水过程中,水分在21m处竖向入渗加快、径向扩散减缓,湿润峰最终形态呈现为椭圆状。根据探井和钻孔含水率测试结果,推算出浸润角最大为41°。该场地黄土自重湿陷过程历经剧烈湿陷、缓慢湿陷和固结稳定3个阶段。试验结束时共计发展了13圈环状裂缝,裂缝最远处距试坑边缘26m。根据室内试验和现场测试结果,建议地区修正系数沿土层深度进行修正,0～10m内β0值取1.05,10～27 m内β0值取0.95。在地表至21 m深度范围内,地基土浸水饱和且湿陷充分,土中竖向应力沿深度呈线性增加,土中竖向应力接近饱和自重应力,21m以下的地基土未能充分湿陷,土中竖向应力逐渐减小。该研究成果可应用于中兰铁路...  相似文献   

土石混合体-基岩界面剪切力学特性块石尺寸效应     

杨忠平  李进  刘浩宇  张益铭  刘新荣 《岩土力学》2023,(4):965-974

土石混合体-基岩界面的抗剪强度是控制坡体稳定性的重要参数之一,是工程设计的重要参数。为探究块石尺寸对土石混合体-基岩界面剪切力学特性的影响,开展了含不同块石尺寸的土石混合体-基岩界面室内大型剪切试验。结果表明：接触界面的破坏模式受块石尺寸和法向压力的影响不显著,均表现为应变硬化特征;法向压力会削弱块石尺寸效应的影响;随块石尺寸增加,抗剪强度和抗剪强度指标（φ、c）先增加后减少,既存在着正尺寸效应,又存在着负尺寸效应,尺寸效应对内摩擦角φ的影响有限,整体在29°波动,而对表观黏聚力c影响较大;不同块石尺寸试样在不同法向压力作用下均表现出了明显的剪缩行为,法向压力能够增强土石混合体的剪缩特性;土石混合体-基岩界面为薄弱的潜在滑移面,随着块石尺寸系数的增加,薄弱破坏面有向土石混合体内部转化的趋势。  相似文献   

交叉裂隙岩体裂纹扩展试验及混合有限-离散元数值模拟研究     

梁东旭  张农  荣浩宇 《岩土力学》2023,(4):1217-1229

对预制交叉裂隙岩石试样进行裂纹扩展试验,研究了裂纹萌生、扩展、聚合过程,分析了主裂隙和轴向载荷夹角及主次裂隙夹角对裂纹起裂应力和聚合应力的影响,并用混合有限元-离散元程序,即图形处理器并行化的3D Y-HFDEM代码对试验进行了仿真计算,实现了岩石破坏从连续介质向非连续介质的过渡,对裂纹类及损伤破坏模式进行了识别,捕捉到了试验中难以发现的现象。研究表明：随主裂隙与轴向载荷夹角增加,裂纹聚合区的拉伸裂纹数量增加;裂纹起裂和聚合应力与主裂隙与轴向载荷夹角成正比;主次裂隙夹角增加,岩石的破坏模式由拉伸破坏转为剪切破坏,交叉裂隙加剧岩石破碎程度;主裂隙尖端萌生扩展的拉伸-剪切混合裂缝引起的破坏在岩石破坏中占主导地位,是导致岩体失去承载能力的主控裂纹;混合有限元-离散元仿真软件GPGPU并行化的3D Y-HFDEM IDE在岩石裂纹扩展研究中具有优势,可以捕捉实验室难以发现的损伤断裂类型,可以作为岩石裂纹扩展研究的有力工具。  相似文献   

卸荷-增孔压条件下花岗岩残积土的力学特性     

舒荣军  孔令伟  周振华  简涛  李甜果 《岩土力学》2023,(2):473-482

建（构）筑物因土中孔隙水压力升高而失稳破坏的情形屡见不鲜,常剪应力增孔压试验是相关研究的常用手段,但迄今鲜见考虑施工期开挖卸荷影响的试验研究。为探究初始卸荷对花岗岩残积土增孔压过程力学行为的影响,在常规增孔压试验中增加了初始卸荷阶段,开展了一系列考虑初始卸荷程度和卸荷滞时影响的卸荷-增孔压试验,分析土体变形、屈服和强度特性的初始卸荷效应与卸荷滞时效应,并与常规增孔压试验结果对比以揭示初始应力路径的影响。试验结果表明：增孔压过程的变形发展具有明显的阶段性,土体屈服后因其剪胀潜势和变形迅速而产生负超静孔压增量,有效平均应力转而增大;初始卸荷对增孔压过程土体力学性能具有明显的劣化作用,表现为刚度与屈服强度均随初始卸荷程度的增大而衰减;与被动压缩这种“加荷”式应力路径相比,初始卸荷的不利影响更为显著;土体力学性能的劣化随卸荷滞时的增长而加剧;屈服摩擦角随初始卸荷程度的增大逐渐减小,但始终大于临界状态摩擦角。  相似文献   

远安地堑上白垩统红花套组压实剪切型变形带的微观结构与地层渗透性关系解析          下载免费PDF全文

渠芳  连承波  柴震瀚  任冠雄 《地质论评》2023,69(1):123-132

孔隙性砂岩中形成的压实剪切型变形带及其周围的渗透性特征是变形带研究的重要内容之一,由于变形带宽度常为毫米级别,常规渗透率测试方法因分辨率的限制无法满足研究需求。选取远安地堑上白垩统红花套组中不同规模的单条变形带、小型及中大型簇状变形带样品,在对其微观结构进行详细研究的基础上,采用具有高分辨率测试功能的AUTOSCAN进行密集测试,建立了连续渗透率剖面。结果显示,渗透率低值点与变形带有显著对应关系,在渗透率线扫描曲线中呈下拉尖峰特征;不同变形带渗透率异常低值点存在差异,变形带厚度大则异常程度高;不同微观结构要素的渗透率降低程度不同,渗透率由低至高依次为：大型簇状变形带的核心碎裂带<小型簇状变形带的核心碎裂带<带间区域<单条变形带核心碎裂带<边缘过渡区<围岩。分析认为,虽然变形带的厚度和渗透率探测孔的大小会影响探测结果,但变形带的微观结构才是控制渗透率降低程度不同的本质原因。中大型簇状变形带的核心碎裂带密集发育且连续性好,很可能对流体渗流、油气运移等造成较大影响;而单条变形带由于延续性较差,很难真正阻碍流体渗流,而是会增强岩石整体的各向异性特征。  相似文献   

哀牢山—红河剪切带新生代热史演化及其构造意义     

孙崇波  李敏同  李俊  周洪兵  陈晓东 《地质论评》2023,69(2):2023020007-2023020007

笔者等通过对哀牢山—红河剪切带5件砂岩磷灰石样品裂变径迹分析,获得测试分析样品的表观年龄,对所有样品利用模拟退火法进行了热史模拟,取得其热演化史;得出哀牢山—红河剪切带在新生代发生了相似的构造演化过程,其经历了2次快速冷却剥露事件,分别发生在37～14 Ma和5. 1～0 Ma,平均冷却速率分别为3. 98℃/Ma和11. 15℃/Ma;在发生快速冷却的时间上,存在自东向西逐渐变晚的趋势,说明哀牢山—红河剪切带在新生代可能为自东向西的幕式隆升。  相似文献   

张家口—渤海地震带岩石圈磁场时空变化特征     

张海洋  李博  苏树朋  王朝景  刘德强  赵慧琴  毛丰龙 《地震》2022,42(1):133-144

利用2016—2018年3期华北地区流动地磁矢量原始测量资料, 经数据计算获得2期华北地区和张家口—渤海地震活动带及邻区岩石圈磁场时空变化模型。 研究结果显示: 张家口—渤海地震带岩石圈磁场变化空间分布不均匀, 具有明显的分区特征, 在张家口段(西段)与北京段(中西段)分界处和北京段(中西段)与唐山段(中东段)分界处岩石圈磁场各要素具有明显的异常变化, 如水平矢量存在转向和幅值变化, 磁偏角与磁倾角具有正负异常高梯度带的特征, 这与张家口—渤海地震带构造分段性特征密切相关。 张家口—渤海地震带位于燕山块体与华北平原块体之间, 两者运动的平动速率之差是张家口—渤海地震带左旋走滑的直接动力来源, 而各断裂带左旋走滑速率之差很可能是岩石圈磁场空间变化分段性分布的主要原因。  相似文献   

Implications of turbulent shear on clay floc break-up along the Atlantic estuary (Bouregreg), Morocco     

Krishnamoorthy Lakshmi Ammal Priya  Soufiane Haddout  Joan Cecilia Catubig Casila 《国际泥沙研究》2022,37(2):248-257

Water depth,salinity,current,and suspended sediment concentration(SSC)were measured along with the grain size distribution of bed sediment along an estuarine longitudinal section.The floc size increased with increase in the percentage of clay and silt,while decreased with increase in the percentage of sand content of bed sediment.The turbulent shear,G,had a direct effect on floc size with its value increasing with increase in G up to a G value of 15 s^-1,while an inverse relation existed between floc size and G at higher G(G>15 s^-1).Further,higher turbulence enabled sand to get resuspended and cause additional shear leading to the break-up of flocs.An attempt was made to modify G to account for the combined effect of water turbulence(G)and shear imparted by sand(Ga)and the impact of the modification of G on the predictability of floc size was evaluated.A new model was developed which explains floc size in terms of sediment concentration(C),salinity gradient(S),and G for different scenarios based on the value of G.Sensitivity analysis was done for observed floc size(FS)and predicted floc size using four approaches:(I)FSαC^x;(II)FSαC^xS-y;(III)FSαC^xS^-yGz for G<15 s^-1and FSαC^xS^-yG-z for G>15 s^-1;and(IV)FSαC^xS^-yG_m^-zfor G>15 s^-1and G_m=G+Ga,where x,y,and z are determined by calibration.It was observed that the predictability of the floc size improved when the turbulence was modified to account for shear imparted by sand so that the coefficient of determination was increased from 0.78 for model III to 0.89 for model IV.Further,the settling velocity was expressed as a function of suspended sediment concentration,turbulent shear,and salinity gradient.The predictability of settling velocity was improved(R2 increased from 0.77 to 0.86)when the additional turbulence created by sand was incorporated in the non-dimensional empirical equation.The study highlights the influence of sand in causing the break-up of flocs and suggests that for turbulence shear values high enough to resuspend sand,and G has to be modified to account for the additional shear imparted by sand in mixed sediment estuarine environments.  相似文献   

竖波钢板组合剪力墙震损修复研究          下载免费PDF全文

王威  赵昊田  权超超  宋鸿来  李昱  周毅香 《世界地震工程》2022,38(2):067-79

钢板组合剪力墙在强震作用下受损严重,震损修复问题较为突出。现设计一片以方钢管作为边缘约束构件的竖波钢板组合剪力墙,在最大弹塑性层间位移角时的震损情况进行分析:竖波钢板组合剪力墙边缘约束方钢管刚度较大,与墙体不匹配,最终发生方钢管从地梁拔动的脆性破坏模式。对竖波钢板组合剪力墙进行震损修复,得到墙趾可更换竖波钢板组合剪力墙,然后进行拟静力试验。试验结果表明:（1）在震损后的竖波钢板组合剪力墙的墙趾处安装阻尼器,其抗震性能基本得到恢复。（2）修复后的竖波钢板组合剪力墙承载力较修复前降低了23%,但延性和耗能能力显著提升。（3）改变了竖波钢板组合剪力墙的破坏模式,由脆性破坏转化为延性破坏。借助有限元软件详细讨论了内嵌竖向波形钢板厚度和波角、轴压比、阻尼器腹板数量对修复后竖波钢板组合剪力墙抗剪承载力的影响,结果表明:改变内嵌竖向波形钢板厚度对试件抗剪承载力影响较大,而改变内嵌竖向波形钢板波角、轴压比和阻尼器腹板数量对试件抗剪承载力影响较小。结合有限元算例,提出修复后竖波钢板组合剪力墙抗剪承载力的计算公式,可为工程实际提供参考。  相似文献