应力路径

摘要： 为研究高陡边坡岩体开挖卸荷过程中的变形问题,结合实际高陡边坡岩体开挖应力变化特征,分别开展了室内三轴加载试验及卸围压卸轴压、卸围压恒轴压、卸围压增轴压3种应力路径下的分段变速卸荷试验。结果表明,在每种应力路径下,岩样分段变速卸荷的变形模量都随初始围压的升高而增大,变形模量随卸荷当量的增加而减小。卸荷当量为0~60%时,变形模量基本都随卸荷当量线性下降,降幅一般都在0~5%之间;卸荷当量为60%~100%时,变形模量降幅突然变大,岩样临近破坏。不同应力路径对于砂岩的变形特性影响各不相同,卸围压恒轴压的影响最为显著,卸围压卸轴压次之,而卸围压增轴压的影响最小。

摘要： 为探究小跨度隧洞围岩在不同应力路径下的破坏机制,依据现场工况设计相似模型试验可以直观了解围岩的破坏过程,同时数值模拟技术为洞悉岩体内部的破坏机理提供了可视化手段。本文依托某隧洞工程设计了相似模型的加、卸荷破坏试验,并利用颗粒流分析软件PFC进行数值仿真。对比宏、细观两种尺度下的试验发现,隧洞两侧直墙中部岩体的切向应力峰值最低,该处易受拉破坏。拱肩和拱脚处的围岩因应力集中而松动,该处产生的裂隙与直墙处裂隙贯通后将岩体切割成块是隧洞破坏的主要形式。开挖卸荷的应力路径下,隧洞整体的承载能力更强,但破坏时剥落的岩体更加破碎,围岩的损伤深度更大且内部剪切裂纹占比更多,最终形成的破坏面接近“V”型,同时开挖卸荷还会形成开挖扰动区,使拱顶和拱底处岩体的切向应力峰值降低,部分岩体的承载能力下降。

摘要： 为揭示深埋大理岩在不同应力路径下的变形特征和能量演化特征,基于大理岩的常规三轴试验和卸荷三轴试验,分析了大理岩变形破坏过程中变形和能量演化的围压效应和应力路径影响。结果表明:大理岩在加卸荷条件下均表现出显著的围压效应;卸荷条件下大理岩的损伤扩容应力阈值和峰值强度较加载条件下的低;加载应力路径下能量耗散阶段占比更大,卸荷应力路径下能量聚集阶段占比更大;加卸荷条件下损伤扩容点对应的总能量和弹性应变能与围压具有良好的线性关系;针对峰值应力对应的总能量、弹性应变能及耗散能,加载应力路径下其均与围压具有正线性关系,而卸荷应力路径下均与围压成指数关系。基于以上结论,提出了确定大理岩破坏点的定量方法,结合应力-应变关系曲线,有效地解决了高围压作用下大理岩破坏点难以确定的问题,为深埋洞室围岩的稳定性分析提供依据。

摘要： 通过K_(0)固结条件下GDS常规三轴和侧向卸荷三轴试验分析了应力路径对上海地区⑤_(1)层灰色粘性土的强度与变形特性影响。试验结果表明不同围压条件下侧向卸荷三轴试验有效应力路径基本呈倒“L”形,而常规三轴试验则呈“S”形。侧向卸荷三轴试验的负孔压数值随围压减小而单调增加,其最终值与围压大小正相关;侧向卸荷三轴压缩试验应力应变关系与常规三轴压缩试验有较多相似,其峰值强度都随体积应力的增加而提高,但破坏时应变值明显较常规压缩试验偏低。归一化土体模量与应力水平呈幂次关系,其幂指数m值与《上海市基坑工程技术标准》中对浅层土建议值基本相同。

摘要： 随着城市规模的扩大,高速发展的城市工程建设与城市紧张的土地资源之间的矛盾日益凸显,工程建设中基坑的深度也越来越大。基坑工程中决定工程安全性的最重要因素为基坑支护结构的变形,这不仅影响自身建筑物的安全,而且与周边环境的安全也密切相关。学者对基坑支护工程的研究越来越深入。刘国彬等[1]研究了开挖卸载条件下土体的强度变化规律及对主、被动区土压力的影响;李景林等[2]通过离心模型试验模拟基坑开挖的应力路径变化过程。

摘要： 基床系数是岩土工程中一个重要参数,文章利用全自动三轴仪模拟土的原始应力状态,得到应力应变关系曲线,计算出土的基床系数,同时介绍了三轴试验法的原理、结果的影响因素以及其合理性、便捷性和经济可行性。

摘要： 土体的力学特性往往因应力状态和应力路径而异。为了探讨垂直加载和等剪路径下饱和土的力学特性,制备饱和重塑黄土试样,通过固结不排水(CU)和常剪应力排水剪(CSD)三轴试验,分别测定并绘制其应力-应变曲线、孔隙水压力变化曲线和应力路径曲线。试验结果表明,饱和重塑黄土在2种路径下有明显不同的变形特点:CU路径下的应力-应变曲线皆呈弱软化型,孔隙水压力先快速上升后逐渐趋于稳定;CSD路径下维持偏应力为一常量,施加孔隙水压力后的很长时间内试样变形很小,当孔隙水压力增大至试验围压的60%~75%时,试样迅速破坏。CSD路径无偏应力峰值,文中根据轴应变随平均有效应力变化曲线定义了等效峰值破坏线。通过对比发现,2种路径下饱和重塑黄土的有效峰值强度指标差异明显,而有效残余强度指标相近,表明有效残余强度指标是重塑黄土内在属性,受应力路径的影响不大。该研究结果可为实际工程选取正确的应力路径试验提供参考。

摘要： 近年来,土体冲击液化引起的工程地质问题已经广泛地出现在人们的视野中,但目前对于土体冲击液化机理的研究尚不够完善。本文通过冲击液化试验及相关微观试验,揭示了不同冲击能下砂质粉土的孔压发育与微观结构变化情况,在此基础上,从微观角度对砂质粉土冲击液化机理进行了讨论。结果表明:砂质粉土受冲击液化会出现明显的孔压激增现象,且单位冲击能下激发的孔压随落距增大而减小,并伴随明显的微结构变化;冲击液化作用主要从土体颗粒接触关系、颗粒形态,孔隙大小、形态及方向等方面改变了土体的微观结构;颗粒骨架破坏与孔隙收缩是土体冲击液化的主要微观机理,不同冲击能下土体的液化机理也由于骨架破损和孔隙收缩程度不同而产生出相应的差异。

摘要： 花岗岩残积土在非饱和状态下的工程性质良好,但其极易受到降雨影响。厦门石鼓山西通道项目的实测数据表明,降雨入渗引起残积土中基坑围护桩变形显著增加。本文采用PLAXIS有限元软件建立数值模型,通过瞬态渗流分析,探究降雨入渗加剧非饱和残积土中基坑变形的机理。结果表明,降雨入渗会显著加剧非饱和残积土中基坑变形,降低基坑的稳定性,其原因是降雨入渗使基坑内外土体饱和度增加,基质吸力降低,进而导致土体抗剪强度减小,同时导致主动土压力增大。相比于低渗透性土,饱和渗透系数较高的残积土层中基坑持力层土体强度更易受到降雨的影响。墙后土体应力路径表明,降雨过程土体所受剪力基本保持不变,基坑变形增加较小,降雨后的清淤开挖使桩后土体达到临界抗剪强度,导致基坑变形急剧增加。

摘要： 为了研究砂土宏观应力变形特征与配位数、接触力组构等微观参数的紧密相连性,基于离散元模拟方法开展了砂土等平均应力路径和等小主应力路径真三轴试验,分析了不同应力加载路径下砂土应力-应变关系、体变-应变关系,以及中主应力比(b)对配位数、法向接触力、组构各向异性等砂土微观性能的影响。结果表明:随b值的增大,等小主应力路径下试样峰值应力不断增大,而等平均应力路径下则相反;体积应变均表现为先剪缩后剪胀,且在剪缩阶段b值越大剪缩现象越明显;相同应力比下,沿常规轴对称拉伸的剪切比轴对称压缩诱发的组构各向异性更高;在轴对称拉伸应力路径上,低平均应力下组构各向异性诱导程度更明显;b值对于强偏组构线性关系的斜率几乎没有影响,但随b值的增加,强偏组构峰值减小;2种应力路径下整体强偏组构均随b值的增大而减小,但等平均应力路径下比等小主应力路径下表现更加明显。

摘要： 采用干装敲击法和湿装夯实法制各50％相对密实度的饱和细砂,进行了常规三轴压缩CTC、等应力三轴压缩TC、减压三轴压缩RTC三种应力路径下的固结不排水(CU)剪切试验,综合分析了成样方法及应力路径对中密细砂力学特性的影响.试验结果表明:各应力路径条件下,成样方法对试验结果均有显著影响,中密状态的饱和细砂试样均表现出显著的剪胀性,RTC路径试样的剪胀性最强;应力路径对试样的有效内摩擦角和峰值有效主应力比基本没有影响,但成样方法对此影响显著.

摘要： 为探讨湛江强结构性原状土与相应重塑土在不同应力路径下的强度特性及其与结构性的关联性,开展了在不同固结条件下的主动压缩、被动压缩、主动伸长3种应力路径试验,分析了该强结构性黏土在不同应力条件下的力学性状与强度特性.结果表明,湛江黏土的剪切破坏形态主要是单一型、双交叉剪切带与"腰鼓"型3类,应力-应变特性主要为轻度应变软化、强烈应变软化、轻度应变硬化、强烈应变硬化4类;偏压固结下试样破坏应变小于等压固结相应值,破坏强度及初始弹性模量比后者大;不同应力路径下土的强度差异主要反映在结构屈服前有效黏聚力的不同,结构屈服前,原状土的黏聚力高于重塑土的黏聚力,内摩擦角小于后者;结构屈服后,黏聚力逐渐减小,内摩擦角略有增大.原状土到重塑土的转变过程是黏聚力与内摩擦力在土体内部相互消长的过程,强结构性黏土在结构屈服前的强度指标具有较强应力路径依赖性.

摘要： 应力路径不相关是建立FRP约束混凝土应力-应变关系分析型模型的前提假设.在该假设下,当混凝土在恒围压(主动约束)或者FRP约束(被动约束)达到相同围压水平时,两种不同约束作用下的混凝土的轴向应力-轴向应变曲线,轴向应变-侧向应变曲线相交.本文利用FRP约束混凝土标准圆柱试验的全曲线,选用与混凝土标准圆柱静水围压作用下的应力-应变曲线吻合较好的主动约束模型全曲线,分析两者应力路径达到相同围压水平对混凝土的变形与应力的影响.结果表明:混凝土变形与应力具有应力路径相关性.在相同围压水平下,体积变形差与轴向应力差在应力过程的变化与FRP约束刚度比有关.依据应力路径相关性,提出了修正的分析型模型.

摘要： 随着浅部资源的开采殆尽，国内外矿山相继进入深部开采，需要对巷道、大型地下硐室等工程进行开挖，而开挖实际上就是对岩体的一种卸荷过程。本文进行了三种不同应力路径下花岗岩卸载试验,研究了卸荷条件下岩石的应力-应变全过程曲线和变形特征及其规律.试验结果表明,卸围压过程中,侧向应变与围压先呈线性后呈非线性关系,且其增长速率约为轴向应变增长速率的两倍,明显大于轴向应变增长速率,表现出明显的侧向扩容,其扩容程度与卸载路径有关;不同围压与体积应变曲线所围面积可以看出,卸荷前围压越大,卸荷释放的能量越大;变形模量随围压卸载而逐渐减小,且随初始围压增大,总体上呈负指数分布趋势,且同一种卸荷应力路径时,变形模量的减小量随初始围压增大有所增大,泊松比随围压降低而不断增大,两者之间呈现明显的非线性关系;岩石破坏特征以剪切破坏为主.研究结果对地下金属矿深部开采具有一定的指导意义和参考价值.

摘要： 采用室内试验与数值计算相结合的方法研究开挖形成的黄土高边坡的稳定性及破坏机制.以甘肃环县华能电厂人工高边坡为例,采用线弹性有限元模拟分级开挖过程中潜在破坏面上的应力路径,在边坡上取代表性土样,参考此应力路径做天然含水率和饱和含水率下的三轴试验.依据试验所得强度参数,建立不同开挖坡比下的弹塑性有限元模型,计算各开挖阶段潜在滑动面上土体的应力状态,揭示边坡的破坏机制.结果表明,开挖过程中边坡潜在破坏面上土体应力路径为平均应力减小,剪应力先减小、后增大;开挖过程对潜在破坏面作用为先卸载、后加载,当开挖坡比较大时,高边坡坡肩处先发生屈服破坏,屈服范围随着开挖深度的增大逐渐向下扩展,直至形成连通的屈服面,为典型的推移式破坏模式.

摘要： 通过固结不排水条件下的等应力比加荷试验,探讨了原状海积软黏土的应力应变关系、切线模量、孔压特性与应力路径的关联性.结果表明,同样固结压力下,在0.25π≤θ≤0.75π的试验应力路径范围内,随着应力路径方向角θ的增大,土体的切线模量逐渐增大,极限强度先增大后减小,在θ=0.44π～0.56π间存在峰值;单位剪应力引起的孔压与单位球应力引起的孔压呈线性关系,且随着应力路径方向角的增大,孔压由正孔压逐渐变为负孔压,球应力引起孔压与剪应力引起孔压的比例线性减小.

摘要： 为了模拟地下工程施工过程中不同位置处受扰动土体实际的应力和变形状态,探讨不同应力路径条件下土体的强度和变形破坏特性,共设计了4组实验.分别为常规三轴压缩试验、等P压缩试验、等压固结减压压缩试验和偏压固结减压压缩试验等.试验结果表明在不周的剪切路径下土体表现出不同的强度与变形特征,即在常规压缩条件下强度最高,减压压缩条件下的强度最低.土体试样最终在不同的应力比水平下趋于稳定,并直接影响着内摩擦角的大小.而且,三种剪切方式下土体均没有出现应变软化现象.试验结果所揭示的规律可为现场施工提供初步科学有益的指导.

摘要： 本研究以甘肃黑方台为区域背景,通过离心模型试验与应力路径试验相结合的手段,研究地下水位抬升引发牵引式黄土滑坡的演化模式和力学机理.离心模型试验中,模型边坡的尺寸为0.8m×0.4m×0.45m(长×宽×高),离心加速度为100g.在试验中,通过水位控制系统实现地下水位的不断抬升,利用数码摄像、孔隙水压力及激光位移传感器、侧面示踪点等仪器设备详细记录地下水位抬升过程中边坡内的孔隙水压力、边坡变形、滑动面形态及坡面裂缝的形成和发展过程.应力路径试验中,通过恒载增孔压试验和偏压固结不排水试验,模拟了滑坡酝酿启动过程和局部破坏向整体滑移的发展过程.基于以上成果,提出饱水黄土在上覆荷载下因孔隙水压力增大而失稳,在卸荷条件下使应力重分布,导致局部剪切带发展并逐渐形成贯通的破坏面,边坡表现为牵引式的破坏模式.该研究结果有助于深入认识水位抬升引发牵引式滑坡的演化模式和力学机理,为治理此类滑坡提供科学依据.

摘要： 用离散单元法对颗粒材料的双轴压缩试验进行了模拟,分析了不同应力路径下颗粒细观结构的变化规律,推导了一个基于细观结构的颗粒材料屈服函数,并研究了屈服函数中2个参数的确定方法.用饱和标准砂的排水三轴压缩试验结果确定了屈服函数中的相关参数,在此基础上将建议的基于细观结构的屈服面与(修正)剑桥模型屈服面进行了对比.研究表明本文建议的屈服面具有弹头形状,介于剑桥模型和修正剑桥模型屈服面之间,这一方面验证了本文屈服函数的合理性,另一方面也从细观结构的角度揭示了经典弹塑性理论中屈服函数的物理本质.

摘要： 文章将地铁列车移动荷载简化为多个移动轮轴荷载,基于弹性半空间内Mindlin解,分别以单个轮轴荷载和列车移动荷载为例,研究了地铁列车荷载作用线正下方地基土中的动应力特征、应力路径变化及主应力轴旋转,分析了不同隧道埋深下荷载作用线正下方土单元应力状态变化.结果表明,单个轮载移动线正下方计算土单元的主应力轴旋转了180度且方向始终为顺时针.荷载移动向土单元水平时,隧道埋深越大,下方土单元应力增长也越快.在多个轮载作用下,土单元的动应力和主应力轴旋转具有持续循环特性,循环次数与列车车厢节数有关,由于相邻轮载的影响,一个循环内主应力轴旋转角度并非单调递增或递减,而是具有来回震荡过程的特性.

摘要： 本发明涉及一种基于裂纹扩展路径和应力强度因子一致的疲劳裂纹扩展模拟件设计方法，步骤为：依据真实结构载荷及环境特点，确定典型失效模式，开展真实结构静强度分析，确定最大第一主应力部位为危险部位；开展材料级断裂韧度试验和裂纹扩展试验；开展真实结构裂纹扩展有限元模拟确定裂纹扩展路径，提取裂纹扩展路径上的应力强度因子变化规律，并确定产生主要影响的关键几何尺寸，在保证其不变的前提下初步设计模拟件考核部位几何形状；通过调整沿裂纹扩展方向的模拟件宽度，结合模拟件裂纹扩展模拟，使不同裂纹长度下的应力强度因子、临界裂纹长度与真实结构一致；设计模拟件加持段为螺纹、销钉孔或楔形，在考核载荷、环境下进行强度校核。

摘要： 本发明涉及结构强度分析技术领域，特别涉及一种大载荷、高应力、多路径传载结构的优化方法。该方法包括：根据多路径传载结构的已知设计空间，建立其有限元模型；对该有限元模型进行进行变密度法的拓扑优化，得到拓扑优化最佳传力路线及最佳传力模型；其中，以结构能量最小化为目标函数，以第一结构体积比、集中载荷施加点的变形作为约束条件，以结构对称平面作为几何约束限制，冻结边界施加区域；基于最佳传力模型，以结构重量最小化为目标函数，以第二结构体积比、集中载荷施加点的变形作为约束条件，并考虑加工工艺设置最大/最小原件尺寸限制，以结构对称平面作为几何约束限制，进行多路径传载的尺寸优化，得到多路径传载结构的尺寸优化参数。

摘要： 本发明公开了一种预测盾构沿曲线路径掘进导致周围土体应力场变化的方法，包括以下步骤：（1）运用三维源汇法原理，得到半无限体内单位体积空隙引起的空间任一点应力增量解答；（2）根据盾构沿曲线路径掘进特点，确定实际掘进期间的地层损失量；（3）开发盾构沿曲线路径掘进时由实际地层损失量导致的周围土体应力场沿轴线方向及环开挖面方向变化的计算程序，以获得所述盾构沿曲线路径掘进时沿轴线方向变化的地层应力以及环开挖面变化的地层应力。本发明的优点是：适用于土体损失间隙为三维空间工况，以沿曲线路径掘进为例，施工时需要曲线超挖，运用本发明所述的预测程序，可准确计算三维超挖间隙导致周围土体应力场的变化。

摘要： 本发明涉及一种基于裂纹扩展路径和应力强度因子一致的疲劳裂纹扩展模拟件设计方法，步骤为：依据真实结构载荷及环境特点，确定典型失效模式，开展真实结构静强度分析，确定最大第一主应力部位为危险部位；开展材料级断裂韧度试验和裂纹扩展试验；开展真实结构裂纹扩展有限元模拟确定裂纹扩展路径，提取裂纹扩展路径上的应力强度因子变化规律，并确定产生主要影响的关键几何尺寸，在保证其不变的前提下初步设计模拟件考核部位几何形状；通过调整沿裂纹扩展方向的模拟件宽度，结合模拟件裂纹扩展模拟，使不同裂纹长度下的应力强度因子、临界裂纹长度与真实结构一致；设计模拟件加持段为螺纹、销钉孔或楔形，在考核载荷、环境下进行强度校核。

摘要： 复杂应力路径下薄板变形过程应力应变测量装置及方法，以解决现有的试验装置和方法无法获得板材在一般复杂路径加载条件下变形全过程的应力、应变数据，从而无法准确、全面描述材料在复杂应力路径下的变形特性的问题，复杂应力路径下薄板变形过程应力应变测量装置包括底座、施力机构、充液压板、上模板、玻璃板、阶梯凹模、压力传感器、控制系统、充液压力系统、动力系统、CCD相机、多个支撑块和多个连接杆；测量方法步骤：步骤一、制作阶梯凹模和切割薄板；步骤二、组装充液；步骤三、板材胀形；步骤四、应力应变信息采集；步骤五、拆卸装置保存实验数据。本发明用于薄板在复杂应力路径下的应力应变测试。

摘要： 本发明公开了一种采动岩层应力演化数值反演及应力路径等效转换方法，属煤炭开采技术领域。首先建立相应数值模型并设置监测点；然后反演煤层开挖、顶板垮落、矸石堆积等动态过程，获得煤层开采全过程中顶板、底板应力演化规律，顶板垂直和水平应力整体呈现相反的变化规律，而底板垂直和水平应力则呈现相同的变化规律；根据垂直、水平应力同步变化规律，总结得到采动顶、底板应力路径特征：最后通过等效转换方法将垂直应力和水平应力等效为轴压和围压，将顶、底板应力演化过程等效转换为三轴加卸载应力路径。充分体现了煤层开采全过程中顶板、底板的应力演化规律，将采动应力演化等效转换为实验室加、卸载应力路径，能够更好的指导现场工程实践。

摘要： 复杂应力路径下薄板变形过程应力应变测量装置及方法，以解决现有的试验装置和方法无法获得板材在一般复杂路径加载条件下变形全过程的应力、应变数据，从而无法准确、全面描述材料在复杂应力路径下的变形特性的问题，复杂应力路径下薄板变形过程应力应变测量装置包括底座、施力机构、充液压板、上模板、玻璃板、阶梯凹模、压力传感器、控制系统、充液压力系统、动力系统、CCD相机、多个支撑块和多个连接杆；测量方法步骤：步骤一、制作阶梯凹模和切割薄板；步骤二、组装充液；步骤三、板材胀形；步骤四、应力应变信息采集；步骤五、拆卸装置保存实验数据。本发明用于薄板在复杂应力路径下的应力应变测试。

摘要： 本发明公开一种利用常规三轴仪实现三维空间应力或应变路径的方法，包括以下步骤：确定真三轴条件下的试验方案在三维主应力、主应变空间，以及广义应力、应变空间的加载路径；推导真三轴仪和常规三轴仪在广义应力、应变空间的加载路径；控制常规三轴仪的加载方式，使常规三轴仪的加载路径与真三轴仪在广义应力、应变空间的加载路径保持一致。本发明的有益效果为：打破了传统观念中常规三轴仪只能研究二维空间应力路径的思想束缚，利用常规三轴仪研究三维空间的应力路径和应变路径，实现了真三轴仪的部分功能。

摘要： 本发明涉及不同应力路径下钙质砂的相对破碎率的确定方法，取钙质砂试样；对钙质砂试样以不同围压进行等向压缩试验，获得等向压缩试验实验参数和等向压缩试验下平均有效主应力值为1时的破碎参数；取级配、初始孔隙比相同的钙质砂试样进行等平均有效主应力试验，获得等平均有效主应力试验参数和等平均有效主应力试验下最大偏应力值为1时的破碎参数；绘制钙质砂等相对破碎率面。本发明各参数均可在室内试验中可靠获取，结果精准，参数具备通用性；大幅降低实验难度、测定时间，拓宽应用条件和应用场景，具有普适性，更契合钙质砂的实际情况；解决了应力路径对颗粒破碎的影响，应力路径对颗粒破碎的影响与颗粒破碎的实际影响因素更符合。

摘要： 本发明提供一种研究岩石真三轴蠕变特性的循环加卸载应力路径方法，涉及岩石力学技术领域。该方法首先对岩石试样进行预压，再对预压后的岩石试样独立加载真三轴应力，直至真三轴应力均达到设定的最小主应力水平；然后保持最小主应力不变，循环加载最大主应力和中间主应力，直至达到设定的加载循环次数，完成对岩石试样的循环加载；记录试验过程中获取的应力—应变曲线数据和应变—时间曲线数据，进而确定岩石试样在不同应力条件下的蠕变变形量和蠕变速率。该方法通过设计合理的应力加载路径，可以在一个试样上完成不同应力水平的蠕变试验；且能够同时研究中间主应力对硬岩长期力学特性以及最大主应力对硬岩长期力学特性的影响。