主应力轴旋转

摘要： 隧道拱部主动围岩压力是隧道结构设计的重要依据,虽然目前对于超浅埋隧道和深埋隧道的主动围岩压力计算方法已经很成熟,但是地铁设计规范对于隧道覆土深度/隧道跨度之比在1到1.5倍的浅埋隧道拱部主动围岩压力并未给出明确计算方法。因此,依托北京地铁12号线三元桥站—芳园里站区间停车线大跨隧道工程,分别采用全土柱法、谢家烋法、主应力轴旋转法和地层结构法等4种计算方法,计算了隧道拱部主动围岩压力。通过对计算结果的对比分析,推荐采用主应力轴旋转法和地层结构法作为该工程大断面浅埋隧道的主动围岩压力计算方法;若采用谢家烋法计算主动围岩压力,则建议采用0.4~0.6的折减系数对主动围岩压力计算结果进行折减。

摘要： 研究冻土动强度对寒区工程和人工冻结工程施工及安全性评价具有重要意义。为了揭示主应力轴旋转对冻结黏土动强度特性的影响,利用空心扭剪仪开展不同围压下冻结黏土动三轴和空心扭剪试验,探讨了主应力轴旋转对冻结黏土动强度、动黏聚力和动内摩擦角变化规律的影响。结果表明:主应力轴旋转导致冻结黏土试样的动强度降低,围压越低主应力轴旋转对动强度影响效果就越明显;随着震动次数的增多,主应力轴旋转条件下冻结黏土动黏聚力衰减速度相对于主应力方向固定时加快;不同于主应力轴方向固定条件下动内摩擦角随震动次数增多而衰减的特点,在主应力轴旋转条件下动内摩擦角随震动次数增多而增大。另外,研究显示主应力轴旋转条件下动强度、动黏聚力和动内摩擦角均与震动次数的对数呈良好的线性关系,用线性方程对其进行了拟合,并给出拟合系数和确定系数。

摘要： 基于亨开尔孔压模型,根据模型模拟试验拟合的孔压系数,改进亨开尔孔压模型,推导交通荷载作用下的孔压增量。借助广义塑性势理论,根据有效应力原理,求出有效动应力增量。结合增量法原理,得出动应力累积随深度的分布规律及本构模型。根据各种方法得出的结果的对比分析,验证本构模型的正确性和合理性。

摘要： 通过GCTS空心圆柱扭剪仪,分别采用正弦波和三角波两种不同波形模拟海洋波浪的加载形式,对天津滨海吹填土进行一系列三向等压固结条件下的主应力轴循环旋转试验,探讨了动主应力方向连续旋转下循环剪应力幅值及振动波形对吹填土广义剪应变、动强度和孔压特性的影响.试验结果表明,循环剪应力幅值小于临界循环剪应力时,土体广义剪应变变化很小且增长缓慢,加荷波形对土体变形影响较小;循环剪应力幅值超过临界循环剪应力时,土体在较少的振动次数下便产生较大的变形,正弦波作用下广义剪应变的发展速率大于三角波,相同振次下正弦波对应的广义剪应变始终大于三角波.同一波形下破坏标准取值越大,动强度值越大.不同破坏标准下的动强度均随破坏振次增加呈减小趋势,并最终趋于同一数值,同条件时正弦波在主应力轴循环旋转效应下与三角波相比更容易导致土体破坏;对试验数据进行分析,构建了两种波形作用下考虑不同破坏标准时动强度与破坏振次间关系式.同等条件下,正弦波作用下土体孔压增长速率大于三角波,且循环剪应力幅值越大,孔压增长速率越快,但由于黏性土孔压的滞后效应,达到破坏应变时其值相对较小.

摘要： 基于亨开尔孔压模型,根据模型模拟试验拟合的孔压系数,改进亨开尔孔压模型,推导交通荷载作用下的孔压增量.借助广义塑性势理论,根据有效应力原理,求出有效动应力增量.结合增量法原理,得出动应力累积随深度的分布规律及本构模型.根据各种方法得出的结果的对比分析,验证本构模型的正确性和合理性.

摘要： 应力作为一个矢量,其基本特性包含应力的大小和方向,传统土力学理论主要关注应力的大小作用对土体应力应变及孔压的影响,而没有考虑应力方向效应的影响,本文采用空心圆柱扭剪仪对原状黏土开展了系列主应力方向纯旋转条件下的不排水试验,对应力方向效应引起的孔压变化规律进行了系统研究.试验结果表明,应力方向单纯旋转条件下黏土孔隙压力也会出现逐渐累积,同时中主应力系数和初始剪应力对孔隙压力的变化规律均有一定的影响.

摘要： 在交通荷载下,基于主应力轴旋转时的广义塑性位势理论和安定理论,采用双屈服面理论及等价粘塑性理论,根据拟合的屈服面函数及归一化分析,推导建立主应力轴旋转时路基软土的双屈服面等价粘塑性本构模型,并将理论计算结果与实际公路工后沉降观测结果进行对比分析,验证了主应力轴旋转时路基软土双屈服面等价粘塑性本构模型的正确性和合理性,为软黏土路基永久变形的预测提供参考.

摘要： 很多岩土工程会遇到主应力轴旋转的问题,典型的例子包括地震荷载、波浪荷载,考虑主应力轴旋转对岩土工程的影响有重要意义.构建了一个考虑主应力轴旋转的移动硬化土弹塑性本构模型.该模型分离出了引起主应力轴旋转的应力增量,独立考虑其对应力应变反应的作用.该模型能够考虑多维的主应力轴旋转作用,方程式简单、易于数值应用.利用该模型模拟了一维及多维主应力轴旋转对土应力应变的作用,后者较前者更容易引起土的破坏.

摘要： 利用DIANA-SWANDYNE II有限元计算程序和考虑主应力轴旋转(PSR)影响的动本构模型定量研究了波浪作用下欠密实海床地基内部的响应过程.结果表明:考虑PSR后土的竖向有效应力显著降低,孔压累积显著增加,土体的液化深度加深.忽略主应力轴旋转的影响会过低估计海床土体的液化速度和范围,使得计算结果偏于不安全.

摘要： 由于粘土黏性大、受扰动易产生裂隙,采用常规的击实法和固结法所制备的空心圆柱试样存在整体不均匀、饱和度较低、切削面裂隙丰富等问题.在重塑试样击实器的基础上,研制了一种能制备实心与空心圆柱重塑试样的压样装置,可以很好地模拟天然状态下土体形成过程.依据改进的分层欠压法,试验选取最优初始欠压系数,在每层试样高度相同的条件下,严格控制每层试样的质量,而后采用抽气饱和法将所压制的试样进行饱和.通过应力路径三轴试验和纯主应力轴旋转试验,从可重复性和力学特性两个方面验证了所制备的饱和重塑粘土试样用于研究复杂应力路径下土体变形特性与本构关系的可靠性,为后续重塑土的理论与试验研究提供了重要的保证.

摘要： 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°且方向始终为顺时针.荷载向土单元移动时,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： 交通荷载下地基应力主方向发生旋转是诱发路基沉降的重要因素之一.本文分析不同车辆荷载等效形式下地基土单元主应力方向旋转特性，通过模拟单次车辆移动荷载，得到偏应力空间的应力路径，分别将轮载比简化为移动集中荷载、移动均布荷载和移动碗型荷载，对比三种情况下应力路径的差异.进而考虑了自重应力分析土体的主应力轴旋转情况.最后以空心圆柱扭转仪为试验平台，为实现这一应力路径设计了相应的加载方式。

摘要： 本文介绍了数字控制三轴与空心扭剪仪及其自动试验技术.用K固结的海洋粘土开展了一系列的试验,包括分阶段变化应变速率的三轴不排水压缩、伸长试验,分阶段变化扭剪应变速率的以及不同主应力旋转角的不排水空心扭剪试验.试验用一个三维各向异性粘弹塑性模型进行了模拟.通过三轴和空心扭剪试验以及数值模拟,研究了K固结海洋土的率相关及主应力轴旋转相应效应.

摘要： 本文提出了一个新的三维各向异性的粘弹塑性模型,它可以描述K固结海洋土的时间有关应力应变特性.基于殷-Graham等效时间的概念,本文首先给出一个在等向应力条件下具有极限值的非线性流变函数,用于确定粘塑性应变的粘塑性系数.在p′-q平面上引入一个沿α线非对称的椭圆屈服面来描述天然海洋土的原生及次生各向异性.在π平面上引入一个合适的破坏形函数以便描述在一般应力条件下的应力应变特性.作者推导出三轴应力条件下和一般应力条件下该粘弹塑性模型的柔度矩阵.研究结果表明,即使考虑引入各向同性的弹性虎克定律,所得到的三维粘弹塑性模型仍然能够反映三轴应力条件下球应力与偏应力的耦合效应,以及一般应力条件下海洋土的应力应变的各向异性特征.该模型的数值模拟结果与实验数据比较吻合.

摘要： 本文提出了一个新的三维各向异性的粘弹塑性模型,它可以描述K固结海洋土的时间有关应力应变特性.基于殷-Graham等效时间的概念,本文首先给出一个在等向应力条件下具有极限值的非线性流变函数,用于确定粘塑性应变的粘塑性系数.在p′-q平面上引入一个沿α线非对称的椭圆屈服面来描述天然海洋土的原生及次生各向异性.在π平面上引入一个合适的破坏形函数以便描述在一般应力条件下的应力应变特性.作者推导出三轴应力条件下和一般应力条件下该粘弹塑性模型的柔度矩阵.研究结果表明,即使考虑引入各向同性的弹性虎克定律,所得到的三维粘弹塑性模型仍然能够反映三轴应力条件下球应力与偏应力的耦合效应,以及一般应力条件下海洋土的应力应变的各向异性特征.该模型的数值模拟结果与实验数据比较吻合.

摘要： 本文提出了一个新的三维各向异性的粘弹塑性模型,它可以描述K固结海洋土的时间有关应力应变特性.基于殷-Graham等效时间的概念,本文首先给出一个在等向应力条件下具有极限值的非线性流变函数,用于确定粘塑性应变的粘塑性系数.在p′-q平面上引入一个沿α线非对称的椭圆屈服面来描述天然海洋土的原生及次生各向异性.在π平面上引入一个合适的破坏形函数以便描述在一般应力条件下的应力应变特性.作者推导出三轴应力条件下和一般应力条件下该粘弹塑性模型的柔度矩阵.研究结果表明,即使考虑引入各向同性的弹性虎克定律,所得到的三维粘弹塑性模型仍然能够反映三轴应力条件下球应力与偏应力的耦合效应,以及一般应力条件下海洋土的应力应变的各向异性特征.该模型的数值模拟结果与实验数据比较吻合.

摘要： 本文提出了一个新的三维各向异性的粘弹塑性模型,它可以描述K固结海洋土的时间有关应力应变特性.基于殷-Graham等效时间的概念,本文首先给出一个在等向应力条件下具有极限值的非线性流变函数,用于确定粘塑性应变的粘塑性系数.在p′-q平面上引入一个沿α线非对称的椭圆屈服面来描述天然海洋土的原生及次生各向异性.在π平面上引入一个合适的破坏形函数以便描述在一般应力条件下的应力应变特性.作者推导出三轴应力条件下和一般应力条件下该粘弹塑性模型的柔度矩阵.研究结果表明,即使考虑引入各向同性的弹性虎克定律,所得到的三维粘弹塑性模型仍然能够反映三轴应力条件下球应力与偏应力的耦合效应,以及一般应力条件下海洋土的应力应变的各向异性特征.该模型的数值模拟结果与实验数据比较吻合.

摘要： 一种主应力可变换的真三轴加卸载试验方法，步骤为：将岩石试样、互扣式夹具及特制的变形测量传感器装置组装形成试样组合体；将试样组合体送入真三轴试验系统的压力室内；将变形测量传感器装置接入真三轴试验系统的最大主应力和中间主应力的控制器；封闭压力室，充油加压，以应力控加载到初始应力水平，以伺服变形控反馈最大主应力，以应力控逐渐加载中间主应力，以应力控逐渐降低最小主应力；当最大主应力加载到预定主应力方向变换位置时，切换伺服变形控反馈中间主应力，使中间主应力逐渐增大，直到超过最大主应力，实现最大主应力和中间主应力方向的变换；当岩石加载到最终破坏时，试验完成；导出数据采集系统记录的数据，对试验数据进行分析。

摘要： 本发明涉及数值模拟技术领域，公开一种考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，以真实反映真三轴应力条件下岩石类材料强度特性与破坏模式。本发明方法包括：在FLAC3D数值模拟软件之中，二次开发基于Mogi‑Coulomb破坏准则的有限差分增量迭代计算格式，得到Mogi‑Coulomb本构模型；建立岩石类材料真三轴应力条件下数值模型，对该数值模型赋以基本物理力学参数，加载和调用Mogi‑Coulomb本构模型进行模拟运算以得到相应的数值模拟计算结果。本发明在进行真三轴条件下岩石类材料破坏特性数值分析时充分考虑了中间主应力对于岩石强度以及破坏模式的影响，使模拟结果更加真实可靠。

摘要： 一种岩石真三轴压力室，在其室壁上有十字交叉布置的四个自平衡活塞，每个活塞有压力腔和背压腔，其中压力腔通过设有单向阀的外置油路与压力室相接，背压腔通过管路和单向阀分别与大气和调位用手动泵相接；自平衡活塞设有压力控制系统，该系统通过手动泵对活塞压力腔外置油路进行泄压，由EDC控制器接收压力传感器和力传感器的反馈信号并输出控制指令给Moog伺服阀，伺服阀按指令通过控制外接油路对作动器的供油调节活塞所收压力。该真三轴压力室在保留原两刚一柔真三轴压力室优点的基础上增加了自平衡-非自平衡转换功能，弥补了原真三轴压力室只能卸载到静水压力条件的不足，实现了完全应力路径的卸载。

摘要： 一种主应力可变换的真三轴加卸载试验方法，步骤为：将岩石试样、互扣式夹具及特制的变形测量传感器装置组装形成试样组合体；将试样组合体送入真三轴试验系统的压力室内；将变形测量传感器装置接入真三轴试验系统的最大主应力和中间主应力的控制器；封闭压力室，充油加压，以应力控加载到初始应力水平，以伺服变形控反馈最大主应力，以应力控逐渐加载中间主应力，以应力控逐渐降低最小主应力；当最大主应力加载到预定主应力方向变换位置时，切换伺服变形控反馈中间主应力，使中间主应力逐渐增大，直到超过最大主应力，实现最大主应力和中间主应力方向的变换；当岩石加载到最终破坏时，试验完成；导出数据采集系统记录的数据，对试验数据进行分析。

摘要： 本发明涉及数值模拟技术领域，公开一种考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，以真实反映真三轴应力条件下岩石类材料强度特性与破坏模式。本发明方法包括：在FLAC3D数值模拟软件之中，二次开发基于Mogi‑Coulomb破坏准则的有限差分增量迭代计算格式，得到Mogi‑Coulomb本构模型；建立岩石类材料真三轴应力条件下数值模型，对该数值模型赋以基本物理力学参数，加载和调用Mogi‑Coulomb本构模型进行模拟运算以得到相应的数值模拟计算结果。本发明在进行真三轴条件下岩石类材料破坏特性数值分析时充分考虑了中间主应力对于岩石强度以及破坏模式的影响，使模拟结果更加真实可靠。

摘要： 本发明公开了一种真三轴试验仪中主应力施加装置，包括分别设置在试样两侧的两个底座；所述两个底座上均设有能在所述底座上水平移动、且能在竖直方向上伸缩的加载单元；所述试样其中一侧的加载单元外侧与加压装置接触；所述试样另外一侧的加载单元外侧与反力支架接触，所述反力支架上安装有应力传感器。本发明实现了真三轴中主应力的独立施加，同时解决了现行采用加压板叠合施加中主应力时摩擦力过大以及土体挤进缝隙导致试验误差过大的问题，为进一步分析三维应力状态下土体力学特性创造了试验条件。

摘要： 一种岩石真三轴压力室，在其室壁上有十字交叉布置的四个自平衡活塞，每个活塞有压力腔和背压腔，其中压力腔通过设有单向阀的外置油路与压力室相接，背压腔通过管路和单向阀分别与大气和调位用手动泵相接；自平衡活塞设有压力控制系统，该系统通过手动泵对活塞压力腔外置油路进行泄压，由EDC控制器接收压力传感器和力传感器的反馈信号并输出控制指令给Moog伺服阀，伺服阀按指令通过控制外接油路对作动器的供油调节活塞所收压力。该真三轴压力室在保留原两刚一柔真三轴压力室优点的基础上增加了自平衡-非自平衡转换功能，弥补了原真三轴压力室只能卸载到静水压力条件的不足，实现了完全应力路径的卸载。

摘要： 本实用新型公开了一种真三轴试验仪中主应力施加装置，包括分别设置在试样两侧的两个底座；所述两个底座上均设有能在所述底座上水平移动、且能在竖直方向上伸缩的加载单元；所述试样其中一侧的加载单元外侧与加压装置接触；所述试样另外一侧的加载单元外侧与反力支架接触，所述反力支架上安装有应力传感器。本实用新型实现了真三轴中主应力的独立施加，同时解决了现行采用加压板叠合施加中主应力时摩擦力过大以及土体挤进缝隙导致试验误差过大的问题，为进一步分析三维应力状态下土体力学特性创造了试验条件。

摘要： 本发明涉及一种适用于岩石的可实现主应力轴旋转的试验装置及方法，采用对称两支扭力杆，消除附加力矩，使压杆运动过程中不会出现偏心现象；采用钢丝绳拉动扭力杆转动施加扭矩，变扭矩的刚性加载为柔性加载，解决由刚性加载导致的轴向力和扭矩相互影响、传力杆不能和千斤顶垂直等问题。通过圆弧夹板和树脂结构胶将上下压头和试样固结成一体，保证扭矩加载过程中不会使压头和试样脱离，且未对试样端部开槽，避免应力集中现象导致的试样端部破坏。内、外部围压进出油通道完全分离，使内、外围压加载完全独立互不影响。可独立或混合的加载轴向力、扭矩、内围压和外围压，还可实现主应力轴旋转，模拟岩石在复杂应力加载路径下的变形破坏。

摘要： 本发明涉及一种适用于岩石的可实现主应力轴旋转的试验装置及方法，采用对称两支扭力杆，消除附加力矩，使压杆运动过程中不会出现偏心现象；采用钢丝绳拉动扭力杆转动施加扭矩，变扭矩的刚性加载为柔性加载，解决由刚性加载导致的轴向力和扭矩相互影响、传力杆不能和千斤顶垂直等问题。通过圆弧夹板和树脂结构胶将上下压头和试样固结成一体，保证扭矩加载过程中不会使压头和试样脱离，且未对试样端部开槽，避免应力集中现象导致的试样端部破坏。内、外部围压进出油通道完全分离，使内、外围压加载完全独立互不影响。可独立或混合的加载轴向力、扭矩、内围压和外围压，还可实现主应力轴旋转，模拟岩石在复杂应力加载路径下的变形破坏。