考虑结构表层粗糙度的混凝土桩-黏土界面剪切特性试验研究

为探讨结构物表层粗糙度对桩-土界面剪切特性的影响及其规律,基于砂纸规格及表面粗糙度指标的实测数据,构建砂纸规格与结构物表层粗糙度之间的指数化拟合模型,并得到相应的计算公式及参数。基于指数化拟合公式,利用不同规格砂纸模拟混凝土桩-黏土接触面处表层的粗糙度,采用ZJ型应变控制式直剪仪开展混凝土桩-黏土接触面直剪试验,定量分析粗糙度对混凝土桩-黏土界面剪切破坏、变形的影响。研究结果表明:混凝土桩-黏土接触面抗剪强度符合莫尔-库仑破坏准则,破坏形式表现为接触面剪切滑移破坏;在高法向应力作用下,接触面剪切破坏过程可分为"土体弹性剪切变形—接触面剪切滑移—土体弹塑性剪切变形"3个阶段;接触面抗剪强度随粗糙度的增加而呈幂函数关系增大,但随着法向应力的增大,粗糙度对抗剪强度的影响呈现减弱趋势,即粗糙度存在临界值。     

胖试样（矿柱）的曲线剪切带及应力分布模拟

采用拉格朗日元法,模拟了具有粗糙端面的屈服矿柱的宏观力学行为、曲线剪切带图案及渐进破坏特征。矿体在弹性阶段的本构关系取为线弹性;峰值强度后的本构模型取为莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型。计算表明,矿柱的宽度越窄、强度越低。矿柱的破坏是逐渐发生的,剪切带从矿柱的四角开始启动,向矿柱的内部传播,最终形成了由曲线剪切带构成的剪切破裂网络。该网络与塑性力学中的曲线滑移线网非常类似。矿柱中心弹性区两侧的软化区的压缩应力由表至里波动上升,反映了矿柱内部条带状的局部剪切破坏。软化区厚度随时间步(或轴向应变)的变化率为常量。矿柱弹性区的应力水平及软化区的应力分布不受矿柱宽度的影响,前者与矿柱的轴向应变有关。     

云雾山隧道围岩力学性质研究

对宜万铁路云雾山隧道灰岩进行室内三轴压缩试验研究,分析与比较了自然状态和饱和状态试样在不同围压下应力-应变关系曲线,结果表明,含水状态和围压对岩石的峰值强度、轴向应变及弹性模量均具有一定影响.在主应力空间内,利用线性莫尔-库伦强度准则拟合试验数据得到岩石的强度参数C,φ值,为该隧道工程的计算分析提供参考.对岩样的破坏特征进行分析后得出:在较低围压下,试样基本上为宏观单一断面的剪切破坏,随着围压的增大,试样有向两个相交的剪切面发展的趋势.     

强度理论与实验现象

用四大经典理论、莫尔强度理论和质点平衡强度理论的准则和强度条件,对单向拉压、二向拉压、纯扭转等已被认定的实验现象进行对比,对低、中碳钢重新做了纯扭转求最大屈服剪应力实验。发现质点平衡强度理论的符合率较高,13个实验中的有12个符合。尤其是拉伸—剪切使剪切破坏试验变得容易,压缩—剪切使剪切破坏试验变得困难的实验现象与质点平衡强度理论完全符合;莫尔强度理论也只有当拉伸和压缩极限强度不同时才能符合;其他强度理论都与此实验不符合。特别是当三向等应力拉伸（或压缩）时第三强度理论出现相当应力为零;三向等应力拉伸（或压     

Barton经验公式在岩质边坡稳定性分析中的应用

由于岩质边坡的失稳几乎都是沿着结构面发生的,而岩体结构面的抗剪性能并不完全满足莫尔-库仑准则,因此在岩质边坡的稳定性分析中采用莫尔-库仑准则会带来较大误差.本文用Barton经验公式代替莫尔-库仑准则进行岩质边坡的极限平衡稳定性分析,以更好地反映岩体结构面的抗剪性能,并通过简单算例阐明了莫尔-库仑公式及Barton经验公式在岩质边坡稳定性分析中的差异.     

柔性混凝土的抗拉特性及其破坏准则研究

通过极限抗拉强度试验和围压作用下的拉伸试验，研究了柔性混凝土的抗拉破坏特性，研究表明：柔性混凝土与普通混凝土相比，拉压强度比、极限拉应变明显增大；围对抗拉强度影响较小，对拉应变影响较大，当发生拉断破坏时，应以抗拉强度作为破坏准则，当发生剪断时，就以莫尔－库化理论作为破坏准则。     

地聚物混凝土的抗剪性能研究

采用直剪试验研究了地聚物混凝土的抗剪性能. 设置16个试验工况，其中包含3个普通混凝土强度的对比工况. 试验结果表明，地聚物混凝土的抗剪强度随着混凝土强度和抗剪钢筋配筋率的增大均有显著提高，随着剪切面高度的增加而有所下降，剪切面宽度的改变对其影响较小. 该类地聚物混凝土的剪切裂缝发展模式和剪切破坏模式与普通混凝土一致，极限抗剪强度略高于普通混凝土. 试验值与Loov和Patnaik的理论值之比的平均值为1.21，该理论值较其他理论值更接近试验值.     

真三轴条件下单裂隙砂岩破坏过程的颗粒流模拟

采用颗粒流程序从细观角度对在真三轴条件下含单裂隙砂岩的裂纹扩展贯通模式、破裂机理展开研究,重点讨论了不同中主应力对单裂隙砂岩裂纹扩展和其力学特性的影响.研究结果表明:在真三轴压缩条件下,中主应力有助于增大含裂隙砂岩的强度,但过高的中主应力会加快裂纹的扩展、贯通,从而形成宏观破裂面;当中主应力的作用方向与裂隙走向垂直时,裂隙岩石的破坏模式为垂直于裂隙走向形成宏观剪切破裂面,含裂隙砂岩在真三轴压缩条件下的破坏主要为伴随拉破坏的剪切破坏机制.     

压剪复合应力强度因子和混凝土压剪断裂判据

含裂纹构件在压剪荷载作用下,裂纹面将闭合.本文在对裂纹前缘应力场的奇异性分析后,得出裂纹尖端只存在K_Ⅱ的结论.试验研究表明,混凝土在压剪情况下的破坏仍符合库仑-莫尔准则.因此,本文对压剪断裂提出了考虑裂纹面闭合和材料内摩擦双重影响的判据:在起裂时,是纯Ⅱ型扩展;其后是沿裂纹扩展方向剪断;并给出两个判据式.经8组单边裂纹压剪试样的试验验证,结果是令人满意的.     

花岗岩高应力强卸荷作用下力学特性试验研究

在对花岗岩岩样进行常规三轴加载试验的基础上,进行了峰前高应力条件下卸围压并维持q=σ1-σ3不变的花岗岩卸荷破坏试验,研究卸荷条件下花岗岩的变形、破裂特征,强度准则.结果表明:1)常规三轴破坏以轴向变形为主,卸荷破坏以径向变形为主,卸荷破坏特征以向卸荷方向发生径向变形和体积扩容为主,卸荷状态下脆性特征较加载状态下明显.2)在加载试验中,岩石基本上表现为剪切破坏,张性破裂成分很少.卸荷破裂时各种级别的张裂隙发育,剪性破裂面以共轭X或局部剪切破坏为主.3)在初始围压相同情况下,卸荷点越大,岩样从卸围压至破坏的时间越短,说明高卸荷点更容易导致岩石破坏.4)Mogi-Coulomb强度准则适合描述花岗岩高应力强卸荷作用破坏下的岩石强度特征.     

岩石、岩体的动力强度与动力破坏准则

就岩石与岩体变形与破坏的时间特性进行了理论研究.研究了岩石及岩体的强度对于应变率的依赖关系及其机理,给出了考虑强度对于应变率依赖关系的莫尔库仑准则,确定了岩体的破坏尺寸与应变率之间的关系.讨论了若干时间性破坏准则,揭示了它们之间的内在联系.最后讨论了动力强度理论的应用.     

砂泥岩间互地层破裂准则选取及在裂缝穿透性评价中的应用

针对目前存在的多种岩石破裂准则,以某油气田裂缝性砂泥岩储层为例,在岩心裂缝观察和岩石力学试验的基础上,通过数理统计和公式推导的方法,建立适用于地下低渗透砂岩和泥岩间互地层的破裂判断准则,并基于构造应力场与裂缝参数之间的定量关系模型,实现砂泥互层时裂缝穿透程度定量评价。结果表明:在压缩状态下,砂泥岩间互地层破裂判据适用两段式莫尔-库仑准则,但在拉张应力状态下,莫尔-库仑准则不适用,改用格里菲斯准则;砂、泥岩力学参数存在差异,同样受力变形条件下,裂缝先在砂岩中产生,再向泥岩中垂向延伸扩展,并发生一定产状的变化;泥岩厚度为5 m是裂缝能否穿透的临界值,多数裂缝会终止于砂泥岩界面处;相同的受力条件下砂岩越薄越容易产生裂缝,泥岩厚度达到20 m时砂岩厚度的变化对砂岩裂缝延伸进泥岩中的发育程度和裂缝密度影响很小。     

高强度混凝土高温爆裂时的格里菲思准则

为了研究火灾等极端高温环境下蒸汽压力对高强度混凝土强度和破裂形态的影响,将有效应力的概念引入格里菲思准则中,分析不同应力状态下的破裂面方位角。结果表明:裂隙腔体内的高压蒸汽具有膨胀和劈裂效应,这与格里菲思准则中不考虑摩擦对压缩下闭合裂缝的影响以及假定椭圆形裂缝将从最大拉应力处扩展的特点较一致,因此格里菲思准则可描述这一过程,扩大了格里菲思准则的应用范围;破裂面方位角随蒸汽压力的增大而增大,其破裂模式从压剪向拉剪过渡,即蒸汽压力对强度和破裂形态影响的本质是蒸汽压力增加了拉剪破坏的倾向。     

综放工作面顶煤承载能力和支架工作阻力的探讨

支架工作阻力计算是综放开采研究的主要问题之一.在对顶煤力学性质进行了实验室试验的基础上,总结出顶煤破坏时的强度满足主应力表示的莫尔-库仑强度准则.根据综放工作面顶煤体的受力特点,运用损伤力学应变等效原理,建立了综放工作面控顶距内顶煤体受力力学模型.从顶煤体承载能力的角度,研究综放面支架-顶煤体之间相互作用关系,推出了支架工作阻力的理论计算公式.该模型较好地解释了综放工作面支架工作阻力随顶煤强度的提高而增加的矿山压力显现.研究结论对综放面支架工作阻力计算具有一定的理论指导意义.     

单轴压缩条件下普通混凝土柱的峰后非线性尺寸效应

将单轴压缩条件下遭受到剪切带(峰值应力之后呈现线性应变软化行为)形式的单一剪切破坏普通混凝土试样的峰后应力-应变曲线斜率的解析解推广为非线性情形.在峰值应力之前,采用Scott模型描述非线性的本构关系.剪切带的非线性应变软化本构关系由导出的最短普通混凝土试样峰后斜率反算.利用得到的峰后本构关系,对其他较长的普通混凝土试样的应力-应变曲线进行了预测.预测的峰后应力-应变曲线依赖于试样的高度,且与实验结果吻合.估算的剪切带内部平均塑性剪切应变远大于在单轴压缩条件下测得的轴向应变的极限值.若测得的峰后应力-应变曲线被视为本构关系,则普通混凝土柱的峰后延性将被极大地低估.     

不同强度岩石的破坏过程及声发射数值模拟

采用FLAC模拟了初始内聚力及内摩擦角对具有随机材料缺陷单轴平面应变压缩岩样破坏过程及声发射的影响;采用编写的若干FISH函数规定随机缺陷及统计发生破坏的单元数目.密实的岩石服从莫尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为;缺陷在破坏之后经历理想塑性行为.随着密实岩石强度参数的提高,从应力峰值到残余应力的应力降、轴向应变增量提高,贯通试样的剪切带出现滞后,试样内部最终发生破坏的单元数降低.对于密实岩石强度参数高的试样,缺陷全部发生破坏之后,密实岩石没有立即发生破坏;应力峰值被达到之后,破坏的单元数增长不大.在加载过程中,声发射数有显著增加的三个区段.区段1、2及区段3的绝大部分位于峰前.在区段3的峰前阶段,声发射数的增加源于缺陷的长大、聚结、传播和竞争.强度参数越高,区段3越长,区段3的峰值越低.这表明当密实岩石的强度参数较高时,密实岩石单元破坏相继发生,破坏过程持续得较长.     

华山花岗岩动力性质的三轴试验研究

对华山花岗岩进行动三轴试验研究,分析了其抗压强度、弹性模量、泊松比与应变率及围压间关系.结果表明:围压不变时,随应变率的增大抗压强度增大,而弹性模量和泊松比变化不明显;应变率相同时,围压增大抗压强度也变大,但弹性模量和泊松比变化较小.基于以上试验结果,分别采用莫尔-库仑准则和霍克-布朗准则,定量地给出了华山花岗岩抗压强度与应变率以及围压间表达式.采用莫尔-库仑准则分析时,强度的变化由黏聚力占主导;采用霍克-布朗准则分析时,应变率效应主要表现在单轴抗压强度的改变上,而材料参数m变化很小.     

新的多参数强度准则

在新的力学模型上建立了三种类型的四参数强度准则。这三个新的强度准则不仅适用于拉压强度不等的材料，并且适用于那些单轴压缩强度不等于双轴压缩强度的岩土类材料。这三个强度准则有一普遍意义：最大剪应力准则、莫尔－库仑准则、双剪应力单参数准则、两参数准则、三参数准则，还有近年来提出的一些准则都是这三个准则的特例。     

二分法在确定地基承载力的强度折减法中的应用

介绍了二分法和强度折减法的基本原理,阐述了莫尔-库仑屈服准则等效转换.并结合有限元软件AN SY S具体叙述了二分法在确定地基承载力的强度折减法中的应用.     

岩质边坡稳定性分析中地震波理论的应用研究

基于地震波通过结构面时的反射折射理论,探讨位移反射系数与地震波入射角的关系,建立一定条件下边坡稳定性的地震波入射角判据;同时认为,当前常用的莫尔强度准则不适合作为地震荷载作用下岩体破坏的判断依据,并针对地震荷载对莫尔强度准则进行修正.