动三轴试验测试土阻尼的影响因素与不足

动三轴试验是实验室测试土阻尼的常用方法.动三轴被广泛应用于岩土工程中土的动力特性的研究.很多学者利用动三轴对不同地区的土样进行试验,得到了大量重要数据,得出了大量重要结论,为工程抗震起到了重要作用.对现有土阻尼比的动三轴试验研究成果进行分析和评述,在此基础上,总结出了一些因素对土阻尼比的影响规律,如土的阻尼比随着含水量的增加、频率的减少和应变的增大而增加,并且指出了现阶段研究成果的不足之处.     

大型液压伺服混凝土静动三轴试验机

利用计算机及液压伺服控制技术,研制了大型液压伺服混凝土静动三轴试验系统．该系统可以进行三轴之间的静动态任意组合试验．详细阐述了系统的液压机械,试件浮动装置,荷载、位移、应变三参量反馈控制器的工作原理,以及应用软件的编程特点．在“混凝土多轴变幅疲劳破坏准则”等实验中的应用表明,该试验机系统控制可靠,运行稳定,能够达到预期的各项指标．     

吸力控制下非饱和土的动力特性

以非饱和粉砂为研究材料,利用非饱和土动三轴仪,在3种不同净应力和5种不同基质吸力的工况下,对试样进行循环荷载下的动三轴试验,得出了非饱和粉砂的动弹性模量与阻尼比,并讨论了它们随着动应变、净应力、基质吸力的变化规律:1)在净应力和基质吸力一定的情况下,动弹性模量随着动应变的增大而减小,阻尼比随着动应变的增大而增大;2)在净应力和动应变一定的情况下,动弹性模量随着基质吸力的增大而增大,阻尼比随着基质吸力的增大而减小;3)在基质吸力和动应变一定的情况下,动弹性模量随着净应力的增大而增大,阻尼比随着净应力的增大而减小.     

桥梁静载挠度自动测试技术研究

桥梁静态挠度是桥梁静载试验评定桥梁结构承载能力的重要指标,本文对位移传感器-静态应变采集系统组成的自动测试系统实现对桥梁挠度的自动测量进行了研究。该系统能够提高静态挠度的测试速度和精度,并能实现同一系统在进行静态应变测试时,能同时进行静态挠度的测试,节约测试时间,提高静载试验的效率。     

交通荷载作用下西宁地区非饱和黄土动力特性试验研究

为了研究西宁地区非饱和黄土的动力特性,文中利用GDS动三轴仪进行室内动三轴试验,研究了不同振次、含水率和固结比对西宁地区非饱和黄土滞回圈、动弹性模量,轴向应变的影响。结果表明:当振动次数增加时,滞回圈由应变轴左侧向右侧移动,且由稀疏变得紧密,含水率、固结比越大滞回圈越靠近应变大的方向;随着含水率的升高非饱和黄土的动弹性模量减小,轴向应变增加;随着固结比的增大动弹性模量增大,轴向应变也增大;动弹性模量和固结比具有相同的增减特性,轴向应变和含水率、固结比也都具有相同的增减特性。研究结果可为交通荷载作用下非饱和黄土地区动力特性的研究和防灾减灾提供参考。     

地铁行车荷载下土体动强度和动应力-应变关系

通过对南京地铁三山街站底部的原状淤泥质粉质粘土进行循环三轴仪的室内动三轴试验 ,采用一定的动应力频率、不同的动应力比以及不同的固结状态来模拟地铁行车荷载及隧道周围土体 .研究了在地铁行车循环荷载长期作用下 ,淤泥质粉质粘土的动强度和动应力 -动应变的变化规律 .实验结果表明 ,淤泥质粉质粘土的动强度随动荷载循环次数的增加而降低 ,在设计基础时 ,所取土的强度指标必须根据一次列车的动荷载大小及其循环次数而定 ;淤泥质粉质粘土在地铁列车循环荷载作用下的动应力 -动应变关系的形式仍可用R .L .Kondner的双曲线关系描述 ;土体的动剪切模量、动抗剪强度等具有随动应变值的变化而变化的规律     

饱和砂的动孔压演化特性试验研究

利用GDS 10 Hz/20 kN双向振动三轴系统,对饱和砂进行不排水动三轴液化试验,研究了液化进程中动孔压的发展规律,并阐述了动孔压的演化机理.基于试验结果,提出适用于饱和砂的动孔压应变模型.该模型直接和动力分析中应变幅相联系,能够弥补应力模型的不足,并具有较好的适用性.等压固结条件下,动应力和固结压力对动孔压比与动应变比的关系影响较小,动孔压发展规律可近似用同一模型表示.不同动应力和固结压力作用下,饱和砂土动孔压的增长模式用Seed提出的孔压应力模型描述时,试验常数可取相同值.     

煤矸石的动力特性试验研究

为了分析煤矸石用作高速公路路堤填料的技术可行性,采用固结不排水中型动三轴试验,对煤矸石的动强度、动应变、阻尼比及循环荷载下的动力特性等进行了试验研究.结果表明, 煤矸石的动应力-动应变曲线可用双曲线拟合,试验还获得了双曲线动力本构模型的具体形式及参数;根据循环荷载下轴向变形的累计特性,提出了改进的渐近屈服面弹塑性模型.该试验成果可用于煤矸石路堤的动强度、动变形及循环荷载下累计变形的计算.     

基于数字图像相关法的混凝土全场变形测量

为了解决混凝土构件实验中大刚体位移、低应变的变形特点使常用测量技术难以胜任实验测试要求的问题,采用提高数字图像相关法(DIC)形函数阶次和选择合适的相关函数以提高图像位移模式识别的精度;结合DIC位移识别精度分析了刚体位移对变形分析的不利影响,根据双点位移识别转动角度和受力变形特点提出了刚体位移消除方法;根据混凝土构件的力学变形特性提出了由位移场求解应变分布的方法,并进行了实测验证.数字模拟试验表明,改进后的数字图像相关法能很好地消除刚体位移的影响和提高测量分析精度,实测验证实验结果也能够很好地解释构件的受力变形分布特征.与目前常用的离散、接触式测量技术相比,针对混凝土构件实验特点进行改进后的数字图像相关法能够更好地适应工程实验测试的要求.     

斜拉索动位移实时测定方法研究和系统开发

基于单相机多测点动位移测定技术,建立斜拉索动位移实时测定方法.基于Lab VIEW程序开发平台,编制单相机测定多测点动位移的程序,开发斜拉索动位移实时测定系统.通过与激光位移计进行室内试验比较,验证该测定方法的有效性、多目标测定的实用性和测定结果的准确性,并讨论相机拍摄角度对于测量精度的影响.利用单相机多测点动位移测定系统对泉州晋江大桥的拉索动位移进行实桥测量,验证了该测定方法应用于实桥测试的可行性和有效性.     

“动静三轴试验仪”伺服加载系统研究

根据土工试验要求研制了"动静三轴试验仪",该仪器设备能够替代传统"静三轴试验仪"和"动三轴试验仪"完成给定的试验任务.伺服加载的实现方式是"动静三轴试验仪"研制的核心,在分析液压、气动和电气加载方式的优缺点后,采用液压伺服加载方式完成轴向力和位移的动态、静态加载.为解决液压伺服加载系统在动态加载时液压油压力波动和静态加载时效率低、发热量大的问题,提出采用蓄能器组和恒压变量泵的解决方案并设计了液压油源系统,借助数学建模和仿真的手段验证了所提方案的正确性.     

一种在三轴压力室内测试土样剪切波速的新装置

为了研究土的剪切波速与其三轴剪切试验力学指标之间的关系，依据扭剪振动原理，开发出一种测试三轴压力室内土样剪切波速的传感器，该传感器工作频率达5kHz，比现有同类装置低至1／10左右；体积小、发射能量大，能够测试软粘土和饱和松散砂土试样的剪切波速；测试波形无偏振，它容易与目前各种形式的静、动三轴剪切仪配套，形成剪切波速与剪切三轴联合试验装置，剪切波速测试装置对土样无扰动，测试过程快捷，测试信号稳定，测试波形中无纵波干扰，很容易识别出剪切波的初至时间。     

光电反射式地形仪的研制及应用

在分析现有地形测量仪器的基础上，研制了光电反射式地形仪。该仪器对界面（固体表面、淤积面及水表面等）识别精度高，能够提供精度较高的控制信号，以控制位移传感器的位移显示值。光电反射式地形仪探头与高精度位移传感器相结合，为实现动床模型试验地形高精度测量自动化提供了基础。     

多功能三轴混凝土试验系统

研制了一套进行三轴应力下混凝土变形与强度试验装置系统。该系统适用范围广，既可用于荷载控制，也可用于变形控制；可进行不同应力比下的平面应力、平面应变及一般三轴受压和三轴受拉加载下的变形与强度试验；适应多种试件尺寸，最大试件尺寸可达到　ｌｍ；吨位较大，每向最大压力为２０００　ｋＮ，最大拉力为　５００　ｋＮ，并具有钢刷加载装置。数据采集处理全部由计算机实现，可采集到应力－应变曲线的下降段。试验精度与效率都较高。     

交通荷载下H-V加筋路堤加筋效果的数值分析

针对交通荷载作用下的水平-竖向（Horizontal Vertical,H-V）加筋路堤,利用有限元软件ABAQUS建立二维模型并对路堤进行显示动力分析.通过动三轴试验,将其结果拟合成应变软化曲线并编入ABAQUS用户子程序,同时,对不加筋、水平加筋和H V加筋3种工况下的路堤变形和应变进行比较.结果表明：在交通荷载作用下,H-V加筋路堤能够显著减小路堤的竖向位移和水平位移;H-V加筋能够控制路堤的不均匀沉降,减小应变,而且较普通的水平加筋效果显著,尤其在水平位移的约束方面.     

主应力轴旋转下饱和黏土动力特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,对使用真空抽吸法制备的黏土试样,进行了耦合循环剪切试验.探讨了主应力轴连续旋转下,空心试样在微幅应变下的动力特性研究.试验结果表明:耦合试验得到的竖向分量动弹性模量和扭向分量动剪切模量的发展趋势与常规动力特性试验的动模量发展趋势基本一致:实测的竖向Emax比由扭向分量换算得到的Emax偏低,实测的扭向Gmax由竖向分量换算得到的Gmax偏高;竖向和扭转向阻尼比的结果比较接近.     

三轴剪切仪微机控制及检测系统

介绍了国产三轴剪切仪由手动操作和人工测量改为微机控制及检测的系统. 该系统对土工实验进行数据自动采样、显示、绘图、制表, 以及完成人工操作实验中无法完成的数据处理工作. 在系统软件的支持下, 实验土样变形较大时进行自动补偿, 从而提高了土动力性能实验的水平和精度.     

交通荷载作用下低路堤动力特性试验研究

结合连盐高速低路堤,对路堤进行了动应力、振动响应等现场测试,分析了路基中附加动应力及振动位移的变化规律.并且通过应力控制的室内动三轴试验,采用一定的动应力频率、不同的循环应力比来模拟交通荷载,研究了在循环荷载作用下,连盐高速公路饱和软粘土的轴向累计应变、孔隙水压力和轴向周期应变软化的变化规律.实验结果表明:路堤中动应力和振动位移随行车速度和车重的增加而增加,随深度的增加而降低,有效影响深度达2.5 m;原状土的临界循环应力比远大于重塑土,承受循环应力能力高于重塑土.因此,要加强浅层路基强度,同时要减少对底部下卧层软粘土的扰动.其结果可为在软土地基上设计和施工低路堤高速公路提供有益的参考.     

切削过程的自适应模糊控制

针对恒力切削过程自适应控制,设计了包括切削过程的闭环控制系统.对于具有高度非线性、随机干扰严重的复杂动态过程,采用在线调整参数的自适应模糊控制器,并应用虚拟加工过程建立模型和预报切削力.通过对切削力的检测获取切削过程的特征信息,用切削力比确定进给速度调整率,以切削力偏差和偏差变化率作为评价指标,实现恒力切削过程的自适应控制.仿真和切削试验表明,系统具有良好的切削力控制精度和稳定性,在提高金属切除率时有效地降低了刀具破损的发生.     

基于离散元的南海软粘土剪切变形模拟

软粘土剪切变形是决定海洋构筑物、管线安全存在的重要因素,离散元能有效模拟粘土剪切变形。通过对南海神狐海域原状软粘土开展固结不排水三轴试验,得到离散元模拟所需宏观剪切强度参数指标；采用试错法调整细观参数使得双轴压缩模拟结果与室内试验相吻合,标定出一组适用于南海软粘土的细观参数组合。离散元模拟结果得到,在应变达到5.3%时,土体发生破坏,形成一条与X轴反方向为49°的剪切带；应变增加到10%时,倾角增大到57°。测量圆对剪切带内外的应变进行监测得到,剪切带内土体初始应变较大,在达到4%应变后不再继续发生变形；剪切带边缘区域,土体应变持续增大；剪切带外应变较小。一般的室内三轴试验无法得到剪切带内外土体应变变化定量数据,离散元模拟是对室内三轴试验的重要补充。