压实土固结蠕变特征及分数阶 流变模型参数分析

为研究高填方路堤压实土的蠕变特性,对3种不同压实度(90%,93%,96%)的压实土开展了5种不同竖向荷载(100,200,400,600,800 k Pa)的一维固结蠕变试验.试验结果表明:1)压实土的蠕变变形呈现明显的非线性特征;2)蠕变有效应力越大,蠕变变形越显著;3)压实度越高,蠕变变形的敏感性越差.采用基于分数阶微积分的类Kelvin-Voigt流变模型结合试验数据得到模型参数,分析了模型分数阶阶次β,[H]元件弹性模量E0以及[FC]元件弹性模量E1与土样压实度K的关系,结果表明,随着土样压实度的增大,分数阶阶次β减小,模量E0和E1增大,预测结果与试验数据吻合良好,显示分数阶模型参数能合理地反应土样的流动性.     

饱和土排水蠕变特性对比研究

利用室内改装的应力控制式三轴仪,以淤泥土、粉土、粉细砂(中密、密实)为研究对象,通过k_0固结三轴排水蠕变试验探讨了饱和土的排水蠕变特性.3种土样轴向蠕变规律均为稳定衰减型,但粉细砂的轴向蠕变与密实度有一定关联.3种土样体变规律存在一定差异性,淤泥土的体变随时间呈现剪缩与剪胀交替性,而粉土整体剪缩.砂土体变随时间变化则受围压和密实度的影响较大,体变总体呈剪胀性状,且砂越密实,受剪时围压越低,越易发生剪胀.3种土体蠕变系数与应力水平密切相关,均随应力水平增大而增大,而与围压值关系不大.但这种增长关系,对于黏性土(淤泥土、粉土)基本呈直线关系,而粉细砂并不呈线性,用指数增长关系描述更合适.最后,采用Merchant和Burgers蠕变模型拟合试验数据,发现应力水平S0.8时两个蠕变模型均能达到较好拟合效果,S0.8时均存在弊端有待进一步修正.     

杭州湾淤泥质粉质黏土排水蠕变试验及元件蠕变模型

为研究滨海地区软黏土的蠕变特性,选取杭州湾淤泥质粉质黏土,开展了一系列100～400 kPa围压的三轴固结排水蠕变试验,分析了不同偏应力状态下的蠕变规律.采用Merchant模型与Burgers模型对土样的蠕变行为进行预测分析,并将预测结果与蠕变试验结果进行对比.结果表明,在不同围压作用下,淤泥质粉质黏土主固结变形比均...     

海陆交互相黏性土蠕变试验与经验模型研究

海陆交互相沉积土是在复杂的沉积环境下形成的,其力学性质与其他沉积土有所区别.针对大连海陆交互相黏性土原状样,采用三轴排水蠕变试验对黏性土的蠕变特性进行了研究,分析了轴向应变、体应变、轴向应变速率与蠕变时间、偏应力间的关系.基于蠕变试验结果,耦合Mesri模型与三次多项式,建立了可以描述土体衰减蠕变与加速蠕变过程的经验模型.结果表明,该地区土体具有典型的非线性蠕变特性,随着偏应力的增加,非线性蠕变特性愈加明显.在低偏应力作用下,蠕变过程表现出衰减蠕变与剪缩特性;在破坏偏应力下表现出加速蠕变与剪缩、剪胀交替特性.轴向应变速率随着蠕变时间的增加而减小,随着偏应力的增大而增大,而偏应力对m值(曲线斜率)的影响较小.试验结果与模型计算结果吻合较好,表明新建模型适用于描述该地区海陆交互相黏性土的蠕变特性.     

绿泥石片岩和云母石英片岩时间效应的试验研究

为研究岩石材料的时间效应,利用CSS-1950型岩石流变试验机,分别对绿泥石片岩和云母石英片岩进行压缩蠕变试验.基于试验结果,分析了蠕变对岩石荷载-变形关系的影响规律,研究了轴向变形随时间变化的基本趋势,论述了两种片岩在蠕变过程中的变形特性,并阐明了岩石的蠕变破裂形式及损伤机制.结果表明:岩石的蠕变特性与岩性、初始损伤密切相关;云母石英片岩的蠕变性好于绿泥石片岩.     

基于煤体三轴蠕变试验的非线性伯格斯模型

为解决传统伯格斯模型无法描述煤体加速蠕变的缺陷,利用RLW-500G煤岩三轴蠕变-渗流试验系统对原煤试样开展三轴压缩蠕变试验,分析了不同应力水平下煤样轴向应变随时间的变化规律。针对煤样加速蠕变过程中应变加速度与时间呈正比的关系,利用一个非线性黏-弹-塑性体来表示煤体加速蠕变特征,将其与伯格斯体进行串联得到一个改进的非线性伯格斯模型,推导得到该模型在三维状态下的蠕变方程表达式。利用原煤三轴压缩蠕变试验数据,采用模型辨识的方法对改进的非线性伯格斯模型进行验证,结果表明:拟合曲线与试验结果高度吻合,相关系数平方R~2均高于0.98,能够较好地反映出煤样非衰减蠕变过程中3个阶段的变化特征,拟合结果表明改进的非线性伯格斯模型具有较高适用性及优越性。     

红砂岩多级卸荷蠕变试验及长期强度分析

在实际基坑和硐室的开挖过程中,岩体多处于环向卸荷的应力状态.不同于以往常规路径下的岩石蠕变特性研究,采用全自动岩石多场耦合三轴伺服仪,以红砂岩为试验对象着重研究了岩石环向卸荷路径下的蠕变力学特性.试验结果表明,与常规路径下的蠕变试验相似,岩石环向卸荷路径下的蠕变过程,同样由衰减蠕变到稳态蠕变再到非线性加速蠕变这一典型岩石流变三阶段所组成.随着围压的逐级卸载,轴向或者侧向蠕变变形,蠕变变形相对该级荷载下的瞬时变形的百分比,蠕变变形占总变形的比例,都整体呈现增大的趋势.侧向的蠕变速率、瞬时变形、蠕变变形在这一过程中逐渐超过轴向相应值,并最终达到轴向的2～3倍,出现明显的侧向扩容.基于经典弹塑性理论公式,绘制了塑性应变与偏应力水平的关系曲线,采用多种不同方式确定并比较了红砂岩卸荷蠕变过程中的长期强度.     

铜及其合金室温蠕变的研究

以退火纯铜及正火铝青铜在轴向拉伸下进行室温静、动态蠕变试验.试验表明,两种材料在室温下均存在蠕变行为,其静态蠕变量ε与时间对数Int成线性关系,与理论推导相一致;其循环蠕变量与N的关系达一定值后不再服从对数规律,蠕变速率发生转折、变小.循环蠕变速率远大于静态蠕变速率.试验还证实了蠕变抗力与材料的某些力学性能密切相关.通过微观组织结构分析,揭示了材料在室温下产生蠕变行为的原因,并解释了两种材料蠕变行为的差异.     

黏塑性蠕变模型中屈服强度的确定方法

在岩石蠕变特性试验中,当施加的常应力达到一定程度后岩石将发生黏塑性变形,一般用屈服强度判断岩石是否发生黏塑性变形,与弹塑性理论不同,在黏塑性蠕变模型中,屈服强度并不是定值,而是随蠕变时间增长逐渐减小,确定蠕变过程中准确的屈服强度对黏塑性变形计算有重要的影响.首先,通过等时曲线法确定岩石长期强度的过程,对屈服强度随时间的变化规律及确定方法进行研究,阐明瞬时屈服强度与长期强度的关系;其次,把岩石全应力-应变曲线与蠕变等时曲线相结合,有效判断蠕变变形中是否发生黏塑性变形及黏塑性发生的时刻,推导出屈服强度随时间变化情况下的广义宾汉姆模型,结合不同类型岩石的蠕变试验结果,分析采用长期强度代替瞬时屈服强度产生的差值;最后,给出用岩石时效强度进行岩土工程设计的思路.研究成果有助于在蠕变模型中正确使用屈服强度,对蠕变模型研究具有一定的积极意义.     

基于蠕变时效交互作用机理的2219铝合金统一本构建模

在不同的时效温度和试验应力条件下,对2219铝合金开展蠕变时效行为研究。随后,分别对蠕变试样进行力学性能测试和透射电镜观察,以获得该合金在蠕变时效过程中的力学性能演变规律和析出相演变规律;进一步查明材料蠕变量、析出相特征尺寸与力学性能的关系。在此基础上,建立基于成形成性耦合作用机理的2219铝合金蠕变时效本构方程,采用粒子群算法(POS)对方程中的材料常数进行拟合,并将蠕变应变和屈服强度的拟合结果与试验结果进行对比。研究结果表明:试验应力、时效温度和时效时间都会对2219铝合金的蠕变行为产生重要影响;通过提高试验应力或时效温度,可以缩短蠕变第二阶段的时间,加速蠕变第三阶段(蠕变破坏阶段)的到来。蠕变应变和屈服强度的拟合结果的相对误差分别为2.70%和0.70%。基于成形成性耦合作用机理的铝合金蠕变时效统一本构方程能够较好地反映蠕变与时效形性演变规律。     

基于固结理论和蠕变模型的软土固结蠕变理论

通过分级加荷的方式对天津滨海新区经过真空预压处理后的软土进行一维压缩蠕变试验.根据试验所得到的成果,在Terzaghi一维固结理论的基础上,用修正的Singh-Mitchell经验蠕变模型建立了一个新的一维固结微分方程.该方程以一维压缩蠕变试验中所获得的土体力学指标作为计算参数,考虑了软土在主固结阶段结束后所产生的蠕变变形.利用该方程对不同深度和不同应力水平下的试样进行固结和蠕变计算,计算结果与试验结果很接近,表明该方程能够充分反映软土的应力、应变和时间的关系,适用于天津滨海新区的吹填软土地基.     

含瓦斯煤岩流变特性研究

在打通煤样流变实验基础上，研究了含瓦斯煤岩在不同的孔隙压力下不同应力级别的变形与时间关系，提出的广义西原模型能考虑到煤岩体蠕变加速阶段的非等加速特性，真实描述煤岩体蠕变的全过程曲线，最后利用非线性回归方法一最小二乘法中的Marquardt法对实验结果进行了拟合，获取了煤岩的流变参数。理论分析结果和实验结果对比，两者之间有较好的吻合性。广义西原模型为使用电磁辐射法预测煤与瓦斯延迟突出提供了理论基础。     

应力梯形波加载下的循环蠕变曲线函数

为了确定循环蠕变应变与有载时间的函数关系式,通过对高温合金蠕变试验曲线的分析,发现静蠕变寿命分数曲线遵循与加载应力的大小无关,与循环蠕变寿命分数曲线基本重合的规律,这规律显示了材料本身的蠕变特性。由这规律导出了静蠕变应变与循环蠕变应变之间的关系式,找到了由静蠕变函数确定循环蠕变函数的方法,该方法得到了DZ417G高温合金钢在870oC、梯形应力波加载下蠕变实验数据的支持。     

野地瓜扦插试验

野地瓜是一种多年生常绿匍匐灌木,是优良的园林绿化地被植物。采用正交试验,考查插稳长度、插穗留叶量、激素浓度、扦插基质四个因素对生根的影响。试验表明IBA有利于野地瓜生根;在室外气温22～25℃时,用IBA溶液处理的插穗生根率达到90％。     

下垫面含水状态与降雨产流关系研究

通过仿雨试验,研究了土壤剖面平均含水量对降雨产流特征的影响.结果表明:(1)土壤剖面含水状态对降水在下垫面产生积水形成径流时间有显著影响,下垫面积水时刻与土壤剖面平均含水量的饱和度、降雨强度呈乘幂的函数关系.(2)在相同土壤剖面含水状态条件下,相同降雨时段内,径流系数γ与降雨强度i呈线性关系,径流系数γ随着降雨强度i的增大而增大;当土壤剖面平均含水量的饱和度ω≤0.70时,径流系数与时间的函数关系为高次多项式;当土壤剖面平均含水量的饱和度ω>0.70时,径流系数与时间的函数关系为自然对数.     

扰动程度对湛江组结构性黏土触变性的影响

扰动对湛江组结构性黏土触变性具有重要影响,扰动程度不同,湛江组结构性黏土触变强度恢复程度也不同.为探究扰动程度对湛江组结构性黏土触变性的影响规律,对该土展开室内模型试验研究.基于现场原位十字板剪切试验,设计模型装置,采用室内振动试验模拟土样受扰过程,在不同扰动程度(0、33％、66％、100％)、不同静置时间(0、7、28、56、91 d)下对3种土样进行微型十字板剪切试验,在相同扰动程度(66％)、不同静置时间(0、7、28、56、91 d)下对3种土样进行无侧限抗压强度试验,分别测试各静置时间下的微型十字板不排水抗剪强度和无侧限抗压强度,分析扰动程度对土体触变恢复强度的影响规律.结果 表明:土体扰动时间与扰动程度正相关.在相同扰动程度下,强度恢复程度、触变恢复强度比均随静置时间的增加而增大,触变灵敏度随静置时间的增加而降低;土体结构性越强,强度恢复程度、触变恢复强度比随静置时间增加而增大的幅度和速率越大,触变灵敏度随静置时间增加而降低的幅度和速率越大.在不同扰动程度下,强度恢复程度与扰动程度呈线性关系,触变恢复强度比与扰动程度呈反比例关系.     

类软土单轴剪切蠕变特性研究

类软土是指炭质页岩、炭质灰岩、炭质泥岩等含炭的一套软质岩和其风化物,在特殊的工程地质条件和气象水文条件下形成的饱水层,受长期浸泡软化或间有微生物作用形成的坡残积、坡崩积和坡洪积软土。类软土具有的蠕变特性,导致滑坡产生连续滑动。研究类软土的蠕变规律,可为滑坡的建模及稳定数值计算奠定力学基础。通过类软土的单剪蠕变试验,得到了类软土剪应力—应变—时间关系的蠕变曲线;选择Burgers粘弹性本构模型描述类软土的流变性状,确定了类软土的剪切流变参数;通过对剪应力—应变曲线分析,得到了类软土的长期强度值。     

砂岩颗粒料崩解及水下休止角特性试验研究

利用改进后的崩解试验装置对砂岩土料制成的试样进行崩解试验。探究含水率、相对密实度及颗粒级配对压实土体崩解特性的影响。分析了砂岩试样崩解时间、崩解量和水下休止角的变化规律。试验结果表明,低含水率加快了试样崩解时间;相对密实度较大时,试样更难以崩解。崩解量与含水率关系密切,与相对密实度关系不显著。水下休止角的大小与崩解时间密切相关,崩解时间越快形成的水下休止角越小。     

粗粒土压实特性与高填体沉降规律研究

为研究某中西部地区机场粗粒土的压实特性及其高填体的沉降规律,开展了粗粒土的颗粒分析、重型击实、最大干密度、压缩模量试验,测试和验证了粗粒土的不均匀系数、击实参数等,发现了压实度与压缩模量的良好相关性,建立了此粗粒土压缩模量的预估方程。采用室内试验数据建立了高填体的有限元模型,与实测沉降数据进行对比,分析了多种压实度、填筑高度下高填体的沉降。结果表明,填筑体的沉降与填筑高度为指数幂关系,填筑高度越高,土体压实度对沉降的影响越显著。基于有限元模型的沉降数据,明确了压实度-填筑高度-填筑体沉降的关系,建立了高填体沉降的多元回归方程,为高填方工程现场提供了快捷的沉降计算方法。     

缠绕茎、攀缘茎、匍匐茎的支持力解剖学研究

通过对缠绕茎、攀缘茎、匍匐茎三种类型茎的解剖观察研究，结果表明，它们共同的解剖特征是：皆具有较发达的厚角组织；在皮层内侧与维管组织之间均有周维纤维，我们认为这些结构特征是对这三种类型茎具有特殊支持力的适应。