有效剪切面积对直剪试验结果的影响分析

我国现行土工试验的国家标准和行业规程中,对于直剪试验数据的整理和分析均未考虑剪切过程中土体本身或土体与其他材料接触面上剪切面积的变化.为此,推导了剪切过程中接触面剪切位移与有效剪切面积之间的关系,分析了现行数据整理方法引起的计算误差.结果表明,现行数据整理方法低估了土体或土体与其他材料接触面上的剪切应力和抗剪强度指标;直剪试验的剪切方向应沿着试样盒的长边方向布置.     

考虑应力修正的麦秆土直剪试验抗剪强度指标研究

为了分析麦秆含量对土壤抗剪强度指标的影响,获取更可靠的抗剪强度指标,推广能源节约型农业耕作生产,用TMS-PRO计算机控制质构仪做麦秆剪切试验。用应变控制式直剪试验研究原状与重塑麦秆土抗剪强度指标,分析麦秆含量对土壤抗剪强度指标的影响。应用应力修正法对直剪试验的正应力与剪应力进行修正,研究修正前、后麦秆土抗剪强度指标的变化量及随麦秆含量的变化规律,并对原状与重塑麦秆土修正前、后的黏聚力、内摩擦角拟合线分别进行叠加。试验结果表明:麦秆抗剪强度随含水量的增加而增大,麦秆土抗剪强度指标随麦秆含量的增加而增大,黏聚力符合线性拟合的规律、内摩擦角符合二次函数拟合的规律。考虑应力修正后原状与重塑麦秆土黏聚力较修正前提高了24%、内摩擦角较修正前提高了18%;未经修正的原状与重塑麦秆土在麦秆含量为0.58%时具有相同的黏聚力,在麦秆含量为0.37%时具有相同的内摩擦角;考虑应力修正后的原状与重塑麦秆土在麦秆含量为0.65%时具有相同的黏聚力,在麦秆含量为0.40%时具有相同的内摩擦角;在交汇点之后麦秆土抗剪强度指标增速表现为原状大于重塑。     

不同界面下梁端直剪型锚栓钢板剪切承载力试验研究

开展梁端直剪型锚栓钢板剪切承载力加固试验研究。试验序列包含1个对比试验段、5个剪切承载力加固试验段。试验参数包括界面条件和钢板高度。结果表明：受力过程中钢板与混凝土之间的黏结界面终会剥离,不同黏结界面不影响剪切承载力;增加钢板高度和配套的直剪型锚栓数量能有效提高混凝土梁的剪切承载力。直剪型锚栓钢板剪切承载力加固存在2种机制,约束机制通过限制斜裂缝宽度提高剪切承载力,而组合受力机制通过钢板将一部分剪力直接传入支座。加固钢板高度较小时以约束机制为主,加固钢板高度较大时,2种加固机制联合发挥作用。     

复合土工膜-不同含水率垫层结构界面直剪摩擦特性试验研究

复合土工膜-垫层防渗体作为一种刚柔混合防渗结构体系,其界面摩擦特性对工程的安全运行至关重要。为给复合土工膜防渗体在特大流量引水渠道工程中的应用提供科学合理的依据,探析复合土工膜-垫层界面摩擦特性和界面强度特性,重点考虑膜后垫层材料含水率的变化,采用室内直剪试验对复合土工膜与不同含水率0%、3%、6%、8.5%垫层材料的摩擦剪切特性进行研究,分析不同含水率工况下的界面强度特性。结果表明：复合土工膜与不同含水率垫层材料的界面剪切特性经历了弹性、弹塑性和残余强度阶段,具有明显的峰值强度和残余强度特征,剪切位移为9～11 mm时达到峰值强度。随着剪切位移的增大,界面剪应力先减小后逐渐趋于稳定,表现出稳定的残余强度,残余强度约为峰值强度的80%～90%。随着垫层材料含水率增大,界面峰值抗剪强度和残余抗剪强度呈非线性减小趋势,表明膜后垫层材料水分对界面强度具有“润滑效应”。     

考虑剪应力水平和土体干密度影响的锚-土界面剪切蠕变模型

岩土锚固工程中,土体密实度影响着锚-土界面剪切蠕变特性.为研究不同干密度土层中灌浆锚杆锚固体-红土界面的剪切蠕变特性,研制了一套钻孔成孔的锚固单元体试样制作装置,制备了不同干密度的锚固单元体试样.利用自行设计制作的锚-土界面剪切蠕变特性测试系统对试样进行分级加载,并按照陈宗基等提出的蠕变曲线处理方法,得到了不同干密度下锚-土界面分别加载下的蠕变曲线,再采用等时曲线法获得了不同干密度下锚-土界面长期抗剪强度.选取不同干密度试样中部分应力水平下的蠕变曲线,分别采用双曲线模型对其等时曲线进行回归分析并建立出相应的蠕变模型,再通过建立蠕变模型参数与土体干密度的经验关系,得到可同时考虑剪应力水平和土体干密度影响的锚-土界面剪切蠕变模型.结果表明,本文模型对已参与和未参与建模的蠕变曲线的预测精度均较高.     

模拟不同形态土-岩界面的直剪试验

土-岩界面具有特殊的工程地质性质,为了研究土-岩界面的剪切特性,在实验室制备了若干不同形态接触面和不同材料性质的圆盘试样,开展室内直剪试验,并对剪切破坏面的颗粒分布和接触面剪切本构模型进行分析。研究表明:接触面的应力-应变曲线呈现出弹塑性变化特点,利用指数型接触面摩擦本构模型,可以较好地反映剪切过程中接触面的应力-应变关系;剪切面颗粒在剪切过程中发生了破碎和移动,颗粒破碎所需的力大于移动所需的力,宏观上表现为抗剪强度的差异,颗粒重新分布及接触面闭合共同作用导致试样的法向变形;低法向荷载下,接触面强度低于两侧材料强度,随着法向荷载增大,接触面强度逐渐增大,其残余强度值位于两侧材料强度之间。     

剪切和摩擦滑动的视电阻率变化

剪切和摩擦滑动是地壳介质受力和运动的主要方式之一,岩石力学对此作过大量实验研究,但有关岩石电阻率变化的剪切和摩擦滑动实验,却做得非常少。目前国内、外仅能见到屈指可数的几篇文章。美国Brace在完整岩样破裂后继续实验,测定了岩样摩擦滑动时的电阻率变化,结果发现一旦断层形成,电阻率随应     

直剪试验数据处理方法的对比分析

推导了斜截式法和最小二乘法在直剪实验数据处理中的计算步骤，经用实验数据计算证明了二者的结果精度比图解法的结果高。     

改进的膨胀土直剪试验方法研究

通过改变加载板结构和加载形式,改进常规直剪试验装置,使试样在固结过程中保持体积恒定.以广西百色中膨胀土为研究对象,对常规和改进直剪试验结果进行了对比;通过不同干密度下的改进直剪试验,得到了抗剪强度指标随干密度的变化规律;结合研究成果进行了案例工程的稳定性分析.结果表明:改进的直剪试验消除了干密度变化对试验结果的影响,且...     

考虑颗粒破碎的粗粒土直剪试验离散元模拟

为了分析粗粒土的剪切力学特性,采用离散元软件PFC2D模拟考虑颗粒破碎的粗粒土直剪试验,提供了制备可发生破碎的单颗粒粗粒土试样方法,以及改变离散元试样孔隙率的方法。在不同竖向压力作用下对粗粒土试样模拟直剪试验,分析剪应力、体应变与剪切位移的关系,剪切前后应力状态,剪切后速度分布情况。改变粗粒土试样的孔隙率和颗粒间黏聚力,分析粗粒土剪切强度的影响因素。研究表明,试样先剪缩再剪胀,剪应力峰值、残余强度随着竖向压力的增大而增大。应力场受剪前均匀分布,受剪后分布不均匀。剪切带内外颗粒处于不同的运动状态,剪切带内速度变化梯度较大。在相同竖向压力作用下,剪切强度随孔隙率增大而减小,随黏聚力增大而增大。     

基于压-直剪试验的沥青路面层间剪切疲劳特性

为探讨沥青路面在车辆荷载作用下的层间剪切疲劳特性,利用自主研发的压-直剪试验加载装置,对含层间界面的沥青混合料复合小梁进行层间压-直剪剪切疲劳寿命测试。通过改变3种环境温度(25℃、35℃、45℃)、2种黏层油用量(0.3、0.5 L/m~2)、5种剪切应力水平(0、0.03、0.06、0.1、0.2 MPa)及4种压应力水平(0.16、0.18、0.2、0.22 MPa)等试验条件,研究上述因素对复合小梁试件层间剪切疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:随着温度升高,在25℃～45℃区间,0.3、0.5 L/m~2黏层油用量下的层间疲劳寿命平均降幅分别为47.12%、72.79%,黏层油用量较多时层间剪切疲劳寿命对温度变化更敏感;随温度升高,在相同温度梯度内,相对常温区间段[25℃,35℃)小梁层间剪切疲劳寿命的变幅大于相对高温区间段[35℃,45℃];随着压应力水平增大,层间剪切疲劳寿命也逐渐增大,但其增大趋势随着温度升高逐渐减弱,当温度为45℃、压力0.2 MPa时,层间疲劳寿命仅521.8 s;随着剪切应力增大,在25℃、35℃、45℃条件下,层间剪切疲劳寿命下降速率(分别为k_1、k_2、k_3),存在k_2k_1、k_2k_3的关系,且常温(25℃)状态下剪切应力对层间剪切疲劳寿命的影响不明显,而高温(45℃)状态下层间剪切疲劳寿命整体水平较低,剪切应力增大时其层间剪切疲劳寿命衰减效果也不明显。     

考虑击实温度的可回收沥青路面材料直剪蠕变试验

为研究不同施工温度下作为路基填料的可回收沥青路面(RAP)材料的蠕变特性,针对沥青成分具有黏附性和温度敏感性的特点,开展了击实温度为0℃和50℃时RAP试样的直剪试验和蠕变试验.直剪试验结果表明:相同击实温度下,竖向应力越高,抗剪强度越大,达到峰值剪应力对应的剪应变越大;抗剪强度指标随击实温度升高而增加.直剪蠕变试验结果表明:相同剪应力比下,击实温度越高,蠕变破坏时间越长;相同击实温度下,竖向应力越大,蠕变破坏时间越长;临界剪应力比随击实温度升高呈线性增加.通过揭示3个参数经验蠕变模型中各参数随击实温度的定量变化规律,建立考虑击实温度影响的修正蠕变模型.工程应用中建议在夏季施工,以提高击实温度,从而增加临界应力比,提高抗蠕变性能.     

大型拉拔直剪仪剪切盒的改装

针对现有大型拉拔直剪仪剪切盒不能进行土工合成材料之间或土工合成材料和颗粒材料之间直剪试验的状况, 在现有大型拉拔剪切仪的基础上, 根据试验要求和试验影响因素, 分别对该设备的上下剪切盒进行了改装. 在下剪切盒内放置可固定土工合成材料的Ⅱ字型板架,并通过在上剪切盒内放置内置挡板或可固定土工合成材料的钢板2 种方式, 使加载方式能实现柔性承压和刚性承压. 利用改装后的设备, 对光面土工膜-砂土界面、光面土工膜-土工布界面进行了直剪试验, 试验结果与其他同类材料直剪试验结果较为吻合, 证明对该设备的改装是合理可行的. 最后, 对加肋土工膜-砂土界面、加肋土工膜-土工布界面进行了一系列直剪试验,进一步验证了该设备改装后的稳定性.     

反复直剪试验节理强度与粗糙度变化的研究

通过对人工模拟节理在不同法向应力作用下的4次反复直剪试验,分析节理峰值抗剪强度与反复剪切次数之间的关系以及节理粗糙度系数CJR退化与剪切次数之间的关系,并提出考虑反复剪切次数n的节理峰值强度公式和节理粗糙度系数CJR衰减的经验公式。研究结果表明:峰值强度随剪切次数的增加逐步减少,但第1次直剪试验得到的峰值抗剪强度与第2次直剪试验得到的峰值抗剪强度差异最明显,后3次直剪试验得到的峰值强度较接近;在相同的法向应力作用下,CJR随剪切次数的增加而减少,但减少速率逐步变小。     

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。     

对直剪抗剪强度统计方法的探讨

岩土工程勘察中室内直接剪切试验由于仪器轻便、试样制备及安装方便,操作简单,使用普遍,几十年来在工程实践中积累了大量的经验,在勘察工作用于评价土的指标中发挥着重要作用。抗剪强度指标的准确性直接关系着工程基础形式的选择与稳定,因此,对抗剪强度指标统计方法进行分析探讨具有重要的指导意义。     

考虑摩擦的剪切损伤本构关系的力学分析

脆性和准脆性材料在外部载荷作用下,通常会表现出复杂的应力应变关系。其中,受压剪作用的裂纹是否摩擦滑动,对材料的剪切本构关系会产生很大的影响。之前在一些文献中提出过这种考虑裂纹摩擦效应的损伤本构模型,但只是理论假设,并没有进行过严格的证明。可以考虑一个受压剪作用的单元体,其中心含一条微裂纹,利用弹性力学理论中的复变函数方法可以给出单元体边界及裂纹所在平面处的位移场,通过某种平均化的方法,可得到单元体基体平均剪应变的一种形式,而这种形式与单元体边界及裂纹的几何尺寸有关,进一步可定义与这些几何尺寸相关的剪切损伤变量,将基体平均剪应变代入到弹性剪切本构关系中,可得到考虑摩擦效应的脆性和准脆性材料弹性剪切损伤本构关系。这种方法利用了现有的弹性力学理论,所以得到的结论是可靠的。     

基于矿料界面滑移剪切行为的高温性能试验方法

文章采用基于矿料微细观作用行为的宏观试验方法评价沥青混合料的高温性能,对不同级配的沥青混合料进行滑移剪切试验和车辙试验,并对试验指标进行相关性分析。结果表明,在滑移剪切试验的指标中,滑移剪切能EI与车辙动稳定度DS的相关性最好,EI作为滑移剪切试验的评价指标,能更加全面地评价沥青混合料的高温稳定性。文中推荐了60℃时加载速率20mm/min的滑移剪切试验条件。     

考虑剪切和界面滑移的钢-混凝土组合箱梁变分解法

根据组合箱梁剪切变形和界面滑移模式,以能量变分原理为基础,考虑剪切变形和滑移双重效应,建立组合箱梁的控制微分方程和边界条件,利用最小势能原理推导出组合箱梁挠度和滑移联合微分方程的解析解.推导不同荷载作用下的滑移效应附加弯矩,利用附加弯矩表达公式和结构力学挠度计算公式计算滑移对挠度的影响,并与试验结果进行对比.研究结果表明,该方法解析解与试验结果吻合良好,更符合实际情况,证明了该方法的有效性,同时为组合箱梁承载力的有限元分析奠定了基础.     

原位大剪试验与室内剪切试验的对比探讨

通过现场原位大剪和室内剪切试验,研究在相同状态不同试验条件下,土体的抗剪强度(C,φ)在何种条件、何种试验方法下测定更接近土体的实际理论值,数据更安全可靠。