振动场中松散矿石动态特性的研究

本文通过动态直剪仪这一新的技术手段,对松散矿石的动态特性进行了研究,探讨了振动场中散体剪切的应力-应变全过程,揭示了振幅、振频、水份及不同激振方式等因素对散体动特性的影响程度。     

散体在振动场作用下的剪切力学模型

本文在大量动态直剪试验的基础上,建立了散体在振动场作用下剪切试验的几个力学模型.所建立的模型考虑了散体的粘性、弹性和塑性的综合影响,能较好地分析振动场中剪力盒及试料的运动规律,为振动出矿基础理论的研究开辟了一条新途径.     

有机质含量对滇池重塑泥炭质土动强度特性的影响

为了研究滇池泥炭质土中有机质成分对于土体动强度特性的影响,对不同有机质含量的饱和重塑泥炭质土进行室内动三轴试验,研究了不同有机质含量、固结压力、振动频率对重塑泥炭质土的动强度曲线的影响,分析了不同有机质含量、振动频率及循环振次控制条件下重塑泥炭质土的动强度指标的变化规律。结果表明：重塑泥炭质土的动剪应力在其他条件相同时,均随着固结压力、振动频率和有机质含量的增加而增大。其中有机质含量对重塑饱和泥炭质土的动强度影响最大,土体动强度指标随有机质含量增加呈明显正相关性。重塑饱和泥炭质土动强度受荷载振动频率的影响较小,动强度指标总体上随振动频率的增大有小幅提升。循环振次则对重塑饱和泥炭质土动强度呈负相关影响。     

循环预剪作用对饱和粉土抗液化强度和孔压发展的影响

利用DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪,在均等固结条件下,对黄河口饱和粉土进行了不同预剪应力和预剪振次的循环三轴试验,探讨了循环预剪作用对饱和粉土的抗液化强度和孔隙水压力发展规律的影响.试验结果表明:低水平的循环预剪应力不会使饱和粉土在循环预剪阶段破坏;随着循环预剪应力和循环预剪振次的增加,饱和粉土的抗液化强度得到提高,但当循环预剪振次达到某一值时,抗液化强度趋于稳定.对振动孔隙水压力比-振次比进行归一化后发现:无循环预剪作用时饱和粉土孔压发展模式为双曲线,有循环预剪作用时为反正弦曲线,反正弦曲线拟合参数较小,约为0.2～0.4.     

循环荷载作用下有机质浸染砂的动变形特性

为了了解循环荷载作用下有机质浸染砂的动变形特性,本研究在不同天然含水率、振动幅值、固结比和循环波形条件下,通过动三轴试验,研究了海南有机质浸染砂的动变形特性,并从动应变-振次曲线、软化指数-振次曲线等方面分析了天然含水率、振动幅值、固结比、不同循环波形对有机质浸染砂变形特性的影响.试验结果表明：有机质浸染砂的动应变随着振动幅值和天然含水率的增大而增大,但随着固结比的增大而减小,并且随着振动次数的增加而先增大,后趋于平稳;刚度软化指数随着振动次数的增加而急速减小;在不同波形中,方波对有机质浸染砂软化指数的影响最为明显.     

爆破模拟对柔弱夹层顺层边坡的稳定性诊断

将处于静态平衡状态的柔弱夹层顺层岩体边坡在爆破振动作用下的滑移失稳问题,视为层面抗剪强度指标(φ、c)弱化造成的.通过爆破振动试验分析发现,在层面强度及振动频率一定时,随着爆破振动引起的质点振动速度的增加,柔弱夹层等效动内摩擦角和等效动粘聚力弱化值逐渐增大,且它们与爆破振引起的质点振动速度成幂函数关系,利用其关系可判断爆破振动作用下柔弱层面性质的顺层边坡的动稳定性.     

基于负刚度的高速动车组二维动力吸振器研究

研究基于加速度的二维动力吸振器的理论模型,提出基于车体刚性振动的二维动力吸振器控制方法,设计同时吸收车体点头、浮沉振动的二维动力吸振器.针对二维动力吸振器安装所需低动刚度要求,利用碟形弹簧的负刚度特性,设计了用于安装二维动力吸振器的高静刚度低动刚度减振元件.建立高速动车组垂向动力学非线性模型,分析二维动力吸振器对车体振动的作用.研究结果表明,二维动力吸振器可以有效抑制车体浮沉、点头振动,提高运行平稳性.     

新建隧道施工爆破振动对既有隧道影响试验研究

应用DH5938动态信号测试分析系统,对既有隧道衬砌表面迎爆侧动应变进行试验测试,分析动应变与振速的关系;探讨了以动应变来衡量爆破振动对既有隧道影响的可能性,研究了邻近铁路隧道施工爆破振动对既有隧道衬砌结构的影响。     

压实黄土动强度特性及其影响因素试验研究

利用GDS振动三轴仪进行吕梁压实黄土的动三轴试验研究,探讨了含水率、干密度和加载频率等因素对压实黄土动强度的影响规律.结果表明:压实黄土的动强度随振次的增加而减小,其关系可用对数方程拟合;压实黄土的动强度及动强度参数均随含水率的增大而减小,随干密度和加载频率的增大而增大;动粘聚力和动内摩擦角随振次的增加而减小,并最终趋于稳定.     

基于灰色关联度理论的钢管支护桩沉桩位移

依托深基坑钢管支护桩振动沉桩工程实例,基于三维动力有限元方法,采用数值模拟、正交分析及灰色关联度理论,对影响湖相沉积土层中深基坑钢管支护桩高频振动沉桩位移量的因素进行了敏感性分析,并对钢管支护桩高频振动沉桩的工艺参数进行了优化。研究表明:湖相沉积土层中深基坑钢管支护桩高频振动沉桩过程与土层参数、振动激振力、振动频率和钢管桩桩径等因素关系密切;与钢管支护桩高频振动沉桩位移量关联度的大小依次为振动激振力、振动频率、钢管桩桩径和土体动弹性模量,关联度分别为0.79、0.76、0.74和0.60;湖相沉积土层中深基坑钢管支护桩高频振动沉桩的最佳工艺参数为桩径0.83m、振动激振力1 875kN、振动频率20Hz。     

起重船吊杆在波浪作用下的动力响应

固定式起重吊杆在海上出事故的情况经常发生。根据实际需要,作者在综合应用流体、固体力学较新知识的基础上,经过分析研究,提出起重船吊杆在波浪作用下的动力响应问题的力学模型、计算方法,并给出实例。其目的是为今后起重船吊杆设计计算波浪引起的振动提供一个可行的途径。     

岩爆形成机理研究

岩爆是高地应力区地下工程洞室开挖施工中常见的一类动力失稳地质灾害现象。作者根据川藏公路二郎山隧道和雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞勘探中的岩爆实例调研,详细地描述了岩爆破坏的几何形态特征,并通过岩爆岩石断口扫描电镜分析和岩爆岩石力学测试等研究,总结出岩爆形成的力学机制主要有压致拉裂、压致剪切拉裂、弯曲鼓折（溃屈）等3种基本类型。     

立式螺旋沉降离心机固粒的力学研究

全面考虑颗粒与输料螺旋叶片的相对滑动、哥氏力、惯性力及液体二次流对颗粒的影响,推导了立式螺旋卸料沉降离心机中二维流动下固相颗粒的受力方程及运动方程,以此描述实际工作状况.     

颗粒物质剪切流动的类固-液转化特性及相变图的建立

颗粒物质类固-液相态间的转化现象广泛存在于工程地质、自然环境和工业生产等诸多领域,其力学特性在相态转化过程中会发生很大的变化,是目前颗粒物质力学研究的热点和难点.通过对颗粒物质类固-液转化过程中基本力学行为的研究,可建立表征颗粒物质类固-液转化的相变图,揭示类固-液转化的内在机理.颗粒物质的类固-液转化过程可大体分为两种,即阻塞与流动状态的转化,以及在流动过程中类固态与类液态力学行为的转化.本文以周期边界条件下的多分散颗粒系统为研究对象,采用离散单元方法数值模拟了单剪流动过程;分析了在不同体积分数和剪切速率下颗粒系统的平均应力、配位数、净接触时间数、有效摩擦系数、惯性指数和广义Savage数等宏观参数的分布规律;讨论了类固-液转化的内在机理,建立了一个以孔隙率、无量纲剪切应力和无量纲剪切速率为基本变量的相变图.该相变图不仅能够表征出颗粒物质由阻塞向流动状态的转变,同时也能够描述颗粒物质在剪切流动中发生类固-液转化的演化规律.     

地层条件下岩石动静力学参数的实验研究

在实际地层三轴应力和温度条件下 ,测量了 CX地区地表至 50 0 0 m深度砂、泥岩样品的静力学参数。对其中大部分样品进行了岩石力学和声波速度 (v P,v S)的同步测试 ,由此获得了在相同应力和温度条件下岩石的动、静力学参数。根据实验结果 ,讨论了在实际埋深条件下CX地区砂、泥岩的静力学参数、波速及动力学参数的变化特征 ,以及岩石动、静力学参数间的关系。     

Scale dependence of direct shear tests

Direct shear test has been widely used to measure the shear strength of soils and other particulate materials in industry because of its simplicity. However, the results can be dependent on the specimen size. The ASTM （American Society for Testing and Materials） publications suggest that for testing soils the shear box should be at least ten times the diameter of the largest particle and the height of the box should be no more than half of its diameter. These guidelines are empirically based. A series of two-dimensional numerical direct shear tests are performed to investigate this scaling effect. By analyzing the bulk friction, particle translation and rotation, percentage of sliding, average volume （area） and shear strain and the evolution of the shear band, we find that the traditional guidelines for direct shear tests are questionable. Scaling dependency of bulk friction on the property of granular materials is clearly present. Our current analysis points out that the scaling effects can vary significantly depending on the particle properties other than their sizes. Of all the parameters we observed, particle rotation appears to have a decisive correlation with the bulk friction. Formation of a shear band is universal. As the shearing progresses, particle rotation begins to concentrate near the shear plane. By defining the width of a shear band as the standard deviation of the distribution of translational gradient or the standard deviation of the distribution of particle rotation, quantitative evolutions of shear band are presented. Both measures of the shear band width dropped rapidly during pre-failure stage. After peak stress both measures begin to approach steady state as the bulk friction stabilizes to the residual stage. These observations suggest that structure formation inside the shear band controls the scaling effect.     

Dilatant shear bands in solidifying metals

Compacted granular materials expand in response to shear, and can exhibit different behaviour from that of the solids, liquids and gases of which they are composed. Application of the physics of granular materials has increased the understanding of avalanches, geological faults, flow in hoppers and silos, and soil mechanics. During the equiaxed solidification of metallic alloys, there exists a range of solid fractions where the microstructure consists of a geometrically crowded disordered assembly of crystals saturated with liquid. It is therefore natural to ask if such a microstructure deforms as a granular material and what relevance this might have to solidification processing. Here we show that partially solidified alloys can exhibit the characteristics of a cohesionless granular material, including Reynolds' dilatancy and strain localization in dilatant shear bands 7-18 mean crystals wide. We show that this behaviour is important in defect formation during high pressure die casting of Al and Mg alloys, a global industry that contributes over $7.3 billion to the USA's economy alone and is used in the manufacture of products that include mobile-phone covers and steering wheels. More broadly, these findings highlight the potential to apply the principles and modelling approaches developed in granular mechanics to the field of solidification processing, and also indicate the possible benefits that might be gained from exploring and exploiting further synergies between these fields.     

原位声波测试法在岩体力学性质研究中的应用

利用原位声波测试法对新集一矿F10断层岩体力学性质进行了测试.根据测试结果,得出F10断层两盘有7.5 m的岩体力学性质较差的地段,且断层上盘较下盘差,对应的岩体动弹模量、体积模量、剪切模量都比较小.研究表明生产实际中可以通过原位声波测试获得工程建设所需的各种物理力学参数.