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基于三轴不排水有效应力路径的结构性剑桥模型的修正研究
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作者 加瑞 李逸群 +1 位作者 雷华阳 姜宇轩 《岩土工程学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期115-124,共10页
室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先,基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型... 室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先,基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型进行了两点改进:(1)对附加孔隙比Δe的计算公式进行了修正,可以准确模拟结构性黏土超过临界状态线后的有效应力路径;(2)考虑了屈服面内的塑性即亚屈服特性,可以较好地模拟屈服面内的有效应力路径然后,利用修正结构性剑桥(MSCC)模型对结构性黏土的侧限压缩试验、三轴固结不排水和三轴固结排水试验进行了模拟计算,并与试验结果和SCC模型的计算结果进行了对比分析,结果表明MSCC模型可以更好地模拟结构性黏土的三轴不排水有效应力路径以及侧限压缩和三轴固结排水试验的应力应变曲线。最后,对MSCC模型中的参数β(屈服面内塑性变形参数)、p'_(yi)(初始结构屈服应力)、Δe_(i)(初始附加孔隙比)、b(结构破损速率)、γ(剪切引起结构破损的参数)和ω(反映结构性对塑性流动准则的影响)进行了参数敏感性分析,结果表明参数β影响结构性黏土屈服面内的有效应力路径,参数p'_(yi)影响峰值强度,参数Δe_(i)影响残余强度,参数b和γ影响峰值后的强度衰减速率,参数ω影响强度开始衰减时的偏应变大小。 展开更多
关键词 结构性黏土 结构性剑桥模型 有效应力路径 亚屈服 附加孔隙比
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不同应力路径含裂隙膨胀土力学特性试验研究
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作者 王帅 胡波 +1 位作者 鲁松 孙慧 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2168-2179,共12页
为探究应力路径对含裂隙膨胀土力学特性的影响,采用引江济淮渠段膨胀土进行常规三轴压缩(CTC)试验和减压的三轴压缩(RTC)试验,系统分析膨胀土在不同应力路径和裂隙贯通率条件下的破坏机理和变形特征。研究表明:试样的破坏模式受裂隙贯... 为探究应力路径对含裂隙膨胀土力学特性的影响,采用引江济淮渠段膨胀土进行常规三轴压缩(CTC)试验和减压的三轴压缩(RTC)试验,系统分析膨胀土在不同应力路径和裂隙贯通率条件下的破坏机理和变形特征。研究表明:试样的破坏模式受裂隙贯通率影响。随着裂隙贯通率增大,应力-应变曲线由应变硬化型向应变软化型转变,土体抵抗剪切破坏的能力也逐渐减弱。当裂隙贯通率一定时,RTC路径下土体的侧向约束减小,偏应力对应变更为敏感。在卸荷初期,应力-应变曲线的增长趋势比较陡峭,轴向应变不到3%就接近峰值偏应力;而在CTC路径下,在轴向应变达到3%后才接近峰值偏应力。不同应力路径下试样的体变特征也存在差异,CTC路径下,体变表现为剪缩,而RTC路径下表现出剪胀特征。RTC路径下试样的极限破坏偏应力与抗剪强度指标均低于CTC路径下的试验值。当固结围压相同时,RTC路径的极限破坏偏应力值约为CTC试验值的54.7%~65.8%;裂隙贯通率相同时,RTC路径的极限破坏偏应力值约为CTC试验值的60.2%~77.6%;RTC试验中的黏聚力和内摩擦角分别为CTC试验值的69.1%和82.1%。改进的D-C模型能够很好地描述含裂隙膨胀土的应力-应变曲线软化特征。CTC路径下,膨胀土的初始切线模量随着固结围压的增大而增大;而RTC路径下,初始切线模量随固结围压的增大而减小。研究成果可为防止土体开挖卸荷引起的工程灾害问题提供参考。 展开更多
关键词 膨胀土 裂隙贯通率 应力路径 剪切破坏 抗剪强度
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基于应力路径的隧洞开挖扰动区空间演化机制研究 被引量:1
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作者 陈金鹏 徐磊 +3 位作者 查新元 戴博伦 严鑫鹏 夏超杰 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期12-18,共7页
揭示隧洞开挖扰动区的空间演化机制对于隧洞施工安全防控与支护方案优化具有重要意义.本文立足于隧洞开挖空间效应,依托某深埋引水隧洞工程中岩体结构较完整的砂板岩洞段,通过精细模拟隧洞开挖施工过程,深入分析了隧洞开挖扰动区空间演... 揭示隧洞开挖扰动区的空间演化机制对于隧洞施工安全防控与支护方案优化具有重要意义.本文立足于隧洞开挖空间效应,依托某深埋引水隧洞工程中岩体结构较完整的砂板岩洞段,通过精细模拟隧洞开挖施工过程,深入分析了隧洞开挖扰动区空间演化过程中的应力调整路径、变形发展过程和塑性区扩展历程及其内蕴联系,系统揭示了隧洞开挖扰动区的空间演化机制.依托工程实例特定岩体力学参数,隧洞开挖扰动区分布于洞周深约4.6倍洞径围岩内,其空间演化主要发生于剖面后方约80%洞径和前方约1.7倍洞径范围内的岩体开挖过程中;应力场调整不仅体现在大小上,也体现在方向上,且在不同阶段呈现出有差异的调整规律,深度越小,调整幅度越大;开挖扰动区变形发展和塑性屈服破坏肇因于应力场调整,塑性区形成扩展是推动应力场调整向深部发展的重要致因,亦直接影响着开挖扰动区变形分布特征和变形量. 展开更多
关键词 水工隧洞 开挖扰动 空间演化 应力路径 数值分析
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冻结钙质黏土复杂应力路径下的力学响应及本构模型研究
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作者 曹祎 荣传新 +2 位作者 王衍森 常磊 王彬 《岩土力学》 北大核心 2025年第7期2071-2084,共14页
两淮矿区广泛分布着钙质黏土层,其具有冰点低、冻胀性强、遇水易崩解、强度低等特点,对冻结法施工提出了严峻挑战。为探究冻结钙质黏土在复杂应力路径下的力学响应,通过ZSZ-2000冻土真三轴试验平台,开展了不同围压、温度、含水率和中主... 两淮矿区广泛分布着钙质黏土层,其具有冰点低、冻胀性强、遇水易崩解、强度低等特点,对冻结法施工提出了严峻挑战。为探究冻结钙质黏土在复杂应力路径下的力学响应,通过ZSZ-2000冻土真三轴试验平台,开展了不同围压、温度、含水率和中主应力系数条件下的真三轴压缩试验,分析了冻结钙质黏土在其影响下的强度和变形特性。试验结果表明:冻结钙质黏土强度与中主应力系数b和围压呈现出良好的二次函数关系,与温度呈负相关,与含水率呈正相关。随着含水率的增加,其破坏强度的增长速率逐渐降低。破坏强度受中主应力效应和围压效应的共同控制,均表现出明显的强化-弱化双重作用,并存在临界中主应力系数b_(c)=0.75,临界围压σ_(3c)=3 MPa。随着围压的增大,体应变由先剪缩后剪胀逐渐转变为纯剪缩的特性,且随着b值的增大,试样峰值体应变逐渐变大。基于试验结果,建立了考虑温度、含水率和中主应力系数影响的改进邓肯-张模型,并验证模型的可靠性。研究结果可为冻结壁设计优化和深部冻结法凿井提供理论依据。 展开更多
关键词 冻结黏土 中主应力系数 强度演化规律 真三轴应力路径 邓肯-张模型
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真三轴压缩下中、小主应力卸载应力路径与速率对砂岩能量演化特征的影响
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作者 刘之喜 赵光明 +1 位作者 孟祥瑞 秦志宏 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3900-3915,共16页
煤矿深部开采过程中,受开挖卸荷的影响,深部岩石经历的卸载应力路径和卸载速率复杂多变。不同的应力路径和速率可能导致岩石不同的变形和破坏特征。为了理解深部岩石在真三轴卸载过程中,复杂应力环境下应力变化对岩石能量演化和损伤的影... 煤矿深部开采过程中,受开挖卸荷的影响,深部岩石经历的卸载应力路径和卸载速率复杂多变。不同的应力路径和速率可能导致岩石不同的变形和破坏特征。为了理解深部岩石在真三轴卸载过程中,复杂应力环境下应力变化对岩石能量演化和损伤的影响,采用设计的真三轴应力平衡卸载试验分析真三轴卸载主应力试验的能量和损伤。首先,开展不同卸载应力路径与速率下的砂岩真三轴卸载主应力试验(σ_(x)-σ_(y)-σ_(z)试验和σ_(y)-σ_(x)-σ_(z)试验);然后,设计一种无损伤卸载的真三轴应力平衡卸载试验,并采用声发射技术验证卸载过程的无损伤特征,在该试验的基础上,提出真三轴卸载主应力试验的能量分析方法;最后,通过分析卸载完成后试样外表面裂纹开裂程度与能量耗散联系,阐明卸载应力路径与速率对岩石损伤影响。结果表明:在某一主应力方向卸载过程中,其他主应力方向的输入应变能密度、弹性应变能密度和耗散应变能密度均会增大,且随着卸载速率的增大,非卸载方向的输入应变能密度、弹性应变能密度和耗散应变能密度也相应增大。此外,卸载主应力方向释放的岩石储能随着卸载速率的增大而增大,并且沿卸载方向释放的储能明显低于该方向的储能。通过比较σ_(x)-σ_(y)-σ_(z)试验和σ_(y)-σ_(x)-σ_(z)试验的结果,发现耗散应变能密度与砂岩损伤程度呈正相关性,即卸载主应力产生的耗散应变能密度越大,岩石损伤程度越高,且σ_(y)-σ_(x)-σ_(z)试验的卸载应力路径更容易引发岩体损伤。 展开更多
关键词 应力路径 卸载速率 真三轴 应变能密度 损伤
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复杂应力路径下饱和珊瑚砂孔压增长与刚度退化的阈值应变试验研究
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作者 秦悠 龙慧 +2 位作者 吴琪 庄海洋 陈国兴 《岩土力学》 北大核心 2025年第11期3441-3450,共10页
循环荷载作用下超静孔压的累积可能导致饱和珊瑚砂的局部或完全液化,显著影响建(构)筑物的安全性。在数值模拟与分析中,准确预估超静孔压的增长尤为重要,而阈值应变的确定则是关键环节。通过循环应力主轴90°跳转和连续旋转的均等... 循环荷载作用下超静孔压的累积可能导致饱和珊瑚砂的局部或完全液化,显著影响建(构)筑物的安全性。在数值模拟与分析中,准确预估超静孔压的增长尤为重要,而阈值应变的确定则是关键环节。通过循环应力主轴90°跳转和连续旋转的均等固结、不排水的单级和分级循环剪切试验,提出了确定复杂应力路径下饱和珊瑚砂超静孔压增长和刚度退化的阈值应变(孔压阈值应变γ_(tp)、刚度退化阈值应变γ_(td)和流动阈值应变γ_(tf))的新方法。结果表明,γ_(tp)、γ_(td)和γ_(tf)均受循环应力路径的影响较小,但受初始相对密实度D_r的影响显著。此外,随着D_r的增加,γ_(tp)和γ_(td)之间的差距逐渐扩大。在不同循环加载条件和初始物理状态下,γ_(tf)对应的孔压比约为0.9,而其对应的刚度指数约为0.10。确定γ_(tp)、γ_(tp)和γ_(tf)的新方法的提出可以有效减少室内循环试验的数量,以便于作为数值计算或分析方法的输入值,或用于表征土体在应力和应变条件下的行为特性。 展开更多
关键词 饱和珊瑚砂 复杂应力路径 阈值应变 孔压增长 刚度退化
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饱和软黄土力学特性的应力路径依存特性及其模拟
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作者 李世雄 张登飞 +2 位作者 张小辉 陈汉江 王勇华 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第5期964-975,共12页
【目的】地下水位抬升形成的饱和软黄土,多呈软塑和流塑状态,具有高压缩性和低承载力的工程特性。开挖导致土体堆载、临空面的形成,引起土体周围应力变化,如:轴向加荷、轴向加荷-侧向卸荷、侧向卸荷,易产生突发性破坏,触发基坑坍塌、地... 【目的】地下水位抬升形成的饱和软黄土,多呈软塑和流塑状态,具有高压缩性和低承载力的工程特性。开挖导致土体堆载、临空面的形成,引起土体周围应力变化,如:轴向加荷、轴向加荷-侧向卸荷、侧向卸荷,易产生突发性破坏,触发基坑坍塌、地基不均匀沉降或竖井涌泥等地质灾害。【方法】为此,模拟开挖过程中饱和软黄土经历的应力路径,开展不同固结应力状态下轴向加荷(增p)、轴向加荷-侧向卸荷(等p)、侧向卸荷(减p)的三轴应力路径剪切试验,研究饱和软黄土的应力应变、临界状态特性的应力路径依存性,进而构建考虑应力路径影响的应力应变模型。【结果】研究结果表明,应力路径对饱和软黄土的应力应变特性有明显的影响,在增p、等p、减p三种应力路径下,应力应变曲线由硬化型向软化型转变,且以临界状态下平均应力px接近于结构屈服应力为界;证实了不同应力路径下偏应力与平均应力临界状态关系具有归一性特征;基于应力路径、临界状态与结构屈服应力三者之间的物理关系,构建了考虑应力路径影响的饱和软黄土修正复合幂-指数非线性模型,突破了硬化型与软化型应力应变曲线不能统一的局限,能较好地统一预测不同应力路径下饱和软黄土试验结果。 展开更多
关键词 饱和软黄土 应力路径 力学特性 本构模型
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不同应力路径下层理煤体力学特性试验研究 被引量:11
8
作者 范浩 王磊 王连国 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期385-395,共11页
为探究不同应力路径下层理煤体力学特性和破坏特征,利用MTS816岩石力学试验系统对0°、30°、45°、60°和90°层理倾角煤样开展了常规三轴加载、增轴压卸围压和恒轴压卸围压应力路径下的力学试验,分析了应力路径... 为探究不同应力路径下层理煤体力学特性和破坏特征,利用MTS816岩石力学试验系统对0°、30°、45°、60°和90°层理倾角煤样开展了常规三轴加载、增轴压卸围压和恒轴压卸围压应力路径下的力学试验,分析了应力路径和层理倾角对煤样强度、变形及破坏特征的影响规律。研究结果表明:(1)常规三轴加载条件下煤样在达到峰值强度前,应力-应变曲线呈近线性关系,达到峰值强度后,应力-应变曲线迅速跌落;增轴压卸围压条件下,随着卸荷比的增加,轴向应变增量比呈线性增加趋势,而环向应变增量比和体积应变增量比呈低速增长-急剧增长-平稳增长的三阶段变化特征;恒轴压卸围压条件下,轴向应变增量比、环向应变增量比和体积应变增量比均呈低速增长-急剧增长的两阶段变化特征。(2)随着层理倾角的增加,不同应力路径下煤样峰值强度和轴向峰值应变均呈先减小后增大的V型变化趋势,在0°时达到最大值,在60°时达到最小值。(3)随着卸荷比的增大,煤样变形模量先平缓后迅速劣化,泊松比先缓慢增加后呈指数形式增加,临界卸荷比随层理倾角的增大先增加后减小;当层理倾角相同时,增轴压卸围压条件下的临界卸荷比低于恒轴压卸围压。(4)常规三轴加载条件下煤样发生脆性剪切破坏,增轴压卸围压和恒轴压卸围压条件下煤样呈张拉-剪切混合破坏模式,当层理倾角为60°时,煤样主剪切破裂面角度与层理倾角几乎一致。 展开更多
关键词 应力路径 层理煤体 力学特性 破坏特征 卸荷比
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温度应力路径对原状海洋土强度特性影响研究 被引量:1
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作者 张鑫蕊 孔纲强 杨庆 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期357-365,共9页
室内温度和海底原位温度的差异导致传统测量所得海洋土物理力学参数存在一定差异。基于温控三轴仪,对我国南海原状海洋土进行了固结不排水剪切试验,实测了海洋土体变、强度、孔压以及模量的变化,探讨温度、温度循环、围压、超固结比等... 室内温度和海底原位温度的差异导致传统测量所得海洋土物理力学参数存在一定差异。基于温控三轴仪,对我国南海原状海洋土进行了固结不排水剪切试验,实测了海洋土体变、强度、孔压以及模量的变化,探讨温度、温度循环、围压、超固结比等因素对原状海洋土力学性质的影响规律。试验结果表明:升温梯度增大会使正常固结海洋土热固结程度增大,其对应的排水体积和强度也增大;升温对超固结海洋土的排水体积具有增强作用,而温度降低了海洋土的强度;温度循环作用对超固结海洋土的排水体积具有增强作用,其对应的强度也增大;本文试验条件下,当OCR=1时,海洋土25℃下不排水抗剪强度测量结果比5℃下测量结果提高8.0%;当OCR=4时,海洋土25℃下不排水抗剪强度测量结果比5℃下测量结果降低1.9%;经过温度循环5℃—45℃—5℃后的抗剪强度比5℃提高了11.9%;4次或10次温度循环后分别提高了13.8%和17.8%。 展开更多
关键词 海洋土 强度特性 应力路径 温度效应 三轴试验
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复杂应力路径下的花岗岩洞室开挖损伤区研究
10
作者 王贵宾 刘桓兑 +2 位作者 唐明豪 杨春和 陈世万 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2539-2553,共15页
在储库的建设与运行过程中,复杂的应力路径是控制围岩损伤的主要因素。然而在围岩的损伤区研究中,应力路径仍未得到充分考虑,特别是忽略了主应力轴旋转在围岩损伤中的作用。基于岩石扭剪仪开展岩石主应力轴旋转试验,利用断裂力学理论对... 在储库的建设与运行过程中,复杂的应力路径是控制围岩损伤的主要因素。然而在围岩的损伤区研究中,应力路径仍未得到充分考虑,特别是忽略了主应力轴旋转在围岩损伤中的作用。基于岩石扭剪仪开展岩石主应力轴旋转试验,利用断裂力学理论对裂隙的尖端应力场进行了分析。结果表明,应力旋转会提高裂隙尖端的拉应力以促进裂隙的进一步发育,从而导致岩体强度的降低,且降低幅度与旋转角度呈明显的正相关关系。基于上述结果提出了一种考虑应力旋转的损伤演化表征法,在岩体最大偏应力超过第一次起裂应力后,对主应力轴任意方向的旋转角度进行累加,得到累计有效旋转角度。利用其随深度变化规律实现开挖损伤区(excavation damage zones,简称EDZS)的圈定,同时利用损伤区的最大深度和超过第2次起裂应力的偏应力范围划定剥落区。该方法综合考虑了应力路径中主应力的幅值与旋转角度的变化,更加全面地反映了围岩损伤演化机制,并通过Mine-by隧道数值模型与现场监测数据的对比进行了有效性验证。本研究可以为理解围岩损伤机制和预测围岩损伤范围提供新思路。 展开更多
关键词 应力路径 开挖损伤区(EDZ) 花岗岩 起裂应力 应力旋转
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折线应力路径条件下粉质黏土力学特性试验研究 被引量:2
11
作者 刘连栋 刘燕 +1 位作者 李春林 张亮亮 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期23-28,共6页
为了探究先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下粉质黏土的变形规律、孔压变化以及强度指标,以济南市某隧道附近的粉质黏土原状土样为研究对象,采用K0固结先侧向卸荷后轴向加荷不排水剪切试验,并在卸荷阶段选取3个不同的卸荷... 为了探究先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下粉质黏土的变形规律、孔压变化以及强度指标,以济南市某隧道附近的粉质黏土原状土样为研究对象,采用K0固结先侧向卸荷后轴向加荷不排水剪切试验,并在卸荷阶段选取3个不同的卸荷比,模拟先基坑开挖后坑边大吨位吊装特殊工况下的应力路径,然后进行等压固结不排水常规三轴剪切试验和K0固结侧向卸荷不排水剪切试验,并对比3种试验结果。结果表明:先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下的偏应力-轴向应变试验曲线为非线性曲线,粉质黏土的破坏强度与卸荷量有关,卸荷量越大,则破坏强度越小;减围压阶段产生负孔压,轴向加压阶段孔压随着轴向应变的增加呈先增大后减小的趋势,在同一初始固结围压下,粉质黏土的卸荷比越小,则剪切时产生的最大孔压越大;先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下粉质黏土的卸荷比越大,则有效黏聚力越大,有效内摩擦角越小,与等压固结不排水常规三轴剪切试验相比,有效内摩擦角偏小,有效黏聚力随卸荷比的不同而偏大或偏小。 展开更多
关键词 土工试验 应力路径 三轴试验 粉质黏土 吊装荷载
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不同控制方式和卸荷应力路径下类岩石节理剪切强度特征研究 被引量:1
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作者 孙杰豪 郭保华 +2 位作者 程胜锦 田世轩 陈岩 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2061-2071,2116,共12页
为研究不同控制方式和卸荷应力路径下岩石节理失稳剪切强度特征,借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了2种控制方式和3种卸荷应力路径下的类岩石节理直剪试验。结果表明:(1)采用应力控制方式进行切向加卸载时,各剪切加卸载路径下,节... 为研究不同控制方式和卸荷应力路径下岩石节理失稳剪切强度特征,借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了2种控制方式和3种卸荷应力路径下的类岩石节理直剪试验。结果表明:(1)采用应力控制方式进行切向加卸载时,各剪切加卸载路径下,节理剪切应力-时间曲线多存在失稳跌落现象,剪切应力-位移曲线失稳后多表现为折线形式。(2)与采用应力控制方式进行切向加载的试样结果相比,采用位移控制方式进行切向加载、采用应力控制方式进行法向卸载并保持剪切应力恒定、采用应力控制方式进行法向卸载和切向加载、采用应力控制方式同时进行法向和切向卸载的试样失稳剪切强度均有所降低;节理黏聚力减小百分比平均值为36.07%,而内摩擦角变化范围仅在4.12%以内,所以黏聚力降低是节理失稳剪切强度降低的主要原因。(3)以采用应力控制方式进行切向加载试样的拟合摩尔-库仑公式为基准,位移控制方式或其他采用应力控制方式的加卸载应力路径下试样失稳剪切强度的相对误差平均值最大可达55.78%。经引入黏聚力修正系数k对摩尔-库仑准则进行修正后,相对误差平均值的最大值减小到5.23%,说明对经受位移控制方式或采用应力控制方式的其他加卸载应力路径的工程节理来说,进行黏聚力的折减修正是必要和可行的。研究结果对不同控制方式及卸荷应力路径下岩体节理剪切承载能力的准确估计具有一定参考价值。 展开更多
关键词 岩石力学 控制方式 应力路径 类岩石节理 直剪试验 剪切强度
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基于近场动力学的岩石不同应力路径损伤演化 被引量:1
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作者 冯强 谭清峰 +4 位作者 刘炜炜 汪磊 林晓峰 张强 李大海 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第7期2829-2840,共12页
加卸载效应普遍存在于各类岩土工程中,为研究岩体在不同应力路径下加卸载的力学响应和损伤演化规律,通过在传统键型近场动力学本构模型中引入键的损伤变量函数,以反映岩石材料应力应变曲线中先应变硬化再应变软化的非线性阶段,采用改进... 加卸载效应普遍存在于各类岩土工程中,为研究岩体在不同应力路径下加卸载的力学响应和损伤演化规律,通过在传统键型近场动力学本构模型中引入键的损伤变量函数,以反映岩石材料应力应变曲线中先应变硬化再应变软化的非线性阶段,采用改进键型近场动力学模型数值模拟与室内细砂岩加卸载试验对照的方法研究了细砂岩在不同加卸载路径下的力学、损伤演化规律。结果表明:改进的键型近场动力学本构模型能够较好地模拟岩石材料先应变硬化再应变软化力学性质和在不同应力路径下的力学响应及损伤发展趋势;在常规三轴路径下,岩石的抗压强度与围压呈较严格的正相关变化;定义的损伤值可直观的对比出不同加卸载路径与常规三轴压缩下岩石的损伤发展情况,相对常规三轴压缩,卸荷路径加快了岩石材料的破坏,且升轴压破坏程度>恒轴压破坏程度>卸轴压破坏程度。 展开更多
关键词 岩石力学 近场动力学 卸荷效应 应力路径 损伤扩展
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考虑应力路径的深埋高地温隧洞黏弹-塑性围岩解析解
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作者 王家辉 姜海波 喻天龙 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第16期6882-6890,共9页
高地温深埋水工隧洞黏弹-塑性岩体中,由于高温环境的影响和隧洞降温等,致使围岩产生一定的温度应力。因此研究高地温隧洞围岩解析解时必须研究温度应力对围岩塑性区以及应力应变的影响。基于广义Kelvin模型与Bingham模型组成的高地温深... 高地温深埋水工隧洞黏弹-塑性岩体中,由于高温环境的影响和隧洞降温等,致使围岩产生一定的温度应力。因此研究高地温隧洞围岩解析解时必须研究温度应力对围岩塑性区以及应力应变的影响。基于广义Kelvin模型与Bingham模型组成的高地温深埋水工隧洞黏弹塑性围岩力学模型,并在考虑应力路径对围岩与支护的影响下,结合高地温环境中温度应力对围岩与衬砌的影响,进而推导高地温环境热力耦合作用下围岩应力、应变、洞壁位移以及围岩塑性区半径的解析解。基于新疆某高地温水工隧洞工程进行分析与计算,对温度、围岩应力应变及塑性区半径的关系展开理论计算与分析。结果表明:考虑温度应力后计算得到的围岩位移更小。当隧洞内温度变化到达一定量时,所产生的温度应力可能会对围岩与衬砌相互作用的稳定性产生影响。 展开更多
关键词 水工隧洞 应力路径 温度应力 温度场 黏弹-塑性 让压支护
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考虑应力路径效应的堆石料剪胀方程研究 被引量:1
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作者 赵勇博 张振东 +1 位作者 卞士海 史文龙 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期479-485,共7页
为揭示堆石料应力路径和剪胀特性相互影响机理,分析了等向压缩试验、常规三轴试验以及等p试验之间的应力应变响应关系。采用理论分析和试验验证的方法,在弹塑性本构模型框架下,提出一种新的考虑应力路径效应的剪胀方程构建方法,并通过... 为揭示堆石料应力路径和剪胀特性相互影响机理,分析了等向压缩试验、常规三轴试验以及等p试验之间的应力应变响应关系。采用理论分析和试验验证的方法,在弹塑性本构模型框架下,提出一种新的考虑应力路径效应的剪胀方程构建方法,并通过多种应力路径堆石料三轴试验对新的剪胀方程进行验证。预测结果表明:构建的剪胀方程可以考虑应力路径的影响,尤其是等应力比加载路径的影响。研究结论揭示了等向压缩试验和等p试验的重要性,建议在建立考虑应力路径影响的剪胀方程和本构模型时利用这两类试验。 展开更多
关键词 堆石料 应力路径 剪胀方程 等向压缩试验 等p试验 模型验证
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不同应力路径大理岩声发射破坏前兆的试验研究 被引量:33
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作者 丛宇 冯夏庭 +2 位作者 郑颖人 王在泉 张黎明 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1193-1201,共9页
应力路径不同,岩石变形和破坏过程中伴随的声发射特征也不同,通过不同路径大理岩加、卸荷试验,结合分形维数原理,探讨声发射破坏前兆随应力路径的变化规律。试验结果表明:1岩样破坏处的声发射计数率和破坏前的累计计数率增长率由大变小... 应力路径不同,岩石变形和破坏过程中伴随的声发射特征也不同,通过不同路径大理岩加、卸荷试验,结合分形维数原理,探讨声发射破坏前兆随应力路径的变化规律。试验结果表明:1岩样破坏处的声发射计数率和破坏前的累计计数率增长率由大变小的应力路径为加轴压卸围压、恒轴压卸围压、单轴、常规三轴路径。2常规三轴路径下岩样临近破坏时,声发射事件计数率存在明显的"低声发射期",围压越大,声发射前兆"低声发射期"越明显;同时累计振铃计数率增长速率降低的拐点出现后很短时间,岩样也会发生破坏。3低围压下恒轴压、卸围压路径岩样破坏时累计振铃计数率的增长速率近似为切线。加轴压、卸围压岩样破坏前一段相近计数率后存在声发射计数率的"平静期",围压增加,"平静期"持续时间增加,岩样破坏产生的计数率越高。4在低围压应力环境下应力比>0.8、高围压应力环境下时间比>0.4时声发射分维数降低的特征可以作为岩样的破坏前兆分析。 展开更多
关键词 声发射 应力路径 围压 破坏前兆 分维数
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土压力变化规律的应力路径三轴试验研究 被引量:42
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作者 施建勇 雷国辉 +1 位作者 艾英钵 宋雄伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1700-1704,共5页
土压力除了与土体的强度指标参数有关外,还与应力路径有关,如主动土压力发展过程是垂直方向应力保持不变,水平方向应力减小到极限状态的过程,而被动土压力形成过程则相反。利用应力路径控制的三轴试验仪进行了土体主、被动破坏过程的模... 土压力除了与土体的强度指标参数有关外,还与应力路径有关,如主动土压力发展过程是垂直方向应力保持不变,水平方向应力减小到极限状态的过程,而被动土压力形成过程则相反。利用应力路径控制的三轴试验仪进行了土体主、被动破坏过程的模拟试验,重点讨论了两种典型应力路径下土体的应力-应变关系,推导了土压力随应变变化的计算公式,通过试验资料对计算公式进行了验证。计算结果表明,主动土压力可用所提出的方法确定,但被动土压力的误差较大。 展开更多
关键词 土压力 应力路径 三轴试验 计算方法
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不同应力路径下岩石三轴卸荷力学特性与强度准则研究 被引量:45
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作者 赵国彦 戴兵 +1 位作者 董陇军 杨晨 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3121-3127,3149,共8页
基于3种不同应力路径下花岗岩三轴卸荷试验,研究了岩石的应力-应变全过程曲线和变形特征及其强度准则。试验结果表明,卸围压过程中,侧向应变与围压先呈线性后呈非线性关系,且其增长速率约为轴向应变增长速率的3-5倍,表现出明显的... 基于3种不同应力路径下花岗岩三轴卸荷试验,研究了岩石的应力-应变全过程曲线和变形特征及其强度准则。试验结果表明,卸围压过程中,侧向应变与围压先呈线性后呈非线性关系,且其增长速率约为轴向应变增长速率的3-5倍,表现出明显的侧向扩容,其扩容程度与卸载路径有关;从不同围压与体积应变曲线所围面积可以看出,卸荷前围压越大,卸荷释放的能量越大;变形模量随围压卸载而逐渐减小,且随初始围压增大,总体上呈负指数分布趋势,且同一种卸荷应力路径时,变形模量的减小量随初始围压增大有所增大,泊松比随围压降低而不断增大,两者之间呈现明显的非线性关系;岩石破坏特征以剪切破坏为主;采用幂函数型摩尔强度准则很好反应了岩石的强度特征。研究结果对地下金属矿深部开采具有一定的指导意义和参考价值。 展开更多
关键词 不同应力路径 三轴卸荷试验 变形特征 强度准则
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不同应力路径下粗粒料力学特性试验研究 被引量:36
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作者 杨光 孙逊 +1 位作者 于玉贞 张丙印 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1118-1122,共5页
采用大型三轴试验机,对粗粒料进行了常规三轴、等p和等应力比等不同应力路径的试验。通过对试验结果进行对比分析,研究了粗粒料在不同应力路径下的应力-应变、变形和强度特性,并对粗粒料的卸载体缩现象进行了分析和探讨。结果表明,应力... 采用大型三轴试验机,对粗粒料进行了常规三轴、等p和等应力比等不同应力路径的试验。通过对试验结果进行对比分析,研究了粗粒料在不同应力路径下的应力-应变、变形和强度特性,并对粗粒料的卸载体缩现象进行了分析和探讨。结果表明,应力路径对粗粒料的应力-应变和变形特性影响较大,而对强度特性影响较小;卸载体缩主要是由偏应力比η的变化所引起的,与应力路径关系很大。 展开更多
关键词 粗粒料 应力路径 变形和强度特性 卸载体缩
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考虑主应力轴旋转的基坑开挖应力路径研究 被引量:18
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作者 应宏伟 李晶 +2 位作者 谢新宇 朱凯 周建 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1013-1017,共5页
首先对应力路径的概念进行丰富和扩展,提出考虑主应力轴旋转的三维应力路径,然后采用数值方法,对基坑开挖过程中的应力路径进行了深入分析,研究了基坑内外各种应力路径及其规律,结果表明:开挖过程中无论横向还是竖向,应力路径都表现出... 首先对应力路径的概念进行丰富和扩展,提出考虑主应力轴旋转的三维应力路径,然后采用数值方法,对基坑开挖过程中的应力路径进行了深入分析,研究了基坑内外各种应力路径及其规律,结果表明:开挖过程中无论横向还是竖向,应力路径都表现出卸荷特性,且坑内卸荷量大于坑外卸荷量,使得坑内应力变化及主应力轴旋转较坑外大;随着离基坑中心距离的增大,坑内应力变化减小,主应力轴旋转趋缓;开挖过程对坑外应力变化及主应力轴旋转的影响随离围护墙距离的增大而减小。坑内应力路径总体表现为平均压应力p减小,广义剪应力q减小,主应力轴偏转角增大;坑外应力路径总体表现为p减小,q增大,增大。最后归纳出基坑开挖过程中坑内与坑外的典型应力路径,以指导基坑工程实践设计分析和室内试验模拟。 展开更多
关键词 基坑开挖 应力路径 应力轴旋转 应力变化
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