砂土-钢板界面剪切试验与PFC细观模拟分析

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作者 李永辉 王海 +1 位作者 牛恒宇 蒋晓天 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第2期107-114,137,共9页

针对砂土-钢板接触界面,通过大型界面剪切试验和PFC细观模拟,探究法向应力和界面粗糙度对砂土-钢板接触界面剪切力学特性的影响及内在机理。结果表明:界面粗糙度增大,界面摩擦角随之增大,界面剪切强度、残余强度提高,砂土剪缩、剪胀性显... 针对砂土-钢板接触界面,通过大型界面剪切试验和PFC细观模拟,探究法向应力和界面粗糙度对砂土-钢板接触界面剪切力学特性的影响及内在机理。结果表明:界面粗糙度增大,界面摩擦角随之增大,界面剪切强度、残余强度提高,砂土剪缩、剪胀性显著;法向应力增大,界面剪切强度、残余强度提高,砂土剪缩性提升,剪胀性降低;界面剪切过程中砂土颗粒向剪切方向移动聚集,强接触力链合并,数量减少,传力性能提升;界面粗糙度通过改变钢板槽内砂土颗粒的数量使其与钢板的接触面积发生变化,从而对界面剪切力学特性产生影响;法向应力影响砂土与钢板接触的密实度和作用力,使得其界面剪切力学性状产生变化。 展开更多

关键词 砂土-钢板接触界面 界面剪切试验 PFC 细观模拟 界面粗糙度 法向应力

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沉井-砂土界面特性及侧摩阻力分布特性试验研究 被引量：2

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作者 朱俊涛 陈富翔 +2 位作者 李德杰 曾旭涛 肖靖 《铁道建筑》 北大核心 2024年第3期59-65,共7页

沉井侧摩阻力是桥梁工程中的重点关注问题。为研究沉井-砂土界面特性,使用大型直剪仪对不同法向应力及含水率条件下的砂土进行界面剪切试验,并开展模型试验,研究不同类型的砂土、有无台阶以及不同施工工艺条件下沉井下沉过程中的侧摩阻... 沉井侧摩阻力是桥梁工程中的重点关注问题。为研究沉井-砂土界面特性,使用大型直剪仪对不同法向应力及含水率条件下的砂土进行界面剪切试验,并开展模型试验,研究不同类型的砂土、有无台阶以及不同施工工艺条件下沉井下沉过程中的侧摩阻力分布特性。结果表明:剪切位移较小时,沉井-砂土界面剪应力随剪切位移的增加而增加,当剪切位移达到某一临界值后,剪应力趋于稳定;界面抗剪强度随含水率的增加而小幅减小,界面抗剪强度参数以内摩擦角为主,黏聚力较小,界面水敏性较低;沉井下沉过程中,侧壁土压力-入土深度曲线在沉井刃脚位置发生“内拐”,即侧壁土压力在刃脚发生应力松弛,应力松弛的程度与下沉深度正相关,且随砂土粒径的增加有所降低;与无台阶沉井相比,台阶型沉井的侧壁土压力明显降低,在沉井上增设台阶可有效降低沉井的下沉难度;台阶型沉井与侧壁土体之间灌砂会导致沉井侧壁土压力小幅增加,对沉井的下沉难度影响不大。 展开更多

关键词 桥梁工程 沉井 界面剪切试验 界面特性 模型试验 侧摩阻力

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冻融循环作用对粘钢胶界面剪切性能的影响

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作者 王苓力 《建材世界》 2024年第4期10-13,18,共5页

通过钢板-混凝土的双面剪切试验,研究了冻融循环作用对粘钢混凝土双面剪切性能的影响规律及破坏特征,并分析了冻融环境下界面承载力和峰值应变的变化。结果表明:钢板-混凝土双面剪切试件在经历0次、15次、25次、40次、50次、75次、100... 通过钢板-混凝土的双面剪切试验,研究了冻融循环作用对粘钢混凝土双面剪切性能的影响规律及破坏特征,并分析了冻融环境下界面承载力和峰值应变的变化。结果表明:钢板-混凝土双面剪切试件在经历0次、15次、25次、40次、50次、75次、100次冻融循环后进行双面剪切试验,试件的破坏均为脆性破坏,主要破坏形式为胶体与钢板剥离、胶体与混凝土剥离两种形式。 展开更多

关键词 冻融循环 桥梁加固 粘钢胶 界面剪切试验

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混凝土芯水泥土复合桩混凝土-水泥土界面摩擦特性试验研究 被引量：21

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作者 俞建霖 徐嘉诚 +1 位作者 周佳锦 龚晓南 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期93-104,117,共13页

混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验... 混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验也无法研究芯桩的直径和截面形状等因素对界面特性的影响。文章采用自主研发的三维桩土接触面剪切试验装置,模拟工程实际情况,对预制混凝土芯桩-水泥土界面摩擦特性进行研究。剪切试验结果表明:混凝土-水泥土界面在剪切试验过程中经历了弹性阶段、脆性破坏阶段和剪切滑移三个阶段,采用三折线模型可以较好地描述其本构关系;界面极限侧摩阻力与芯桩含芯率(或直径)密切相关,随含芯率增加表现为先大幅减小而后逐步趋于稳定;界面极限侧摩阻力与水泥土无侧限抗压强度存在近似线性关系,其值约为水泥土无侧限抗压强度的0.064~0.259倍,而界面残余侧摩阻力受含芯率和水泥土养护龄期的影响相对小;在芯桩侧表面积相同的情况下,圆芯复合桩界面极限侧摩阻力约为方芯复合桩的1.329倍;界面极限相对位移受含芯率、水泥土龄期及芯桩截面形状影响较小,基本在1.23~2.40mm。 展开更多

关键词 混凝土芯水泥土复合桩 三维界面剪切试验 极限侧摩阻力 界面本构关系

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土工格栅与饱和细砂的界面特性试验研究 被引量：6

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作者 丁鲁强 李大勇 陈福全 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第11期101-106,共6页

筋土界面特性是加筋土结构设计的重要技术指标,是揭示土工合成材料加筋机理的关键。采用GDS界面剪切仪研究了剪切速率、竖向应力及网孔尺寸对土工格栅与饱和细砂界面特性的影响。试验结果表明:剪切速率较小(≤1. 0 mm/min)时,剪切速率... 筋土界面特性是加筋土结构设计的重要技术指标,是揭示土工合成材料加筋机理的关键。采用GDS界面剪切仪研究了剪切速率、竖向应力及网孔尺寸对土工格栅与饱和细砂界面特性的影响。试验结果表明:剪切速率较小(≤1. 0 mm/min)时,剪切速率对界面抗剪强度影响不大;剪切速率在1. 0～10 mm/min范围内,随着剪切速率的增大,界面抗剪强度先增大后减小;界面抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,竖向应力增强了土工格栅对土颗粒的嵌锁作用,限制了土颗粒的剪切移动,从而提高了土体的抗剪强度;剪切速率为1. 0 mm/min,竖向应力较小(50～100 k Pa)时,小网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显;剪切速率为0. 1 mm/min,竖向应力较大(200～300 k Pa)时,大网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显。研究结果对土工格栅在加筋土中的应用具有参考价值。 展开更多

关键词 土工格栅 饱和细砂 界面特性 界面剪切试验 剪切速率 网孔尺寸

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筋材-砂-黏土层状体系接触面剪切特性试验研究 被引量：2

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作者 刘枫 徐超 宋世彤 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2014年第3期69-72,共4页

以筋材-砂-黏土层状体系为研究对象,采用界面剪切试验,对筋材-黏土间夹砂层后改善筋土之间相互作用效果进行试验研究.借助直接剪切试验和拉拔试验,通过改变砂层的粒度成分（粗砂和细砂）和砂层厚度（1～3cm）,分析该层状体系的具体影响... 以筋材-砂-黏土层状体系为研究对象,采用界面剪切试验,对筋材-黏土间夹砂层后改善筋土之间相互作用效果进行试验研究.借助直接剪切试验和拉拔试验,通过改变砂层的粒度成分（粗砂和细砂）和砂层厚度（1～3cm）,分析该层状体系的具体影响.试验结果表明,尽管在筋材-黏土间夹砂层可有效提高界面的抗剪强度,但在25 ～ 75 kPa法向应力下,砂的组构（粗砂和细砂）和砂层厚度对该体系的影响都不明显. 展开更多

关键词 筋材-砂-黏土层状体系 界面剪切试验 砂层厚度 粒度成分

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加筋体与土体界面力学特性试验研究进展综述 被引量：1

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作者 丁鲁强 李大勇 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第3期59-65,共7页

加筋土中的土工合成材料可提高土体的抗剪强度,改善黏性土的黏聚力和渗透性,改良黄土和膨胀土的不良工程性质。分析了直剪、拉拔及三轴试验测试加筋土筋土界面力学特性的局限性:对直剪试验而言,土样的剪切面限定在上下剪切盒之间,而不... 加筋土中的土工合成材料可提高土体的抗剪强度,改善黏性土的黏聚力和渗透性,改良黄土和膨胀土的不良工程性质。分析了直剪、拉拔及三轴试验测试加筋土筋土界面力学特性的局限性:对直剪试验而言,土样的剪切面限定在上下剪切盒之间,而不是沿其最薄弱面剪切破坏;拉拔试验试样制作过程中土中加筋体不可避免发生凹凸变形;三轴试验在试样中分布几层加筋材料,尺寸效应十分明显。新型全球数字系统(global digital systems,GDS)界面剪切试验仪能够克服上述3种试验方法的不足,为研究筋土界面力学特性提供了有利工具。 展开更多

关键词 加筋土 界面力学特性 直剪试验 拉拔试验 三轴试验 GDS界面剪切试验仪

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界面端应力奇异性与复合材料界面剪切强度细观实验分散性分析 被引量：3

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作者 戴瑛 嵇醒 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期90-95,共6页

复合材料细观实验方法主要有纤维拔出、纤维压力、纤维段裂和微球脱粘实验等四种 ;但这四种试验得到的界面剪切强度结果存在很大的分散性。虽经三十余年的研究和改进 ,仍未能消除。为研究分散性产生的原因 ,本文以轴对称界面端应力奇异... 复合材料细观实验方法主要有纤维拔出、纤维压力、纤维段裂和微球脱粘实验等四种 ;但这四种试验得到的界面剪切强度结果存在很大的分散性。虽经三十余年的研究和改进 ,仍未能消除。为研究分散性产生的原因 ,本文以轴对称界面端应力奇异性分析为基础 ,推导出求解四种试件界面端的特征值的特征方程 ,并给出了特征值随Dundurs常数的变化情况 ,由此发现用相同的纤维和基体制作的四种试件在界面端存在奇异性不同的应力场 。 展开更多

关键词 界面剪切强度试验 轴对称界面端 应力奇异性 复合材料 奇异性分析 特征值

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相对密实度对沉贯中吸力基础桶壁–砂土界面力学特性的影响 被引量：2

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作者 李大勇 侯新宇 +1 位作者 张雨坤 高玉峰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1598-1607,共10页

吸力基础是一种系泊海洋浮动平台及固定海上风电塔架的基础形式。吸力基础在砂土中吸力贯入时,沉贯阻力主要由内外壁摩阻力组成。吸力基础沉贯过程中基础–土体界面力学特性决定侧壁摩阻力的大小。开展界面剪切试验,研究了相对密实度及... 吸力基础是一种系泊海洋浮动平台及固定海上风电塔架的基础形式。吸力基础在砂土中吸力贯入时,沉贯阻力主要由内外壁摩阻力组成。吸力基础沉贯过程中基础–土体界面力学特性决定侧壁摩阻力的大小。开展界面剪切试验,研究了相对密实度及沉贯深度对吸力基础–砂土界面沉贯过程中相互作用的影响。结果表明:吸力基础–砂土界面剪应力随剪切位移增加,呈现出软化特征;随砂土密实程度的增加,界面摩擦系数、界面峰值强度和相对应的剪切位移逐渐增大;但上述参数随沉贯深度的增加先减小后逐渐增大。研究工况条件下,界面摩擦系数量值处于0.2~0.34。根据试验结果,得到了不同沉贯深度处基础桶壁摩阻力,基础侧壁摩阻力–贯入深度之间关系可用指数函数表示;内外壁摩阻力随砂土密实程度增加逐渐增大,外壁摩阻力增长幅度较内壁摩阻力更加明显,外壁摩阻力最大值是相同沉贯深度处内壁摩阻力的2.1倍。界面剪切试验中,砂土发生明显挤出现象,砂土挤出主要发生在剪切初期,对应剪切位移较小,可用于揭示吸力基础沉贯过程中,由于桶壁贯入造成的砂土置换侧向挤出现象。界面剪切过程中砂土颗粒发生破碎,填充至砂土颗粒间孔隙中,导致土体试样高度下降,砂土呈现出“剪缩”现象。发现界面摩擦角与土体内摩擦角之比随土体密实程度的增加逐渐降低。研究内容有助于准确得到沉贯摩阻力和沉贯所需吸力,确保吸力基础沉贯至预定位置。 展开更多

关键词 界面剪切试验 吸力基础沉贯 相对密实度 界面摩擦系数 侧壁摩阻力

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在ABAQUS中开发实现Mortara界面循环本构模型

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作者 任宇 陈仁朋 陈云敏 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2015年第6期843-847,共5页

利用通用有限元程序ABAQUS提供的UINTER用户界面子程序接口,针对Mortara界面循环弹塑性模型开发了子程序.编写了适合于该本构模型的显示积分算法,根据ABAQUS用户界面子程序的接口规范,设计了子程序的计算流程及程序结构.使用子程序对界... 利用通用有限元程序ABAQUS提供的UINTER用户界面子程序接口,针对Mortara界面循环弹塑性模型开发了子程序.编写了适合于该本构模型的显示积分算法,根据ABAQUS用户界面子程序的接口规范,设计了子程序的计算流程及程序结构.使用子程序对界面循环剪切试验进行了数值模拟,并将结果与文献中的结果进行了比较.结果表明:本文所开发的子程序具有良好的计算稳定性及精度,能够反映出循环剪切作用下的界面加载性状,得到了更合理的数值分析结果.该子程序的成功开发将极大扩展该界面本构模型在岩土研究及设计中的应用. 展开更多

关键词 Mortara界面循环模型 ABAQUS 用户界面子程序 界面循环剪切试验

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考虑软土软化效应时单桩基础水平循环受荷的有限元数值模拟 被引量：8

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作者 慕东霖 田英辉 +1 位作者 王乐 肖忠 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期740-748,I0008,共10页

海洋环境中的单桩基础受到风、波浪、海流等循环荷载长期作用,在循环荷载作用下桩和软土之间的接触面上的剪应力和桩周软土的剪切强度均会降低,从而影响桩基的承载特性。结合试验手段,通过界面剪切试验获得了Q235钢与天津滨海淤泥质软... 海洋环境中的单桩基础受到风、波浪、海流等循环荷载长期作用,在循环荷载作用下桩和软土之间的接触面上的剪应力和桩周软土的剪切强度均会降低,从而影响桩基的承载特性。结合试验手段,通过界面剪切试验获得了Q235钢与天津滨海淤泥质软黏土之间的循环界面摩擦系数,通过动三轴试验获得了天津滨海淤泥质软黏土的循环软化参数,为量化桩土界面循环摩擦特性和桩周软土循环软化特性提供了一种参数获取方法。在此基础上,结合可考虑软土应变软化效应的软土本构模型,建立了不排水软基上单桩基础受水平循环荷载作用的有限元模型,研究了单桩在受到水平循环荷载作用下的桩头位移-反力响应与桩身截面弯矩的发展规律,并获得了循环荷载作用后桩周土体软化区域的发展规律。计算结果表明:随着循环振次的增加,桩基周围土体软化区域不断发展,高水平循环位移作用下土体软化区域沿深度发展程度高,对应桩身最大弯矩出现位置下移。 展开更多

关键词 有限元数值分析 界面剪切试验 动三轴试验 单桩基础

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