基于扰动状态概念的非饱和原状Q_2黄土本构模型

Q_2黄土是典型的非饱和土,具有明显的结构性和一定的湿陷性。在扰动状态概念基础上,建立了一个考虑细观结构演化的非饱和原状Q_2黄土本构模型,并通过试验建立了细观试验数据与土体宏观现象的联系,即通过CT-三轴试验过程中的CT数据表征和测定土样的扰动变量,从而得到结构性土体的扰动函数(结构演化规律)。模型中,以陈正汉等提出的非饱和土增量非线性弹性模型和修正Barcelona非饱和土弹塑性本构模型描述相对完整状态和完全调整状态,以CT-三轴试验为依据建立的扰动函数较为客观真实,从而使模型能更好地描述非饱和原状Q_2黄土的力学特性。模型包括土骨架变形与水量变化两个方面,可对加载过程和湿陷过程进行描述。模型参数均可由试验确定,且通过试验资料初步验证了模型的合理性。     

挤密桩地基非饱和黄土变形强度特性的三轴试验研究

用非饱和土三轴仪和GDS应力路径三轴仪对兰州张家台变电站工地挤密桩复合地基桩间非饱和黄土和原状黄土进行系统的试验研究,通过同时控制吸力和净室压力的三轴排水剪切试验,分析探讨了挤密桩间黄土和原状饱和黄土的应力-应变性状及强度规律,得到了各自的变形和强度参数,并将这些参数进行了比较和分析,利用规范推荐的方法量化了灰土挤密桩对桩间非饱和黄土在地基承载力方面的改善作用。     

自重湿陷性黄土的力学特性试验研究

对宁夏扶贫扬黄灌溉工程十一号泵站地基的原状自重湿陷性黄土进行了系统的非饱和土试验研究,包括土水特征曲线试验、直剪试验、各向同性三轴压缩试验和控制吸力的三轴湿陷试验.试验结果表明:吸力不超过200 kPa时,原状土的持水能力高于重塑土,当吸力超过200 kPa后,两种土的土水特征曲线相接近;原状黄土的内摩擦角随吸力基本不变,总粘聚力随吸力的增加而线性增加;不同吸力下的屈服净平均应力随着吸力的增大而增大,屈服后的压缩指数随吸力增大而减小;同一净围压和偏应力下,随吸力的增加湿陷变形增加;净围压对湿陷变形有一定影响.     

延安新区压实Q_2黄土增减湿高压压缩变形特性

为研究压实Q2黄土在高压力条件下的增减湿高压压缩变形特性,采用DGD系列型高压固结仪分别对不同初始压实度和不同初始含水率条件下的压实Q2黄土试样进行高压压缩试验,分析压实Q2黄土压缩变形特性随初始压实度和初始含水率的变化规律;运用不同方法对压缩试验成果进行整理,分析侧限条件下压实Q2黄土应力应变关系特点。结果表明:压实Q2黄土的压缩变形特性受初始压实度和初始含水率的影响较大,在最大压实度和最优含水率处的压缩变形量最小;初始压实度不同,拟合压实Q2黄土应力应变关系曲线的函数也不同,在较低初始压实度条件下,用双曲线拟合效果较好,此时割线模量与应力呈线性关系,在较高初始压实度条件下,用幂函数拟合效果更好。     

Q_2黄土调整吸力的非饱和三轴压缩试验研究

通过对Q2黄土进行调整吸力的非饱和三轴压缩试验,研究了浸水湿化程度对Q2黄土力学特性的影响。试验表明:不同浸水湿化程度的Q2黄土,其应力应变曲线为弱软化型,浸水湿化程度越高,软化程度越弱,浸水湿化至饱和时可近似看作理想硬化型;轴向应变较小时,Q2黄土的天然结构保持良好,应力随应变的增大而增大,随着轴向应变进一步增大,其天然结构逐渐被破坏,应力随之先缓慢上升后逐渐减小直至稳定;浸水湿化会同时引起土体应力状态和土体结构的改变,屈服应力随浸水湿化程度的提高而减小,在浸水湿化接近饱和时屈服应力变化最快,土体结构变化最大;形成年代早的Q2黄土细粒质量分数高,结构特征区别于Q3黄土,因而呈现出不同的力学特征。     

非饱和土与特殊土力学的理论与实践

对非饱和土与特殊土(包括填土、黄土、膨胀土、膨润土等)开展了持久深入的研究,取得了系统的创造性成果:在国内率先研制成非饱和土固结仪、直剪仪、渗气仪、小型三轴仪、温控三轴仪、多功能三轴仪和土工CT-三轴仪等一系列仪器设备,揭示了非饱和土与特殊土的水气运动规律、变形、强度、屈服、水量变化、细观结构演化、温度效应等许多重要力...     

陕西蒲城Q_2黄土物质组成试验研究

利用激光散射粒度分布分析仪、X射线衍射仪等先进的测试手段和化学成分分析,得到了陕西蒲城Q2黄土的物质组成特点,包括颗粒组成、矿物成分、化学成分、易溶盐含量、酸碱特性等,并指出与Q3黄土的差异。为深入研究Q2黄土的湿陷机理和工程地质特性以及解释与Q3黄土工程性质的差异提供科学依据。     

考虑非饱和特性的小浪底大坝边坡稳定分析

考虑斜墙粘土非饱和特性,利用非饱和土理论与方法,分析了小浪底大坝坝坡的稳定性.首先用非饱和土直剪仪研究了斜墙粘土的强度规律;其次用有限元法研究了稳定渗流与水位骤降时坝体内渗流场和孔压分布规律;最后用Mogenstem-Price法分析了大坝3个断面在3种工况下坝坡的稳定性.结果表明,非饱和斜墙粘土中的基质吸力提高了土的抗剪强度,增强了坝体的稳定性;但同时也对孔压分布产生影响,增大了饱和区,对坝体的稳定产生不利的影响.斜墙粘土的非饱和性对小浪底大坝的稳定总体是有利的.     

粘土的结构性与超固结

土体中的结构性与超固结都可以使土体表现出超固结特性。通过结构性与超固结对土体力学性质影响比较,揭示了它们对土体力学性质的影响存在本质差异,需要将它们区分开来。基于土体中的结构性、超固结对土体固结特性的影响差异及粘土的正常固结线的唯一性,提出了粘土的结构性与超固结的定量描述方法,据此对原状粘土进行分类。土体的结构性主要包括土体的化学胶结等真正改变了土样结构的因素,用结构性参数来定量描述,而次固结、干缩作用可看成与超固结作用一致,一起用超固结参数来定量描述。     

延安新区回填压实黄土压缩变形与湿陷特性

为深入研究回填压实黄土的压缩变形特性与湿陷变形特性,对新区高填方33 m深度范围内的回填压实黄土开展了一系列室内压缩、固结、湿陷试验。研究结果表明:高填方不同深度现场回填压实黄土均具有中、高压缩性;结构屈服压力对现场回填压实黄土的压缩变形特性和湿陷变形特性均有较大影响,在含水率和压实度相近条件下,结构屈服压力越大,回填压实黄土的压缩性越小;不同深度的现场回填压实黄土均有湿陷性,且均存在峰值湿陷系数,峰值湿陷压力出现在其结构屈服压力附近。试验成果可为制订黄土高填方的施工质量标准提供参考依据。     

重塑非饱和含粘砂土变形强度特性的三轴试验

利用多功能土工三轴仪探讨了非饱和含粘砂土的变形和强度特性，共进行3种应力路径的三轴试验：控制吸力的各向同性压缩试验、控制净平均应力的三轴收缩试验、控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验。研究结果表明：该土的屈服净平均应力和偏应力都随吸力增大；在净平均应力不变的条件下，该土的屈服吸力是一常数但不等于土样在历史上曾受过的最大吸力；随着净围压增大，其应力-应变曲线由软化向硬化型转变；在高吸力高围压下，呈现脆性破坏。控制吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验在p—q平面内的强度包络线为直线；在试验研究的吸力范围（50～200kPa）内，该土的粘聚力随吸力线性增加；内摩擦角随吸力的变化很小，可以认为是一常数；该土具有显著的剪胀特性，剪胀性不仅取决于千密度与围压，而且还与吸力密切相关。     

压力板仪配套及SWCC试验的若干问题探讨

采用高压氮气瓶、压力控制箱及精密电子天平等器件,对从美国土壤水分仪器公司进口的压力板仪核心部件进行了配套完善。介绍了配套后的压力板仪土-水特征曲线测试系统的结构组成与特点,对土-水特征曲线(SWCC)试验过程中应注意的问题进行了剖析。用配套的压力板仪测定了宁夏原状自重湿陷性黄土、北京原状粉质粘土和小浪底防渗斜墙重塑黄土类壤土等3种土样的土-水特征曲线,并对试验结果进行了分析。     

A novel formulation of material nonlinear analysis in structural mechanics

This article demonstrates a novel approach for material nonlinear analysis. This analysis procedure eliminates tedious and lengthy step by step incremental and then iterative procedure adopted classically and gives direct results in the linear as well as in nonlinear range of the material behavior. Use of elastic moduli is eliminated. Instead, stress and strain functions are used as the material input in the analysis procedure. These stress and strain functions are directly derived from the stress-strain behavior of the material by the method of curve fitting. This way, the whole stress-strain diagram is utilized in the analysis which naturally exposes the response of structure when loading is in nonlinear range of the material behavior. It is found that it is an excellent computational procedure adopted so far for material nonlinear analysis which gives very accurate results, easy to adopt and simple in calculations. The method eliminates all types of linearity assumptions in basic derivations of equations and hence, eliminates all types of possibility of errors in the analysis procedure as well. As it is required to know stress distribution in the structural body by proper modelling and structural idealization, the proposed analysis approach can be regarded as stress-based analysis procedure. Basic problems such as uniaxial problem, beam bending, and torsion problems are solved. It is found that approach is very suitable for solving the problems of fracture mechanics. Energy release rate for plate with center crack and double cantilever beam specimen is also evaluated. The approach solves the fracture problem with relative ease in strength of material style calculations. For all problems, results are compared with the classical displacement-based liner theory.     

Testing guaranteed exponentiality

Among distributions that are used in survival analysis, of interest to us here is the Guaranteed exponential (for details about the distribution, see Gross and Clark 7). In this article, we present a new approach to testing guaranteed exponentiality. Using engineering data on the number of load cycles until a crack appears in the titanium and steel sheet in aircraft, medical data on the number of weeks tumor patients survived, data on modulus of rupture, a measurement on the breaking strength of lumber, and original I.Q. data on 112 children attending kindergarten classes in San Jose and San Mateo Counties, CA, we illustrate our method. The first two data sets are known to follow exponential distribution, while the last data set is known to follow normal distribution. Our method confirms these and nonexponentiality for the third data set. A discussion on the merits and disadvantages of our approach is included. Based on simulation, a comparison is made between the power of our test and EDF test statistic A². Our test has excellent power for many nonexponential alternatives.     

空气弹簧强度分析

应用复合材料理论,对空气弹簧的单层帘线橡胶的应力-应变关系及力学参数进行了计算.运用有限元方法对空气弹簧进行了应变分析,用所得到的数值结果,结合多层帘线橡胶的力学特性以及单层帘线橡胶的强度理论,对空气弹簧进行强度分析.计算结果表明,囊体的载荷主要由帘线承受.     

铝热焊接工艺参数优化研究

为获得最佳铝热焊接工艺参数,对拉伸试件进行了正交试验和二次通用旋转组合试验,研究预热温度、加压时间和预留焊缝3因素对接头强度的影响,进而寻求一组使焊接接头强韧性最高的焊接工艺参数组合。利用电子显微镜等对试件拉伸断口进行了分析,通过对比2种开始加压时间下试件的显微组织和性能,研究了这2种方法对接头强韧性的影响。结果表明:采用设计的铝热焊接试验装置和优化出的随焊加压致密化工艺参数,可使焊接接头获得大变形组织,从而获得高的强度和韧性。该项研究可为提高铝热焊接质量提供基础数据。     

轻柴油的氧化及其与组成的关系

考察了按照不饱和烃含量不同而芳香烃含量近似、芳香烃含量不同而不饱和烃含量近似的要求配制的3个系列27个0号轻柴油油样在95℃强化氧化条件下实际胶质质量浓度的变化规律。探讨了实际胶质的变化与不饱和烃和芳香烃含量之间的关系。结果表明:在95℃强化氧化条件下,0号轻柴油的实际胶质随氧化时间呈直线变化;0号轻柴油中不饱和烃是引起实际胶质变化的主要因素,在其他组成相近时,实际胶质变化率随不饱和烃含量增加呈二次曲线关系增大;0号轻柴油中的芳香烃对实际胶质变化有一定的影响,但是规律尚不明确。