CN106568645A - 一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,包括步骤:准备待试验岩土材料;获得待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数;采用击样法,用待试验岩土材料制备三轴试样;对三轴试样依次进行装样、抽气饱和和固结处理,得到饱和固结试样;设置不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比;对饱和固结试样进行卸荷应力路径试验;监测并记录试验过程中的应力、应变随应力增量的变化,得到饱和固结试样的宏观力学特性曲线;经整理,分别计算卸荷模量、泊松比、屈服轨迹和屈服强度,从而获得复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性。有益效果:可以得到岩土材料在复杂卸荷应力路径状态下的应力应变规律。
Description
技术领域
本发明涉及一种应力路径试验方法,特别是涉及一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,属于岩土工程复杂卸荷应力路径条件下岩土材料力学特性及其应用研究领域。
背景技术
在岩土工程施工过程中,土体的应力状态和应变状态是一个复杂变化的过程,为了对工程进行分析,我们常借助某种理论(如邓肯模型)来描述土体在某个特定时刻的应力或应变状态。当我们把土体当做理想弹性体时,则认为其力学性状只取决于初始和最终的应力状态,而认为与加载或卸载过程无关,也就是认为与应力或应变发展过程无关。近代非线性土力学和土性研究表明,土的力学性状不仅与初始和最终应力状态有关,而且与应力应变发展过程和应力历史有关,对非线性应力应变关系的研究则要求人们重视这个应力状态变化过程的发展概况,这就要求能够描述应力状态的历史变化过程。
应力路径便是这个历史过程的一种描述。它指的是,在外部荷载条件下,土体中某点应力变化在应力空间中的轨迹,认识和提出应力路径表明人们了解到土体具有非线性的本质,也是非线性土力学发展的一种表现。
长期以来,渠道开挖以及基坑开挖等土工计算采用加荷模型,土工试验采用加荷试验,模型参数也由加荷试验所得,而开挖卸荷侧向土体变形、坑底回弹、坑周土体沉降等都与加载路径有所不同,用常规加载试验所得参数和模型计算此类问题势必会有较大误差。以往试验方法对不同应力路径下压缩试验研究较多,尤其以侧向卸荷研究为主,对伸长试验研究的较少;不排水试验较多,排水试验研究少。若要得到更完善的卸荷理论,需要更多的试验结果来提供支持,因此有必要了解土体在不同卸荷应力路径下的基本力学性状。因此,研究探索更适合开挖卸荷的计算模型,获得与土体卸荷相适应的计算参数,对开挖卸荷类工程的研究和应用具有重要意义。
常规土工室内试验,如常规三轴试验、直剪试验、一维固结试验等,在土力学的最初发展阶段起了重要作用,是土力学发展的基础。但是,随着土力学的发展和对土体特性认识的不断深化,建立在轴对称条件下的以常规三轴试验为代表的常规加载试验,不能满足对于土体在复杂应力条件下应力应变关系的认识和稳定变形分析的要求,以真三轴为代表的能够反映土体在复杂应力状态下和复杂边界条件下应力应变规律的试验仪器和方法不断涌现,如真三轴仪、GDS应力路径三轴仪、空心圆柱扭剪仪等。应力路径三轴仪以其能够反映土体在不同应力路径下的应力应变关系,工作原理清晰,发展相对成熟,操作相对简单,是研究土体复杂应力路径下土体应力应变关系的重要试验工具,但相应的试验方法,尤其是针对复杂卸荷应力路径条件下土体力学特性的试验方法研究不足。
发明内容
本发明的主要目的在于,克服现有技术中的不足,提供一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,可以得到岩土材料在复杂卸荷应力路径状态下的应力应变规律,不仅可以对复杂卸荷应力状态下的岩土材料的强度理论进行研究,同时对复杂应力条件下岩土材料的变形破坏过程进行模拟。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,包括以下步骤:
1)准备待试验岩土材料;
2)根据室内常规土体物理力学特性试验,获得待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数;
3)采用击样法,用待试验岩土材料制备三轴试样;对三轴试样依次进行装样、抽气饱和和固结处理,得到饱和固结试样;
4)根据实际工况中土体单元的开挖卸荷应力条件下不同应力路径需要,设置不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比;
5)根据步骤4)设置的不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比,对饱和固结试样进行卸荷应力路径试验,使得饱和固结试样经历与实际工况中土体单元所经历的应力路径相符的实际工况应力路径;
6)监测并记录步骤5)施加实际工况应力路径的饱和固结试样在卸荷应力路径试验过程中的应力、应变随应力增量的变化,得到饱和固结试样的宏观力学特性曲线;
7)根据步骤6)获得的饱和固结试样的宏观力学特性曲线,并结合步骤2)获得的待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数,经整理,分别计算卸荷模量、泊松比、屈服轨迹和屈服强度,从而获得复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性。
本发明进一步设置为:所述步骤1)中的待试验岩土材料为粘土、砂土或粉土。
本发明进一步设置为:所述步骤2)中的相关参数包括湿密度、干密度、风干含水率、比重、孔隙比、液塑限和颗粒级配。
本发明进一步设置为:所述步骤3)中的制备三轴试样,具体为,
3-1)将准备的待试验岩土材料击碎,风干,过筛,测风干含水率,取待试验岩土材料进行称量;根据目标含水率和风干含水率计算所需水量,撒入土体中,搅拌均匀,用密封袋封好,静置一天,使得土体的水分布均匀;
3-2)设计三轴试样的尺寸,根据尺寸计算三轴试样的体积,根据干密度、目标含水率和体积计算三轴试样所需土体的质量;采用击样法进行击样,将土体装入三开模分5层击实,击样完成后,拆开三开模,获得土样;
3-3)在土样的上、下两端分别放上一层滤纸,再分别放置一块透水石;将橡皮膜置于承模筒内,橡皮膜的两端外翻并套在承模筒上,用吸耳球将承模筒内空气吸出,使橡皮膜紧贴于承模筒;将承模筒套在土样上,并将位于承模筒上端的橡皮膜翻起,完成三轴试样的制备。
本发明进一步设置为:所述步骤3)中的装样,具体为,
3-4)将装有三轴试样的承模筒放到压力室的压力室底座上,将橡皮膜翻起的下端套住压力室底座,橡皮膜翻起的上端缕直,将承模筒抽出;
3-5)在套住压力室底座的橡皮膜上套2根橡皮圈,将试样帽放在三轴试样上端,用上部超出三轴试样的橡皮膜套住试样帽,用2根橡皮圈箍住;
3-6)放好压力室外罩,对称拧好螺丝,拧开压力室顶部排气孔,用橡皮管连接水龙头和围压阀门,打开围压阀门和水龙头阀门向压力室充水,直到围压室水充满时关闭围压阀门和压力室排气孔。
本发明进一步设置为:所述步骤3)中的抽气饱和,具体为,
3-7)装样完毕后,连接真空泵和饱和缸,用塑料管连接饱和缸通水阀门与压力室反压阀门,关闭饱和缸通水阀门和压力室反压阀门;
3-8)在压力室孔压阀门上连接塑料管,装满水,打开孔压阀门;开启真空泵,打开反压阀门使三轴试样和饱和缸连通,抽取饱和缸内空气;当饱和缸内真空度达到一个大气压并维持设定时间后停止抽气;关闭真空泵和饱和缸的真空泵阀门,开启通水阀门,由于三轴试样内外气压差的作用,孔压阀门管内水被吸入三轴试样土体,三轴试样内充满水后,水便从反压阀门进入饱和缸,当三轴试样流入水量和流出水量平衡时,三轴试样接近饱和;
3-9)进行反压饱和,反压饱和时,保持围压比反压大20kPa,经过反压饱和后三轴试样饱和度达到96%以上,饱和完成。
本发明进一步设置为:所述步骤3)中的固结处理,具体为,采用GDS应力路径三轴仪的K 0 固结控制模块,通过霍尔效应径向传感器测量三轴试样的直径,保持三轴试样的径向应变为0进行K 0 固结;分别施加固结围压100kPa、200kPa、300kPa、400kPa,施加速率为10kPa/h;固结过程中,轴压根据所施加的围压进行自动跟踪,同步进行200kPa、400kPa、600kPa、800kPa施加;固结过程中所产生的孔隙水压力消散为0时,认为三轴试样达到初始K 0 固结状态。
本发明进一步设置为:所述步骤6)中的饱和固结试样的宏观力学特性曲线包括不同围压下偏应力-轴向应变关系曲线、总应力比-围压关系曲线、侧向应力-轴向应变关系曲线、不同卸荷应力路径条件下轴向应变-侧向卸荷比例关系曲线,以及体积应变-有效平均应力增量关系曲线和偏应力-剪应变关系曲线。
本发明进一步设置为:所述步骤7)中的屈服轨迹包括p-q平面屈服轨迹和偏平面屈服轨迹。
本发明进一步设置为:根据所述步骤7)中的复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性,分别建立待试验岩土材料的屈服准则和强度准则,进而基于屈服准则和强度准则建立待试验岩土材料的本构模型,并通过编制相应程序段,获得复杂卸荷应力路径下岩土工程的数值分析。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果是:
1、传统普通三轴试验和一般真三轴试验方法均不能得到复杂卸荷应力路径下土体的强度特性和卸荷应力路径对土体应力应变规律的影响,无法描述工程中广泛存在的边坡、基坑、路堑等开挖工程真实复杂的卸荷应力路径下的变形和稳定问题。而本发明的三轴卸荷试验方法,通过室内试验获得复杂卸荷应力路径下岩土材料的卸荷强度参数、应力和应变发展规律,通过将卸荷试验结果与基本物理力学性质和相关参数的对比分析,可揭示复杂卸荷应力路径下土体的力学特性在应力应变关系和强度理论方面的体现。
2、本发明提出的试样抽气饱和方法,可以解决粉土饱和问题,同样也适用于粘土和砂土。粉土没有粘土那样的黏性,也没有砂土的渗透性好,因而难以像粘土那样进行抽气饱和后装样,粉土抽气饱和后极易坍塌,而三轴仪的装样过程又难以避免扰动试样,因此,本发明不进行常规的抽气饱和,而是装样后再进行抽气饱和。
3、本发明按照设计卸荷应力路径在围压和轴压按一定的卸荷应力比卸荷,按不同的卸荷应力比进行不同应力路径下的卸荷试验,从而模拟真实卸荷应力路径下土体的破坏和变形特性。因此,本发明提出的三轴卸荷应力路径试验方法,可以得到岩土材料在复杂卸荷应力路径状态下的应力应变规律,不仅可以对复杂卸荷应力状态下的岩土材料的强度理论进行研究,同时对复杂应力条件下岩土材料的变形破坏过程进行模拟。
4、本发明凭借三轴试验在岩土材料复杂卸荷应力路径条件下应力应变关系研究的优势,为岩土材料的卸荷本构模型和数值模拟提供了新的研究思路。可根据室内复杂卸荷应力路径三轴试验结果,得到相应土体卸荷强度和变形力学参数,开展相应土体卸荷本构模型研究工作,建立相应土体的卸荷本构模型,编制相应程序,应用到应力变形数值模拟,对实际开挖工程中复杂卸荷应力路径条件下土体应力变形规律进行模拟,分析其稳定与变形,并从施工或设计方面提出改进措施,从而对实际开挖工程具有一定的指导意义。
上述内容仅是本发明技术方案的概述,为了更清楚的了解本发明的技术手段,下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明的实施过程流程图;
图2为本发明中抽气饱和的实施过程流程图;
图3为本发明中抽气饱和所用的抽气饱和装置示意图;
图4为本发明的开挖边坡或基坑的受力示意图;
图5为本发明的K 0 固结卸荷应力路径试验示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图,对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,如图1所示,包括以下步骤:
1)准备待试验岩土材料,待试验岩土材料可选为粘土、砂土或粉土。
2)根据室内常规土体物理力学特性试验,获得待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数;其中,相关参数包括湿密度、干密度、风干含水率、比重、孔隙比、液塑限和颗粒级配。
3)采用击样法,用待试验岩土材料制备三轴试样;对三轴试样依次进行装样、抽气饱和和固结处理,得到饱和固结试样。
其中,制备三轴试样,具体为,
3-1)将准备的待试验岩土材料击碎,风干,过筛,测风干含水率,取待试验岩土材料进行称量;根据目标含水率(略低于塑限值)和风干含水率计算所需水量,撒入土体中,搅拌均匀,用密封袋封好,静置一天,使得土体的水分布均匀;
3-2)设计三轴试样的尺寸,如直径39.1mm、高80mm,根据尺寸计算三轴试样的体积,根据干密度、目标含水率和体积计算三轴试样所需土体的质量;采用击样法进行击样,将土体装入三开模分5层击实,击样完成后,拆开三开模,获得土样;
3-3)在土样的上、下两端分别放上一层滤纸,再分别放置一块透水石;将橡皮膜置于承模筒内,橡皮膜的两端外翻并套在承模筒上,用吸耳球将承模筒内空气吸出,使橡皮膜紧贴于承模筒;将承模筒套在土样上,并将位于承模筒上端的橡皮膜翻起,完成三轴试样的制备。
其中,装样,具体为,
3-4)将装有三轴试样的承模筒放到压力室的压力室底座上,将橡皮膜翻起的下端套住压力室底座,橡皮膜翻起的上端缕直,将承模筒抽出;
3-5)在套住压力室底座的橡皮膜上套2根橡皮圈(防止试样内外水相通),将试样帽放在三轴试样上端,用上部超出三轴试样的橡皮膜套住试样帽,用2根橡皮圈箍住;
3-6)放好压力室外罩,对称拧好螺丝,拧开压力室顶部排气孔,用橡皮管连接水龙头和围压阀门,打开围压阀门和水龙头阀门向压力室充水,直到围压室水充满时关闭围压阀门和压力室排气孔。
其中,抽气饱和,如图2和图3所示,具体为,
3-7)装样完毕后,连接真空泵1和饱和缸2,用塑料管3连接饱和缸2通水阀门与压力室4反压阀门,关闭饱和缸2通水阀门和压力室4反压阀门;
3-8)在压力室4孔压阀门上连接塑料管3,装满水,打开孔压阀门;开启真空泵1,打开反压阀门使位于压力室4中压力室底座5上的三轴试样10和饱和缸2连通,抽取饱和缸2内空气;当饱和缸2内真空度达到一个大气压并维持设定时间后停止抽气;关闭真空泵1和饱和缸2的真空泵阀门,开启通水阀门,由于三轴试样10内外气压差的作用,孔压阀门管内水被吸入三轴试样10土体,三轴试样10内充满水后,水便从反压阀门进入饱和缸2,当三轴试样10流入水量和流出水量平衡时,三轴试样10接近饱和;
3-9)进行反压饱和,反压饱和时,保持围压比反压大20kPa,经过反压饱和后三轴试样饱和度达到96%以上,饱和完成。整个抽气饱和过程通过图3所示的依次相连的电脑显示器6、数据采集器7和控制器8进行控制和数据监测,其中控制器8内设有反压控制器81、围压控制器82和轴压控制器83。
其中,固结处理,具体为,采用GDS应力路径三轴仪的K 0 固结控制模块,通过霍尔效应径向传感器测量三轴试样的直径,保持三轴试样的径向应变为0进行K 0 固结;分别施加固结围压100kPa、200kPa、300kPa、400kPa,施加速率为10kPa/h;固结过程中,轴压根据所施加的围压进行自动跟踪,同步进行200kPa、400kPa、600kPa、800kPa施加;固结过程中所产生的孔隙水压力消散为0时,认为三轴试样达到初始K 0 固结状态。
4)根据实际工况中土体单元的开挖卸荷应力条件下不同应力路径需要,设置不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比;开挖边坡或基坑的受力示意图如图4所示。
5)根据步骤4)设置的不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比,对饱和固结试样进行卸荷应力路径试验,如图5所示,使得饱和固结试样经历与实际工况中土体单元所经历的应力路径相符的实际工况应力路径。
6)监测并记录步骤5)施加实际工况应力路径的饱和固结试样在卸荷应力路径试验过程中的应力、应变随应力增量的变化,得到饱和固结试样的宏观力学特性曲线;其中,饱和固结试样的宏观力学特性曲线包括不同围压下偏应力-轴向应变关系曲线、总应力比-围压关系曲线、侧向应力-轴向应变关系曲线、不同卸荷应力路径条件下轴向应变-侧向卸荷比例关系曲线,以及体积应变-有效平均应力增量关系曲线和偏应力-剪应变关系曲线。
7)根据步骤6)获得的饱和固结试样的宏观力学特性曲线,并结合步骤2)获得的待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数,经整理,分别计算卸荷模量、泊松比、屈服轨迹和屈服强度,从而获得复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性。
其中,屈服轨迹包括p-q平面屈服轨迹和偏平面屈服轨迹。还可根据复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性,分别建立待试验岩土材料的屈服准则和强度准则,进而基于屈服准则和强度准则建立待试验岩土材料的本构模型,并通过编制相应程序段,获得复杂卸荷应力路径下岩土工程的数值分析。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)准备待试验岩土材料;
2)根据室内常规土体物理力学特性试验,获得待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数;
3)采用击样法,用待试验岩土材料制备三轴试样;对三轴试样依次进行装样、抽气饱和和固结处理,得到饱和固结试样;
4)根据实际工况中土体单元的开挖卸荷应力条件下不同应力路径需要,设置不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比;
5)根据步骤4)设置的不同的卸荷应力路径和不同的卸荷应力比,对饱和固结试样进行卸荷应力路径试验,使得饱和固结试样经历与实际工况中土体单元所经历的应力路径相符的实际工况应力路径;
6)监测并记录步骤5)施加实际工况应力路径的饱和固结试样在卸荷应力路径试验过程中的应力、应变随应力增量的变化,得到饱和固结试样的宏观力学特性曲线;
7)根据步骤6)获得的饱和固结试样的宏观力学特性曲线,并结合步骤2)获得的待试验岩土材料的基本物理力学性质和相关参数,经整理,分别计算卸荷模量、泊松比、屈服轨迹和屈服强度,从而获得复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性。
2.根据权利要求1所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:所述步骤1)中的待试验岩土材料为粘土、砂土或粉土。
3.根据权利要求1所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:所述步骤2)中的相关参数包括湿密度、干密度、风干含水率、比重、孔隙比、液塑限和颗粒级配。
4.根据权利要求1所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:所述步骤3)中的制备三轴试样,具体为,
3-1)将准备的待试验岩土材料击碎,风干,过筛,测风干含水率,取待试验岩土材料进行称量;根据目标含水率和风干含水率计算所需水量,撒入土体中,搅拌均匀,用密封袋封好,静置一天,使得土体的水分布均匀;
3-2)设计三轴试样的尺寸,根据尺寸计算三轴试样的体积,根据干密度、目标含水率和体积计算三轴试样所需土体的质量;采用击样法进行击样,将土体装入三开模分5层击实,击样完成后,拆开三开模,获得土样;
3-3)在土样的上、下两端分别放上一层滤纸,再分别放置一块透水石;将橡皮膜置于承模筒内,橡皮膜的两端外翻并套在承模筒上,用吸耳球将承模筒内空气吸出,使橡皮膜紧贴于承模筒;将承模筒套在土样上,并将位于承模筒上端的橡皮膜翻起,完成三轴试样的制备。
5.根据权利要求4所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:所述步骤3)中的装样,具体为,
3-4)将装有三轴试样的承模筒放到压力室的压力室底座上,将橡皮膜翻起的下端套住压力室底座,橡皮膜翻起的上端缕直,将承模筒抽出;
3-5)在套住压力室底座的橡皮膜上套2根橡皮圈,将试样帽放在三轴试样上端,用上部超出三轴试样的橡皮膜套住试样帽,用2根橡皮圈箍住;
3-6)放好压力室外罩,对称拧好螺丝,拧开压力室顶部排气孔,用橡皮管连接水龙头和围压阀门,打开围压阀门和水龙头阀门向压力室充水,直到围压室水充满时关闭围压阀门和压力室排气孔。
6.根据权利要求5所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:所述步骤3)中的抽气饱和,具体为,
3-7)装样完毕后,连接真空泵和饱和缸,用塑料管连接饱和缸通水阀门与压力室反压阀门,关闭饱和缸通水阀门和压力室反压阀门;
3-8)在压力室孔压阀门上连接塑料管,装满水,打开孔压阀门;开启真空泵,打开反压阀门使三轴试样和饱和缸连通,抽取饱和缸内空气;当饱和缸内真空度达到一个大气压并维持设定时间后停止抽气;关闭真空泵和饱和缸的真空泵阀门,开启通水阀门,由于三轴试样内外气压差的作用,孔压阀门管内水被吸入三轴试样土体,三轴试样内充满水后,水便从反压阀门进入饱和缸,当三轴试样流入水量和流出水量平衡时,三轴试样接近饱和;
3-9)进行反压饱和,反压饱和时,保持围压比反压大20kPa,经过反压饱和后三轴试样饱和度达到96%以上,饱和完成。
7.根据权利要求6所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:所述步骤3)中的固结处理,具体为,采用GDS应力路径三轴仪的K 0 固结控制模块,通过霍尔效应径向传感器测量三轴试样的直径,保持三轴试样的径向应变为0进行K 0 固结;分别施加固结围压100kPa、200kPa、300kPa、400kPa,施加速率为10kPa/h;固结过程中,轴压根据所施加的围压进行自动跟踪,同步进行200kPa、400kPa、600kPa、800kPa施加;固结过程中所产生的孔隙水压力消散为0时,认为三轴试样达到初始K 0 固结状态。
8.根据权利要求1所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:所述步骤6)中的饱和固结试样的宏观力学特性曲线包括不同围压下偏应力-轴向应变关系曲线、总应力比-围压关系曲线、侧向应力-轴向应变关系曲线、不同卸荷应力路径条件下轴向应变-侧向卸荷比例关系曲线,以及体积应变-有效平均应力增量关系曲线和偏应力-剪应变关系曲线。
9.根据权利要求1所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:所述步骤7)中的屈服轨迹包括p-q平面屈服轨迹和偏平面屈服轨迹。
10.根据权利要求1所述的一种岩土材料复杂卸荷应力路径试验方法,其特征在于:根据所述步骤7)中的复杂卸荷应力条件下岩土材料的变形特性和强度特性,分别建立待试验岩土材料的屈服准则和强度准则,进而基于屈服准则和强度准则建立待试验岩土材料的本构模型,并通过编制相应程序段,获得复杂卸荷应力路径下岩土工程的数值分析。
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108267370A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-10 | 浙江大学 | 一种可模拟动水头边界作用土体的一维圆筒试验装置及方法 |
CN108375505A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-07 | 内蒙古大学 | 一种冻土的高精度直线应力路径试验方法 |
CN109520835A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-26 | 佛山科学技术学院 | 一种土体三轴应力路径试验系统及控制方法 |
CN110441110A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-12 | 华东交通大学 | 一种检测橡胶颗粒土力学参数的方法 |
CN110567815A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种浅层松软沉积物泊松比的精密量测试验装置及方法 |
CN111062162A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-24 | 王靖涛 | 一种岩土材料精确本构模型的数值建模与应用方法 |
CN111157368A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-15 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种开挖支护条件下岩土抗剪强度参数精细化获取方法 |
CN114002029A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-02-01 | 华中科技大学 | 一种仪器外砂土制样装置及制样方法 |
CN114235571A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-25 | 宁夏大学 | 利用常规三轴仪实现三维空间应力或应变路径的方法 |
CN115356191A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-11-18 | 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 | 一种针对黏性土的三轴拉伸试验方法 |
CN112683649B (zh) * | 2020-12-09 | 2023-06-23 | 西安建筑科技大学 | 一种黄土应力路径三轴试验用设备及试验方法 |
CN117074180A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-17 | 天津风霖物联网科技有限公司 | 一种建筑物地下土体压力变化测量方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102175511A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-09-07 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 材料性能评估方法和系统 |
CN103439203A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-12-11 | 国家电网公司 | 一种循环荷载作用下软土的动力特性试验方法 |
CN104166792A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-11-26 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种预应力混凝土连续刚构桥温度作用有限元分析方法 |
CN105696600A (zh) * | 2015-05-26 | 2016-06-22 | 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 | 一种自动控制地下连续墙水平位移的基坑支护方法 |
-
2016
- 2016-10-12 CN CN201610905047.1A patent/CN106568645B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102175511A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-09-07 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 材料性能评估方法和系统 |
CN103439203A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-12-11 | 国家电网公司 | 一种循环荷载作用下软土的动力特性试验方法 |
CN104166792A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-11-26 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种预应力混凝土连续刚构桥温度作用有限元分析方法 |
CN105696600A (zh) * | 2015-05-26 | 2016-06-22 | 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 | 一种自动控制地下连续墙水平位移的基坑支护方法 |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108267370A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-10 | 浙江大学 | 一种可模拟动水头边界作用土体的一维圆筒试验装置及方法 |
CN108375505A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-07 | 内蒙古大学 | 一种冻土的高精度直线应力路径试验方法 |
CN108375505B (zh) * | 2018-02-08 | 2020-04-14 | 内蒙古大学 | 一种冻土的高精度直线应力路径试验方法 |
CN109520835A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-26 | 佛山科学技术学院 | 一种土体三轴应力路径试验系统及控制方法 |
CN110441110A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-12 | 华东交通大学 | 一种检测橡胶颗粒土力学参数的方法 |
CN110567815A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种浅层松软沉积物泊松比的精密量测试验装置及方法 |
CN111062162A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-24 | 王靖涛 | 一种岩土材料精确本构模型的数值建模与应用方法 |
CN111157368A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-15 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种开挖支护条件下岩土抗剪强度参数精细化获取方法 |
CN112683649B (zh) * | 2020-12-09 | 2023-06-23 | 西安建筑科技大学 | 一种黄土应力路径三轴试验用设备及试验方法 |
CN114002029A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-02-01 | 华中科技大学 | 一种仪器外砂土制样装置及制样方法 |
CN114235571A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-25 | 宁夏大学 | 利用常规三轴仪实现三维空间应力或应变路径的方法 |
CN115356191A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-11-18 | 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 | 一种针对黏性土的三轴拉伸试验方法 |
CN115356191B (zh) * | 2022-06-28 | 2023-03-10 | 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 | 一种针对黏性土的三轴拉伸试验方法 |
CN117074180A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-17 | 天津风霖物联网科技有限公司 | 一种建筑物地下土体压力变化测量方法 |
CN117074180B (zh) * | 2023-10-17 | 2023-12-12 | 天津风霖物联网科技有限公司 | 一种建筑物地下土体压力变化测量方法 |
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