桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(Sip)、黏塑性(Svp)以及黏弹性变形(Sve)。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较...
桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(Sip)、黏塑性(Svp)以及黏弹性变形(Sve)。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较...
桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(Sip)、黏塑性(Svp)以及黏弹性变形(Sve)。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较...
获取寒区工程设计中冻土的物理力学指标及冻土本构模型中的模型参数都离不开冻土的力学试验.随着对冻土力学性质研究的深入,需要考察更多加载路径下冻土的力学行为,这也是检验已有冻土本构模型的有效途径.因此,精确的冻土力学试验是认识冻土力学性质的基本手段.为进一步考察冻土的力学性质,提高冻土力学试验的精度,应用MTS-810低温三轴仪及其配套的控制软件,在该设备上对冻土进行了两种各向等压试验和两种三轴剪切加卸载试验.根据试验结果,分析了这几种试验方法的适用范围,为考察等效剪应力对冻土试样体积变形的影响,提出了在MTS-810低温三轴仪上实现冻土等p试验的具体试验方案.
冻土的力学参数是与加载条件和加载历史以及温度、含水量等多方面因素有关的过程量,在不同的应力环境中表现出不同的力学特性.研究了加载方式、含水量以及温度对不同试样类型的力学性能的影响.结果表明:不同加载方式对两种试样的抗压强度比值有大致相当的影响,而试样含水量与温度的变化对其比值影响甚微;加载方式的不同使试样破坏应变的比值有较大范围变化,且与试样含水量及温度密切相关.
通过模拟人工冻结凿井中土体固结、冻结、受力的实际过程,研究了经K0固结后兰州冻结黄土在径向卸载状态下的应力-应变行为,并利用试验资料所建立的数学方程研究了K0固结后冻土的初始切线模量Ei和主应力差渐近值(s1-s3)ult与初始围压s3、温度的关系。结果发现,K0固结后再冻结的黄土试样在整个卸载过程中,其特征类似于理想刚塑性应力-应变曲线;初始围压s3的升高和温度的降低都可以使深部冻土抵抗变形的能力增强。因此,当深度一定时,应先考虑深度对强度影响后再选择最优温度来满足此深部土体卸载时的强度要求;初始弹性模量Ei在较低负温、较高初始围压状态下,不随初始围压s3而变化,且趋近于一常数;(s1-s3)ult随初始围压s3的增大而线性增大,在较低初始围压状态下受温度影响较小,随着初始围压的增高,受温度影响逐渐明显;可利用主应力差渐近值(s1-s3)ult与破坏比之间的关系来估算破坏强度的大小。
传统的冻土力学试验获得的是冻土在加载条件下的力学参数,而实际情况有时冻土是处在卸载状态下.实验表明:冻土在加载和卸载条件下的力学参数是不尽相同的,可以将采用应力解除法测量冻胀力的过程看成是一个卸载过程,卸载过程与加载过程的不同,卸载过程对冻土力学参数的影响,以及在进行冻胀力测量结果的计算时如何进行测量参数的选取是讨论的主要问题.