中间主应力

摘要： 为了研究沉桩施工中对非饱和土体自身承载能力的评价,借鉴抗力系数的概念,基于非饱和土统一强度理论,综合考虑材料的不同拉压模量、基质吸力及强度非线性、中间主应力效应、剪胀特性等因素,推导了理想弹-塑性非饱和土体自承载系数,并对各参数影响特性进行了分析。研究结果表明:非饱和土体自承载系数受多种因素共同影响,孔壁压力、拉压模量系数、中间主应力、剪胀特性和强度非线性均对其有显著影响;随拉压模量系数α增加,非饱和土体自承载系数与孔壁压力关系曲线经历由弹性变形和塑性流动2个阶段变为弹性变形、塑性挤压和塑性流动3个阶段;非饱和土体自承载系数均随拉压模量系数α和中间主应力参数b增加呈非线性增大,随剪胀特性参数β增加呈微弯增大;处理非饱和土强度非线性有2种方法,m值较小时,建议采用方法2,m值较大时,建议采用方法1,偏于保守。应充分考虑各个参数,合理利用非饱和土体自承载能力。

摘要： 为研究中间主应力对塑性混凝土变形性能的影响,设计2种不同配合比的塑性混凝土开展不同中间主应力的真三轴试验。试验过程中,最小主应力设计为0.4MPa和0.8MPa这2种情况,每种情况下中间主应力设置为3~4个等级,保持最小主应力和中间主应力不变,施加最大主应力,直至试件破坏。试样结果表明,中间主应力对塑性混凝土的变形性能有较明显的影响。在保持最小主应力不变的情况下,随着中间主应力的增加,塑性混凝土轴向峰值强度、峰值应变均随之增大,峰后近似水平段长度也随之增加,提高了试件的延性变形能力和抗裂性能,但对峰值前的变形模量和体积变形模量影响较小。试件破坏的特征受中间主应力与最小主应力差值影响,差值越大越偏向小主应力方向。

摘要： 煤岩储层中孔隙压力、地应力和煤岩自身结构的耦合效应对煤体内裂纹的萌生、扩展以及破裂特性起着显著作用。以原煤为研究对象,进行了真三轴应力条件下高压流体致裂煤岩试验,以探究不同水平应力差(或中间主应力)和不同黏度流体耦合作用下煤体内裂隙扩展规律和破裂模式。得到流体压力峰值随中间主应力的增加而减小,且注水产生的流体压力峰值相比液态CO_(2)和N_(2)较大。随着中间主应力的减小,煤体破碎程度加剧。低中间主应力水平下,煤体内主要形成沿层理面及层理面附近扩展的拉伸裂隙。高中间主应力水平下,煤体内主裂隙呈斜穿层理结构的剪切破坏特性,形成了较大的煤块。孔隙压力增加过程中,裂隙扩展行为包括:①煤颗粒翻转;②高压流体作用下诱发拉伸裂隙所引起的层理平移;③偏应力作用下诱发剪切裂纹穿越层理而形成宏观剪切滑移面;④剪切裂纹在拉伸裂纹处中止扩展。因有效应力各向异性特性,煤体内孔隙压力增大使得最大偏应力也相应增大,最终导致煤体失稳破裂。基于此,提出修正裂纹滑动模型,获得了流体注入过程中裂纹密度参数随流体压力的增加而增大,随水平应力差的增加而减小,这与原煤的应变变化一致。由于水的黏度较大,裂纹密度参数在增压注水时相比注液态CO_(2)和N_(2)情况下较小,表明低黏度流体可以激活更多的孔隙裂隙。

摘要： 综合考虑中间主应力系数n、渗流体积力p _(w)及剪胀系数β等的影响,采用统一强度理论和D-P准则,根据应力、位移连续性条件,计算得到了圆形水工隧洞径向应力σ_(r)、环向应力σ_(θ)的解析解;推导出隧洞围岩塑性区半径r和最小覆盖层厚度h;分析了渗透系数比k _(d)/k _(c)、剪胀系数β、岩体强度参数c、Φ及中间主应力系数n对最小覆盖层厚度h的影响。结果表明:当k _(d)/k _(c)≤500时,h值相对较小,当k _(d)/k _(c)>500时,h值趋于一定值;不考虑渗流时,h值增大约94%;c、Φ值对h值影响较明显;采用统一强度理论计算,h值随着n的增大而增大,采用D-P准则计算,h值则出现波动,呈现中间主应力的区间性;采用两种理论计算的h值均随着β的增大而增大。

摘要： 结合统一强度理论根据数值法推导了土质边坡统一极限坡面曲线,在此基础上提出了一种利用统一极限坡面曲线与原坡面线间的位置关系定义土质边坡稳定性系数的新方法。对于均质土坡,利用极限坡面曲线法可以快速且精确的得到其统一极限坡面曲线和边坡安全系数。应用统一极限坡面曲线法对均质土坡算例进行稳定性系数计算,得到的结果与已被验证方法的计算结果相吻合,表明本文方法计算结果是可靠的。此外,对多个均质土坡样本安全状态进行了判断,研究表明统一极限坡面曲线法计算得到的结果和已被验证的其它方法的计算结果吻合度较高,表明本文方法能够准确地判断均质土坡边坡所处的状态,而且吻合率优于其他方法,显示出统一极限坡面曲线法在判断边坡稳定状态方面的优势。同时分析了中间主应力对边坡稳定的影响,结果表明中间主应力对边坡稳定有较大影响。

摘要： 为了解决在工程中采用基于哈尔-卡门假定的别林赞茨叶夫主动土压力偏危险的问题,引入一个环向压应力系数,对上述假定进行修正,通过对竖井围岩进行弹塑性分析,推导了竖井围岩的空间主动土压力解析解。分析表明,中间主应力系数b=0.1、0.2、0.3、0.4和0.5时竖井井壁空间主动土压力较b=0或1.0时分别减小23.0%、42.6%、57.7%、67.2%和70.5%,随着b值的增大,竖井围岩拉张区开裂深度增大;随着环向压应力系数ζ的减小,竖井井壁空间主动土压力分别增大29.4%、65.2%、109.2%和163.3%,随着ζ值的减小,竖井围岩拉张区开裂深度随之减小。通过将本文推导的空间土压力与平面应变条件下的朗肯土压力进行对比发现,不同工况下本文空间主动土压力较朗肯土压力约减小33%~86%,因此,在工程中采用朗肯土压力偏保守而造成井壁支护材料的浪费。

摘要： 为描述岩石变形破坏全过程,以某边坡英安岩为研究对象,基于SMP强度准则,假定岩石微元强度服从Weibull概率密度分布,结合统计损伤理论,构建一种新的考虑中间主应力的岩石统计损伤本构模型。利用常规三轴压缩实验,研究应力-应变曲线的极值特性,并求解Weibull分布参数。结果表明:未考虑中间主应力的统计损伤模型的平均R2为0.8936,新建模型平均R2达到0.9772,辨识能力强;新建模型对相关文献中泥岩和二长花岗岩的三轴压缩实验数据拟合效果较好,平均R2分别达到0.9894和0.9873,验证了新建模型的适用性。该研究可为岩石变形破坏全过程的模拟预测及深层次认识提供参考。

摘要： 为准确获得超高压水力割缝与水力压裂联合作用下的钻孔塑性区分布规律,基于统一强度理论,考虑煤体塑性软化和中间主应力,建立了钻孔在割压联合作用下的力学模型,推导出钻孔塑性区范围表达式,并通过算例分析了相关参数对钻孔塑性区的影响规律.研究结果表明:采用割压联合技术后,钻孔塑性区半径随着中间主应力系数的增大几乎保持不变,随着软化系数的增大而逐渐减小,随着压裂压力的增大逐渐增大;对比钻孔正常施工和超高压水力割缝情况下,钻孔塑性区半径显著增大.研究成果可为矿井更好地解决低透气性煤层瓦斯抽采治理技术难题提供一定的理论依据.

摘要： 为描述岩石变形破坏全过程,以某边坡英安岩为研究对象,基于SMP强度准则,假定岩石微元强度服从Weibull概率密度分布,结合统计损伤理论,构建一种新的考虑中间主应力的岩石统计损伤本构模型.利用常规三轴压缩实验,研究应力-应变曲线的极值特性,并求解Weibull分布参数.结果表明:未考虑中间主应力的统计损伤模型的平均R2为0.8936,新建模型平均R2达到0.9772,辨识能力强;新建模型对相关文献中泥岩和二长花岗岩的三轴压缩实验数据拟合效果较好,平均R2分别达到0.9894和0.9873,验证了新建模型的适用性.该研究可为岩石变形破坏全过程的模拟预测及深层次认识提供参考.

摘要： 利用TRW-3000室内真三轴试验系统开展不同应力路径下的真三轴加载、卸载试验,研究其相应的力学特性,在此基础上开展PFC3D数值模拟对比试验,探讨细观裂纹演化规律.研究结果表明:岩石最大、最小主应力差(σ1-σ3)与中间主应力σ2呈线性相关;基于Drucker-Prager准则拟合不同应力路径下岩石强度效果良好;与加载相比,卸载条件下岩石黏聚力c、内摩擦角Φ均有所降低;PFC3D数值模拟试验破坏模式与室内试验破坏模式基本吻合;在不同应力路径下,数值模型剪切裂纹数与拉伸裂纹数均随ε1增大而增大,剪切裂纹比例曲线ε1随变化趋势呈"И"型,且当主应变ε1相同时,随着中间主应力σ2增大,各类裂纹数量减少;与加载相比,卸载时各类裂纹数量快速增加,剪切裂纹数占比降低,曲线由加载的"上凸"型转变为卸载的"下凹"型.

摘要： 基于双剪统一强度理论使用二维显式有限差分计算程序FLAC,考虑中间主应力的影响计算分析了条形基础地基承载力因子Nc,Nq及Nγ.同时,使用Prandtl及Terzaghi地基承载力公式作为解析解与数值方法计算结果进行了对比.通过计算分析发现,忽略中间主应力影响的条形基础地基承载力数值解与解析解一致;考虑中间主应力应力影响的条形基础地基承载力数值解与解析解之间的差异与岩土材料的剪胀性有关.数值方法计算结果说明中间主应力对条形基础地基承载力的影响与地基土体的内摩擦角相关,而非解析解假定的常数倍关系.

摘要： Mohr-Coulomb强度理论应用于岩土工程分析中时存在两大缺陷,即未考虑中主应力的影响,在破坏面上存在奇点,它不能充分发挥岩土材料的潜在强度,且在数值分析中较难处理.而SMP(Spatially Mobilized Plane)破坏准则在三维主应力空间中满足外凸、连续、光滑等条件,能正确描述中间主应力对岩土类材料的区间强度效应.本文基于该准则分析了边坡土体三维应力状态下的应力和抗剪强度问题,建立了土体边坡稳定安全系数计算公式,并将该方法计算结果与目前常用的Mohr-Coulomb强度准则下考虑的土体边坡稳定性进行分析比较,表明采用该方法能考虑到中间主应力对岩土工程的计算分析的影响,提高土体边坡稳定安全系数,更加符合实际情况.

摘要： 基于具有抛物线型强度包络线的统一强度准则,即对双剪双参数统一强度准则进行相应的非线性化处理,考虑了中间主应力影响,分析在渗流作用下压力隧洞弹塑性力学行为.通过分析中间主应力对压力隧洞的塑性区半径影响可知,随着中间主应力的参数的增大,塑性区半径也相应减小.通过考虑和不考虑渗流场影响的实例对比分析表明,考虑渗流场时所得塑性区半径要比不考虑时大,而且随着孔隙水压力的增大,渗流场的影响越显著.隧洞径向应力和切向应力也与中间主应力参数b和渗流场密切相关.通过与直线型统一强度准则对比分析可知,采用两种不同准则时所得结果相差较大.隧洞设计时应根据岩石强度特性合理地选择数b,为强度包络线近似于二次抛物线的围岩隧洞设计提供理论依据.

摘要： 目前基于Mohr-Coulomb准则的加筋土挡墙设计,只考虑了大小主应力,没有考虑中间主应力的影响,而双剪强度理论克服了Mohr-Coulomb准则的不足,基于双剪理论推导的双剪强度参数Φi,Ci替代了Mohr-Coulomb的抗剪强度指标.利用双剪强度参数进行某加筋土挡土墙设计计算筋材拉力,并将该结果与基于Mohr-Coulomb准则计算的结果进行了对比,结果表明,墙高较小时两者结果基本一致,而墙高较大时,双剪强度理论计算结果大于Mohr-Coulomb准则计算的结果.

摘要： 自从1925年太沙基发表世界上第一部土力学专著以来,至今已有80多年。传统土力学无论在土体强度、变形和土体结构分析中都没有考虑中间主应力σ,因此,在理论上和实际中都有所不足。总结了近年来有关土体强度、地基承载力、土压力理论和土坡稳定分析土力学3大工程实际问题的统一解的研究结果,它们在土力学基础研究中考虑了中间主应力的影响,并在研究中取得了一系列新的成果。

摘要： 采用双剪统一强度理论,考虑中间主应力的影响,对结构物的竖直土压力进行计算,得到了上埋式涵管的竖直土压力的统一解形式。该统一解具有普遍性,既适用于拉压强度不等的材料,也适用于拉压强度相同的材料。文献中已有的Marston公式是本文当b=0,m=1时的特例。计算结果表明,当α一定时,随着H的加深,竖直土压力随b的增大而增大,即沟壁向下的摩阻力对涵管上土压力的作用更加明显。应用双剪统一强度理论可以得出更符合土体性质的竖直土压力,以防计算值偏小,出现不应有的工程事故,保障结构物使用安全。

摘要： 传统的地基临界荷载公式的推导采用的是Mohr-Coulomb强度准则,而且在推导的过程中假定土的侧压力系数k=1.0,这明显不符合实际。本文对于地基临界荷载,考虑到侧压力系数k≠1.0和中间主应力对土体强度的影响,采用统一强度理论推导了复杂应力状态下地基临界荷载统一解公式,并与传统的临界荷载公式进行了比较。通过算例分析,说明采用统一强度理论可以充分发挥地基土的强度潜能。

摘要： 运用统一强度理论,推导了在平面应变状态下的极限应力状态平衡方程,并将其引入Rankine土压力理论并加以改进,提出了基于统一强度理论的主、被动土压力系数及土压力公式.得出基于Mohr-Coulomb强度理论的Rankine土压力公式是该公式的特例.运用工程实例,计算了在不同权系数b值下的土压力沿深度分布曲线,论证了中间主应力σ对土压力的影响.实例证明考虑中间主应力σ的土压力计算结果更符合实际情况.

摘要： 本发明实施例公开一种爆炸应力波传播全场主应力定量分析实验方法。涉及爆炸冲击动力学研究技术领域。通过采集爆破过程中的介质试件模型的光弹涂层区的图像和喷斑区的图像，光弹涂层区与喷斑区对称设置；基于对光弹涂层区的图像进行处理，得到光弹条纹相应区域各像素点对应的光弹条纹级数，基于喷斑区的图像，利用数字图像相关法进行计算分析，得到所述喷斑区各个像素点处的位移和应变数据；并基于得到的所述光弹条纹相应区域各像素点对应的光弹条纹级数，结合所述喷斑区各像素点处的位移和应变数据，计算得到爆炸应力波全场主应力的大小和方向。可以实现对爆破过程中爆炸应力波在介质中传播的全场主应力进行分离和定量分析研究。

摘要： 本发明公开了一种测定围岩应力场主应力的装置及方法，钻孔的底层位置浇筑有素水泥浆，位于素水泥浆的上层钻孔内部设置有圆柱加力体，所述圆柱加力体的外部包裹有柔性包裹层，所述柔性包裹层的内部包裹有高强金属球的环形细铁丝网，所述环形细铁丝网与钻孔孔壁之间设置有压力传感器，所述圆柱加力体的端头位置设置有锥形加载头，所述锥形加载头的底部端面中心位置焊接有传力杆，所述传力杆的另一端连接有加载杆，所述加载杆与加载设备相连。通过多次钻孔测量岩壁的致裂压力对岩壁的应力分量及主应力进行计算，同时采用了膨胀泥浆提供致裂压力，锥形加载器在压力不足时进行补充。

摘要： 一种基于超声波表面波的应力测量主应力分离的方法及装置，属于测定材料表面力的方法与装置。所述的分离装置包括：由超声换能器组、超声脉冲发射接收器、采样处理系统和分析系统组成；由超声换能器组的输出端与超声脉冲发射接收器的输入端连接，超声脉冲发射接收器的输出端与采样处理系统的输入端连接，采样处理系统的输出端通过数字示波器与分析系统连接。利用表面波测量物体表面的工作应力和残余应力；同时给出了主应力的分离方法；二维应力测量的验证性实验，实现了二维平面应力的表面波无损检测，且演示对象为A3钢，工程应用价值较强，实验精度高，适合工程检测；利用超声的优点，可以对任意一位置的单点多维的应力进行无损的检测。

摘要： 本发明实施例公开一种爆炸应力波传播全场主应力定量分析实验方法。涉及爆炸冲击动力学研究技术领域。通过采集爆破过程中的介质试件模型的光弹涂层区的图像和喷斑区的图像，光弹涂层区与喷斑区对称设置；基于对光弹涂层区的图像进行处理，得到光弹条纹相应区域各像素点对应的光弹条纹级数，基于喷斑区的图像，利用数字图像相关法进行计算分析，得到所述喷斑区各个像素点处的位移和应变数据；并基于得到的所述光弹条纹相应区域各像素点对应的光弹条纹级数，结合所述喷斑区各像素点处的位移和应变数据，计算得到爆炸应力波全场主应力的大小和方向。可以实现对爆破过程中爆炸应力波在介质中传播的全场主应力进行分离和定量分析研究。

摘要： 本发明公开了一种精确主应力构造精细应力场的装置及方法它包括钻孔，所述钻孔钻取在待测量岩壁内部，在钻孔的内部设置有间隔布置的两块能够膨胀的封堵块，在封堵块之间预留有一段用于试验的压裂实验段，所述压裂实验段通过管路与第一高压泵相连，在管路上安装有流量计、第一压力表和压力传感器；所述压力传感器和流量计都同时分别与数字采集系统、数字磁带记录仪和X‑Y记录仪通过信号线相连。优化了空间多个应力构造应力场的复杂性和精准度，弥补了传统方法中大区域模型反演分析中无法进行精细分析、直接构建小模型过于繁琐的不足。

摘要： 本发明公开了一种测定围岩应力场主应力的装置及方法，钻孔的底层位置浇筑有素水泥浆，位于素水泥浆的上层钻孔内部设置有圆柱加力体，所述圆柱加力体的外部包裹有柔性包裹层，所述柔性包裹层的内部包裹有高强金属球的环形细铁丝网，所述环形铁丝网与钻孔孔壁之间设置有压力传感器，所述圆柱加力体的端头位置设置有锥形加载头，所述锥形加载头的底部端面中心位置焊接有传力杆，所述传力杆的另一端连接有加载杆，所述加载杆与加载设备相连。通过多次钻孔测量岩壁的致裂压力对岩壁的应力分量及主应力进行计算，同时采用了膨胀泥浆提供致裂压力，锥形加载器在压力不足时进行补充。

摘要： 本发明涉及数值模拟技术领域，公开一种考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，以真实反映真三轴应力条件下岩石类材料强度特性与破坏模式。本发明方法包括：在FLAC3D数值模拟软件之中，二次开发基于Mogi‑Coulomb破坏准则的有限差分增量迭代计算格式，得到Mogi‑Coulomb本构模型；建立岩石类材料真三轴应力条件下数值模型，对该数值模型赋以基本物理力学参数，加载和调用Mogi‑Coulomb本构模型进行模拟运算以得到相应的数值模拟计算结果。本发明在进行真三轴条件下岩石类材料破坏特性数值分析时充分考虑了中间主应力对于岩石强度以及破坏模式的影响，使模拟结果更加真实可靠。

摘要： 本发明涉及一种煤矿井下地应力场主应力方向预测方法，主要特征是根据区域构造演化历史和现今构造运动特点，初步预测区域地应力场类型；其次是选取同一岩层内相互交叉、支护类型基本相同的巷道进一步判断观测区域地应力场类型；然后，根据井下应力痕迹几何特征，判断观测地点的地应力场最大水平主应力方向；最后结合地应力场类型及最大水平主应力方向，判断地应力场最大主应力方向、中间主应力方向、最小主应力方向。该方法克服了现有煤矿地应力场测试方法工程费用高、过程繁琐的问题，利用巷道变形、应力痕迹特征与地应力场类型及主应力方向关系，提出了一种经济实用而有效的煤矿井下地应力场主应力方向预测方法。

摘要： 本发明涉及数值模拟技术领域，公开一种考虑中间主应力效应的岩石类材料真三轴试验数值模拟方法，以真实反映真三轴应力条件下岩石类材料强度特性与破坏模式。本发明方法包括：在FLAC3D数值模拟软件之中，二次开发基于Mogi‑Coulomb破坏准则的有限差分增量迭代计算格式，得到Mogi‑Coulomb本构模型；建立岩石类材料真三轴应力条件下数值模型，对该数值模型赋以基本物理力学参数，加载和调用Mogi‑Coulomb本构模型进行模拟运算以得到相应的数值模拟计算结果。本发明在进行真三轴条件下岩石类材料破坏特性数值分析时充分考虑了中间主应力对于岩石强度以及破坏模式的影响，使模拟结果更加真实可靠。

摘要： 本发明涉及一种煤矿井下地应力场主应力方向预测方法，主要特征是根据区域构造演化历史和现今构造运动特点，初步预测区域地应力场类型；其次是选取同一岩层内相互交叉、支护类型基本相同的巷道进一步判断观测区域地应力场类型；然后，根据井下应力痕迹几何特征，判断观测地点的地应力场最大水平主应力方向；最后结合地应力场类型及最大水平主应力方向，判断地应力场最大主应力方向、中间主应力方向、最小主应力方向。该方法克服了现有煤矿地应力场测试方法工程费用高、过程繁琐的问题，利用巷道变形、应力痕迹特征与地应力场类型及主应力方向关系，提出了一种经济实用而有效的煤矿井下地应力场主应力方向预测方法。