基于三轴试验的根土复合体抗剪性能试验研究

以沙地柏群落中的土壤及其根系为研究对象,模拟采样地含水率与土壤密度,制备根土复合体。对试样进行常规三轴试验中的不排水不固结试验(UU试验)。分析不同根系分布形式及根系直径大小对根土复合体抗剪强度的影响。结果表明,沙地柏根系的加入能够提高土体抗剪强度。各级法向应力下,在特定的含根量下,且根系直径相同时,根土复合体抗剪强度与布根方式之间关系为:水平布根方式下抗剪强度最小,垂直布根居中,复合布根最大。在相同的布根方式下,根土复合体抗剪强度大小与所含根系直径间的关系为含1mm根的根土复合体抗剪强度最小,含2mm根的根土复合体抗剪强度居中,含1.5mm根的根土复合体抗剪强度最大。     

锦屏二级引水隧洞大理岩强度参数研究

高应力环境下,岩体加载强度和卸载强度差别很大,岩体的强度参数是工程设计中很重要的的参数。锦屏二级引水隧洞最高地应力达70MPa,对锦屏二级水电站引水隧洞取得的埋深2000 m左右的大理岩岩样进行单轴和三轴常规试验、卸荷试验、蠕变试验,试验围压最高值达到80MPa。试验结果表明：岩石属于硬脆岩石;大理岩围压效应明显,加载和卸载试验峰值强度随着围压增加而增加;相比常规三轴加载试验卸荷试验岩体黏聚力c 值降低约42.9%,内摩擦角增加约70.2%;岩体的流变属性为“弹-粘弹-粘塑性”,其流变力学模型可用西原模型来表征;流变长期强度凝聚力为0,内摩擦角为36.75.这些结论揭示高应力条件下大理岩的加卸载强度和长期强度,为引水隧洞开挖和支护长期稳定分析提供可靠依据。     

压实黄土三轴湿化变形特性试验研究

采用常规三轴试验研究压实黄土浸水湿化变形特性,分析了不同初始含水率、压实度、围压、主应力差及湿化水头条件下黄土浸水湿化变形特点及原因.结果表明:土样固结稳定后进行浸水湿化再次达稳定状态所需时间随主应力差和初始含水率的增大而增大,随压实度、所加围压及湿化水头的增大而减小;土样湿化轴向应变随主应力差、湿化水头的增大而增大,随围压、初始含水率、压实度的增大而减小;而体变则随湿化水头增大而增大,随主应力差、围压、初始含水率、压实度的增大而减小.     

冻融循环对鄂尔多斯砒砂岩重塑土样力学性能影响

为了分析内蒙古南部鄂尔多斯市准格尔旗砒砂岩重塑土的力学性能,采用TSZ-6A全自动静三轴仪,在常温下进行不同冻融循环次数的三轴压缩试验,研究冻融对砒砂岩重塑土力学性能的影响.在不同冻融循环次数(0~7次)和不同围压(50~300 kPa)条件下,得到了砒砂岩抗剪强度、内摩擦角和黏聚力、弹性模量的变化规律.结果表明:在相同的冻融循环次数下,随着围压的增大,抗剪强度峰值呈线性增长.在相同的冻融循环次数下,砒砂岩黏聚力均随含水率增大而减小,内摩擦角随着含水率的增加呈现上下波动,因此冻融循环对抗剪强度的影响主要表现在对黏聚力的影响.在饱和含水率之前,弹性模量基本保持不变,含水率和冻融对其弹塑性的影响可以不考虑.达到饱和含水率后,偏应力-应变曲线不再存在直线段,砒砂岩弹性消失,全面进入塑性阶段.此研究可以为鄂尔多斯砒砂岩冻融侵蚀的破坏机理研究以及治理提供基础依据.     

冻融循环下红色砒砂岩水泥土力学性能试验研究

为实现砒砂岩作为一种自然资源的潜在利用价值,提高砒砂岩有效利用,将鄂尔多斯市准格尔旗的红色砒砂岩加入不同掺量水泥制成砒砂岩水泥土,进行不同围压、不同冻融循环次数条件下的不固结不排水三轴试验,得到了砒砂岩水泥土的各力学参数的变化规律,并通过超景深三维显微镜对砒砂岩水泥土的细观结构进行观测.结果表明:砒砂岩水泥土的应力-应变曲线呈应变软化趋势,随水泥掺量的增加其黏聚力和内摩擦角呈线性增长的趋势.砒砂岩水泥土的内摩擦角受冻融循环影响较小,而黏聚力受冻融循环影响较大.水泥掺量越多,砒砂岩水泥土的抗冻性越好,但其脆性特征越明显.对细观结构的观测进一步验证了冻融使得低掺量水泥的固化土细观结构发生较大改变,导致内部空隙增大,而水泥土随水泥掺量的增加其内部结构更加致密,从而提高了水泥土的抗冻性.     

对沟埋式涵洞垂直土压力计算探讨

通过对沟埋式涵洞垂直土压力的分析，提出了较为合理的力学模型，采用土体极限平衡理论，推导出更为实用的计算公式，并且保证了与上埋式涵洞垂直土压力计算公式的一致性。     

砒砂岩重塑土力学特性及本构模型试验研究

为研究含水率和围压对砒砂岩重塑土力学特性的影响,采用TSZ-6A全自动静三轴仪进行三轴剪切试验.试验结果表明:随着围压的增大,土体抗剪强度逐渐变大;含水率越大,土体抗剪强度越小,并且两者都近似呈线性变化的趋势.以含水率、围压为影响因素,依据邓肯-张模型建立了砒砂岩重塑土的本构模型.应用该模型对不同含水率、围压下砒砂岩重塑土的应力-应变关系进行预测,预测结果与实测结果接近,表明以含水率、围压为参数建立的预测模型能较好地反映砒砂岩重塑土的本构关系.研究可为砒砂岩土在工程建设中的应用提供基础理论依据.     

间接地下滴灌灌溉深度对枣树根系和水分的影响

为探讨间接地下滴灌及导水装置埋深(灌溉深度)对南疆极端干旱区矮化密植红枣根系生长分布特征及产量、水分利用率的影响,试验设间接地下滴灌(ISDI)3个导水装置埋深水平,分别为20、27、35 cm,以地表滴灌(DI)为对照,共4个处理,经过2~4 a的田间试验后,采用环状壕沟分层挖掘法对以枣树树干为中心,半径为1 m的90°扇形区域内0~100 cm土层进行根系取样。结果表明,相对于DI,ISDI下各根系分布较均匀,生长方向基本向下延伸;ISDI显著增加了根径小于5 mm根系根长密度,细根(根径小于2 mm)是DI的3倍,但减少了根径大于5 mm根系根长密度,相对增加了20~40 cm土层根系根长占总根长的比率;垂直方向上随着灌溉深度的增加表层根系根长密度相对减少,深层相对增加;水平方向上各处理根系根长密度基本呈现随着与树干水平距离的增加而减小的趋势,但在0~20 cm土层减小的幅度较大,在20~40 cm土层其减小的幅度较小;随着灌溉技术由DI到ISDI及灌溉深度的增加,细根分布基本呈现出由"宽浅型"向"深根型"发展的趋势。相对DI,ISDI具有较好的节水增产效果,提高产量及灌溉水生产率最大达20%。建议幼龄期南疆密植枣树的导水装置埋深为27~35 cm。研究为极端干旱区枣树适宜灌溉技术的选择及其技术要素的制定提供依据。     

基于直剪试验的稻谷粮堆力学性质研究

为揭示粮仓建设和粮食运输途中粮堆的强度与剪胀特性,开展了在垂直压力为25~200kPa、含水率分别为8.41%、10.59%、13.88%和16.25%条件下的稻谷直剪试验。结果表明:稻谷粮堆剪切变形可分为弹性变形、塑性变形和籽粒压缩3个阶段;不同含水率下,稻谷粮堆强度特性基本符合莫尔-库伦强度准则,随着含水率增加,稻谷粮堆粘聚力逐渐减少,内摩擦角逐渐增大;含水率对稻谷粮堆的剪胀特性影响不明显,但随着垂直压力的增大,其剪缩性越明显;在垂直压力较小的条件下,含水率对稻谷粮堆的抗剪强度影响较大,随着垂直压力的增大,含水率对抗剪强度的影响逐渐减小。研究结果可为粮食仓储和运输、装载粮食机械的设计、粮堆数值仿真建模提供参考。     

草地切根下根土复合体本构关系研究

为降低切根作业过程中的阻力,对不同盖度草地复合体的坚实度、容重、含水率、孔隙度、含根量、根系直径等物理特征及根系分布特征进行了数学统计分析;通过草地原状土及重塑土的三轴试验,对不同退化程度的草地复合体的本构关系进行了研究,并利用ABAQUS仿真软件验证了不同退化程度草地复合体的本构关系。结果表明,不同盖度草地复合体的物理特征及根系分布特征差异较大,盖度为30%～50%的退化草地物理状况最好;草地原状土试样的黏聚力、抗剪强度、弹性模量及割线模量均随草地退化程度的加剧而减小,切根刀对草地的剪切强度应大于243.03 kPa;仿真三轴试验与实际三轴试验所得偏应力极限值的相对误差均小于8%,所确定的本构参数可直接应用于草地土壤的数值建模。研究可为草地切根作业及切根刀的优化设计提供理论依据。     

北方烟草钵苗的物理及剪切力学特性研究

为进一步优化设计烟草钵苗移栽机的关键部件,通过对移栽期北方烟草钵苗的测定,利用数理统计方法分析移栽期烟草钵苗的物理特性,得出烟草钵苗主要物理特性指标值的变化区间及分布频率。通过剪切试验对移栽期烟草钵苗茎秆的不同部位剪切载荷、抗剪强度及剪切功耗进行测试分析,得出烟草钵苗茎秆剪切部位对剪切破坏载荷及剪切功耗均存在显著影响(α=0.05),在距烟草钵苗钵体表面5~10mm处剪切破坏载荷和剪切功耗最大,抗剪强度均值为(1.10±0.12)MPa,试验可为北方烟草钵苗移栽部件的设计提供科学依据。     

玉米生长期土壤抗剪强度变化特征及其影响因素

采用野外实测与室内分析相结合的方法,对玉米各生育期土壤抗剪强度变化特征及其影响因素进行了研究。结果表明:随着玉米生育期推进,0~5 cm土层土壤抗剪强度持续增加,于成熟期达最大;5~10 cm和10~15 cm土层表现为先增加后减小,在抽雄期达最大;15~20 cm土层抗剪强度总体较大。玉米对0~5 cm、5~10 cm和10~15 cm土层土壤抗剪强度的增强效应较好,其增强率在抽雄期最高。抗剪强度与土壤含水率呈线性函数关系,与土壤容重呈极显著线性正相关;含根量、根长和根系体积等根系参数与土壤抗剪强度呈极显著正相关,土壤抗剪强度增强值与0~1 mm根长增加值呈极显著正相关。土壤抗剪强度随玉米生育期推进逐渐增强,含水率、容重和玉米根系对土壤抗剪强度具有较大影响,采用一定耕作和水保措施增加土壤表层含水率和容重,同时选取含0~1 mm根径较多的玉米品种对该区域水土流失防治具有重要意义。     

考虑土壤滑转流动的柔性履带应力分布研究

履带-地面相互作用力学研究在履带机构设计、优化、控制与仿真方面具有重要的作用,其中柔性履带应力分布是目前该项研究的难点。本文将地面力学广泛应用的半经验法与土槽实验方法相结合,首先在KARAFIATH构想的基础上分析了履带行进过程中土壤的剪切流动及滑移线分布规律,提出了滑转流动导致的土壤流失量的计算方法,并在引入履带应力分布的研究中,实现了对传统履带-地面应力分布模型的修正和改进。利用履带机构-土壤实验系统进行相关测试,结合实验测量拟合得到履带段各点的下陷量曲线,代入本文模型中计算得到机构各处的正应力与切应力的分布情况。在载荷6 kg,滑动率从0.23增加到0.71时,履带机构竖直方向正应力的计算值与实验测量平均相对误差不超过15%,相关系数不小于0.83。模型可用于柔性履带地面耦合动力学建模与特性分析。     

单跨简支渡槽剪力滞效应分析

应用ANSYS程序建立了几种不同渡槽槽体结构的有限元模型,数值结果表明,采用板壳单元能很好地模拟槽体的剪力滞效应,计算精度满足工程要求。对单跨简支单箱、多箱槽体的剪力滞效应进行了较详细的数值研究,得到了槽体底板与上部翼缘的纵向正应力分布规律,研究了渡槽的截面形式、宽跨比等参数对渡槽剪力滞效应的影响。研究结果对渡槽结构设计具有参考价值。     

不同初始条件下分散性土动强度特性的试验研究

分散性土颗粒较细,透水性较弱,在低含盐量水或纯净水中细颗粒之间的联结力大部分甚至全部消失,在动荷载作用下容易产生超静孔隙水压力,导致强度减小或丧失。通过动扭剪试验,研究分散性土在不同的含水率（10％～22％）、围压（50-150kPa）和干密度（1．35～1．65g／cm。）条件下的动力特性。结果表明：含水率、围压和干密度影响土颗粒间的接触作用,从而影响试样的动强度。试验发现：其他初始条件相同的情况下,试样的含水率越低,其抗剪强度越大;围压越大,其抗剪强度越大;干密度越大,试样的抗剪强度越大;三者中以含水率对试样的动强度的影响最为显著。动强度参数丸和已的值随试样的干密度的增加而增大;在围压相同的情况下,分散性土的动强度随破坏振次的增加而减小。     

基于流速分区理论的半圆形明渠测流点布控方法研究

【目的】针对半圆形渠道进行物理模型试验研究,揭示半圆形渠道沿壁面法线方向平均速度特征位置的分布规律,为非标准断面渠道测流方法提供新思路。【方法】基于不同水力条件下渠道断面流速的量测结果,从流速分区理论出发,利用经典对数公式推导半圆形渠道断面测速法线上平均流速特征位置点的理论计算公式,考虑侧壁对摩阻流速的影响,基于测定特征位置的流速从而得到整个半圆形渠道断面的平均流速。【结果】本研究提出半圆形明渠在过圆心的测速法线上平均速度特征位置的计算公式,与试验结果相比,该公式计算结果所得平均误差在10%左右,该公式能较好地反映半圆形明渠测速法线平均速度特征位置的分布特性;沿测速法线方向分析半圆形明渠断面流速分布精度更高,流速分布规律的分析也更加合理。【结论】平均流速特征位置点理论公式计算结果与模型试验结果较为吻合,公式精度较高,工程中可通过测量特定位置的点的流速进而推求断面平均流速,达到快速准确确定渠道断面流量的目的。     

复合土工膜与粗粒料的摩擦特性试验研究

土工膜作为工程防渗处理的一种主要材料[1],在土石坝的防渗中已广泛使用.复合土工膜有时作为一种防渗材料铺设在坝体的上游坡中,达到防渗的目的.斜坡面上土工膜与垫层结构面的抗滑稳定直接影响到工程的安全运行.摩擦试验模拟了复合土工膜与粗粒料垫层结构面之间的摩擦特性,得到复合土工膜与粗粒料垫层结构面之间的剪应力和摩擦角.试验中剪应力具有明显的峰值和破坏后的残余值.试验结果表明,复合土工膜与坝体粗粒料垫层结构面的剪应力-剪应变关系为应变软化型.     

高层建筑结构体系简析

随着各种新技术新材料新科技的不断产生和高效施工方法的出现,未来的高层建筑结构将向着更合理的结构设计体系和考虑环保、节能、舒适、多功能等可持续发展观念的人性化设计方向发展,文章对高层建筑结构的设计特点进行了分析,从结构体系方面论述了现有各种结构承重体系及其特点,最后提出了高层建筑结构体系的发展趋势.     

玉米籽粒剪切破碎的试验研究

在微机控制的电子拉压试验机上,对辽北主栽玉米品种东单0号和富油1号的玉米种子籽粒进行了剪切破碎的试验研究,分析了在不同作用力、不同含水率下的玉米籽粒剪切特性.试验结果表明:玉米籽粒在不同侧面、不同方向加载的剪切力有显著差异;含水率不同时,剪切破碎载荷也不同,其原因与玉米籽粒的内部结构、玉米籽粒的形状等因素有关.研究成果对进一步研究玉米籽粒的力学特性、破碎机理、设计新型玉米粉碎机有重要的意义.     

基于ANSYS CFX的细沟水流切应力分析

为探明细沟断面的发育过程,利用流体力学软件ANSYS CFX 15.0.7对细沟的发育变化过程进行数值仿真,研究细沟断面水流流速及切应力分布,结合实测细沟发育,分析了细沟断面水流流速特征和切应力特征,从计算流体力学角度探索了细沟在水流冲刷情况下的断面发育机理。结果表明:利用CFX数值仿真建模的方法,得到了染色法测定细沟水流流速时的修正系数为0.78。宽浅式细沟断面切应力小于窄深式断面,细沟水流切应力主要集中在1.41~2.10 Pa之间。水流切应力决定着细沟断面的发育,断面各点的切应力与断面各点发育较为吻合,切应力与断面各点的发育密切相关。