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国家自然科学基金(50974117): 作品数：31 被引量：187H指数：7; 相关作者：周国庆夏红春廖波陈国舟乔来军更多>>; 相关机构：中国矿业大学聊城大学中煤国际工程集团更多>>; 发文基金：国家自然科学基金深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金国家重点基础研究发展计划更多>>; 相关领域：建筑科学矿业工程一般工业技术天文地球更多>>

软弱夹层的极限荷载分析被引量：13: 2015年; 岩土体中的软弱夹层是一种广泛存在的地质体,由于其力学性质较差,容易给工程建设带来安全隐患,对其稳定性的研究逐步引起重视。根据塑性极限平衡分析方法,针对软弱夹层的承载稳定问题,将软弱夹层上下土层当作准刚性层,基于修正Prandtl挤压理论解答对软弱夹层的极限荷载进行了计算。分析过程中认为,准刚性层间的软弱夹层在极限状态下发生塑性挤出破坏,考虑到Prandtl挤压理论的剪应力解答在x方向上的不足,结合不同的边界应力条件,对软弱夹层中的应力分量和夹层表面的极限荷载进行了重新求解。推导的极限荷载实用计算式能综合考虑软弱夹层面的摩擦条件、土层自重及夹层周围的受力状态等因素,并与其他理论计算式的结果进行了对比分析。计算结果分析表明,不考虑土重时,该方法计算的夹层极限荷载随厚度变化规律与Prandtl方法基本一致;考虑土重影响时,该方法计算结果与规范法相似,但在夹层较厚时能更明确地反映宽度对极限荷载的影响。此外,夹层上下边界的摩擦条件对极限荷载的影响程度随夹层宽厚比的不同而变化,对于一定厚度的夹层存在几乎不受摩擦条件影响的临界宽度。其研究结果可为软弱夹层的承载稳定分析提供参考。; 殷勇周国庆; 关键词：软弱夹层极限荷载

土-地下结构界面层效应试验研究被引量：9: 2011年; 用粗糙钢板模拟地下结构面,利用DRS-1型超高压直残剪试验系统,研究了不同法向应力条件下福建标准中砂与地下结构接触面及界面层的剪切力学特性.结果表明:随着法向应力的改变,界面层内土体的力学特性发生明显变化.在相对低应力条件下,接触面及界面层内土体的剪切应力-剪切位移曲线均呈现出应变软化特性,但界面层内土体的抗剪强度高于接触面处的抗剪强度,发生明显的"界面层强化效应";反之,在相对高应力条件下,将发生"界面层弱化效应",即界面层内土体的抗剪强度低于接触面处的抗剪强度,接触面及界面层内土体的剪切应力-剪切位移曲线均呈现出应变硬化特性.利用"界面层效应因子"可以衡量界面层效应的类型及其强弱化程度.; 夏红春周国庆杜泽超; 关键词：地下结构法向应力界面层

深厚表土层中冻结壁物理模拟试验研究进展被引量：7: 2011年; 针对冻结法凿井工程面临的表土层厚度不断增加,而现有冻结壁的设计理论滞后于工程实践的问题,由于冻结壁是属于水、温度、应力、位移多场耦合的非线性问题,且冻结法凿井工程本身特殊力学行为(有压冻结-开挖卸载-支护加载),理论和数值模拟研究进展不能满足工程要求的现状.依据相似理论的物理模拟试验研究是目前条件最可能获得相对准确规律的研究手段,综述了国内外关于深厚表土层中冻结壁物理模拟试验的研究历史、现状以及存在的问题等,同时提出需要在以后研究中需要重点关注的问题.; 王建州周国庆徐健刘飞; 关键词：深厚表土层冻结壁

Fractal analysis of thermal conduction of loose coal被引量：2: 2010年; For deep mining engineering, heat transfer of coal mass is a vital factor in the thermal environment of coal mines. In order to study the thermal conduction mechanism, we obtained gray images of coal mass microstructure by scanning samples with a digital microscope. With the use of Matlab, these gray images were transformed into binary images, which were then transformed into a corresponding matrix consisting only of the values 0 and 1. According to the calculation method of box-counting dimension, we calculated the fractal dimension of the loose coal to be approximately 1.86. The thermal conductivity expressions of loose coal were derived based on the simulation method of thermal resistance. We calculated the thermal conductivity of loose coal by using a fractal model and compared the calculated values with our experimental data. The results show that the test data show an encourag-ing agreement with the calculated values. Hence fractal theory is a feasible method for studying thermal conductivity of loose coal.; WANG YijiangZHOU GuoqingWEI YazhiZHOU Yang; 关键词：松散煤体热传导 MATLAB 灰度图像扫描显微镜

砂-结构接触面直接剪切的物理试验与数值模拟被引量：7: 2015年; 利用DRS-1型超高压直残剪试验系统以及颗粒流软件PFC2D,对砂与地下结构的接触面分别进行了直接剪切物理试验与数值模拟,获得了砂与地下结构接触面力学特性的宏观表象及内在机理.结果表明:砂与地下结构接触面的剪切应力-剪切位移曲线随法向应力的增加,其应变软化特性逐渐减弱而硬化特性逐渐增强.在一定法向应力条件下,随着结构面粗糙程度的增加,应变软化特性增强,且达到峰值剪应力所需要的剪切位移逐渐减小;随着法向应力的增加,结构面粗糙度对接触面力学特性的影响程度降低.在一定的法向应力条件下,对同一结构面,接触面的剪切强度符合摩尔-库伦强度准则;不考虑颗粒破碎时,颗粒的"剪胀"是引起砂-结构接触面剪切强度变化的主要原因之一;当相对粗糙度R较小时,结构面的存在所引起的剪胀量较小,接触面的峰值剪应力较小;随着R增大,颗粒受结构面的约束,引起的剪胀量变大,峰值剪应力增加;当R增大到一定程度时,结构面对颗粒运动的约束作用所引起的试样剪胀量变小,峰值剪应力亦随之降低.; 夏红春李永松周国庆; 关键词：标准砂结构面直接剪切数值模拟法向应力

基于应变梯度塑性理论的土-结构接触面本构模型被引量：3: 2015年; 土-结构相互作用界面层内某点土颗粒的应力,不仅取决于该点的应变及变形历史,而且还取决于与该点邻近的诸多点的应力。结合早期的非局部理论,即考虑非均质材料微小结构之间的相互影响和作用,将非局部塑性剪切应变表达为其本身所对应参数的加权平均,考虑结构面粗糙度对界面层内土体力学特性的影响,建立了相对低应力条件下基于应变梯度塑性理论的土-结构接触面本构模型,模型中各参量物理意义明确。结果表明:利用该模型可以研究土与结构相互作用时接触面上的剪切应力与剪切应变间的关系,尤其是峰值剪应力后即软化阶段二者之间的相互关系。; 夏红春; 关键词：接触面应变梯度塑性理论本构模型

颗粒破碎对砂土剪切性质影响的离散单元研究被引量：4: 2011年; 采用离散单元方法,建立了圆形颗粒、不破碎非圆形颗粒和破碎非圆形颗粒的数值试验模型,进行了砂土的双轴剪切试验,研究了颗粒破碎现象对砂土物理力学性质的影响,分析了颗粒破碎和颗粒形状对试样强度的影响以及围压对颗粒破碎性质的影响。研究结果表明:颗粒破碎现象严重影响砂土的峰值强度以及体积应变性质,并且低围压下颗粒形状对强度影响大于颗粒破碎,随着围压增大,颗粒破碎的影响逐渐增强;围压影响颗粒破碎发生的速率和最终的破碎率;由对颗粒破碎的位置和试样内位移场的追踪可得到颗粒破碎的细观演化规律及破碎带的分布范围,破碎带分布范围与围压有关。; 李永松周国庆陈国舟周杰; 关键词：双轴试验颗粒破碎

岩土工程磁力模型实验土体相似材料的研制被引量：4: 2012年; 岩土工程磁力模型利用电磁力场来模拟重力场进行岩土工程问题的研究,模型中模型尺寸缩小n倍,重力加速度增加n倍,材料的容重、粘聚力、内摩擦角、弹性模量和泊松比等力学参数均可采用原型参数。基于正交实验设计方法研制了一种可用于磁力模型的磁敏性土体相似材料,材料选用石英砂为骨料,膨润土和双飞粉为胶结料,铁氧体为掺料。实验表明,新材料的容重为19～25kN/m2;粘聚力为0～54kPa,内摩擦角7～31°,可在地质力学与岩土工程磁力模型实验中模拟范围较广的土体材料。对相似材料进行力学实验,研究了磁粉含量与材料力学指标的变化关系。; 李瑞林周国庆陈国舟石高鹏李军; 关键词：岩土工程

不同含水量条件下黄土及黄土—加筋带接触面力学性质对比试验研究被引量：3: 2010年; 通过对不同含水量条件下两种干密度黄土以及黄土—加筋带接触面的直接剪切试验研究,对黄土本身和黄土—加筋带接触面极限抗剪应力与含水量、法向应力及干密度的变化关系进行了分析,结果表明塑限含水量是干密度对加筋效果起积极作用的界限含水量,且随法向应力和含水量增大,会出现黄土极限剪切应力小于相同法向应力条件下黄土—加筋带接触面极限剪切应力的现象,此现象不利于筋带加筋效果的发挥。; 乔来军商翔宇吕晓亮梁恒昌; 关键词：含水量黄土加筋带接触面

硅橡胶导电复合材料电性能的DC/AC测试被引量：3: 2012年; 对炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的伏-安特性进行了DC/AC测试.测试结果表明:该种导电复合材料具有非欧姆特性,电压与电流之间具有非线性关系.交流测试情况下,当交流电激励频率变化较小时,输出电流基本不受影响;而当频率变化较大时,输出电流发生了较明显变化,电流随着频率的增大逐渐增大.由此可知试样的电阻抗随着交流频率的增大而不断减小.在炭黑-碳纤维硅橡胶导电复合材料的导电体系中,隧道导电(电容阻抗)与搭接/接触导电(电阻阻抗)同时存在,隧道电流是非欧姆特性及频率增大时阻抗减小的主要原因.结果分析表明:对该类导电复合材料进行电阻(抗)测试时,需了解所使用测试仪器的激励电源模式.; 廖波周国庆刘卓典; 关键词：硅橡胶炭黑阻抗

国家自然科学基金(50974117)

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