张志超
- 作品数：12 被引量：245H指数：5
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- 砂-黏土中结合水含量及渗透性的非等温耦合效应
- 2024年
- 土体结合水性质、渗透性及温度之间的耦合关系,很大程度上决定了土体的温度-渗流-应力耦合行为。开展了非等温条件下饱和土的结合水含量及渗透性试验研究,以揭示温度变化对不同粒径和黏粒含量土体吸附结合水含量和渗透系数的影响机制。研究表明,温升可导致土体吸附结合水含量显著降低,且结合水含量-温度关系显著依赖于颗粒粒径和黏粒含量。由于土粒间的相互作用及结构性效应依赖于黏粒含量及温度,成型砂土/低含黏土和黏土/高含黏土样结合水含量分别不同程度地高于和低于散状土样。同时,温度升高将引起土体渗透系数不同程度的增大,这与升温下自由水运动黏度和吸附结合水含量的降低等因素密切相关,这些因素的作用程度又依赖于黏粒含量和土体孔隙率。在非等温条件下,忽略结合水效应将分别高估和低估低黏粒含量和高黏粒含量土体的渗透性随温度的变化。
- 黄远浩张志超肖杨肖杨
- 关键词：饱和土温度
- 桩-土界面的非等温不排水剪切行为分析被引量：1
- 2022年
- 为了研究界面粗糙度、温度变化和超固结比(over consolidation ratio,OCR)对桩-土界面剪切强度、孔压响应和体积变形影响,采用应变式直剪仪对直剪盒加以改造,分别对光滑和粗糙两种混凝土-饱和黏土界面进行非等温固结不排水剪切试验.结果表明,当OCR≤3时,随着OCR值减小,从室温升温或者降温和提高界面粗糙度均能提高界面剪切强度,孔隙水压力为正值,升温或者降温时的孔压均低于室温情况;当OCR=6时,孔隙水压力为负值,在剪切过程中发生剪胀,升温或者降温反而会略微降低界面的剪切强度.当OCR≤3时,增大界面粗糙度或升高温度,都会削弱土体的软化现象,而降温会强化土体的软化现象;当OCR=6时,界面剪切性质基本不变.说明界面粗糙度和温度变化对界面剪切特性的影响只在OCR值较小时比较显著,当OCR值足够大时,影响基本可以忽略.
- 王晓强张志超王烁堯
- 关键词：饱和黏土固结不排水剪切特性温度效应超固结比
- 基于热力学理论的水泥石热–力耦合本构模型和有限元分析被引量：1
- 2018年
- 深层地热井中,水泥环在温度作用下的塑性和应力非线性对井下系统的封固性有重要影响。基于热力学理论,建立适用于水泥石的黏弹塑性热–力耦合本构模型。模型考虑了密度、弹性应变与温度之间的耦合关系以及弹性应变与耗散方程的耦合关系,能够模拟水泥石在等温试验中的诸多重要力学特性,以及在非等温试验中随温度升高而产生的强度和刚度衰减。在本构模型基础上开发瞬态传热的平面有限元程序,对中石油肯尼亚地热开发项目的套管–水泥环–围岩系统进行了温度和应力分析。研究发现,系统会在套管–水泥环界面和水泥环–围岩界面处产生应力集中,且界面处的温度附加应力在单调的温度荷载作用下呈现非单调性发展;能量耗散的考虑对于准确模拟水泥石的滞回特性和塑性变形发展十分重要。
- 王浩张志超程晓辉
- 关键词：水泥石有限元分析
- 跨断层地下管线振动台模型试验研究(Ⅰ)——试验方案设计被引量：27
- 2011年
- 本文针对跨断层地下管线的地震破坏特性,设计跨断层地下管线的振动台试验模型。首先根据试验条件,对整个模型体系进行相似比分析,设计了可以模拟走滑断层错动作用的模型土箱;其次对模型材料的物理力学特性进行室内试验,确定模型土的级配曲线和抗剪参数;然后根据管线承受断层作用的数值模拟结果,对传感器进行合理的布置;最后,介绍模型土的成形过程。
- 张志超王进廷徐艳杰
- 关键词：断层错动地下管线振动台试验
- 饱和土非等温固结和不排水剪切的热力学本构模型被引量：10
- 2013年
- 基于非平衡态热力学理论,建立了一种无需屈服面、流动法则等概念的非弹性多物理场力学模型。该模型引入耗散力、耗散流及颗粒熵概念,将土体颗粒层次的耗散机制及其引发的宏观能量耗散统一地描述为一组迁移系数和能量函数模型,从而得到非弹性变形的本构关系。考虑了温升时孔隙内原本无法自由流动的结合水向自由水转化并激发相应能量耗散的过程,以描述饱和土体的非等温固结行为。应用该模型对不同超固结比(OCR)饱和黏性土的非等温固结及温度对不排水剪切的影响进行了模拟并和实测数据进行对比,验证了模型的有效性。模拟结果表明:饱和土体的非等温固结行为与OCR值密切相关,且具有不可逆特性,在循环温度荷载作用下将产生变形累积;而温度对饱和土体不排水剪切强度的影响则依赖于土体类型及OCR值等因素。
- 张志超程晓辉
- 关键词：非平衡态热力学本构模型温度效应
- 清华热力学岩土模型与能源地下结构有限元模拟被引量：4
- 2020年
- 能源桩是利用建筑桩基础与周围岩土体进行热交换的新型结构和换热构件,具有高效开发利用浅层地温能和节省地下空间等优点。由于对桩周岩土体温度-应力耦合行为认识的匮乏,能源桩的设计和安全服役面临新的挑战。该文首先总结了饱和黏土温度-应力耦合的体积变化规律,简要评述了现有岩土热力耦合本构模型存在的问题;重点阐述了清华热力学岩土本构模型(Tsinghua thermodynamical soil model,TTS模型)的理论框架,给出了模型参数的物理意义和标定方法;最后开展了饱和高岭土升温排水试验和能源基础的有限元分析。基于TTS模型的有限元分析结果表明:升温过程中,能源基础的承载能力有微小降低,界面正应力、切应力均发生衰减;随着基础深度的增大,界面切应力随温度升高呈非线性增加,而界面正应力变化较小;升温降温后,桩土界面的接触减弱,基础沉降有所增大、承载能力有一定降低。
- 程晓辉赵乃峰王浩张志超
- 关键词：非平衡态热力学本构模型
- 粗粒料及粒间微生物胶结的破碎-强度-能量耗散研究进展被引量：1
- 2022年
- 粗粒料广泛应用于水利大坝、公路铁路路基及机场高填方边坡等对强度及变形要求较高的基础设施中.粗粒料颗粒粒径及颗粒强度离散性较其他岩土颗粒材料大,且在外荷载作用下易发生破碎;微生物胶结作为一种新型的绿色胶结方式,可以改善粗粒料的力学特性,抑制颗粒破碎.文章首先介绍了粗粒料颗粒强度相关理论分析方法:包括Weibull分布理论、尺寸效应、分形维数、雪崩动力学理论等;随后总结了研究粗粒料颗粒强度及变形特性的室内试验方法与技术:包括单颗粒破碎试验、一维压缩试验、声发射监测系统及微生物胶结技术;最后从粗粒料类别、外部环境因素、颗粒粒径、微生物胶结情况等方面对粗粒料单颗粒破碎试验和一维压缩试验结果进行分析,阐明了相关因素对颗粒强度、Weibull模量、压缩性、破碎量、声发射能量及能量耗散等的影响规律.研究成果有助于加深对粗粒料强度及变形特性的认识,也可推动粗粒料在实际工程中的应用.
- 孟敏强肖杨孙增春张志超张志超刘汉龙刘汉龙吴焕然史金权
- 关键词：粗粒料尺寸效应WEIBULL分布能量耗散
- 微生物灌浆加固液化砂土地基的动力反应研究被引量：165
- 2013年
- 饱和松砂地基在地震等周期性荷载作用下易发生液化,而松砂边坡在降雨或地下水位上升过程中易发生"静态"液化,这些都易造成路基沉陷、滑坡、地下管道及隧道的上浮等与液化相关的工程灾害。相对传统的地基加固技术,微生物灌浆加固技术是利用一项微生物成矿学的最新进展,即微生物诱导碳酸钙结晶技术,通过向松散砂土地基中低压传输微生物细胞以及营养盐,最终在砂土孔隙中快速析出碳酸钙胶凝结晶,改善地基力学性能。微生物灌浆加固技术具有扰动小、工期短、加固效果明显和低耗能等优势,是目前地基加固研究的前沿问题。通过标准动三轴及振动台试验来检测微生物灌浆是否能够用于液化地基加固。首先,概要介绍了微生物灌浆加固技术的原理、方法以及国内外研究发展水平,给出了适用于液化砂土地基加固的微生物灌浆方法。其次,通过标准动三轴及小型振动台试验,研究了微生物灌浆加固液化砂土的抗液化性能,以及其它动力性能,并与传统的液化地基加固方式进行了对比分析。试验结果表明,微生物灌浆加固砂柱及模型地基的抗液化性能显著提高。可以说,微生物灌浆技术在液化砂土地基加固方面具有潜在的工程实用价值和广阔的应用前景。
- 程晓辉麻强杨钻张志超李萌
- 关键词：液化砂土地基加固动力反应
- 跨断层地下管线振动台模型试验研究Ⅱ:试验成果分析被引量：24
- 2011年
- 针对跨断层地下管线进行振动台模型试验研究。试验中将钢管埋设在一个盛装砂土、可以模拟走滑断层错动作用的模型箱中,研究地下管线在承受断层错动时应变的分布规律和管周动土压力变化规律,并考察地下管线与断层的夹角以及管内水体的影响。试验结果表明:在跨断层地下管线中,管-土系统本身的动力效应的影响较小,可以忽略不计,而管内液体可能有较大的影响,不可忽略;在无法避开断层区域的情况下,地下管线最好与断层垂直;管线的最大应变发生在断层附近一定距离的位置;管-土动力相互作用及其变化规律对管道响应影响很大。
- 张志超王进廷徐艳杰
- 关键词：地下管线振动台试验断层错动土体
- 岩石蠕变的热力学本构模型及应用分析被引量：2
- 2016年
- 通过建立一个基于非平衡态热力学的岩石黏-弹-塑性本构模型,用以分析岩石的蠕变变形和蠕变失稳问题.该模型不同于经典弹-塑性模型,从可逆、不可逆能量过程及能量的涨落出发,推导得到了可统一描述岩石黏-弹-塑性行为的本构关系,无需屈服面、流动法则等概念.它通过将应力划分为弹性应力和黏滞应力来描述岩石的黏-弹性行为,而通过耗散流和涨落运动的概念来描述岩石的黏-塑性行为.分析表明,该模型可以反映岩石在高围压下延性破坏、在低围压下脆性破坏的特征,同时也可较好地预测岩石的蠕变变形和蠕变失稳规律,并可较好地阐述其中的物理机制.
- 由爽张志超纪洪广
- 关键词：岩石蠕变砂岩
