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L型抗滑桩加固土坡特性的离心模型试验与有限元模拟研究
1
作者 彭秀华 刘素嘉 +1 位作者 张涵轲 张嘎 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期315-324,共10页
L型抗滑桩在传统等截面抗滑桩的基础上加入横段,有效提高桩的稳定性和加固边坡效果。本文采用离心模型试验与数值模拟相结合的方法研究了L型抗滑桩加固土坡的变形特征与桩土相互作用。基于离心模型试验得到了L型抗滑桩加固土坡的位移场... L型抗滑桩在传统等截面抗滑桩的基础上加入横段,有效提高桩的稳定性和加固边坡效果。本文采用离心模型试验与数值模拟相结合的方法研究了L型抗滑桩加固土坡的变形特征与桩土相互作用。基于离心模型试验得到了L型抗滑桩加固土坡的位移场,并采用有限元软件对离心模型试验过程进行了数值模拟,数值与试验结果得出的土坡荷载位移曲线吻合程度较高,水平位移分布趋势基本一致。模拟结果表明,L型抗滑桩的加固效果明显优于传统等截面抗滑桩,土坡位移减小约25%,桩转角减小约70%。通过对比、融合离心模型试验观测与数值模拟结果,分析了L型抗滑桩对土坡的加固效果及桩-土相互作用。横段上下侧的土压力分布相差很大,差距最大时上侧土压力仅为下侧土压力的20%左右。L型抗滑桩横段与土的摩擦力分布存在极小值,竖直段抗滑桩可以改变土坡位移场,使得内侧位移分布存在极大值。坡体受力变形分析结果表明,抗滑桩导致土坡出现土拱效应,L型抗滑桩的横段会进一步增强土拱效应,形成应力重分布,使横段所受土压力增大,提高抗滑桩的稳定性。 展开更多
关键词 L型抗滑桩 边坡 桩土相互作用 土拱效应 离心模型试验 数值模拟
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水润滑轴承用聚合物复合材料的摩擦学研究进展
2
作者 田颖 车清论 +2 位作者 贺仁 张嘎 郑少梅 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第1期111-122,162,共13页
聚合物复合材料因其优异的自润滑、高化学稳定性和减振降噪等特性而备受关注。以水作为工作介质的水润滑轴承具有环境友好、维护成本低及结构设计简单等特点,已被广泛应用于船舶、水电和化工等领域。首先总结了水润滑轴承用聚合物复合... 聚合物复合材料因其优异的自润滑、高化学稳定性和减振降噪等特性而备受关注。以水作为工作介质的水润滑轴承具有环境友好、维护成本低及结构设计简单等特点,已被广泛应用于船舶、水电和化工等领域。首先总结了水润滑轴承用聚合物复合材料特性,归纳了聚合物复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能及磨损机制,介绍了提高聚合物复合材料摩擦学性能的常规方法,并进一步探讨了材料内部结构、摩擦界面微观结构与材料宏观摩擦学特性的内在关联。指出促进水润滑聚合物-金属配副摩擦界面原位生长固体润滑特性转移膜,可弥补水膜润滑能力不足、显著提高配副的摩擦学性能,深入研究水润滑状态下复合材料的微观摩擦磨损机制,对于理解水润滑配副的摩擦学机理有重要的意义。 展开更多
关键词 水润滑轴承 聚合物复合材料 转移膜 摩擦学机理
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硫化钠体系中异极矿表面的硫化特性及硫化产物解析
3
作者 张嘎 王美丽 +2 位作者 和永新 王涵 丰奇成 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期629-642,共14页
通过多种分析检测方法揭示硫化钠体系中异极矿表面的硫化特性和机理,并对异极矿表面硫化产物进行分析测试。研究结果表明,硫化钠浓度对异极矿表面的硫化效果具有显著影响,即提高硫化钠浓度能促进矿浆溶液中硫组分与矿物表面反应,从而提... 通过多种分析检测方法揭示硫化钠体系中异极矿表面的硫化特性和机理,并对异极矿表面硫化产物进行分析测试。研究结果表明,硫化钠浓度对异极矿表面的硫化效果具有显著影响,即提高硫化钠浓度能促进矿浆溶液中硫组分与矿物表面反应,从而提高异极矿表面硫化产物的含量及矿物表面的疏水性。XPS和ToF-SIMS分析表明,异极矿表面的硫化产物并非单一的硫化物,而是由硫化物(S^(2−))和多硫化物(S_(n)^(2−))组成,且矿物表面多硫化物含量随硫化钠浓度的增加而增加,从而增强异极矿表面硫化产物的活性。 展开更多
关键词 硫化特性 异极矿 硫化钠浓度 硫化锌组分 多硫化物
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砂砾石加高软基路堤变形特性的离心模型试验研究
4
作者 邓敏维 陈天翼 +2 位作者 廖镇华 牟太平 张嘎 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第S02期115-121,共7页
砂砾石因其变形小、透水性强、价格低廉等特点,作为路基填筑材料比普通素土性能更好,可用于控制扩建路基的差异沉降。文章采用土工离心模型试验开展砂砾石加高软基路堤的变形特性研究,并通过与普通填土加高的对比试验进一步探讨加高软... 砂砾石因其变形小、透水性强、价格低廉等特点,作为路基填筑材料比普通素土性能更好,可用于控制扩建路基的差异沉降。文章采用土工离心模型试验开展砂砾石加高软基路堤的变形特性研究,并通过与普通填土加高的对比试验进一步探讨加高软基路堤中砂砾石加高层的特性。试验结果表明,旧路堤沉降较小,新路堤沉降较大,新、旧路堤交界处会发生局部较大沉降。砂砾石由于密度较小且模量较高,减小了路堤加高层的沉降,特别是使加高层内的变形更加均匀。砂砾石层在相对较软的下覆非加高层和浅层软基中引起了应力扩散,减小了这些土层的不均匀变形。砂砾石层对软基变形的影响局限在一定深度,该影响深度约为非加高层高度的2/3。 展开更多
关键词 路堤扩建 砂砾石 软土地基 沉降变形 离心模型试验
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降水条件下抗滑桩-锚杆加固边坡的离心模型试验研究
5
作者 张泽蔚 刘素嘉 张嘎 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期206-209,共4页
锚杆抗滑桩是一种加固边坡的有效结构。本文进行了水位下降条件下素土坡与锚杆抗滑桩组合结构加固土坡的离心模型试验,测量了边坡的位移场变化,分析了锚杆抗滑桩的行为以及土体的变形特性。试验结果表明,锚杆抗滑桩加固导致边坡位移显... 锚杆抗滑桩是一种加固边坡的有效结构。本文进行了水位下降条件下素土坡与锚杆抗滑桩组合结构加固土坡的离心模型试验,测量了边坡的位移场变化,分析了锚杆抗滑桩的行为以及土体的变形特性。试验结果表明,锚杆抗滑桩加固导致边坡位移显著减小、改变了滑裂面连续性,并使得坡体破坏表现出显著渐进性。水位下降条件下锚杆抗滑桩加固土坡的破坏过程与变形局部化表现出显著的耦合特性。锚杆抗滑桩结构使得边坡变形均匀化,阻挡了桩侧土体滑动,从而延迟了边坡破坏。 展开更多
关键词 边坡 抗滑桩 锚杆 离心模型试验 桩土相互作用
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地下渗漏条件下地基与隧洞响应的离心模型试验研究
6
作者 田谷雨 刘素嘉 张嘎 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期226-229,共4页
地下管线的渗漏会导致路面发生沉降,威胁着周围土体和相邻结构的安全。采用离心模型试验方法探究了地下渗漏条件下周围土体与结构的响应。通过测定土体含水率变化以获取渗流场信息,通过应变片测量隧洞的应力应变响应。随着渗漏量的积累... 地下管线的渗漏会导致路面发生沉降,威胁着周围土体和相邻结构的安全。采用离心模型试验方法探究了地下渗漏条件下周围土体与结构的响应。通过测定土体含水率变化以获取渗流场信息,通过应变片测量隧洞的应力应变响应。随着渗漏量的积累,土体含水率先上升后达到稳定,而应变与沉降持续增长。渗漏对沉降产生影响的土体局限在一定范围内,沉降影响区增长速度随渗漏积累逐渐放缓。初期影响区形状呈现倒锥形。随着渗漏量的增大,影响区基本充满隧洞上部并扩散至下部,影响区的面积在隧道下部增长缓慢,且边界面接近水平。土体的不均匀沉降导致临近的隧洞产生弯矩,弯矩的增长先快后慢,与土体的沉降变化规律相近。 展开更多
关键词 地下渗漏 土体沉降 渗流 离心模型试验
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面板堆石坝面板出现裂缝工况下的渗流分析 被引量：31
7
作者 张嘎 张建民 洪镝 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期420-425,共6页
以公伯峡面板堆石坝为例,分析了面板出现裂缝的非常工况下的渗流场,以探讨裂缝对大坝渗流场和渗透稳定性的影响。根据大坝设计剖面和地形剖面剖分网格,采用固定网格有限元全场渗流分析方法,计算了堆石坝防渗结构发生水平或竖向裂缝非常... 以公伯峡面板堆石坝为例,分析了面板出现裂缝的非常工况下的渗流场,以探讨裂缝对大坝渗流场和渗透稳定性的影响。根据大坝设计剖面和地形剖面剖分网格,采用固定网格有限元全场渗流分析方法,计算了堆石坝防渗结构发生水平或竖向裂缝非常工况下大坝渗流场和渗流量。计算结果表明,基岩上部弱透水层的渗透性对大坝渗流场具有重要影响;面板附近垫层过渡料区中出现较大的渗透坡降,但随着离裂缝距离的增加较快衰减;裂缝的方位和宽度对渗流量和其附近的垫层过渡料区的渗流场有较大影响。 展开更多
关键词 公伯峡 渗流 有限元 面板堆石坝 裂缝 宽度 方位
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土与结构接触面试验中的土颗粒细观运动测量 被引量：47
8
作者 张嘎 张建民 梁东方 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期903-907,共5页
建立了包括设备、算法及软件的细观测量系统以用于测量土与结构接触面试验中土颗粒的运动。基于图像相关分析理论提出了一种新的补零相关分析算法以确定不同数字图像上的相关标记点,其测量精度可达亚像素量级。建立了跟踪并测量土颗粒... 建立了包括设备、算法及软件的细观测量系统以用于测量土与结构接触面试验中土颗粒的运动。基于图像相关分析理论提出了一种新的补零相关分析算法以确定不同数字图像上的相关标记点,其测量精度可达亚像素量级。建立了跟踪并测量土颗粒运动的细观测量算法,编制了相应软件,实现了分析过程的程序化和自动化。对粗粒土与结构接触面剪切试验过程中的土颗粒运动进行了测量,初步证明了该技术的实用性。测量结果表明结构面附近的土颗粒由于结构面影响出现较大的变位,这种变位随着离结构面距离的增加而减小。 展开更多
关键词 接触面 测量 细观 相关分析 图像处理
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边坡破坏过程离心模型试验的应力位移场研究 被引量：20
9
作者 张嘎 王爱霞 +1 位作者 牟太平 张建民 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期2637-2641,共5页
提出了一种确定离心模型试验过程中边坡的应力和位移场及其变化过程的方法。基于物理测量与数值模拟相结合的思路,首先采用离心场非接触位移测量技术测量出边坡的位移场;然后通过数值模拟和反演分析等途径算出边坡的应力场。该方法已成... 提出了一种确定离心模型试验过程中边坡的应力和位移场及其变化过程的方法。基于物理测量与数值模拟相结合的思路,首先采用离心场非接触位移测量技术测量出边坡的位移场;然后通过数值模拟和反演分析等途径算出边坡的应力场。该方法已成功用于多个边坡离心模型试验中的应力位移场的确定,表明了该方法可以较好地得出离心模型试验过程中边坡的应力和位移场。边坡离心模型试验结果表明,边坡的破坏过程与应变局部化和应力集中的过程有着密切联系。 展开更多
关键词 边坡 离心模型试验 渐进破坏 测量 数值模拟
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基于图像分析的土坡离心模型试验变形场测量 被引量：22
10
作者 张嘎 牟太平 张建民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期94-97,共4页
开发了离心场条件下土坡离心模型试验变形场非接触测量技术并进行了实际应用。基于图像相关分析理论,开发了新的土坡离心模型试验过程中土体位移非接触测量系统以观测离心机运行中土坡的位移。针对简单土坡进行了离心模型试验,测量了土... 开发了离心场条件下土坡离心模型试验变形场非接触测量技术并进行了实际应用。基于图像相关分析理论,开发了新的土坡离心模型试验过程中土体位移非接触测量系统以观测离心机运行中土坡的位移。针对简单土坡进行了离心模型试验,测量了土坡的位移场变化过程。测量结果规律性好,表明该非接触测量技术能够较好地测定离心模型试验中土体侧面任意点在任意时刻的位移,适用于离心场环境中土坡变形过程的测量。加载导致土坡在某些位置出现变形集中,意味着这些位置发生了应变局部化。应变局部化的发展与土坡破坏有着密切联系。 展开更多
关键词 土坡 试验 离心模型试验 测量 图像分析
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大型土与结构接触面循环加载剪切仪的研制及应用 被引量：121
11
作者 张嘎 张建民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期149-153,共5页
研制了TH -2 0t大型土与结构接触面循环加载剪切仪 ,可用于粗粒土与结构的接触面单调和循环加载试验 ,研究接触面的受力变形机理及规律。该设备可直接在接触面法线方向上施加常压力、常位移和常刚度 3种边界条件 ,施加较大的法向应力 ;... 研制了TH -2 0t大型土与结构接触面循环加载剪切仪 ,可用于粗粒土与结构的接触面单调和循环加载试验 ,研究接触面的受力变形机理及规律。该设备可直接在接触面法线方向上施加常压力、常位移和常刚度 3种边界条件 ,施加较大的法向应力 ;进一步改进了接触面变形及应力的测量技术 ,可从宏观和细观两个方面对接触面受力变形进行精确测量。试验表明 ,该设备能够较好地再现和研究粗粒土与结构接触面的主要物理力学特性 ,包括接触面的切。 展开更多
关键词 剪切仪 接触面 粗粒土 试验仪器 力学特性
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粗粒土与结构接触面单调力学特性的试验研究 被引量：114
12
作者 张嘎 张建民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期21-25,共5页
使用新研制的大型土与结构接触面循环加载剪切仪,对粗粒土与人工粗糙钢板接触面在单调荷载作用下的力学特性进行了较系统的试验研究。从宏观和细观两个角度进行了测量,分析总结了粗粒土与结构接触面的基本力学特性和受力变形机理。试验... 使用新研制的大型土与结构接触面循环加载剪切仪,对粗粒土与人工粗糙钢板接触面在单调荷载作用下的力学特性进行了较系统的试验研究。从宏观和细观两个角度进行了测量,分析总结了粗粒土与结构接触面的基本力学特性和受力变形机理。试验表明:接触面的厚度约为5～6倍的平均粒径;接触面受剪时表现出明显的相对法向位移,其变化趋势与法向应力有关;接触面的变形可分解为同时发生、互相影响的土与结构交界面上的滑移变形以及结构面附近的土在结构面约束之下的剪切变形两部分,而后者是引起相对法向位移的主要原因;结构面粗糙度、土的种类和法向应力等因素对接触面的力学特性具有重要影响。 展开更多
关键词 粗粒土 接触面 试验 剪切仪 结构面粗糙度
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循环荷载作用下粗粒土与结构接触面变形特性的试验研究 被引量：70
13
作者 张嘎 张建民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期254-258,共5页
使用新研制的大型土与结构接触面循环加载剪切仪,对粗粒土与结构接触面在循环荷载作用下的力学特性进行了系统的试验研究,从宏观和细观两个层次进行了分析测量,讨论了循环荷载作用下接触面受力变形的规律和机理。试验表明,在循环荷载作... 使用新研制的大型土与结构接触面循环加载剪切仪,对粗粒土与结构接触面在循环荷载作用下的力学特性进行了系统的试验研究,从宏观和细观两个层次进行了分析测量,讨论了循环荷载作用下接触面受力变形的规律和机理。试验表明,在循环荷载作用下,粗粒土与结构接触面的相对法向位移总体上表现为单调增长,但在一个剪切循环内表现出有规律的增减变化,因此接触面的剪胀体变可以划分为可逆性和不可逆性两个分量。接触面表现出由于初次剪切造成的细观结构异向性导致的宏观结构异向性。剪切过程中接触面存在着土颗粒破碎和剪切压密两种物态变化机制,共同支配着接触面力学性质的变化。 展开更多
关键词 粗粒土 接触面 变形 循环荷载 循环剪切 动力特性
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粗粒土与结构接触面统一本构模型及试验验证 被引量：54
14
作者 张嘎 张建民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1175-1179,共5页
在试验基础上建立了一个可统一描述粗粒土与结构接触面力学特性的本构模型。提出了新的建模思路,基于试验得到的接触面本构规律建立了模型的数学公式及参数确定方法。进行了多种法向边界条件下接触面单调和循环剪切试验,采用新建立的模... 在试验基础上建立了一个可统一描述粗粒土与结构接触面力学特性的本构模型。提出了新的建模思路,基于试验得到的接触面本构规律建立了模型的数学公式及参数确定方法。进行了多种法向边界条件下接触面单调和循环剪切试验,采用新建立的模型对试验结果进行了预测,模型预测结果与试验结果吻合良好。该模型参数易于确定,能够统一地描述包括单调与循环加载条件下接触面的应变软化、剪胀规律、异向性等主要力学特性,能够合理地考虑受载过程中接触面的物态及相应力学特性的演化,能够统一地描述低法向应力到高法向应力范围内接触面的力学响应。 展开更多
关键词 接触面 本构关系 模型 损伤 弹塑性 试验
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粗颗粒土的应力应变特性及其数学描述研究 被引量：59
15
作者 张嘎 张建民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1587-1591,共5页
大型三轴试验研究了粗颗粒土的应力应变特性及邓肯-张模型的适用性。试验结果表明粗颗粒土表现出明显的低围压下体胀高围压下体缩的体变性质,邓肯-张模型在描述粗颗粒土的体变特性方面存在不足。基于试验结果提出了新的体变描述公式,在... 大型三轴试验研究了粗颗粒土的应力应变特性及邓肯-张模型的适用性。试验结果表明粗颗粒土表现出明显的低围压下体胀高围压下体缩的体变性质,邓肯-张模型在描述粗颗粒土的体变特性方面存在不足。基于试验结果提出了新的体变描述公式,在未增加模型参数的条件下提出了邓肯-张模型的改进模型。采用改进模型对多种粗颗粒土三轴试验结果进行了预测,结果初步表明改进模型能够更好地模拟粗粒土的体变特性。 展开更多
关键词 三轴试验 粗颗粒土 本构模型 应力应变关系 邓肯-张模型
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溪洛渡水电站上游围堰渗流分析及防渗型式比较 被引量：13
16
作者 张嘎 张建民 江春波 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第E01期82-87,共6页
本文采用固定网格有限元渗流分析方法 ,对溪洛渡水电站上游围堰五种防渗结构型式进行了二维和三维渗流分析 ,分析结果具有良好的规律性 ,表明了该方法的可靠性。计算结果表明碎石土斜心墙防渗型式的抗渗性能要优于土工膜斜墙防渗形式。... 本文采用固定网格有限元渗流分析方法 ,对溪洛渡水电站上游围堰五种防渗结构型式进行了二维和三维渗流分析 ,分析结果具有良好的规律性 ,表明了该方法的可靠性。计算结果表明碎石土斜心墙防渗型式的抗渗性能要优于土工膜斜墙防渗形式。一般的土石坝渗流分析需要考虑基岩透水性较强部分空间分布的三维特性。 展开更多
关键词 溪洛渡水电站 渗流 有限元法 围堰 土石坝
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土的基本特性及本构关系 被引量：10
17
作者 张嘎 王刚 +1 位作者 尹振宇 杨仲轩 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期105-118,共14页
面对土的外延持续拓展、内涵不断深化、本构模拟精度要求日趋提升的挑战,土的基本特性与本构关系研究要回归初心,面向工程需求,聚焦于达到工程分析精度而需要刻画的土的宏细观一体化特性,称作土的工程本征性。工程本征性主要有三相性、... 面对土的外延持续拓展、内涵不断深化、本构模拟精度要求日趋提升的挑战,土的基本特性与本构关系研究要回归初心,面向工程需求,聚焦于达到工程分析精度而需要刻画的土的宏细观一体化特性,称作土的工程本征性。工程本征性主要有三相性、各向异性、摩擦性和剪胀性等几个方面,其内涵和发展趋势基于研究现状进行探讨。研究与刻画土的工程本征性时,应基于一体化的思路,注重细观特征和宏观特性刻画精度的均衡性,即:宏观层面的研究指导在细观层面有目标的观测,而不需要无止境的追求各类细观层面的细节;细观层面的研究为宏观层面的刻画提供充分依据,从而克服脱离细观机理的唯象假设。以土的工程本征性为核心探讨土的基本特性与本构关系研究的宏细观一体化建模方法,结合强度理论和多过程耦合模型等课题探讨研究现状与发展趋势。简要回顾本构理论研究的重要进展,指出土的本构理论研究已经具备深厚积累,以期为宏细观一体化的工程本征性研究奠定坚实的基础。 展开更多
关键词 土 基本特性 本构关系 三相性 各向异性 摩擦性 剪胀性
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夹有泥皮粗粒土与结构接触面力学特性试验研究 被引量：39
18
作者 张嘎 张建民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1374-1378,共5页
进行了粗粒土与结构之间夹有泥皮和无泥皮两种状态的接触面单调和循环剪切试验,初步研究了夹有泥皮时接触面静动力学特性的规律和作用机理。试验表明,泥皮对粗粒土与结构接触面的力学特性有重要影响。当泥皮不厚时,接触面仍表现出粗粒... 进行了粗粒土与结构之间夹有泥皮和无泥皮两种状态的接触面单调和循环剪切试验,初步研究了夹有泥皮时接触面静动力学特性的规律和作用机理。试验表明,泥皮对粗粒土与结构接触面的力学特性有重要影响。当泥皮不厚时,接触面仍表现出粗粒土与结构接触面的基本力学特性。泥皮越厚,接触面的抗剪强度越低,相对法向位移会越大。当泥皮极厚时,泥皮将隔断粗粒土与结构面的接触而成为泥皮与结构接触面。泥皮对接触面力学特性的影响程度不仅与泥皮本身的特性及其厚度有关,还与构成接触面的结构面材料与粗粒土的特性有关。 展开更多
关键词 接触面 粗粒土 泥皮 试验 力学特性
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