宁夏大学课题组2025年9月在岩土工程学术期刊《Engineering Geology》颁发了题为“Inherent anisotropy of aeolian sand with different bedding angles in true-triaxial tests”(真三轴试验前提下分歧层理角度风积砂的固有各向异性钻研)的学术文章。本钻研结合使用GDS真三轴试验系统与应力蹊径节造技术,对分歧沉积角度风积砂发展多应力蹊径剪切试验,提出"应力蹊径-固有各向异性耦合节造"机造,系统揭示中主应力与沉积角对力学行为的协同影响法规,证实固有各向异性效应随剪切变形发展而渐进凸显并导致临界状态非唯一性,为复杂应力环境下含层理面工程地质问题不变性评价提供直接凭据。

https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2025.108272
*论文版权归原作者和出版方所有,本文仅为进建互换。
以下是对这项成就的简要介绍:
论文提要
本钻研在节造均匀主应力的前提下,通过分歧应力蹊径(由中主应力系数界说)发展了真三轴试验,以探索沉积角与中主应力对风积砂力学行为的耦合影响。
试验了局批注,抗剪强杜纂峰值内摩擦角随沉积角引起的固有各向异性而变动,这一景象在中主应力系数为0.4时尤为显著,该前提下因剪切带萌生导致强度显著降低。只管固有各向异性在剪切初始阶段的影响可忽略不计,但随着剪切变形持续发展直至试样粉碎,其效应逐步凸显,轴对称前提之表。更有趣的是,固有各向异性对轴对称前提下试样的临界状态影响甚微,而中主应力与沉积角的耦合作用则导致临界状态的非唯一性。
试验了局证实,固有各向异性对力学行为影响的显露底子上取决于寂仔应力状态与所施加的特定应力蹊径。本钻研为含层理面工程地质问题的不变性评估提供了有价值的见解,尤其合用于复杂应力环境。
试验设备
本钻研使用了GDS真三轴试验系统GDSTTA等设备。

GDS真三轴试验系统
真三轴测试系统”是一套用于土力学性质三轴试验的仪器,能够直接给立方体的试样从X、Y和Z三个方向施加分歧的应力,实现真正的三轴受力情况,能够用于钻研复杂的加载过程,主应力旋转景象,平面应变等复杂三轴受力情况。
有关图表
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Fig. 1. Geological engineering hazards affected by bedding planes.

Fig. 2. Sampling location and particle size distribution.

Fig. 3. Plot of the bedding angle versus the principal stress rotation angle.

Fig. 4. True-triaxial apparatus (operating principal diagram).

Fig. 5. The pedestal for adjusting the bedding angle of the specimen.

Fig. 6. Aeolian sand specimens with different bedding angles.

Fig. 7. Effective stress path under undrained tests.

Fig. 8. Phase transformation line summary.

Fig. 9. q-ε? curves and u-ε? curves for b = 0.8.

Fig. 12. ε?-ε? and ε?-ε? relationships for different b, p, and α (p = 400 kPa).

Fig. 15. Active points, which represent the significant impact of α on the stress-strain behaviour for the first time.

Fig. 16. Plots of the peak shear stress qmax versus the bedding angle α.

Fig. 17. Shear bands at b = 0.4 and p = 400 kPa.
论文结论
本钻研通过真三轴试验系统揭示了层状砂土力学行为的性质特点。钻研发现,层理角自身并非节造强度的主导成分,其影响在非轴对称应力状态下被显著放大。中央主应力的引入扭转了剪切带的启动机造,导致特定层理角在峰值应力前出现脆性弱化景象。这一发现对工程实际拥有沉要警示意思:若仅凭据传统的轴对称试验参数进行设计,将系统性低估层状砂土在真实三维应力环境下的失稳风险,可能导致安全储蓄被高估。
钻研亮点
真三轴前提基层理效应的尝试钻研:在真三轴应力前提下,通过试验步骤系统钻研了层理角对土体力学行为的影响。
强杜纂内摩擦角的层理依赖性:试验了局揭示了强度和内摩擦角随层理角变动的法规,出现出显著的各向异性特点。
剪切带启动导致的强度骤降:傍边间主应力参数 b = 0.4 时,剪切带的启动引发试样强度忽然降低,阐发出脆性弱化特点。
临界状态的综合节造机造:临界状态取决于固有各向异性与应力蹊径的共同作用,而非单一成分主导。
备注:论文及提要等为论文原文的中文译文,仅供急剧参考;若遇语义或技术细节歧义,请以英文原文为准。齐全钻研内容、参数取值及验证数据请查阅原文。
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