宁夏大学课题组2025年9月在岩土工程学术期刊《Engineering Geology》发表了题为“Inherent anisotropy of aeolian sand with different bedding angles in true-triaxial tests”（真三轴试验条件下不同层理角度风积砂的固有各向异性研究）的学术文章。本研究联合运用GDS真三轴试验系统与应力路径控制技术，对不同沉积角度风积砂开展多应力路径剪切试验，提出"应力路径-固有各向异性耦合控制"机制，系统揭示中主应力与沉积角对力学行为的协同影响规律，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稳定性评价提供直接依据。
https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2025.108272
*论文版权归原作者和出版方所有，本文仅为学习交流。
以下是对这项成果的简要介绍：
论文摘要
本研究在控制平均主应力的条件下，通过不同应力路径（由中主应力系数定义）开展了真三轴试验，以探究沉积角与中主应力对风积砂力学行为的耦合影响。
试验结果表明，抗剪强度与峰值内摩擦角随沉积角引起的固有各向异性而变化，这一现象在中主应力系数为0.4时尤为显著，该条件下因剪切带萌生导致强度明显降低。尽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破坏，其效应逐渐凸显，轴对称条件除外。更有趣的是，固有各向异性对轴对称条件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。
试验结果证实，固有各向异性对力学行为影响的显现根本上取决于既有应力状态与所施加的特定应力路径。本研究为含层理面工程地质问题的稳定性评估提供了有价值的见解，尤其适用于复杂应力环境。
试验设备
本研究使用了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，可以直接给立方体的试样从X、Y和Z三个方向施加不同的应力，实现真正的三轴受力情况，可以用于研究复杂的加载过程，主应力旋转现象，平面应变等复杂三轴受力情况。
相关图表
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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-ε₁ curves and u-ε₁ curves for b = 0.8.
Fig. 12. ε₁-ε₂ and ε₁-ε₃ 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
本研究通过真三轴试验系统揭示了层状砂土力学行为的本质特征。研究发现，层理角本身并非控制强度的主导因素，其影响在非轴对称应力状态下被显著放大。中间主应力的引入改变了剪切带的启动机制，导致特定层理角在峰值应力前出现脆性弱化现象。这一发现对工程实践具有重要警示意义：若仅依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，可能导致安全储备被高估。
研究亮点
真三轴条件下层理效应的实验研究：在真三轴应力条件下，通过试验方法系统研究了层理角对土体力学行为的影响。
强度与内摩擦角的层理依赖性：试验结果揭示了强度和内摩擦角随层理角变化的规律，呈现出明显的各向异性特征。
剪切带启动导致的强度骤降：当中间主应力参数 b = 0.4 时，剪切带的启动引发试样强度突然降低，表现出脆性弱化特征。
临界状态的综合控制机制：临界状态取决于固有各向异性与应力路径的共同作用，而非单一因素主导。
备注：论文及摘要等为论文原文的中文译文，仅供快速参考；若遇语义或技术细节歧义，请以英文原文为准。完整研究内容、参数取值及验证数据请查阅原文。
