Work and energy equations and the principle of generalized effective stress for unsaturated soils

The effective stress principle has been efficiently applied to saturated soils in the soil mechanics and geotechnical engineering practice; however, its applicability to unsaturated soils is still under debate. The appropriate selection of stress state variables is essential for the construction of constitutive models for unsaturated soils. Owing to the complexity of unsaturated soils, it is difficult to determine the deformation and strength behaviors of unsaturated soils uniquely with the previous single-effective-stress variable theory and two-effective-stress-variable theory in all the situations. In this paper, based on the porous media theory, the specific expression of work is proposed, and the effective stress of unsaturated soils conjugated with the displacement of the soil skeleton is further derived. In the derived work and energy balance equations, the energy dissipation in unsaturated soils is taken into account. According to the derived work and energy balance equations, all of the three generalized stresses and the conjugated strains have effects on the deformation of unsaturated soils. For considering these effects, a principle of generalized effective stress to describe the behaviors of unsaturated soils is proposed. The proposed principle of generalized effective stress may reduce to the previous effective stress theory of single-stress variable or the two-stress variables under certain conditions. This principle provides a helpful reference for the development of constitutive models for unsaturated soils.

Measurements Of In Situ Stress And Mining-Induced Stress In Beiminghe Iron Mine Of China

In order to obtain the distribution rules of in situ stress and mining-induced stress of Beiminghe Iron Mine, the stress relief method by overcoring was used to measure the in situ stress, and the MC type bore-hole stress gauge was adopted to measure the mining-induced stress. In the in situ stress measuring, the technique of improved hollow inclusion cells was adopted, which can realize complete temperature compensation. Based on the measuring results, the distribution model of in situ stress was established and analyzed. The in situ stress measuring result shows that the maximum horizontal stress is 1.75-2.45 times of vertical stress and almost 1.83 times of the minimum horizontal stress in this mineral field. And the mining-induced stress measuring result shows that, according to the magnitude of front abutment pressure the stress region can be separated into stress-relaxed area, stress-concentrated area and initial stress area. At the -50 m mining level of this mine, the range of stress-relaxed area is 0-3 m before mining face; the range of stress-concentrated area is 3-55 m before mining face, and the maximum mining-induced stress is 16.5-17.5 MPa, which is 15-20 m from the mining face. The coefficient of stress concentration is 1.85.

Analysis and optimization of stress wave propagation in two-dimensional granular crystals with defects

Granular crystals are compact periodic assemblies of elastic particles in Hertzian contact whose dynamic response can be tuned from strongly nonlinear to linear by the addition of a static precompression force. This unique feature allows for a wide range of studies that include the investigation of new fundamental nonlinear phenomena in discrete systems such as solitary waves, shock waves, discrete breathers and other defect modes. In the absence of precompression, a particularly interesting property of these systems is their ability to support the formation and propagation of spatially localized soliton-like waves with highly tunable properties. The wealth of parameters one can modify (particle size, geometry and material properties, periodicity of the crystal, presence of a static force, type of excitation, etc.) makes them ideal candidates for the design of new materials for practical applications. This thesis describes several ways to optimally control and tailor the propagation of stress waves in granular crystals through the use of heterogeneities (interstitial defect particles and material heterogeneities) in otherwise perfectly ordered systems. We focus on uncompressed two-dimensional granular crystals with interstitial spherical intruders and composite hexagonal packings and study their dynamic response using a combination of experimental, numerical and analytical techniques. We first investigate the interaction of defect particles with a solitary wave and utilize this fundamental knowledge in the optimal design of novel composite wave guides, shock or vibration absorbers obtained using gradient-based optimization methods.

A via L-arginina-óxido nítrico no transtorno depressivo e sua associação com a função plaquetária e o estresse oxidativo

O transtorno depressivo (TD) é um fator de risco cardiovascular independente que apresenta elevada morbi-mortalidade. Recentes evidências sugerem a participação do óxido nítrico (NO), potente vasodilatador e anti-agregante plaquetário, na patogênese de doenças cardiovasculares e psiquiátricas. A síntese do NO ocorre através da conversão do aminoácido L-arginina em L-citrulina e NO, pela ação da enzima NO sintase (NOS). Esta tese aborda o papel da via L-arginina-NO em plaquetas de pacientes com TD e sua associação com a função plaquetária e estresse oxidativo. Para análise comportamental da depressão em modelo animal, foi utilizado o modelo de estresse pós-natal de separação única (SMU). Os animais foram divididos em quatro grupos para a realização do estudo: Grupo Controle Sedentário (GCS), Grupo Controle Exercício (GCE), Grupo SMU Sedentário (SMUS) e Grupo SMU Exercício (SMUE). O treinamento físico (TF) dos animais englobou 8 semanas, com duração de 30 minutos e uma velocidade de treinamento estabelecida pelo teste máximo (TE). Para o estudo em humanos, 10 pacientes com TD com score Hamilton: 201, (média de idade: 384anos), foram pareados com 10 indivíduos saudáveis (média de idade: 383anos). Os estudos em humanos e animais foram aprovados pelos Comitês de Ética: 1436 - CEP/HUPE e CEUA/047/2010, respectivamente. Foi mensurado em humanos e em animais: transporte de L-arginina, concentração GMPc, atividade das enzimas NOS e superóxido dismutase (SOD) em plaquetas e cortisol sistêmico. Experimentos realizados somente em humanos: expressão das enzimas NOS, arginase e guanilato ciclase através de Western Blotting. A agregação plaquetária foi induzida por colágeno e foi realizada análise sistêmica de proteína C-reativa, fibrinogênio e L-arginina. Para o tratamento estatístico utilizou-se três testes estatísticos para avaliar as diferenças das curvas de sobrevida: Kaplan-Meier, e os testes de Tarone-Ware e Peto-Prentice. Em humanos, houve uma redução do transporte de L-arginina, da atividade das enzimas NOS e SOD, e da concentração de GMPc em plaquetas, e nas concentrações plasmáticas de L-arginina no grupo com TD em relação ao grupo controle. Foi observado um aumento dos níveis plasmáticos de fibrinogênio no TD. Esses resultados demonstram uma inibição da via L-arginina-NO-GMPc e da enzima anti-oxidante SOD em pacientes com TD sem afetar a função plaquetária. Em relação ao TF, para o modelo animal, foram encontradas alterações iniciais quanto à distância percorrida e tempo de execução do TE entre os grupos controles e o grupos SMUs, apresentando estes últimos menores valores para o TE. Após 8 semanas de TF, verificou-se um maior influxo no transporte de L-arginina para o SMUE em comparação ao grupo SMUS. As diferenças observadas para o tempo e a distância percorrida no TE inicial entre os grupos controle e no modelo de estresse foram revertidas após as 8 semanas de TF, demonstrando o efeito benéfico do exercício físico na capacidade cardiorespiratória em modelos de depressão.