西部侏罗系砂岩低温单轴力学特性试验研究

为研究西部侏罗系砂岩在冻结条件下的力学特性,以内蒙古葫芦素冻结法施工风井为工程背景,采用MTS-816岩石伺服实验机对粉砂岩在相同含水率不同温度以及相同温度不同含水率条件下进行单轴试验,并根据试验数据绘制应力-应变曲线.试验表明:通过冻结后,随着温度的降低,砂岩的单轴抗压强度明显提高,含水率越大,冻结后对低温的反应越敏感,强度也较高;降低冻结温度后砂岩的弹性模量增大,并且呈现脆性变形增强,塑性变形减弱的趋势;破坏形式多是劈裂的脆性破坏.并分析单轴强度与温度和含水率的关系,拟合了关系曲线.     

重塑黄土抗拉特性研究

通过单轴拉伸试验,研究重塑黄土的拉伸特性.结果表明:在单轴拉应力作用下重塑黄土的应力应变曲线为应变硬化型,试样的破坏表现为脆性破坏.初始含水率对重塑黄土抗拉强度的影响极其显著,在干密度一定时,抗拉强度随初始含水率的增大呈先增后减的趋势,抗拉强度的最大值并非是土样最优含水量对应的值;干密度对重塑黄土抗拉强度有重要影响,抗拉强度随干密度的增大而增大;试样破坏时的极限拉应变随含水率的增大呈现先减小后增大的变化规律.     

季节冻土冻融循环过程中水分迁移试验研究

文章对哈尔滨地区的粉质粘土进行了冻结过程的水分迁移试验,考察了含水率、冻结温度及干密度在封闭系统的条件下对粉质粘土中水分迁移的影响。结果表明,控制含水率和干密度相同,顶板的冻结温度越高,水分迁移量越大,顶板冻结温度为-3℃的水分迁移量较冻结温度为-9℃的水分迁移量大;控制顶板冻结温度和干密度相同,初始含水率大的试样,水分迁移量大;控制顶板冻结温度和含水率相同,水分迁移量随干密度的增加而减小。     

砂土冻融特性试验研究

为探究外界条件对砂土在冻融过程中的温度及水分迁移的影响,分别控制水分补给状态、冷端温度以及土体的初始含水率进行单因素研究。以顶端单向冻结的方式,对冻融过程中土体不同高度处的温度及含水率进行监测。试验结果表明:随着冻结锋面的下移,温度影响范围内各高度处的温度均有所降低,含水率也呈现出不同程度的减少;高冷端温度冻结下,不同系统状态土样各高度的温度及含水率变化基本一致,水分补给对砂土的水分重分布影响不大;温度对土体的冻深及水分迁移量有显著影响,温度低冻深大,相同高度处的含水率存在差异,温度低水分迁移量大;不同初始含水率冻融后土体温度变化趋势相同,初始含水率本身对土体的水分迁移量不存在影响,但从客观上减缓冻结锋面的推进速度,增大了水分迁移量。     

掺木质素花岗岩残积土的单轴抗压强度特性

将木质素掺入花岗岩残积土,通过击实和单轴压缩试验,对比研究了木质素掺量和含水率变化对土样压实性和单轴抗压强度特性的影响。结果表明:在试验范围内,掺入木质素后,花岗岩残积土土样干密度对含水率的敏感性增大;随着木质素掺量的增加,各土样的最优含水率先降低后升高,最大干密度先增大后减小。随着含水率的减小,花岗岩残积土土样的单轴抗压强度逐渐增大;随着木质素掺量的增加,在较高含水率下,各土样单轴抗压强度总体上呈下降的趋势,在较低含水率下土样的强度得到有效提高。     

脆性材料单轴压缩力学特性的加载速率效应

利用电子材料试验机及岩石三轴试验机对铸铁、煤、砂岩3种脆性材料进行了不同加载速率下的单轴压缩试验,得到了它们的应力-应变曲线及抗压强度与压缩率随加载速率的变化曲线。研究结果表明:①3种脆性材料的抗压强度随加载速率的变化趋势各不相同。随着加载速率的增加,铸铁的抗压强度先减小后增加,煤样的抗压强度先增加后减小,而砂岩的抗压强度则持续减小。②随着加载速率的增加,铸铁、煤的抗压强度与各自的压缩率有相同的变化趋势。③铸铁的抗压强度是煤样的近15倍,而煤样的最大压缩率是铸铁的近28倍。     

冻融循环作用下冻结冰碛土剪切特性

针对中国西南某高速铁路昌林段沿线冰碛土的特殊环境,通过相似级配法对冻结冰碛土进行固结排水直剪试验,研究冻融循环次数与初始含水率对冻结冰碛土力学性能的影响。结果表明：冻融循环次数是影响冻结冰碛土抗剪强度的重要因素,而初始含水率影响不大;该土样的抗剪强度与冰饱和度密切相关,在初始含水率为8%～12%时存在最大值;冻融循环致使土体强度持续降低,较低初始含水率时的强度损失与冻融次数基本呈线性关系,高初始含水率时前期冻融循环对土体的破坏作用更为明显;2个因素对土体内摩擦角的影响不大,对黏聚力的影响显著。引入综合性参数(K),建立了黏聚力与K值的指数函数模型,回归分析结果表明,该模型能够较好地描述K值与黏聚力之间的关系。     

残积土表面蒸发强度影响因素的试验分析

为确定残积土表面蒸发强度影响因素的敏感程度及其模型,以2种花岗岩残积土为例,采用自制室内蒸发试验,分析了温度、风速、太阳辐射、空气湿度、压实度、含水率对蒸发强度的影响规律,并标定了E0—θ模型的参数．结果表明,土体在高温（40℃）条件下蒸发强度约为低温（5℃）条件下的10-20倍;受太阳辐射时蒸发强度约为相同温度下不受太阳辐射时的1．5～2倍;有风条件下土表蒸发强度约为无风状态下的2～4倍;空气湿度越低蒸发强度越高;随着土壤压实度的增加,土壤蒸发强度逐渐减小,但其影响较小;土体蒸发强度随含水率降低呈减小趋势,并可近似为直线关系．因此,在确定土袁蒸发强度时应重点考虑温度、风速、空气湿度、太阳辐射、含水率的影响;E0-θ蒸发模型适用于花岗岩残积土的蒸发强度模型,相关指数均在0．9以上．     

不同外边界条件下冻结黏土冻胀力试验研究

在自行研制的一套温度、压力、位移、水分均可控的人工冻土多功能冻胀试验系统上,开展了不同外载荷,单、双向冻结模式,预留一定冻胀量等不同外边界条件下黏土冻胀力试验。得出外荷载对冻胀力发展有明显抑制作用,冻胀力变化曲线由上凸型逐渐向下凹型过渡;冻结模式对冻胀力影响很大,双向冻结模式条件下使冻胀力增长明显,但增幅随冷源温度降低呈二次曲线衰减;同一试样的冻胀力与冻胀量可用二次抛物线来拟合。试验获得了更接近工程现场实际冻结工况下黏土冻胀特性,为多排管冻结设计提供参考。     

强震触发黄土滑坡发生机制试验

为了进一步研究不同地震破坏程度后黄土的变形特性及稳态强度,通过MTS土动三轴仪进行了不同围压(100、150、200 k Pa)、不同动应变(0,1%、2%、3%)条件下的饱和黄土静力剪切试验。结果表明:在相同试样条件下,应力路径对稳态强度影响极小,不同震动破坏程度的试样在试验结束后的残余强度几乎相等;黄土液化后的稳态强度随着初始孔隙比的减小而增加;饱和度主要对黄土的黏聚力产生影响;初始有效固结压力与稳态强度有良好的拟合关系。比较震后斜坡重力驱动剪应力与稳态强度的关系,可判断斜坡会否发生破坏。     

PS加固不同含水率遗址土体的特性研究

PS对干旱区土遗址防风化处理具有良好的加固效果,多年的试验研究和现场施工表明,遗址土体含水条件对PS渗透加固有显著的影响.PS加固土遗址有一定的含水适应范围,3%～9%含水率范围内为最优加固条件,且在3%～9%含水率范围内加固效果适应性呈略偏向于3%含水率条件的抛物线形式.本文通过对吐鲁番地区交河故城遗址土以水、3%PS、7%PS溶液拌制制备的试样,在不同含水率条件,对分别采用模数3.85、浓度5%的PS溶液渗透加固1至3遍,观察试样渗透过程中的形态变化,并测试渗透量、渗透速度、声波曲线、破坏强度;同时分析微观结构的变化,进一步研究PS溶液对不同含水率条件下遗址土体的渗透特性及加固效果,探索不同自然含水条件下,PS溶液渗透加固土遗址的强度特点及适应性.     

基于不同水灰比的发泡混凝土的微观力学性能研究

为研究单轴压缩下水灰比对发泡混凝土延性特征的影响,对六种不同水灰比（P=0.50、0.53、0.56、0.59、0.62和0.65）发泡水泥混凝土试样进行单轴压缩试验,利用峰值应力及残余应力获得发泡混凝土的脆性度系数随水灰比的关系,最后对破坏后混凝土的端口进行电镜扫描获得其微观结构。结果表明：随着水灰比的增加,发泡混凝土的单轴抗压强度降低,峰值应变及残余应变升高;发泡混凝土的峰后应力降、峰后应力下降的相对速率及脆性度随水灰比的增加而逐渐减小;随着水灰比的增加,脆性特征试样分布减少,而韧窝数量及尺寸逐渐增加,且韧窝间彼此相互贯通趋势加强。脆性度及微观形貌特征的演变说明水灰比越高,发泡混凝土的脆性度越低。     

宿州市祁南煤矿区含煤岩系岩石力学性质探讨

本文对宿州区域内祁南煤矿区内岩层进行采样分析.所采样品主要是细砂岩、粉砂岩以及泥岩,着重从岩石的岩性特征以及含水情况两方面进行分析研究.在对岩石的物理性质进行分析,得出单轴抗压强度、抗压强度、含水率、泊松比、粘聚力、内摩擦角等物理性质指标.在对岩性对岩石的强度分析中得出细砂岩的强度最大,所采样品属于软质岩类;对含水量与强度的分析中得到,含水率越大,岩石的强度越小的性质.     

巷道赋存灰白砂岩力学性质试验研究

对于承受四面来压荷载、服务年限较长的巷道工程,获取岩石的物理力学性质具有十分重要的理论及现实意义。通过对南山煤矿现场取样,随后将岩样加工成标准试件进行单轴压缩试验,在常规试验工作的基础上,研究了该矿赋存灰白砂岩的物理力学性质。试验研究结果表明：（1）单轴压缩试验条件下,灰白砂岩抗压强度、弹性模量和泊松比分别为40.55-85.39 MPa、23.6-40.6 GPa、0.22-0.32,并表现出较大差异性;（2）灰白砂岩在单轴压缩试验条件下其破坏形式以竖向劈裂为主,并出现有试样整体破碎现象。该研究结果为巷道工程的掘进、设计及维护提供了有力的基础依据。     

非饱和弱膨胀土残余强度的试验研究

通过采用全自动残余强度试验仪,对合肥四个区非饱和弱膨胀土在不同的竖向应力作用下进行四次反复剪切试验,分析初始含水率为17.8%,20.5%,22.6%的弱膨胀土在不同竖向应力作用下的残余强度特性.研究表明:初始含水率越大,残余强度越低;竖向应力越大,残余强度越大;通过数值分析,得出残余强度指标c与含水率呈指数函数关系,φ与含水率呈对数函数关系,并提出经验公式,为合肥地区非饱和弱膨胀土和边坡稳定提供理论借鉴.     

高温后高强高性能混凝土双轴压强度规律与破坏准则

利用大型静动真三轴试验机,进行了常温20℃以及200,300,400,500和600℃高温后高强高性能混凝土在7种应力σ2∶σ3=0∶-1,-0.20∶-1,-0.30∶-1,-0.40∶-1,-0.50∶-1,-0.75∶-1,-1.00∶-1双轴压试验.单双轴压试块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm立方体.受压面的减摩垫层为3层塑料薄膜中间夹3层黄油.测得了双轴主压方向的静态强度,剖析了温度和应力比对单、双轴压强度发展趋势的影响规律以及试件破坏形态.试验结果表明:随温度的升高,高温后高强高性能混凝土的单轴压强度并不一定降低;双轴压强度相对于其单轴的提高倍数取决于应力比、不同温度等级后的高强高性能混凝土"脆硬性".提出了修正的带有温度和应力比参数高强高性能混凝土Kupfer-Gerstle破坏准则公式.     

季节冻土粉质粘土冻融循环作用下抗剪强度试验研究

研究季节冻土区粉质粘土冻融后的力学指标变化规律,以哈尔滨地区的粉质粘土为研究对象,进行了不同含水率,不同冻结温度,不同冻融循环次数及干密度情况下的剪切试验.试验结果表明:粉质黏土硬度随含水率的上升而增加,并且因循环次数增加而变硬.     

不同应力比对脆性材料断裂的影响研究

应用材料破坏分析软件MFPA2D(Material Failure Process Analysis),模拟了平面应力下双向应力比不断变化条件下脆性材料的不同破坏失稳过程,以玻璃为例,重点研究了玻璃在复杂应力状态下不同双向应力比对脆性材料裂纹扩展和断裂的影响.研究结果表明,裂纹失稳扩展时的应力强度因子值随着双向应力比的升高而升高.该结果证明双向应力确实对脆性材料的断裂韧性有影响.通过将理论分析得出的应变失效准则与数值模拟研究结果及试验结果的比较研究表明,应变失效准则作为脆性材料在双向应力下的断裂准则是可行的.     

冻结作用下砂土水盐运移规律试验研究

研究冻结作用下土壤中的水盐再分配及初始含水率和冻结温度对水盐迁移的影响。采用室内单向冻结实验,在冻结过程中对土壤的温度、含水率以及电导率进行连续测量并对溶质(NaCl)浓度随时间的变化进行了分析。结果表明：(1)在冻结过程中,上部冻结区域的溶质浓度大于未冻区的溶质浓度;(2)初始含水率和冻结温度对土壤中水分及溶质浓度有着很大的影响,冻结温度的降低和初始含水率的增加可加大溶质迁移量;(3)土壤过大的含水率使冻融速率减缓,在冻结初期导致土壤上端因势能等原因溶质浓度下降,但更多的水分携带更多的溶质进入冻土层,最终含水率的增加造成溶质迁移量的增加。     

渗流水压力分级加载岩石蠕变模型

采用RLW-2000M微机控制煤岩流变仪,以细粒砂岩为研究对象,对三轴压缩条件下岩石孔隙水压力分级加载蠕变试验进行了蠕变特性及模型研究.重点分析了孔隙水压力分级加载时蠕变条件下岩石的应变、渗流体积演化曲线,同时对不同渗流水压力分级加载条件下的岩石蠕变演化曲线进行了模型分析和对比.试验结果表明,逐级加载孔隙水压作用下细粒砂岩的蠕变曲线符合蠕变演化三阶段特征;利用西原体模型进行理论与实验蠕变曲线对比,蠕变方程曲线与实验曲线的演化规律吻合.