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。     

SHPB冲击技术在岩石动态力学教学实验中的应用

利用霍普金森冲击压杆试验系统(SHPB)测量岩石在冲击荷载下的动态力学性能,开设自主探究性科研实验教学项目,让学生了解岩石动态力学性能与静态力学性能的区别,以及围压对动应力下岩石的有利作用,学习SHPB系统进行岩石动载实验的原理和理论方法,熟练掌握SHPB实验设备操作过程及数据处理方法。通过该教学实验,锻炼了学生的实践动手能力及科研素养,增强了学生科研创新与探索精神。     

离散元法模拟研究加载路径对预制裂缝岩石试样裂纹扩展特性的影响（英文）

目的：结构面是岩体的重要组成部分,其对岩体工程结构的变形和失稳有着重要的影响。本文旨在探究加载路径和围压对预制裂缝试样裂纹扩展和强度的影响,揭示不同加载路径下含预制裂缝岩石试样的微观破坏机理。创新点：1.设计可以模拟各种工程场景（如隧道、边坡开挖）下应力状态变化的加载路径,包括轴向加载试验、围压卸载试验和围压卸载伴随的轴向加载试验;2.研究试样裂纹扩展路径及其与加载路径和围压的关系;3.通过对局部应力集中和裂纹类型的分析,探讨影响断裂过程的微观机制。方法：1.基于试验数据,开展离散元模拟参数校准,实现对岩石试样宏观力学参数的再现（表3和图4）;2.基于校准获得微观参数,并开展三种加载路径下预制裂缝岩石试样数值模拟试验,获得加载路径与围压对试样裂纹扩展的影响（图5～12）;3.通过分析试样加载过程的应力分布以及微裂纹类型的占比,获得预制裂缝试样裂纹扩展的微观机理（图13～16）。结论：1.预制裂缝岩石试样加载过程中,裂纹扩展路径与轨迹受围压与加载路径的共同作用,围压的增大降低了加载路径对裂纹扩展的影响。2.加载过程中,不同类型裂纹的产生主要与不同局部应力的集中有关;在轴向加载条件下,会出...     

单轴应力下煤裂隙演化规律及数学表征

为了探究单轴应力加载过程中煤的天然裂隙结构演化规律及数学表征方法,基于计算机断层(computed tomography, CT)扫描试验,重构了能准确描述天然裂隙结构的三维数值模型,开展了煤样的单轴压缩数值模拟试验。引入长度、开度、裂隙度和分形维数表征裂隙空间形态,分析表征参数随载荷增加的变化规律,揭示了单轴应力加载过程中煤裂隙结构的演化特征。研究发现天然煤层内部多为小尺度裂隙,加载过程中裂隙演化可分为2个阶段：第一阶段,即加载初期,裂隙被压实闭合,对比未加载时,裂隙长度上限值下降44%,裂隙度下降35%,分形维数下降22%;第二阶段,随载荷增加,煤内部裂隙开始发育,峰值载荷时,长度平均上升10%,裂隙长度最小区间的分布频率上升12%,开度最小区间的分布频率上升50%。研究成果为揭示煤体在载荷作用下的裂缝扩展规律、有效实施水力压裂技术提供了理论依据。     

橡胶自密实混凝土多龄期抗压强度试验研究

浇筑了13批次共123个标准试块分别进行7、28、60、90d龄期的抗压试验。试验结果表明:橡胶的掺入改善了自密实混凝土脆性破坏形态,降低了各龄期强度,同掺量下掺橡胶粉强度最低,掺1~2mm橡胶颗粒的强度最大;7d龄期强度可达60d龄期强度的65%~80%;橡胶掺量不大于30%的试件,60d龄期强度已经趋于稳定,橡胶颗粒掺量40%的试件28d龄期强度已趋于稳定;拟合了橡胶粒径、掺量与强度的预测公式,7d龄期与后期强度的经验公式,与试验结果对比吻合较好。     

交通荷载下黏土改良尾矿砂动力非线性特性试验研究

为了研究交通荷载作用下黏土改良尾矿砂的动力特性,对尾矿砂和改良尾矿砂开展了一系列分级加载动三轴试验,分析了不同频率、围压和黏土掺量对改良尾矿砂动应力应变骨干曲线、动弹性模量和阻尼比的影响。结果表明：改良尾矿砂的骨干曲线呈非线性特征,随频率和围压的增加向上偏移,随黏土掺量的增加呈先升后降趋势;动弹性模量随频率和围压的增大而增大,随黏土掺量的增加先增大后减小;最大动弹性模量随频率和围压的增大近似线性增大,随黏土掺量的增加在掺量为30%时出现峰值;阻尼比随频率和围压的增大而减小,随黏土掺量的增加先减小后增大;黏土对尾矿砂的改良效果显著,最佳掺量为30%左右。     

大骨料混凝土在双轴压应力状态下的变形和强度试验研究

利用大连理工大学自行研制改造的液压伺服静、动态三轴试验系统对不同骨料级配和尺寸的混凝土试件在双向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究.试验所用试件有3种:采用大坝原级配最大骨料粒径为80 mm的立方体试件以及相应的湿筛混凝土试件,尺寸分别为250mm×250mm×250 mm,150 mm×150 mm×150 mm和100 mm×100 mm×100 mm.试验过程中,测得了所有试件两个加载方向的应力和应变,以及未加载方向上的侧向变形,并根据试验结果,系统地探讨了不同级配混凝土的双轴抗压强度、极限变形、应力-应变曲线以及破坏形态的变化规律,发现大骨料混凝土在双轴压作用下的极限强度和变形能力要比相应的湿筛小骨料混凝土提高的更多,最后分别在主应力空间和主应变空间建立了不同级配混凝土的破坏准则,这为水工大体积混凝土按多轴强度理论进行设计提供了试验依据.     

高强钢筋约束混凝土柱的抗震性能

以普通钢筋(400 MPa)和高强钢筋(1000 MPa)为约束箍筋,通过低周反复水平加载试验,对比分析了6组不同配筋率和间距的高强钢筋约束混凝土柱的轴压破坏形态和抗震性能.结果表明:普通钢筋约束混凝土试件的位移延性分别低于相同配筋率下的高强钢筋约束混凝土试件;无论是在相同配箍率还是在相同箍筋间距条件下,高强钢筋约束高...     

砂土剪胀特性的试验研究

为了研究有效应力路径以及围压对砂土剪胀特性的影响,开展了不同应力路径、不同围压下的三轴试验,并对试验结果进行了对比分析。结果表明:初始应力状态相同时,3种应力路径等σ_3试验、等p试验、等σ_1试验的剪胀性依次增强;常规三轴压缩试验的试样处于低应力水平,而偏压固结的等σ_1试验、等p试验、等σ_3试验的试样处于中等应力水平。在4种应力路径的整个加载过程中,试样应变硬化阶段的剪缩性随着围压的增大而减小,剪胀性不明显;而在应变软化阶段剪胀性随着围压的增大而减小。高围压下砂土的剪胀性与低围压有所不同。在围压低于p=400 kPa时,围压越小,越快出现剪胀,围压越大剪胀性越大;而围压达到p=533.3 kPa时,体应变相对于p=400 kPa时反而减小了,剪胀性变小。     

大尺度板架轴向压载荷实验加载系统仿真研究北大核心

为寻求轴向均布压载荷单独作用与表面载荷联合作用下大尺度板架轴向压载荷实验的最佳加载系统,以及研究加载系统与板架结构的相互作用关系,模拟搭接与焊接的2种板架与工装连接形式、单/双2种作动器数量和6种作动器基座尺寸,建立计算模型,并与理想轴向均布压载荷模型在结构响应、失效模式以及板架与工装的相互作用方面进行比较分析,揭示了大尺度板架模型结构响应随作动器基座尺寸的变化规律,发现针对所研究的板架结构,采用双动器400mm×400mm基座尺寸的搭接连接形式与理想状态的结构响应最为接近,各工况下失效模式一致,应力响应差异在–4.11%~–2.69%之间,x轴位移响应差异在1.32%~1.64%,z轴位移响应差异在2.49%~25.18%,极限承载力差异在–2.17%~0.69%。     

LC40全轻页岩陶粒钢纤维混凝土三轴受压试验研究

利用大连理工大学的大型静、动真三轴试验机,对强度等级为LC40的全轻页岩陶粒混凝土和掺入钢纤维的钢纤维页岩陶粒混凝土进行了等比例三轴受压试验。试验中,观察了试件的破坏形态,测得了试件的三轴受压极限强度、塑性应变、峰值应变、总应变以及应力-应变曲线。结果表明,全轻页岩陶粒混凝土以及掺入钢纤维以后的钢纤维陶粒混凝土在三轴受压状态下,强度和变形较单轴受压有显著增大,并伴随有明显的平台流塑现象。因此,在工程设计中将应力平台流塑段强度及其对应的塑性应变作为轻骨料混凝土的设计强度和设计应变。最后,基于八面体应力空间建立了其相应的破坏准则,拉、压子午线与静水压力轴在高压应力区有交叉点,其破坏曲面是闭口的、子午线光滑、外凸的曲线,且钢纤维页岩陶粒混凝土的破坏包络面被相应的不掺钢纤维的页岩陶粒混凝土所包围。     

航天器连接螺栓强度试验研究

对于航空航天结构中承受耦合载荷的螺栓，国内外尚未形成标准的测试及强度校核方法。为此，提出了一种耦合受力连接螺栓强度试验方法。根据连接螺栓工作状态，设计了试验加载工装，利用偏心加载的方式实现螺栓耦合受力。结合试验和有限元方法，对耦合承载螺栓连接结构的强度行为进行研究。结果表明，耦合受力显著降低了螺栓的承载能力，在极端偏心加载工况下螺栓破坏载荷仅为标定载荷的44.0%。     

玄武岩/玻璃混杂纤维水泥砂浆的力学性能研究

以玄武岩/玻璃混杂纤维制备纤维水泥砂浆,分析了混杂纤维的掺量对水泥砂浆强度的影响。试验结果表明:玻璃纤维的最佳掺量为0.5%,玄武岩纤维的最佳掺量为1.5%。在此掺量下水泥砂浆3d,7d和28d的抗折强度分别为4.51MPa,6.17MPa和7.47MPa;抗压强度分别为16.66MPa,30.78MPa和62.55MPa,显著优于空白样水泥砂浆性能。但其价格远远低于相同量的玄武岩纤维,因而两者可以一并作为添加物用于增强水泥砂浆。     

复杂应力下充填体破坏能耗试验研究

应用先进的MTS和INSTRON刚性伺服试验机对不同灰砂比的充填体进行了常规三轴、无侧限单轴动态、静态抗压强度试验,测得了各种相关力学参数,得到了对应的荷载-位移和应力-应变全曲线,根据所得试验力学参数和压缩试验的性质,将单个试件、单位体积、单位质量的破坏能耗作为考查指标,计算了三轴和单轴抗压动态、静态加载方式下的破坏能耗,计算过程中消除了负位移产生的不利影响,通过统计回归建立和分析了围压与能耗的函数关系和不同情况下破坏能耗的变化及规律,对矿山顺利回采矿柱、维护采场及巷道顶板稳定、控制地压、防止地表塌陷、环境保护等具有现实意义.     

岩石三轴多级围压加载试验方法与数据统计分析的研究

试验规程规定常规的岩石三轴试验需要5件以上的岩石试件,对于岩石试件少或取芯困难的工程,就无法满足数量上的要求;其次岩石具有较大的离散性,常规岩石三轴试验得出的结果离散性较大.作者在刚性伺服三轴试验机上通过简单的控制方式,采用单块或少量试件,实现多级围压作用下加载的三轴试验,同时对数据进行了统计分析.使用该方法确定的粘聚力低于常规试验值而内摩擦角变化不大,同时该方法可以降低岩石试件间的差异对试验结果的影响.     

钢管混凝土柱与钢梁节点性能研究

本文通过对4个方钢管混凝土中柱与钢梁外加强环式节点的拟静力试验,研究节点在不同轴压比条件下节点的破坏特征、破坏机理和抗震性能等。试验结果表明,在达到极限强度后节点的强度及刚度退化缓慢,具有较好的延性和变形能力,具有良好的耗能能力。     

304L不锈钢粉末的温压行为与烧结行为

比较了304L不锈钢粉末在不同压力下温压成形与冷压成形的生坯密度和生坯强度,并研究了烧结温度对304L粉末烧结性能的影响。试验结果表明,304L不锈钢粉末的温压生坯密度和生坯强度都高于冷压生坯密度和强度。在800 MPa的压制压力下,304L的温压生坯密度为7.07 g.cm-3,比冷压提高了0.24 g.cm-3,生坯强度为35.6 MPa,比冷压提高了22.8%。在1 300℃温度下真空烧结后,304L不锈钢粉末压坯的密度为7.50 g.cm-3,抗拉强度为471 MPa,延伸率为47.7%,硬度为65 HRB。     

颗粒集合体变形破坏特征离散元计算分析

应用离散单元法研究了颗粒土试样在传统三轴压缩、平面应变和直剪3种不同荷载条件及不同初始条件下的变形破坏特性,从微观角度分析了不同条件下颗粒土试样变形的根本物理机理.对不同初始孔隙比、不同围压、不同荷载条件下的试样变形和破坏进行了数值模拟计算分析.结果表明,离散单元法可以准确反映试样的变形情况和局部应变等特性.通过对微观颗粒行为包括颗粒旋转和颗粒平移及局部孔隙率的研究,从细微观角度解释了不同条件下试样的变形特性和局部应变的产生机理,结果显示,荷载条件是影响试样变形破坏模式的重要因素,土的微观行为特性是其宏观表现特性的根本的内在物理原因.     

蚀变岩在三向应力状态下的力学及变形特性研究

实际工程中的岩体总是处于三向应力状态下,研究三向应力状态下岩体强度和变形特性,对于岩土工程的设计施工具有重要意义。此次研究以某水电站工程项目为依托,对水电站左右坝肩的蚀变岩做了大量的常规三轴压缩试验。在此基础上,经过分析处理,得出了蚀变岩的抗剪强度指标与围压的相关关系,建立了应力-应变关系曲线的分阶段本构模型。在蚀变岩的力学特性研究方面进行了有益的探索,为工程设计和稳定性分析提供了重要的技术支撑。     

杠杆式小型围压三轴徐变仪器系统研究及应用

地质力学模型试验除了研究模型在外荷载作用下经过弹性、弹塑性或粘弹性阶段直至破坏的整个发展过程外，还必须考虑时间因素引起的模型材料的徐变变形。但是由于模型材料需要满足相似比，其弹性模量和强度都很低，无法直接使用现有的混凝土和岩石材料的徐变仪进行模型材料的徐变试验。作者针对地质力学模型试验中所使用的NIOS新型模型材料的徐变性能研究问题，进行了小型围压三轴徐变量测仪的研制，并成功应用于上述模型材料的徐变试验。