Application of ultrasonic in strength measurement of similar materials of limestone

Similar materials such as cement, gypsum and sand are options for simulating limestone characteristic.A series of reasonable proportions are chosen to do similar experiments of Karst roof based on the proportions testing of small samples indoors. Applying on ultrasonic, the velocities of transverse wave and vertical wave of similar samples have been inspected with the sound wave instrument. Dynamic modulus of elasticity and Poisson's ratio of the samples have been educed. According to the testing data, the relationship between the transverse wave and vertical wave velocity, compressive strength and anti-bend strength are analyzed. It has been proved that the vertical wave velocity is better for reflecting compressive strength and anti-bend strength of similar materials than the transverse wave velocity. The vertical wave velocity increases with the strengthand dynamic modulus of elasticity.     

Prediction of uniaxial compressive strength and modulus of elasticity for Travertine samples using regression and artificial neural networks

Uniaxial Compressive Strength (UCS) and modulus of elasticity (E) are the most important rock parameters required and determined for rock mechanical studies in most civil and mining projects, in this study, two mathematical methods, regression analysis and Artificial Neural Networks (ANNs), were used to predict the uniaxial compressive strength and modulus of elasticity. The P-wave velocity, the point load index, the Schmidt hammer rebound number and porosity were used as inputs for both methods. The regression equations show that the relationship between P-wave velocity, point load index, Schmidt hammer rebound number and the porosity input sets with uniaxial compressive strength and modulus of elasticity under conditions of linear relations obtained coefficients of determination of (R2) of 0.64 and 0.56, respectively. ANNs were used to improve the regression results. The generalized regression and feed forward neural networks with two outputs (UCS and E) improved the coefficients of determination to more acceptable levels of 0.86 and 0.92 for UCS and to 0.77 and 0.82 for E. The results show that the proposed ANN methods could be applied as a new acceptable method for the prediction of uniaxial compressive strength and modulus of elasticity of intact rocks.     

尾矿砂塑性混凝土的力学特性

针对塑性混凝土具有弹性模量低、抗渗性及塑性变形特性良好等特点,利用尾矿砂配置了不同尾矿砂砂率和不同水泥掺量的塑性混凝土,对尾矿砂塑性混凝土试件分别进行了立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量等试验.利用极差分析探讨了砂率和水泥掺量等对尾矿砂塑性混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量的影响,得到了立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量随砂率和水泥掺量的变化规律.试验结果表明,尾矿砂塑性混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度随砂率的增加而降低,随着水泥掺量的增加,其立方体抗压强度和轴心抗压强度均逐步增大,弹性模量在砂率为50%处达到最大,随着水泥掺量的增加其弹性模量也逐步增大.     

新型岩石相似材料的研制

在研究了国内外近几十年岩土工程中常用的相似材料的研究现状,并分析了它们优缺点的基础上.通过试验测定不同水灰比和橡胶粉取代率时,改性水泥砂浆的表观密度、抗压强度、弹性模量和劈拉强度等物理力学性能的变化情况,总结这些物理参数随橡胶粉取代率、水灰比的变化规律,获得一种新型岩石相似材料.结果证明,这种新型岩石相似材料能很好地满足相似材料的选材要求,是一种比较理想的岩石相似材料,值得在其他模型试验中推广.     

高性能混凝土的力学性能研究

为了弄清高性能混凝土的有关力学性能,本文对龄期为５６天、抗压强度６０至１００ＭＰａ（加硅粉或不加硅粉）的高性能混凝土进行了试验研究。分析并讨论了抗压强度随时间变化和受干燥影响的试验结果。通过２０个试件的试验测得了静力弹性模量和泊松比的试验值,并用回归方法导出了弹性模量的线性方程式。     

灌孔速成墙抗压强度的试验研究

新型灌孔速成墙体是一种在新型轻质玻璃纤维石膏空心板内灌入混凝土而形成的墙体。本文对12块试件进行了竖向荷载下的抗压试验,研究了该种新型灌孔速成墙板在竖向荷载作用下的变形性能,并分析其在竖向荷载下的破坏机理,得出其应力—应变曲线,并推导出抗压强度的计算公式。     

基于检测方法的再生混凝土弹性模量试验研究

利用废弃混凝土加工制备为再生细集料,以再生细集料取代率为变量参数配置3种水胶比的再生骨料混凝土,通过混凝土标准弹性模量测试法、基于本构关系测试法以及超声波无损检测法,研究再生细集料取代率对富含砖粒再生混凝土弹性模量的影响规律以及超声波波速与弹性模量之间关系。试验结果表明,以应力-应变曲线上升段的割线斜率作为再生混凝土弹性模量值,该值随再生细集料取代率的变化规律与弹性模量试验测得的变化规律一致,呈现先增大后减小的趋势,且在取代率为30%时达到最佳状态。提出了以再生细骨料取代率为影响因素,富含砖粒再生混凝土立方体抗压强度与弹性模量关系计算模型,拟合出了超声波波速与再生混凝土弹性模量函数式。     

热老化条件下公路桥梁板式氯丁橡胶支座受压试验

公路桥梁橡胶支座比建筑橡胶支座更容易受到气候的影响。为了研究公路桥梁板式氯丁橡胶支座在热老化条件下的各项力学性能指标变化,将氯丁橡胶支座在高温试验箱中进行热老化处理20、40、60、80d,并采用压力试验机对其进行轴心受压试验。研究热老化对氯丁橡胶支座的承载力、极限抗压强度、竖向刚度、抗压弹性模量的影响。试验结果表明,在热老化条件下,氯丁橡胶支座更易发生脆性破坏,弹性阶段缩短,发生钢板外露、裂缝、层状破坏等现象更严重;承载力、极限抗压强度、竖向刚度、抗压弹性模量随热老化程度的加深而逐渐降低;采用最小二乘法对50年抗压强度及抗压弹性模量进行分析,衰减函数和衰减曲线基本符合幂函数变化规律。     

铁晶砂胶结类岩石材料的参数敏感性分析

为了得到高重度、低强度、低模量的岩石相似材料模型,采用正交试验设计的方法对铁晶砂胶结类岩石试样材料参数进行敏感性分析。以骨料含量,铁粉:重晶石粉,(铁粉+重晶石粉):粗石英:细石英以及水泥:石膏为4因素3水平,相应设计了9组不同材料的配比方案对胶结试样进行研究。通过单轴压缩试验得到不同配合比材料岩样的单轴抗压强度、弹性模量和峰值应变等力学参数。利用极差分析,得到以下结果:(铁粉+重晶石粉):粗石英:细石英对人工制备岩样的密度和弹性模量有较显著影响;骨料含量对岩样的单轴抗压强度有较显著影响;铁粉:重晶石粉对岩样的峰值应变有较显著影响;其他因素的影响不是很明显。     

成型压力对铁-晶-砂混合相似材料性质的影响

地质力学模型试验中常用的相似材料多以散粒体为主,相似材料的成型压力对其性质会有显著的影响,而目前的研究中均忽略了这一重要影响因素,基于此对成型压力对铁-晶-砂混合相似材料性质的影响进行了研究。在严格控制试件成型压力的条件下,定量测试了材料的物理力学参数。结果表明:成型压力对相似材料的性质有非常明显的影响,随着成型压力的增大,相似材料的密度、抗压强度、弹性模量、抗拉强度和粘聚力提高明显,而内摩擦角变化不大。相似材料能否满足相似比是地质力学模型试验的前提和关键,开展高地应力条件下的地质力学模型试验时,相似材料在试制阶段试件的成型压力应与模型试验阶段的试验压力保持一致,否则会导致模型试验失真甚至失败。利用铁-晶-砂混合相似材料,在严格控制压力的基础上取得了良好的试验效果,已多次模拟出深部巷道的分区破裂现象。     

低强度相似材料参数敏感性正交试验研究

用相似模拟试验进行低强度相似材料参数敏感性试验,选择铁矿粉、重晶石粉、砂及石膏用量4因素5水平进行正交试验。结果表明,铁矿粉和石膏用量分别对相似材料的容重和抗压强度有显著影响,随铁矿粉用量增大,相似材料容重呈增大趋势,随石膏用量增大,相似材料抗压强度逐渐增大;模拟铁矿体合理配比为：m（重晶石）∶m（铁矿粉）∶m（砂）∶m（石膏）=21∶78∶40∶8。     

改性速生杨木抗压性能试验研究

速生杨木在中国种植范围广,但由于力学性能差、变形大等缺点,其应用受到很大限制,迫切需要对速生杨木进行改性处理。主要考虑不同板材厚度（5、10、15、20 mm）和不同纹理（径向、弦向）两个因素对改性速生杨木进行力学性能试验研究。试验表明：随着板材厚度的减小,试件破坏由单个斜截面破坏至连续斜截面破坏,再到水平压皱破坏,最后出现双曲破坏和单板弯曲破坏。不同板材厚度改性试件抗压试验中,与对比试件相比,改性试件的力学性能有较大提高,且随着板材厚度的减小,试件的抗压强度、峰值压应变、弹性模量等均显著增大。不同纹理组合改性试件抗压试验中,弦向与弦向纹理组合试件力学性能最优,其次为径向与径向纹理组合试件,最低为弦向与径向纹理组合试件。同时,在顺纹加顺纹的纹理组合方式下,与对比试件相比改性试件的抗压强度、峰值压应变、弹性模量等均有提高显著;在顺纹加横纹的纹理组合方式下,改性试件的抗压强度和弹性模量反而有所降低。     

内应力假说和脆性材料特性参数的尺寸效应(Ⅰ)

根据弹性力学、弹塑性力学和能量守恒定律等基本原理．从材料的非均一性、多相性出发,提出了内应力假说,建立了一组描述尺寸效应的方程,用内应力的概念,解释了强度随试件尺寸增加而减少的现象．该假说预言材料初始切线弹模会随试件尺寸加大而减小,并由此解释了多晶冰强度和弹模随冰晶粒径改变而改变的粒径效应现象,而且本假说的理论公式与实验结果吻合良好．同时还针对脆性材料的断裂机理,直接由理论推导得出已为大量试验结果证实的脆性材料拉压二轴受力的强度公式,可预言脆性材料的断裂及裂纹位置和解释试件的破坏形态等现象,可很容易地说明为什么尺寸效应在试件尺寸大到一定程度会消失．这是一个解释尺寸效应的全新理论,是目前力学界可以同时解释以上现象的唯一理论．     

玄武岩纤维贫混凝土力学性能研究

从贫混凝土基层的复合式路面的使用状况来看,反射裂缝的问题比较突出.玄武岩纤维贫混凝土是一种能有效减弱或者避免贫混凝土产生反射裂缝的新型混合料.通过一系列室内试验,对玄武岩纤维贫混凝土的抗压强度、抗弯拉强度、抗冲击能力以及静力抗压弹性模量等力学性能进行了系统研究.得出玄武岩纤维最佳掺量为混合料总质量的2.0‰,最佳掺量范围为3～6 kg/m3.掺入玄武岩纤维后,能大幅提高贫混凝土的早期抗压、抗弯拉强度,且28 d龄期的纤维贫混凝抗压强度和抗弯拉强度也较一般贫混凝土提高了20%以上;可使贫混凝土具有良好的抗冲击性能,较普通贫混凝土提高了近1/3倍;可提高贫混凝土材料的静力抗压弹性模量,但提升幅度不大.     

Selection of regression models for predicting strength and deformability properties of rocks using GA

Recently, many regression models have been presented for prediction of mechanical parameters of rocks regarding to rock index properties. Although statistical analysis is a common method for developing regression models, but still selection of suitable transformation of the independent variables in a regression model is difficult. In this paper, a genetic algorithm (GA) has been employed as a heuristic search method for selection of best transformation of the independent variables (some index properties of rocks) in regression models for prediction of uniaxial compressive strength (UCS) and modulus of elasticity (E). Firstly, multiple linear regression (MLR) analysis was performed on a data set to establish predictive models. Then, two GA models were developed in which root mean squared error (RMSE) was defined as fitness function. Results have shown that GA models are more precise than MLR models and are able to explain the relation between the intrinsic strength/elasticity properties and index properties of rocks by simple formulation and accepted accuracy.     

双高混凝土优化配制试验研究

混凝土高性能化是保障混凝土结构质量的基本措施。通过系列试验,优化了双高(高工作性能、高强)混凝土配合比,研究了其基本力学性能,确定了C50~C80混凝土的施工配合比。结果表明:采用P·O 42.5R普通硅酸盐水泥,掺加优质矿粉和高性能聚羧酸减水剂,可配制拌合物工作性能良好的C70、C75和C80混凝土,其基本力学性能满足现行结构设计规范要求。基于试验结果,建议了考虑胶结材料强度和密度、水胶比的双高混凝土立方体抗压强度计算公式,并分别分析了轴心抗压强度、抗压弹性模量、劈裂抗拉强度和抗折强度与立方体抗压强度的关系。     

沉积岩单轴抗压强度与弹性模量关系研究

岩石单轴抗压强度和弹性模量之间存在有模糊的正相关性。作者的研究工作力图使两个指标间以往较为模糊的关系变得明确,并以此估算取值较为困难的弹性模量值。在岩石结构、构造特征研究的基础上,统计、整理了不同结构、构造特征的300余个沉积岩岩石试件的测试结果。从统计结果可见,随着结构、构造分类的细化,沉积岩单轴抗压强度与弹性模量之...     

矿渣基无机矿物聚合物墙体材料

目的 探究影响矿渣基无机矿物聚合物墙体材料抗压强度和导热系数的主要因素及其变化规律.方法 以矿渣和偏高岭土为主要原材料,加入粉煤灰,发泡剂等辅助原料,在碱性激发剂作用下,常温下制备矿渣基无机矿物聚合物墙体材料,并通过SEM照片进行微观分析.结果 水玻璃模数为1.2时抗压强度最大且导热系数较小;水玻璃掺量与抗压强度和导热系数成正比;增大液固质量比,试件抗压强度增大,导热系数减小.当水玻璃模数1.2,水玻璃掺量(以Na20计)3%,液固质量比为0.5时,无机矿物聚合物墙体材料对应较大的抗压强度和较低的导热系数.粉煤灰以30%取代矿渣和偏高岭土时,试件抗压强度与保温性能均良好.发泡剂可以明显提高试件的保温性能,发泡荆的适宜掺量为0.5%.结论 试件抗压强度均在MU30以上,且导热系数明显低于黏土砖,是一种承重且保温的新型墙体材料.     

富含砖粒再生混凝土抗剪性能研究

为了研究富含砖粒再生混凝土的抗剪性能,制备了4组不同配合比的富含砖粒再生混凝土试件,以28 d立方体抗压强度值为变化因素,在分析立方体抗压强度对抗剪强度影响的基础上,研究了立方体抗压强度值对剪应力-应变曲线的影响。结果表明:富含砖粒再生混凝土的剪切破坏形态与普通混凝土相似,其抗剪强度随着抗压强度的提高呈显著增长趋势;建立了剪应力-应变的本构方程,提出了富含砖粒再生混凝土的剪切模量计算式。     

小剂量石灰稳定土的水稳性试验研究

为了研究小剂量石灰稳定土的水稳性特征,制备了石灰剂量质量分数为4%～8%、压实度为90%的石灰稳定土试样,经90 d的标准养护后,进行了不同饱水时间、不同干湿循环次数下的无侧限抗压强度、劈裂强度和回弹模量试验.试验结果表明:对于石灰剂量为4%～8%的石灰稳定土,在饱水试验和干湿循环试验中,其抗压强度、劈裂强度和回弹模量在初期急剧减小,最终趋于稳定值,且随着石灰剂量的增加,水稳性得到改善.