干燥和饱水状态下岩石混凝土一体两介质受力特征试验研究

为了研究干燥和饱水状态下岩石-混凝土一体两介质损伤破坏特征,揭示饱水作用下一体两介质的破坏机理,开展了砂岩、混凝土和砂岩混凝土一体两介质三种模型试件在干燥和饱水状态下单轴压缩试验研究.结果表明:岩石-混凝土一体两介质表现出单一介质模型连续性的力学特性;干燥和饱水状态下岩石-混凝土一体两介质强度介于岩石和混凝土单一介质之间,且更接近强度更低的混凝土试件;三种模型试件在干燥状态下破坏形式为脆性破坏,而饱水状态下破坏形式为延性破坏.     

干燥及饱水充填体的动载破坏特性研究

为了研究不同料浆质量分数的饱水与干燥状态下的充填体在动载冲击下的力学特性,采用分离式霍普金森杆(SHPB)装置对其进行冲击加载,得出两种状态下的应力-应变曲线,并从损伤力学的角度利用Lemaitre应变等价原理与Mazars模型对试验数据进行分析。试验结果表明:料浆质量分数相同时,饱水状态下充填体的极限应力均小于干燥状态下的充填体,说明孔隙水压的存在使充填体更加容易破坏,同时饱水充填体料浆质量分数越大,其刚度越高,达到破坏应力时的变形量越小。在弹性变形阶段,干燥状态充填体更易损伤,在变形破坏阶段饱水状态充填体损伤程度要高于干燥状态,同时得出其损伤本构模型与损伤演化方程。     

轴压与偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数分析

声发射技术可以评估混凝土的损伤演化过程。为合理描述混凝土的受压损伤演化过程,开展了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程的声发射试验,分析了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数的演化规律,进而合理遴选了描述混凝土损伤演化过程的声发射特征参数,揭示了混凝土应力-应变曲线特征点与声发射特征参数特征点之间的对应关系。分析表明:振铃计数、持续时间、幅值、信号强度和平均频率可以较好地表征轴压与偏压状态下混凝土损伤的演化规律;混凝土试件受压破坏过程中声发射特征参数特征点与应力-应变曲线特征点之间具有高度的相关性,其中声发射特征参数特征点中的第一个分界点对应于应力-应变曲线弹性阶段的起点,第二个分界点对应于应力-应变曲线的峰值应力点,信号强度的最大突变点对应于应力-应变曲线的开裂点。     

不同灰砂配比胶结材料组合体声发射特性EI北大核心CSCD

充填体是多相复合水泥基材料,被广泛应用于矿山采空区充填。为研究充填体在覆岩作用下的破坏规律,利用单轴压缩声发射试验研究不同灰砂配比的组合充填体受压条件下的声发射特性和材料裂隙演化。结果表明:尾砂占比对组合充填体的声发射特性存在显著影响,在破坏过程中组合充填体的声发射活动由冷缝及软弱面主导,并在试样79%~88%应力峰值时,声发射参数具有显著下降趋势;组合充填体在应力峰值前,声发射能量波动剧烈,b值平稳上升;应力峰值过后,声发射能量降低,b值迅速上升且剧烈地上下波动。利用声发射参数的变化规律可为充填体的破坏进行预测。     

岩石微观能量演化与宏观力学行为的关联研究

通过三轴应力条件下大尺度岩石破坏声发射试验,得到了三类岩石(花岗岩、砂岩、大理岩)破坏全过程力学特征和声发射特征.试验过程中记录到大量的声发射信息,能够反映岩石试件内部每一个损伤(微裂纹)发生的时间、地点和强度.通过声发射速率过程理论分析,导出声发射累积能量释放的表达式,该表达式反映了岩石破坏过程中的损伤演化状况.此外,对三类岩石的损伤本构行为进行了研究.结果表明,该理论计算模型可以反映岩石类脆性材料的损伤本构行为,进而对其宏观力学行为进行描述.     

凝结硬化期扰动对混凝土受压声发射特性的影响

为了解凝结硬化期间的扰动对混凝土损伤的影响,对处于初凝至终凝阶段的混凝土进行了模拟扰动试验,全程采集了受扰混凝土受压破坏过程产生的声发射信号。通过比较不同试件的声发射特征参数,研究了不同受扰龄期的混凝土在单轴受压条件下的声发射特性,并基于水泥混凝土结构形成动力学对受扰混凝土损伤机理进行了分析。结果表明:扰动使混凝土内部产生了不同程度的损伤,其中凝结硬化中期的扰动对混凝土性能影响较大,使混凝土峰值应力降低25.1%,损伤度达到14.2%,临近初凝和终凝的扰动对混凝土影响较小;与基准混凝土相比,受扰试件在加载初期声发射能量释放率较小,声发射活跃区间出现在加载后期。对于凝结硬化中期受扰的混凝土试件,在相对应力水平小于50%时,未采集到明显的声发射信号,此试件其声发射速率参数a值最小,过程参数b值最大。     

岩石声发射特性的研究

对单轴压缩下的花岗岩、砂岩、灰岩的声发射及剪切时花岗岩、灰岩的声发射进行了测试．并对声发射的时间序列、活动特点和频谱特征等进行了分析．结果表明，岩石的声发射时间序列可分为主震型、孤震型和震群型三类，与岩石结构的均匀性和受力状态有关．岩石声发射活动在岩石破坏前都有一个稳定发展阶段和加速发展阶段。声发射的主频在５～３０ｋＨｚ以内，与岩石种类和受力状态关系不大。声发射主频—幅值因岩石不同而呈不同的分布状态。     

充填体受压全程应力应变声发射特性研究

利用RMT-150C岩石力学试验系统与声发射监测系统对纯尾砂胶结充填体试件进行了无侧限单轴压缩实验,分析出充填体受压破坏的5个阶段,单轴抗压强度和到达极限强度的应变值,试件受压所能承受的最大应变。发现声发射活动由平静到活跃,最后又趋于平静的现象,在失稳破坏阶段声发射活动最为活跃,探究了声发射活跃的内在原因,同时分析了此阶段大能量事件产生的同时出现短期稳压状态的问题。结合应力应变研究了纯尾砂胶结充填体受压全过程的声发射特性。     

Q345R常温拉伸过程的声发射特性及位置熵研究

对Q345R在常温下的拉伸过程进行了声发射监测,把试件拉伸过程的力学过程以及内部损伤情况与声发射信号的撞击数和累积能量相关联,得到Q345R在拉伸过程中的声发射特性。通过计算声发射事件的位置熵值,对Q345R在拉伸过程中的损伤情况进行了定量描述,得出了拉伸过程中不同应力状态下位置熵值的变化规律。     

干湿界面状态下混凝土–环氧胶泥复合体黏结损伤演化过程EI北大核心CSCD

为了揭示干湿界面状态下混凝土与环氧胶泥黏结损伤演化机理,采用轴拉试验研究了环氧胶泥–混凝土复合体的黏结强度,并通过声发射技术获得了复合体拉伸过程中振铃计数、b值以及声发射源空间位置,分析了复合体黏结损伤的空间演化过程。通过数字图像相关法获得了干湿界面状态下复合体断裂表面的应变和位移损伤演变特征。结果表明:干燥界面下黏结强度相比潮湿界面下高约60%。潮湿界面下混凝土–环氧胶泥的声发射源空间位置集中在界面处,并在界面处形成1条规则的应变集中带,表现出界面破坏特征;而干燥界面下混凝土内部出现大量的声发射源,断裂面存在多条不规则的应变集中带,整体表现为混凝土基体破坏模式。