高温作用下砂岩力学性能实验

采用电液伺服材料力学试验系统对常温～800℃高温作用下砂岩的力学性能进行了研究，考察了砂岩的全应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等量的变化特征．结果表明：当温度低于600℃时，温度对砂岩的力学特性的影响不明显；当温度高于600℃后，随温度升高砂岩力学性能迅速劣化，峰值应力和弹性模量显著降低，而峰值应变呈增长趋势；与常温下类似，温度低于800℃时砂岩的破坏方式仍以脆断为主．研究结果一定程度上反映了砂岩在温度作用下内部结构变化的特征，可为相关岩体工程设计与研究提供参考．     

高温环境下石灰岩基本力学性质初步研究

对河南焦作地区某矿区的石灰岩试件在高温下的力学性能进行试验研究,揭示石灰岩的强度和变形特性随温度的变化规律。试验结果表明：随温度升高,各力学参数不同程度变化。其抗压强度在常温～500 ℃时呈上升变化,而500 ℃～800 ℃时呈下降变化;弹性模量在常温～500 ℃时呈上升趋势,但变化不明显,500 ℃～800 ℃呈剧烈下降变化。     

高温作用下砂岩力学性能实验

采用电液伺服材料力学试验系统对常温～800℃高温作用下砂岩的力学性能进行了研究,考察了砂岩的全应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等量的变化特征．结果表明：当温度低于600℃时,温度对砂岩的力学特性的影响不明显;当温度高于600℃后,随温度升高砂岩力学性能迅速劣化,峰值应力和弹性模量显著降低,而峰值应变呈增长趋势;与常温下类似,温度低于800℃时砂岩的破坏方式仍以脆断为主．研究结果一定程度上反映了砂岩在温度作用下内部结构变化的特征,可为相关岩体工程设计与研究提供参考．     

考虑温度效应的泥岩损伤特性试验研究

利用MTS810电液伺服材料试验系统以及与之配套的高温炉MTS652.02进行单轴压缩实验,研究泥岩在常温～ 800℃高温作用下,变形特性与强度特性随温度的变化规律.尽管实验结果有一定的离散性,但仍具有明显的总体规律.泥岩的弹性模量及峰值强度在常温～ 400℃内,随温度升高呈上升趋势;当T＞ 400℃后,弹性模量及峰值强度均急剧下降.依据岩石损伤力学与统计强度理论,结合高温作用下泥岩的力学性能,构建了考虑温度效应的泥岩损伤演化方程和本构模型,并针对所测泥岩岩样的力学特性,给出了相应的损伤本构方程具体参数,本构模型与试验结果具有很好的印证性.     

温度对泥岩力学性能的影响

利用MTS810电液伺服材料试验系统以及高温炉MTS652.02,在常温(25℃)～800℃条件下对泥岩试件进行了单轴压缩实验,分析了温度对泥岩的应力-应变曲线、弹性模量、峰值应力及峰值应变的影响。结果表明:泥岩的弹性模量在常温～400℃范围内随着温度的升高呈现明显的增加趋势,经历600℃高温后泥岩的弹性模量开始急剧下降,在600～800℃内弹性模量提高幅度不大;泥岩的峰值应力在常温～400℃时呈明显上升趋势,温度达到600℃时急剧下降,600℃之后则呈平缓下降态势;泥岩的峰值应变在100℃以前随温度的升高变化不是很明显,在100～400℃内呈逐渐上升趋势,高于400℃后有下降趋势,当温度达到800℃时峰值应变又有小幅度的上升。     

高温环境下大理岩热损伤特性的试验研究

采用MTS 810电液伺服材料试验系统对常温~800℃高温作用下大理岩的力学性能进行了研究,考察了大理岩的全应力-应变曲线、峰值应力、弹性模量等量的变化特征.结果表明:随受热温度升高大理岩的峰值强度和弹性模量不同程度上渐次降低,尤其是在不同温度段岩石强度降低具有突变性,800℃时大理岩的延性明显增强.基于岩石的应变强度理论和岩石强度的随机统计分布假设,采用损伤力学理论,考虑微元体破坏及弹性模量与温度之间的非线性关系,建立了单轴压缩下的大理岩损伤统计本构模型,给出了考虑温度效应大理岩损伤统计本构模型参数.通过与高温状态下单轴压缩实验结果相比较,显示了所建模型的合理性。最后探讨了温度对大理岩损伤特性的演化规律.     

橡胶改性对再生混凝土应力-应变性能的影响

为研究橡胶改性对再生混凝土应力-应变性能的影响机制,以橡胶掺杂量作为变量,在高温环境中均匀加热再生混凝土至不同温度,测试再生混凝土高温后的应力-应变关系曲线,分析常温条件下的橡胶再生混凝土的强度、弹性形变和塑性形变性能。结果表明：再生混凝土的延展性随橡胶粉含量增加而增加;当橡胶粉含量（质量分数）为4%时,其强度、弹性形变和塑性形变的性能劣化最小;此外,添加橡胶粉使再生混凝土在高温下的爆裂性能有所改良。     

温度对大理岩力学性能的影响

采用RMT-150C岩石力学试验系统开展不同温度作用（20、200和800 ℃）下大理岩的单轴、三轴试验及温度循环作用后大理岩的单轴压缩试验,系统地分析了大理岩在不同温度以及温度循环作用下的物理力学特性。试验结果表明：随着温度的升高,大理岩的变形特性表现为塑性变形明显、弹性模量降低、峰值应变增大。和常温下试件相比,加热到200 ℃后,试件的黏聚力提高,内摩擦角降低;加热到800 ℃后,试件的黏聚力降低,内摩擦角基本相同。在200 ℃循环作用下,随着作用次数的增加,大理岩试件的峰值强度、弹性模量均呈现出降低的趋势。随着温度的升高,大理岩的纵波波速发生不同程度的降低;与单次加温相比,随着循环加温次数增多,纵波波速降低,但是降低幅度很小。常温以及200 ℃温度作用下,试件的破坏基本为宏观单一断面的剪切破坏; 800 ℃高温作用下,部分试件产生了很多条破裂面;温度循环作用对岩石试件破裂形式没有显著影响。     

玄武岩纤维对新型陶粒混凝土性能的影响研究

为研究玄武岩纤维掺量对陶粒混凝土性能的影响,制作了立方体试件、抗折试件和棱柱体试件,测得不同玄武岩纤维掺量下的吸水率和软化系数,7 d、14 d、28 d抗压强度和劈裂抗拉强度,28 d抗折强度、轴心抗压强度及静弹性模量。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增加,各组软化系数均大于0.85;各龄期下的抗压强度在玄武岩纤维掺量为0时上下波动;7 d、14 d、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度均呈现先增加后减小的趋势;立方体抗压强度、轴心抗压强度和静弹性模量变化规律基本一致。基于本试验和相关论文中的立方体抗压强度和轴心抗压强度数据进行线性拟合,建立了陶粒混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度间的经验公式。     

温度对煤力学特性影响的实验研究

温度是影响煤力学特性的重要因素之一。本文利用自制夹具，配合环境箱，在MTS810伺服试验系统上完成了温度对煤力学特性影响的试验研究，得到了不同温度下煤的应力与应变关系，分析了温度对煤的抗压强度和弹性模量的影响。研究结果表明：随温度的升高，25℃～50℃之间，煤的强度和弹性模量呈减小趋势，应变呈增加趋势；50℃～100℃之间，煤的强度和弹性模量呈减小趋势，应变呈减小趋势；100℃～200℃之间，煤的强度和弹性模量呈增加趋势，应变呈增加趋势；200℃～300℃之间，煤的强度和弹性模量呈减小趋势，应变呈增加趋势。     

基于层次分析法的高温养护高强混凝土损伤评价研究

不同高温养护会对高强混凝土性能造成不同程度的损伤，而胶凝材料活性热激发会提高混凝土性能，加剧了高强混凝土性能指标与养护温度之间的非线性关系。为探究不同高温养护对高强混凝土综合性能损伤程度的影响，基于层次分析法建立了高温养护高强混凝土损伤评价模型，结合20、40、60、80℃养护的C80混凝土物理力学指标试验数据对其损伤程度进行综合评价。结果表明：与20℃标准养护条件相比，高温养护C80混凝土综合性能系数与养护温度呈非线性相关关系，综合性能均表现为损伤衰减；在40℃养护时C80混凝土综合性能系数最小，性能损伤程度最大；在60℃养护时综合性能系数最大，性能损伤程度最小；在80℃养护时C80混凝土综合性能系数和性能损伤程度介于40～60℃之间。损伤评价结果与理论分析一致，验证了该评价模型的合理性，可为高温养护高强混凝土性能评价和应用研究提供参考。     

高温对弱黏结中砂岩物理力学性质的影响

基于弱黏结中砂岩经历400~1 000℃高温后进行物理力学参数测试,分析了高温后弱黏结中砂岩的物理力学参数与温度、围压的关系。结果表明:经历400℃以内高温对试样体积、质量和波速影响很小,超过400℃以后试样体膨胀率、烧失率随温度升高单调增加,波速随温度升高单调降低,经历400和800℃高温后试样的变形参数明显高于自然状态(25℃)单轴试验值,高温后试样的弹性模量和变形模量大幅度降低,极限应变随温度升高单调增加。试样的弹性模量、变形模量和峰值强度与围压呈正相关,试样峰值强度与围压符合Coulomb强度准则。经历800℃以内高温对试样黏聚力的影响不大,超过800℃以后黏聚力急剧降低。高温后试样的内摩擦角与温度呈正相关;经历1 000℃以内高温对弱黏结中砂岩具有强化作用,但超过800℃对试样材料强度有所弱化。Mohr-Coulomb预测理论破坏角与试验破坏角大致相当,试样的试验破坏角与围压呈负相关。     

煤矸石增钙活化处理研究

采用X射线衍射分析方法系统研究了高温活性区不同氧化钙掺量时煤矸石增钙活化处理过程的影响,结果表明:当煅烧温度在1100～1150℃时,且CaO掺入量较低的情况下(生石灰的掺量≤25%),能生成相对较多的硅酸盐活性矿物:当煅烧温度高至1200℃以上时,不适宜煤矸石进行增钙煅烧处理,其中,当CaO的掺入量较高时(生石灰的掺量≥30%),即能生成较多的C2AS矿物,该种矿物对煤矸石活性的表现极为不利.扫描电镜分析结果表明,增钙活化后煤矸石的微观结构呈疏松状态.力学强度试验结果表明,经过增钙活化处理的煤矸石胶凝性能明显提高.     

高温作用后原煤、型煤力学及声发射特性对比试验研究

利用单轴压缩试验仪器与声发射检测系统对煤样进行单轴压缩声发射试验，分析温度对原煤、型煤力学及声发射特性的影响规律。结果表明：同一温度下，型煤的峰值强度大于原煤,随着试验温度的升高，原煤的峰值强度与损伤强度逐渐降低，峰值应变也随之减小；型煤的峰值强度逐渐增大，但高温处理后型煤的损伤强度较常温相比降低，两者损伤强度数值在应力-应变曲线拐点附近。通过分析煤样不同阶段的声发射特征，相同温度下原煤、型煤的力学与声发射特性相吻合。原煤加载初期声发射计数出现一段“空白期”，随着试验温度的升高，原煤最大振铃计数增大，200℃时达到最大值，型煤最大振铃计数先增大后减小，100℃时达到最大值；应力-时间曲线拐点附近，煤样声发射计数活跃，原煤激增现象明显，且高温处理后的煤样与常温煤样相比，拐点前移；原煤、型煤在加载过程中声发射信号的差异性间接表明了两者结构的差异，对比高温作用后两者力学及声发射特征规律上的不同，更加说明高温作用后原煤内部产生的热应力对结构破坏的剧烈程度。原煤、型煤高温处理后拐点的出现及附近声发射信号激增标志着煤岩内部裂纹大面积产生，据此可对矿井可能发生动力学灾害部位及时采取预防措施。     

干湿循环作用下聚丙烯纤维对混凝土力学性能影响

为研究干湿循环作用对混凝土力学性能的影响,在混凝土中分别掺入质量分数为1%、2%、3%、4%的聚丙烯纤维来改善混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度等力学性能。结果表明,在相同的循环次数下,随着纤维掺量的增加,混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度逐渐增加,增加速率呈现先增加而后下降的趋势;在相同的纤维掺量下,混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,下降速率随着循环次数的增加而增加。聚丙烯纤维对混凝土的耐干湿循环性能有着明显提高,其最佳掺量为2%。     

温度对煤力学特性影响的实验研究

温度是影响煤力学特性的重要因素之一。本文利用自制夹具,配合环境箱,在MTS810伺服试验系统上完成了温度对煤力学特性影响的试验研究,得到了不同温度下煤的应力与应变关系,分析了温度对煤的抗压强度和弹性模量的影响。研究结果表明:随温度的升高,25℃~50℃之间,煤的强度和弹性模量呈减小趋势,应变呈增加趋势;50℃~100℃之间,煤的强度和弹性模量呈减小趋势,应变呈减小趋势;100℃~200℃之间,煤的强度和弹性模量呈增加趋势,应变呈增加趋势;200℃~300℃之间,煤的强度和弹性模量呈减小趋势,应变呈增加趋势。     

高性能混凝土抗火性能试验及数值模拟

对掺加聚丙烯纤维的高性能混凝土进行高温力学性能试验及数值模拟分析,结果表明:掺加聚丙烯纤维可较大提升高性能混凝土强度,其强度在达到峰值强度后都急剧下降,在200～600℃范围内,不掺加聚丙烯纤维的峰值强度下降大约56.36%,而掺加的下降58.56%;基于最小耗能原理对高温混凝土损伤准则进行推导,该准则考虑了温度对于弹性模量和泊松比影响,也考虑了热流密度矢量和温度梯度的增大对混凝土强度的影响,将该准则代入到FLAC~(3D)中进行高温混凝土加载试验的模拟,得出的试验值与模拟值变化规律吻合度较高,证明了基于最小耗能原理的高温混凝土损伤准则的正确性。     

不同取代方式下煤矸石对低强度混凝土强度的影响

以3种煤矸石取代骨料的方式配置低强度混凝土,研究了煤矸石掺量、类型对低强度混凝土坍落度、力学强度等性能的影响规律,并采用岩石点荷载测试和光学显微镜、扫描电镜等方法分析了煤矸石作为骨料对低强度混凝土强度的影响机理。结果表明:煤矸石对低强混凝土的强度影响不仅与取代方式有关,同时也取决于煤矸石的种类;煤矸石取代间断级配粗骨料30%以上时,混凝土抗压强度最大降低为24.9%;煤矸石全取代粗细骨料,混凝土强度会降低40%～60%;在煤矸石已取代连续粗骨料的前提下若继续取代细骨料,抗压强度会继续下降27%,劈裂抗拉强度会下降24.1%。煤矸石对低强度混凝土的强度降低效应主要是自身强度低以及界面过渡区(煤矸石-水泥)薄弱;为缓解因煤矸石取代所造成的强度"弱"化,可适当通过掺入粉煤灰的方法来改善。     

孔隙率对煤矸石混凝土力学特性的影响

探究煤矸石混凝土在不同孔隙率条件下的力学特性,采用EPS颗粒模拟煤矸石混凝土中的孔结构,制作四种不同孔隙率的试件。通过单轴压缩试验、劈裂抗拉试验、静力抗压弹性模量试验测得试件的力学参数,并分析孔隙率对其力学特性的影响。结果表明:孔隙率的大小对煤矸石混凝土的力学特性有明显的影响,随着孔隙率的增加,试件的抗压强度、抗拉强度和弹性模量随之减小。而3种力学参数的减少率随着孔隙率的增加而增加。     

地下气化煤层顶板砂质泥岩热力学试验研究

利用MTS 810.2型电液伺服岩石力学试验系统以及与之配套的高温炉MTS 652.02,对乌兰察布地下气化煤层顶板中的砂质泥岩在100～700℃条件下的高温力学特性开展了试验研究,分析了不同温度梯度下的砂质泥岩全应力-应变曲线、弹性模量、峰值应力及损伤阈值应变。结果表明:100～500℃之间,试样的弹性模量值从100～500℃增加了37%,随温度升高呈现增长趋势;500～700℃之间,弹性模量值从500℃到700℃减小了10%,随温度升高呈现减小趋势;100～600℃之间,随着温度的升高,峰值应力、损伤阈值应变皆呈现指数增长趋势,峰值应力值、损伤阈值应变值从100℃时到600℃分别增加了282%,181%。研究结果为煤炭地下气化岩层控制提供了重要的理论及基础数据。