弃渣混合料与混凝土接触面剪切力学特性

为理清粗糙度、含石量、法向应力对灰质岩弃渣混合料与混凝土接触面剪切力学特性的影响，采用新型大型直剪仪对4种含石量的灰质岩弃渣混合料和5种粗糙度的混凝土面板分别在不同法向应力条件下进行系列接触面剪切试验，探究粗糙度、含石量、法向应力变化对接触面剪切强度的影响，揭示三者与接触面剪切力学特性的内在关联及接触面抗剪强度机制。结果表明：相同法向应力条件下，随粗糙度的增加，接触面抗剪强度呈现先增加后减小的趋势，且粗糙接触面能显著提高接触面的剪胀程度，但随法向应力的增加，粗糙度对接触面抗剪强度和法向变形的影响均减弱；相同法向应力条件下，随含石量的增加，接触面抗剪强度的变化规律与法向应力的大小密切相关。同时，试验数据分析表明接触面抗剪强度与Mohr-Coulomb强度准则高度吻合，且粗糙度和含石量对接触面表观黏聚力的影响相比对接触面内摩擦角的影响更为显著。合理的粗糙度和含石量能较大程度地提高弃渣混合料与混凝土接触面的抗剪强度。     

考虑粗糙度影响的不同土与混凝土界面大型直剪试验研究

土与结构接触界面的力学特性对于土体与结构相互作用系统的研究具有重要意义,结构周围土体性质与结构表面粗糙度是影响接触面力学性质的重要因素。为研究结构表面粗糙度对不同土体与结构接触面的剪切力学特性的影响,采用大型直剪试验仪进行了3种土体（红黏土、砂土与碎石土）与混凝土接触面剪切试验。通过在混凝土表面预制不同数量的规则半圆型凹槽来改变表面粗糙度,并采用灌砂法对混凝土表面粗糙度进行定量评价,研究粗糙度对不同类型接触面的剪切应力与剪切位移曲线以及强度参数的影响。结果表明：土体类型对接触面的剪切应力与剪切位移曲线形态具有较大的影响,红黏土与混凝土接触面剪切曲线表现为剪切软化型,砂土与混凝土接触面剪切曲线表现出理想弹塑性特征,碎石土与混凝土接触面剪切曲线主要表现为应变硬化型。粗糙度对接触面的剪切强度有着显著的影响,不同土体与混凝土接触面的剪切强度随粗糙度的增大均有明显提高,但法向应力的增大会弱化粗糙度对接触面剪切强度的影响。不同粗糙度条件下接触面的剪切强度与法向应力之间均存在着良好的线性关系,表明接触面的剪切破坏符合摩尔-库伦准则。粗糙度的增大能显著提高接触面的表观黏聚力,但对接触面内摩擦角的影响较小。     

黏土-水泥土接触面剪切特性试验研究

掌握黏土–水泥土接触面的剪切特性及土体运移规律是研究水泥土桩、墙等结构物承载和变形机理的关键。本文基于系列直剪试验研究黏土与不同粗糙度水泥土接触面的力学特性,以探究黏土–水泥土接触面抗剪强度、破坏规律及变形特性。结果表明：黏土–水泥土接触面的剪切破坏强度服从摩尔–库伦强度准则,接触面摩擦角随粗糙度的增加而增大,但增长速率逐渐减缓,而接触面粘聚力与黏土粘聚力大小相当;黏土–水泥土接触面的法向应变与剪切位移曲线整体表现为剪缩型,且剪缩量随法向应力和粗糙度的增加而增大。归一化的接触面强度有效系数Es随粗糙度的增加而增大,且当粗糙度R超过1.0 mm后,Es大于1.0,说明由于“被动阻力”的存在使得黏土–水泥土接触面的抗剪强度得到提升,从而出现大于黏土自身抗剪强度的情况。不同法向应力作用下,各接触面剪应力–剪切位移关系曲线均服从指数分布,据此建立了描述接触面粗糙度、剪应力、剪切位移、法向应力、摩擦角和粘聚力关系的复合指数模型,该模型对接触面剪应力–剪切位移关系曲线具有良好的拟合效果。此外,随着剪切过程的持续进行,剪切破坏区逐步由剪切前方扩展至剪切后方。研究结果对揭示黏土–水泥土接触面的力学特性及水泥土桩、墙等的设计具有参考和指导意义。     

加卸荷工况对注浆砂土–混凝土接触面剪切特性影响

土-结构物接触面力学特性一直是岩土工程领域研究的重点与热点问题之一,揭示其机理有利于促进对桩基础、挡土墙等结构物承载性能的认识。本文采用自主设计研发的注浆设备和室内后注浆试验方法,通过对三种注浆量和四种加卸荷工况下的共计28组注浆和未注浆大型接触面直剪试验,分析了不同加卸荷工况对注浆砂土-混凝土接触面力学特性和剪切影响范围的影响。试验结果表明：注浆可逐渐消除由于加卸荷产生的接触面初始剪切模量和剪切应力差异;未注浆接触面未出现软化,而注浆接触面呈现软化现象并且软化出现在剪切法向应力较小的卸荷接触面剪切过程中;后注浆主要通过提高接触面等效黏聚力以改善接触面力学特性,其对接触面等效内摩擦角无明显影响,同一注浆量下浆液对无卸荷接触面等效黏聚力的改善效果优于卸荷工况;卸荷工况下的接触面剪切影响范围略大于无卸荷工况下的接触面剪切影响范围,无论加卸荷和注浆工况,接触面剪切影响范围与接触面峰值剪切应力呈正相关;同一剪切法向应力下,浆液的注入对卸荷接触面更多的偏向于通过压密注浆形成浆块增大接触面混凝土板的粗糙度从而改善接触面剪切特性,对无卸荷接触面则通过浆液渗透形成浆土混合体从而对接触面处土体特性进行改善。     

黏土–水泥土接触面剪切特性试验研究

黏土–水泥土接触面的剪切特性及土体运移规律是研究水泥土桩、墙等结构物承载和变形机理的关键。对黏土与不同粗糙度水泥土接触面的力学特性进行直剪试验研究,探讨黏土–水泥土接触面抗剪强度、破坏规律及变形特性。结果表明:黏土–水泥土接触面的剪切破坏强度服从摩尔–库伦强度准则,接触面摩擦角随粗糙度的增加而增大,但增长速率逐渐减缓,而接触面黏聚力与黏土黏聚力大小相当;黏土–水泥土接触面的法向应变–剪切位移曲线整体表现为剪缩型,且剪缩量随法向应力和粗糙度的增加而增大。归一化的接触面强度有效系数Es随粗糙度的增加而增大,且当粗糙度R超过1.0 mm后,Es大于1.0,说明由于"被动阻力"的存在使得黏土–水泥土接触面的抗剪强度得到提升,从而出现大于黏土自身抗剪强度的情况。不同法向应力下,各接触面的剪应力–剪切位移关系曲线均服从指数分布,据此建立了描述接触面粗糙度、剪应力、剪切位移、法向应力、摩擦角和黏聚力关系的复合指数模型,该模型对接触面剪应力–剪切位移关系曲线具有良好的拟合效果。此外,随剪切过程的持续进行,剪切破坏区逐步由剪切前方扩展至剪切后方。研究结果对揭示黏土–水泥土接触面的力学特性及水泥土桩、墙等的设计具有参考和指导意义。     

碱渣土与结构接触面剪切力学特性试验研究

碱渣土可以作为大面积回填材料,但其理论研究相对落后于实践,利用改进的直剪仪,进行了碱渣土与三种不同粗糙程度结构界面的直剪试验。试验结果表明:作用在接触面上的法向应力和粗糙程度对接触面的剪切应力和力学响应影响很大;可以采用莫尔-库伦强度准则作为碱渣土与结构接触面的抗剪强度准则,粗糙度对接触面的内摩擦角影响较小,而对黏聚力影响较大。     

考虑粗糙度的黏性土-结构接触面力学特性试验

目前土与结构接触面的粗糙度定义未达成统一认识,不利于量化分析粗糙度对结构接触面力学性质的影响。同时,粗糙度对粘性土与结构接触面相互作用影响的研究也有待深入。为此,基于对灌砂法的修正,提出了一种测定土-结构接触面粗糙度的方法。针对试验自制的混凝土试块的半圆凹槽状粗糙表面和其他学者设计的齿形粗糙表面,使用修正后的灌砂法、常规灌砂法和试验常用的峰谷距测定法测定它们的粗糙度,并进行对比。利用大型直剪试验仪对红粘土-混凝土试块接触面进行了直剪试验,定量分析了粗糙度对接触面剪切破坏、变形等的影响,并探讨了粗糙度的影响机理。研究成果表明：针对接触面粗糙度的测定,修正后的灌砂法比常规灌砂法或峰谷距测定法都有效。接触面剪切破坏满足摩尔-库伦剪切破坏准则。粗糙度对接触面摩擦角影响不大。接触面抗剪强度和粘聚力的增长速率随粗糙度的增大而降低。随着粗糙度的增大,接触面粘聚力增大且逐渐趋近红粘土的粘聚力,此时剪切破坏可能发生在接触面上或接触面附近土体内。随着法向应力的增大,临界粗糙度减小且粗糙度对接触面抗剪强度的影响降低。粗糙度较小时,接触面剪切破坏后出现较为明显的应力跌落现象。     

EPS颗粒改良膨胀土强度试验研究

选取湖北某边坡工程膨胀土为试验对象，在保持最大干密度和最优含水率的条件下，通过全自动三轴仪对不同掺量的EPS颗粒改良膨胀土进行三轴试验，探究了不同掺量的EPS颗粒与膨胀土抗剪强度间的关系。结果表明：土样主应力差值先快速增加后缓慢增加达到峰值后下降并稳定；素土样峰值强度最大；随着EPS颗粒掺量增加，土样的强度、黏聚力和内摩擦角都有变小的趋势；当掺量超过10%时，改良膨胀土的强度变化不明显；对比黏聚力、内摩擦角和掺量关系曲线表明黏聚力变化比内摩擦角更明显，说明黏聚力受掺量变化影响较大；通过拟合可得到黏聚力、内摩擦角与掺量的关系式。     

含水率对非饱和砂土抗剪强度影响试验研究

为深入研究含水率对非饱和砂土抗剪强度影响,运用DHJ50-2型叠环式剪切试验机,对相同干密度下的6种不同含水率的砂土进行直剪试验,结果表明:(1)砂土含水率变化造成土中基质吸力的变化,从而影响土的黏聚力;(2)砂土在低竖向荷载(100 kPa)作用下,适宜的含水率(8%)有助于提高土体的抗剪强度;砂土黏聚力最小时(37.10 kPa)试样产生最大的剪变形量(-2.32 mm);(3)砂土在高竖向荷载(400 kPa)作用下,含水率增加降低土的内摩擦角,含水率超过6%后对内摩擦角不再产生影响;内摩擦角最大时(39.68°),试样剪缩变形量最小(0.26 mm)。     

水泥镁渣固化粉砂土的抗剪强度试验研究

为了改善粉砂土的液化破坏特性,以银川西夏区的粉砂土为试验研究对象,采用2%,4%掺量的水泥和3%,6%,9%掺量的镁渣对粉砂土进行固化,通过龄期7 d,28 d的三轴剪切试验,研究了固化土抗剪强度指标的变化规律。结果表明,不同龄期试样的内摩擦角大小取决于水泥掺量;7 d龄期试样的最大黏聚力增加了103.0%,28 d龄期试样的最大黏聚力增加了73.8%,水泥和镁渣复合掺入粉砂土可以有效提高其黏聚力。试件的极限应变分析表明,水泥和镁渣掺入粉砂土中使得土样变形由柔性变形向脆性变形发展。     

土与结构接触界面改进直剪试验研究

目的 研究土与结构接触界面力学行为随接触材料类型及含水率变化规律．方法 通过改进的直剪仪进行黏土自身、黏土与混凝土、黏土与石、黏土与砖4个含水率共64个试样的剪切试验．结果 得到了不同含水率不同正应力下土与不同结构接触界面的剪切应力应变曲线，当土体含水率增大时，黏土内部摩擦角缓慢减小，而黏土与混凝土和黏土与砖接触界面的摩擦角急剧降低；土体内部的黏聚力逐渐减小。而土与结构接触界面的黏聚力均先增大后减小，各接触类型接触界面的抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降趋势．只在含水率为13％、法向应力为50kPa的黏土内部剪切时才出现剪胀现象．结论 土与结构接触界面的抗剪强度、摩擦角、黏聚力等力学参数与接触材料类型及土体含水率密切相关，研究结果为工程设计的计算参数取值提供了试验依据。     

Ni-Si合金材料与Ni-Si/C复合阳极材料的结构和电化学性能研究

采用大气熔炼-机械球磨二步法制备一系列Ni-Si合金材料和Ni-Si/C复合材料,并运用X射线衍射XRD、场发射扫描电子显微镜FE-SEM和恒电流充放电等测试方法对Ni-Si合金材料和Ni-Si/C复合阳极材料的结构和电化学性能进行了研究。结果表明,Ni-Si合金材料的放电比容量随着Si含量的增加呈上升趋势,但第1周材料充放电的库仑效率下降;采用炭包覆法制备的Ni-Si/C复合阳极材料与Ni-Si合金材料相比,其电化学循环性能大幅度提升,Ni-Si/C复合阳极材料第10周放电比容量保持分数是Ni-Si合金材料的6倍左右,这是因为机械球磨使炭粉均匀地分布在合金颗粒之间,提高了复合阳极材料的导电性。     

Adhesion forces for water/oil droplet and bubble on coking coal surfaces with different roughness

Surface roughness plays a significant role in floatability of coal. In the present paper, coking coal surface was polished by three different sandpapers and the surface properties were characterized by contact angle and roughness measurements. The effect of surface roughness on floatability was investigated by adhesion force measurement system for measuring interaction forces between droplets/bubbles and coking coal surfaces with different roughness. The results showed that the contact angle decreased with increasing roughness yet the adhesion force between the water droplet and coal surface increased owing to the increased contact line and the appearance of line pinning. Maximum adhesion forces between water and surfaces were 111.70, 125.48, and 136.42 μN when the roughness was 0.23, 0.98, and 2.79 μm, respectively. In contrast, under a liquid environment, the adhesion forces between air bubble/oil droplet and coal surfaces were decreased with increasing roughness because of the restriction by water. Maximum adhesion forces of increasing roughness were 97.14, 42.76, and 17.86 μN measured at interfaces between air bubble and coal surfaces and 169.48, 145.84, and 121.02 μN between oil droplet and surfaces, respectively. Decreasing roughness could be beneficial to the spreading of oil droplets and the adhesion of bubbles which is conducive to flotation separation.     

Preparation and properties of a long-life cementbased mortar used on metal oilcans

Organic-based materials are often used as the coating of metal oilcans. But they need to be sprayed several times in the whole life of oilcans because of the short-life of organic components. To overcome this problem, a type of long-life flexible cement-based anti-corrosion material used on the surface of metal oilcans was developed according to the principle that the steel reinforced concrete can remain the same life with buildings. The materials with different formulas composed of acrylic ~nulsion, cement and other additives were prepared. Because the ratios of polymer to cement played the decisive role in the adhesion and anti-corrosion characteristics, their effects on the physical performances were investigated by comparing the mechanical properties, anti-corrosion and anti-aging properties. The relationship between microstructure and macroscopic properties was also discussed.     

不同含水量条件下红砂岩泥化夹层的剪切特性

为了探讨不同含水量条件下泥化夹层的剪切特性,通过等应变直剪仪对红砂岩泥化夹层进行不同含水率和法向应力的直剪试验,研究了红砂岩泥化夹层的剪切力学行为.结果表明：剪应力-剪切位移曲线为滑移型曲线,正应力越小,达到剪切强度所需的剪切位移也越小;随着含水量的增加,泥化夹层的剪切强度明显降低,剪切强度参数中内摩擦角非线性减小,而粘结力先增大后减小;存在一个临界含水量值,当含水量小于该值时,粘结力随含水量的增大而增大,当含水量超过该值时,粘结力随含水量的增大而减小.     

碳离子注入对硅片表面黏附性能的影响

为了改善单晶硅材料表面的黏附性能,对单晶硅片进行碳离子注入,注入剂量为2×10~(16)ions/cm~2,注入能量分别为40 keV和80 keV.采用X射线衍射、X光电子能谱仪和三维轮廓仪研究了碳离子注入前后硅片的晶体结构、化学组分及其面粗糙度,通过接触角测定仪和扫描探针显微镜测量了碳离子注入前后硅片表面的接触角和黏附力的大小.结果表明:碳离子注入改变了硅片表面的晶体结构,在表面形成富含碳和碳化硅的改性层,较注入前粗糙度和接触角分别增加70%～90%和1.7～1.8倍;随着碳离子注入能量的增大,疏水性的碳和碳化硅增多,粗糙度和接触角分别增加9.5%和3.4%.在33%和70%这2种相对湿度条件下,碳离子注入后硅片表面的黏附力分别减少54%～57%和34%～37.3%;碳离子注入能量增加,黏附力分别减小6.7%和4.8%.相对湿度从33%增加到70%时,单晶硅、注入能量为40 keV和80 keV的硅片表面的黏附力分别增加1.24,2.22,2.28倍.     

不同弹性材料空蚀特性试验

在水利工程的泄水建筑物中，弹性材料作为抗空蚀材料具有极为广阔的应用前景，研究空化泡与不同边界材料的相互作用，探索弹性材料抗空蚀的机理，具有明确的现实意义和理论价值。本文通过开展不同弹性材料超声空蚀实验，以宏观和微观角度观察分析不同弹性材料的空蚀特征，研究材料抗空蚀性能的影响因素。其中，弹性材料主要包括216-1硅胶、216-2硅胶、218-1硅胶、218-2硅胶、聚氨酯、软质聚氯乙烯、硬质聚氯乙烯、酚醛层压板、低密聚乙烯、高密聚乙烯、聚酰胺等材料，对应的拉伸弹性模量范围为1-4660MPa。主要得到以下结论：(1)弹性模量1-11MPa的弹性材料在超声空化作用下没有出现空蚀质量损失，另外弹性材料的表面仅有些细小的纹理变化，没有出现破裂或孔洞，表明在这一弹性模量范围的弹性材料具有较好的抗空蚀特性。(2)随着弹性模量增加，不同弹性材料的空蚀破坏特征有较明显的差别，说明此时材料抗空蚀特性与弹性模量的关联性下降，与材料密度、结构等特征有关：高密度、结构致密的材料空蚀质量损失和表面粗糙度变化很少；密度较低、结构稀疏的材料有明显空蚀质量损失和表面粗糙度增加。另外，材料表面缺陷处更容易发生空蚀破坏。研究结论可为弹性抗空蚀材料的研发和应用提供理论支撑。     

不锈钢振动辅助力流变抛光

为进一步提高力流变抛光效率与抛光质量，提出振动辅助力流变抛光方法。对不锈钢振动辅助力流变抛光加工过程中，工件材料去除过程及不同工艺参数对抛光特性影响进行研究。基于振动辅助力流变抛光原理及试验，以材料去除率和表面粗糙度为评价条件，分析了抛光速度、振动频率和振幅3个关键参数对抛光影响规律。基于田口法设计试验，采用信噪比评估试验结果并得出优化的工艺参数，通过方差分析法得出各因素的权重。结果表明：抛光速度对材料去除率影响最大，振幅次之，振动频率影响最小；抛光速度对表面粗糙度影响最大，振动频率次之，振幅影响最小。在优选的抛光参数组合下，抛光速度40 r·min^-1、振幅0.35 mm、振动频率80 Hz,加工30 min后工件表面粗糙度由(80±10) nm下降至(7.1±0.9) nm,其材料去除率达到68 nm·min^-1。受振动的抛光液中粒子间发生相对相位差并形成一定的剪切速率，使抛光液产生流变效应并把持游离磨粒。在相对运动作用下对工件表面施加压力及剪切力，以塑性去除方式实现不锈钢材料去除。利用所提方法，在优化工艺参数下可有效去除不锈钢表面划痕，...     

高应力下粗砂与混凝土接触面剪切特性影响因素试验研究

利用改装自RMT-150B的直剪试验仪在不同法向应力下进行了含水量为0%、8%、16%、24%的粗砂与具有4种不同粗糙度、强度混凝土基底的接触面直剪试验。试验结果表明：当法向应力等于2 MPa时,随接触面粗糙度的增加,达到极限抗剪强度的剪切位移先增加后减小;当法向应力大于2 MPa时,达到极限剪切强度的剪切位移基本不再随接触面粗糙度而变化;在法向应力相同的情况下,干砂初始抗剪刚度较湿砂大。依据试验数据回归分析可知：高应力直剪条件下,粗砂与混凝土接触面的剪应力剪切位移关系可用双曲线模型描述。直观分析结果表明：极限抗剪强度受法向应力影响最大,且与应力呈线性相关,其次为接触面粗糙度,含水量的影响略高于混凝土界面强度;初始抗剪刚度随法向应力、接触面粗糙度、基底硬度的增大而增大,接触面初始剪切刚度所受因素影响从大到小依次为法向应力、含水量、接触面粗糙度、基底硬度;颗粒相对破碎受法向应力影响最大,其次为含水量,再次为基底硬度,接触面粗糙度影响最小,并且颗粒相对破碎随法向应力增达而增大,随混凝土粗糙度与基底硬度的增大而减小,随含水量增加存在破碎的破碎峰值。