深部灰岩单轴蠕变特性试验研究

采用MTS815液压伺服岩石试验系统和DISP-2声发射监测系统,对重庆市某煤矿深部灰岩进行了单轴蠕变压缩实验,对单轴蠕变实验过程中伴随的声发射特征进行了研究,认为岩石的声发射特征能很好的表征岩石整个蠕变变形过程,包括岩石微观结构如晶格缺陷的扩散、孔隙裂隙的张合、粒间协调变形及微观破裂的产生、扩散贯通等岩石蠕变特征。同时对实验曲线进行了不同的模型参数的反演,认为用对数函数型及指数函数型模型均能很好的表征该类灰岩蠕变变形性能,且二类模型中对数模型为最佳模型。     

芒硝蠕变特性及本构模型研究

利用RLW-2000岩石流变试验机对芒硝开展了三轴压缩蠕变试验。试验结果显示,同一围压下,随轴向应力增大,芒硝蠕变变形量和稳态蠕变率均随之增加,而各级荷载加载过程中芒硝变形模量不断减小;芒硝蠕变过程具有非线性特征,且随蠕变时间延长,芒硝屈服强度逐渐降低。以分数阶粘滞体代替广义Kelvin模型中的经典粘滞体,建立了分数阶广义Kelvin模型;针对其蠕变方程形式复杂、应用不便的缺点对其进行了简化,将简化后的分数阶广义Kelvin模型与Heard稳态蠕变模型相结合,构建了一种新的非线性蠕变本构模型,并利用芒硝蠕变试验结果反演了模型参数。结果表明,拟合曲线和试验结果吻合良好,说明该模型能够较好的描述芒硝的蠕变特性。     

水环境中高水速凝材料蠕变特性及其流变模型

为了研究高水速凝材料作为采空区充填体是否具有长期、有效控制上覆岩层移动变形的能力,对高水速凝材料进行了瞬时物理力学试验和微观扫描分析,及利用重力连续加载方式进行了干燥和水环境中的蠕变试验,根据蠕变试验曲线进行了高水速凝材料的流变模型辨识和参数反演。结果表明：高水速凝材料在空气环境中容易丧失强度,水环境条件工作更利于提高其自身结构和承载力的稳定性;高水速凝材料的长期蠕变稳定性取决于荷载水平是否达到其材料的长期屈服强度;Burgers流变模型能更好地描述水环境中高水速凝材料这种“类”软岩的蠕变特性。     

煤岩蠕变特性试验研究

利用自行研制的压缩蠕变试验装置,对煤样进行了蠕变试验研究,根据试验结果,将蠕变强度与瞬时强度进行了比较,拟合得出了蠕变曲线经验公式,认为蠕变试验曲线接近对数规律,建立了蠕变理论模型,并求出了相应的参数.     

煤岩蠕变特性试验研究

利用自行研制的压缩蠕变试验装置,对煤样进行了蠕变试验研究,根据试验结果,将蠕变强度与瞬时强度进行了比较,拟合得出了蠕变曲线经验公式,认为蠕变试验曲线接近对数规律,建立了蠕变理论模型,并求出了相应的参数.     

微孔聚氨酯弹性材料的力学性能研究

为了分析微孔聚氨酯弹性材料的力学性能,分别对微孔聚氨酯弹性材料式样进行了拉伸和压缩试验;再利用拉伸与压缩试验数据对常见的经典超弹本构模型进行拟合,得出了相应的本构模型参数;通过误差分析对各种本构模型在不同应变条件下的适用性进行了分析探讨;最后,用拟合出的本构参数对高铁轨道用WJ-8扣件的微孔聚氨酯弹性垫板的静刚度进行数值模拟,有限元仿真结果与产品试验结果进行对比,说明了Yeoh模型、Van der Waals模型和Ogden N=3模型的预测值与试验值的相对误差分别为8.44%,7.83%和5.93%,Ogden N=3模型相对于其他模型具有更高的预测精度。     

蠕变参数劣化的时效性及变参数蠕变模型

为了更好地研究岩石在不同条件下的蠕变特性,采用MTS812.02试验机对岩石进行三轴蠕变试验。针对岩石蠕变曲线的特征,结合流变力学理论通过引入弹塑性元件来对岩石的加速蠕变曲线进行描述,并结合模型方程和试验数据,提出一种确定蠕变参数的新方法,对确定的蠕变参数与应力和时间之间的关系进行分析,建立考虑过应力差和时间双重影响的损伤蠕变模型。结果表明：引入的损伤模型亦可以较好地反映岩石在卸载蠕变过程中的损伤程度,为蠕变模型和确定模型参数的理论研究提供一个新的思路;改进后的模型与试验数据具有良好拟合度,也证明了该确定蠕变参数方法的正确性;在考虑蠕变参数在应力和时间双重作用下的劣化性质,建立了蠕变参数劣化模型,对传统的损伤蠕变模型进行改进,得到新的蠕变模型与试验数据具有良好拟合度,说明了改进后模型正确性与合理性,也证明了确定蠕变参数方法的正确性,且得出蠕变参数具有更明确的物理意义。     

基于热学参数反演分析的常态大坝混凝土温度场仿真

为获得精度较高的常态大坝混凝土温度场仿真计算结果,需要较为准确的可用于温度场仿真计算的混凝土热学参数。结合某常态重力坝工程和现场原位温度场试验结果,对混凝土热学计算参数进行反演分析,并运用所得的反演分析成果对该重力坝温度场进行仿真模拟。结果表明:通过反演参数仿真模拟所得的大坝温度计算值与其相应测点的实测值吻合,反演结果可靠,可有效提高常态大坝混凝土温度场仿真模拟精度,为指导大坝混凝土现场施工提供参考。     

沥青砂浆粘弹特性试验与模型参数分析

讨论了20℃时,沥青砂浆在6种加载应力下的单轴蠕变试验。采用Burgers模型对其粘弹性进行分析。利用Origin7.5软件对模型参数进行拟合,得到沥青砂浆粘弹性本构方程的一般表达式。对比模型预测值与试验结果,并分析模型参数对蠕变过程的影响。结果表明,Burgers模型能较好的反映沥青砂浆的粘弹特性,且应力-应变等时曲线表明,沥青砂浆的流变表现出较明显的非线性特征,而模型的弹性参数E1确定了蠕变过程的初始位置(t=0),弹性参数E2控制了第1阶段的曲线范围,粘性系数1η确定了第2阶段蠕变曲线的斜率,粘性系数2η控制了第1阶段蠕变曲线弯曲程度。     

云母石英片岩蠕变模型参数选择研究

根据三轴蠕变试验曲线的特点,建立了云母石英片岩七元件线性黏弹塑性蠕变模型,采用最小二乘法对蠕变柔量-时间曲线和应变-时间蠕变曲线进行拟合确定蠕变模型参数,讨论了确定蠕变模型参数的影响因素及参数的合理性与可用性。结果表明:由于受到分级加载次数、初次加载应力值和加载时间的影响,两种曲线拟合确定的参数各不相同;云母石英片岩蠕变模型的非线性较明显;蠕变柔量-时间曲线拟合确定的参数不予采用,应变-时间蠕变曲线拟合确定的参数在各级应力水平下变化规律不明显;采用某种单一方法确定蠕变模型参数不够全面,建议采用综合辨识法,这样才能保证岩土工程中蠕变数值分析结果的正确合理性以及施工设计的安全可靠性。     

聚氨酯泡沫材料的高温蠕变特性

在不同温度、应力条件下对聚氨酯泡沫进行蠕变实验研究,用Modified Time Harding模型对获得的蠕变 时间关系曲线拟合,得到高温条件下聚氨酯泡沫的蠕变本构方程。将拟合的模型及实验测得的稳态阶段的蠕变速率进行比较,发现聚氨酯高分子材料的蠕变特性与温度、应力水平有着重要的联系。随着温度的升高,应力水平的提高,材料的蠕变行为更加显著。高温蠕变曲线分为两个阶段：第一阶段,蠕变速率较大,且随着时间的增长,蠕变速率逐渐下降;第二个阶段,蠕变速率较小,且基本保持恒定。Modified Time Harding模型能够较好地预测聚氨酯材料在高温条件下的蠕变速率。     

沥青混合料车辙试验评价指标研究

通过试验分析发现,车辙试验第2阶段剩余空隙率基本不随加载时间改变,由此确定第1、第2阶段分界点。车辙试验的评价参数包括车辙深度、蠕变率和相对变形。蠕变率参数的实质是斜率,无法确定曲线的具体位置;相对变形参数考虑了混合料的压密变形和蠕变变形的总量,可以确立曲线的唯一位置。整体上蠕变率和相对变形之间存在一致的对应关系。经室内车辙试验与现场加速加载试验(ALF)比较,蠕变率和相对变形参数评价结论相同,并与现场实际一致。建议采用蠕变率和相对变形联合评价沥青混合料车辙试验,并且室内车辙试验采用现场初始空隙率试件。     

疲劳载荷下高温波齿复合垫的蠕变波动行为

研究了疲劳载荷下柔性石墨金属波齿复合垫的力学性能和蠕变性能. 对垫片进行了373 K和573 K两种温度下的循环加载实验,基于得到的应力-变形量实测数据,通过计算压缩模量和卸载模量分析了其压缩回弹特性;考虑温度和金属骨架厚度的变化,探索了蠕变-疲劳的交互作用对垫片的影响. 研究表明:疲劳载荷下随着时间增长垫片压缩速率增加,回弹速率减小;在稳态蠕变阶段,蠕变-疲劳载荷的交互作用使垫片的蠕变曲线出现周期性波动,波动周期不随实验条件改变而改变.     

碱木质素基聚氨酯泡沫塑料的制备和性能表征

通过热重失重率（TG）和失重速率（DTG）曲线得,碱木质素基聚氨酯泡沫塑料起始分解温度和峰值分解温度分别为250℃和370℃,结果表明,材料热稳定性、保温性能较好。通过压缩试验,碱木质素基聚氨酯泡沫塑料的10％压缩强度蛳为203kPa。通过对加载后碱木质素基聚氨酯泡沫塑料进行扫描电镜分析,探讨增强机理。     

线性流变固结模型参数的回归反演分析法

提出了一种精度高、应用方便的线性流变固结模型参数非线性拟合方法。利用大型数据处理软件ori-gin7.5自定义函数二次开发功能,依据已有流变固结解析理论编制了相应的自定义拟合函数,并对5组萧山软土一维流变固结试验数据进行了回归分析,得到了三元件和四元件流变固结模型的参数,并分析了其变化规律。采用所得参数,利用解析理论计算了试样的沉降和超静孔压,并将理论计算所得沉降和孔压曲线与试验实测曲线进行了对比。结果表明:提出的拟合方法非常有效,拟合所得萧山软土线性流变模型参数有一定的规律,且按所得参数进行理论计算的沉降值与实测值非常吻合。     

基于SMC晶须改性高密度聚乙烯蠕变研究 的检查井寿命预测

用SMC晶须增强高密度聚乙烯制备出一种新型复合材料(WPE),对WPE材料进行了拉伸、弯曲及压缩蠕变研究,并采用一种线性外推的方法来处理蠕变数据,拟合得到实验温度下的材料失效时间与蠕变强度关系式。在分析检查井各受力部位的应力状况基础上,结合时温等效原理对WPE塑料检查井的寿命进行了预测。结果表明:处理材料非线性蠕变数据的外推方法适于预测WPE检查井长期工作性能,计算显示检查井在使用31.42 a后达到其允许应变,说明用SMC改性高密度聚乙烯材料制备的检查井是可靠的。     

以等应变速率曲线为基础的岩石长期强度确定方法

长期强度是岩石时效强度的一种,是影响和评价岩体工程长期稳定性的一个重要性质.为更准确地求解长期强度,以等应变速率曲线为基础,提出了等应变速率曲线拐点法及极限应变法两种确定岩石长期强度的新方法.对锦屏二级水电站的绿片岩开展了单轴和三轴应力状态的常规和分级加载蠕变试验以验证上述方法,并利用文中提出的方法对绿片岩长期强度求解,得到了不同围压状态下绿片岩的长期强度值.同时,在极限应变法的求解过程中,结合蠕变曲线,得到了蠕变变形稳定时间以及相应的极限应变值.试验成果表明:两种方法均可求得长期强度,数值接近且符合长期强度的经验值;单轴以及三轴应力状态下长期强度分别为瞬时强度的66.9%(单轴)、68.0%(围压10 MPa)、79.6%(围压10 MPa).文中提出的确定长期强度的方法具有一定的可行性,同时,围压是影响长期强度的主要因素之一,具体表现为随着围压的升高,长期强度与瞬时强度的比值升高.     

基于修正θ投影法的GH4169高温合金蠕变寿命预测

在不同温度和不同应力条件下,对GH4169高温合金进行了蠕变实验,得到不同参数下的蠕变数据并绘制了相应的蠕变寿命曲线。利用修正θ投影法,对得到的实验寿命曲线进行非线性拟合,建立了温度、应力相关的蠕变方程。用所建立的蠕变方程验证了GH4169高温合金蠕变寿命曲线,结果表明吻合性较好,达到了蠕变寿命预测的效果。     

锯齿状结构面剪切蠕变、松弛及长期强度研究

为对结构面的蠕变、松弛和长期强度进行综合分析,用水泥砂浆浇筑成不同角度的结构面试样,采用相同的分级加载方法,在岩石双轴流变试验机上对规则齿形结构面进行剪切蠕变试验和松弛试验.首先分析了蠕变特性与松弛特性的异同及蠕变和松弛过程中剪应力-位移曲线的差异,其次基于蠕变速率及蠕变与松弛关系,推导能够描述应力松弛的经验方程,最后分别基于蠕变试验和松弛试验确定结构面的长期强度,并对长期强度进行对比分析.研究结果表明:蠕变曲线与松弛曲线形态相似,变化趋势相反;蠕变变形量和应力松弛量都随结构面爬坡角的增大而增大;蠕变过程和松弛过程的剪应力-位移曲线显示两者的应力-应变路径不同,表明蠕变和松弛过程中能量变化不同,且由于不可逆功的存在,不能简单认为蠕变和松弛是等价的;本文提出的应力松弛方程,能够较好地描述松弛过程,但蠕变方程和松弛方程的拟合参数值相差约1个数量级;基于相同的机理,根据蠕变试验和松弛试验确定的结构面长期强度不同,相差约为9%,而且长期强度值与蠕变过程和松弛过程中剪应力-位移曲线的屈服强度比较接近.