高温循环后花岗岩孔隙结构与物理力学特性演化规律研究

探究高温循环下岩石内部孔隙演化及其对物理力学特性的影响,对核废料地质处置、地热开发等地下工程的长期稳定性分析具有重要意义。为了定量分析高温循环对花岗岩孔隙结构及物理力学性质的影响,综合利用扫描电镜、差热分析等方法研究25℃～800℃高温循环下花岗岩的表面特征、质量、体积、纵波波速、抗拉强度、孔隙度、孔径分布和微观结构等演化规律。研究结果表明：(1)随着温度升高,花岗岩的表面裂纹、色差、质量损失率、体积膨胀率、纵波波速衰减率不断增加,抗拉强度逐渐减小,当T>500℃后,花岗岩的物理力学参数变化显著,在5次热循环后,岩石物理力学参数的变化更加明显。(2)高温能够促进花岗岩孔隙发育,岩石内部微、小孔隙逐渐生长并连通形成中、大孔隙,造成岩石孔隙连通性增强,且热循环会进一步增加孔隙结构之间的连通性,导致中孔和大孔占比上升,孔隙率进一步增大。(3)高温循环下花岗岩物理力学性质劣化与其内部孔隙结构的变化密切相关,质量损失率和体积膨胀率随等效平均孔隙半径的增大呈线性增加,纵波波速和抗拉强度随等效平均孔隙半径的增大呈指数型增加。(4)高温下花岗岩会发生脱水、石英相变、矿物氧化、化学键断裂等物理化学...     

饱和多孔白垩岩的孔隙力学性质研究

研究表明,白垩岩具有两种相互独立的塑性力学机制：塑性孔隙坍塌和塑性剪切变形。据此,一个基于Gurson准则和Pietruszczak准则的本构模型被提出用来描述其塑性力学特性。该模型包含2个屈服面方程和相应的塑性流动准则,在排水条件下进行验证并获得满意的结果。然而,白垩岩力学性质除受其矿物组成、结构以及饱和条件等因素的影响外,孔隙压力对其力学特征同样具有重要影响。因此,研究饱和多孔白垩岩的力学特性必须考虑孔隙压力的影响。基于这一认识,将Coussy孔隙塑性理论扩展用于研究饱和白垩岩的孔隙塑性力学特性,根据孔隙弹塑性力学的一般框架,讨论在弹塑性域上有效应力尤其是塑性有效应力概念的有效性。通过将本构模型中两种塑性力学机制的塑性加载函数和塑性潜能表达成塑性有效应力的函数,就能够研究饱和多孔白垩岩在考虑孔隙压力变化条件下的孔隙力学性质,研究在不排水条件下,特别是在不排水三轴压缩条件下白垩岩的塑性力学特性。数值模拟和试验结果之间存在很好的特性上的一致性。研究结果表明,通过采用塑性有效应力概念的方法提出的本构模型能用来描述饱和多孔白垩岩的孔隙力学特性。     

高温焙烧后黏土孔隙与力学特征研究

 为研究温度作用后黏土孔隙与力学参数变化规律,以不同温度作用后黏土为研究对象,主要采用压汞法、单轴压缩试验,着重分析其孔隙度、渗透率、体积分维数、单轴抗压强度、普氏系数变化规律。得到以下结论：试样中孔隙开放孔较多,孔隙连通性较好,孔隙主要以500 nm～1 000 nm为主;试验温度范围内,大孔总体积随温度的升高而增大,100 ℃～650 ℃之间,微孔总体积随温度的升高而增大,650 ℃以后,随温度的升高而减小;100 ℃～700 ℃之间孔隙度随温度的升高而增大,700 ℃以后有所减小;采用Menger海绵体模型和热力学模型得到的体积分维数随温度的升高整体减小,而采用热力学方法得到的孔隙分维值更能表征试样孔隙特征;100 ℃～700 ℃之间渗透率随着温度升高而增大,700 ℃以后有所减小;100 ℃～400 ℃之间,单轴抗压强度和普氏系数基本维持不变,400 ℃～700 ℃之间,两者随温度的升高快速增大,700 ℃以后,两者随温度的升高而减小,这与试样内部矿物的转变密切相关。     

岩体力学的学科属性及发展战略

岩体(石)力学是一门什么样的学科,目前尚未形成统一的认识．虽然美国国家岩石力学委员会1964年对岩石力学所下的定义获得了广泛的承认,但我国许多学者持有不同的意见．幽于岩体力学研究的对象是岩体,服务对象是工程,一使用的理论是力学理论和地质学理论,采用的方法是地质与力学相结合的方法。     

孔隙压力的类别及其叠加

Terzaghi 有效应力公式中的孔隙压力既指入渗引起的或外荷重引起的孔隙压力,也指两类孔隙压力之综合影响。入渗引起的孔隙压力由电拟试验确定,外荷重引起的孔隙压力起始值可用三轴试验测得。两类孔隙压力的叠加法则取决于孔隙压力的类别,产生的先后以及土类等。     

北京地区土的物理力学性质统计分析

本文利用数理统计方法，对北京地区工程地质土的物理力学性质进行了统计分析。分析结果对岩土工程勘察，设计和施工具有一定的指导意义。     

湿陷性黑土的物理力学性质

大庆南产地区分布着一种结构松散、成分复杂、对水分极度敏感的工程性质极差的土体，它兼有湿陷性土、有机土、碱土和分散土等诸多特殊土的劣性，而以湿陷性最为突出。通过对采油七厂（葡萄花）、八厂（永乐）和九厂（新站）3个典型地段样品的物理性质、力学性质、矿化成分等指标测试，经过综合分析比较，首次提出湿陷性黑土这一学术名词。     

石窟河堤围第四系覆盖层土体物理力学特征

根据蕉岭县石窟河5 700~5 898段工程地质情况,并通过野外勘察及室内土工试验分析,指出了造成含水量、稠度指标、压缩性异常的原因,并探讨了该段地层的岩性特征,对保证堤围的顺利建设及安全运行具有重要意义。     

孔隙结构特征及其对岩石力学性能的影响

 以砂岩为研究对象,利用统计学原理和FLAC3D软件重构了三维孔隙模型。在三维孔隙模型的基础上,应用数值模型试验的方法,通过多组孔隙分布特征参数的巴西圆盘劈裂数值模拟试验,分析并探讨了孔隙结构参数(孔隙率、孔径分布和空间位置分布)对孔隙砂岩力学性能的影响。研究结果表明：孔隙率严重地影响着孔隙圆盘模型的破坏状态,孔隙率较小时圆盘以拉伸破坏为主,孔隙率增大时出现拉伸和剪切共同作用的破坏方式。随着孔隙率的增大,圆盘模型的抗拉强度呈指数递减的趋势;随着孔径分布控制参数的减小,圆盘劈裂破坏区域增大且更加分散。当孔隙率较小时孔径分布对抗拉强度有一定的影响;孔隙空间位置的改变对圆盘破坏的影响主要体现在裂纹产生的位置上,没有改变圆盘的破裂方式和裂纹的数目,对圆盘抗拉强度也没有太大的影响。研究结果揭示了孔隙岩石变形破坏的内在机制,为研究孔隙结构参数对岩石物理力学性能的影响提供一定的参考。     

膨润土对土体微观孔隙结构特征影响的试验研究

土体的微观孔隙结构特征 对其渗透性有着显著的影响,膨润土具有很强的防渗性能,在土中加入膨润土可改变其 孔隙尺度分布和结构特征 而降低土的渗透性。采用压汞仪法 (MIP) 试验研究了掺加不同比例的膨润土的细颗粒土的微观孔隙结构特征。试验结果表明：只要加入少量的膨润土便可使土体的大孔隙的数量急剧减少;随着膨润土的含量的增多,孔隙尺度分布逐渐发生变化,中孔隙的数量逐渐减少,小孔隙、微孔隙和超微孔隙的数量逐渐增多,孔隙分布密度函数由三峰态转变为双峰态,峰值所对应的孔隙直径减小。实验结果也证明了同一孔隙比的土样的孔隙特征的多样性,因此工程中采用的表达土的孔隙含量的宏观参数孔隙比并不能完整描述土体的孔隙特征,需要引入其他微观参数对土的孔隙特征进行描述。文中的研究对防渗工程设计与施工具有参考价值。     

碳酸岩分布区残坡积粘性土物理力学参数相关性分析

在碳酸岩山地城市 ,残坡积粘性土是建筑地基和基坑边坡支挡的主要对象 ,在将残坡积粘性土各参数作为随机变量引入地基和基坑边坡的概率设计和可靠性分析时 ,必须确定残坡积粘性土各参数之间的相关关系。本文通过贵阳大量粘性土的物理力学试验数据 ,分析了残坡积粘性土各物理力学参数之间的相关性 ,给出了残坡积粘性土物理力学参数中相对独立随机变量和相关随机变量的相关方程。     

水泥加固软土的强度特征及微观结构分析

利用化学分析、电镜扫描分析和无侧限抗压强度等实验,研究了天然软土、室内的水泥土样品宏观及微观特征,得出结论:由于水泥的掺入,使土体易于压实,孔隙体积减小,且能生长出纤维状矿物,使密实度提高,从而提高土的强度.并且从微观分析研究了水泥土加固软土的作用机理,从微观角度解释了水泥土宏观强度特征及微观结构变化之间的关系.     

膨胀土的湿化性分析及湿化方法探讨

膨胀土的湿化性是指其遇水后所发牛的吸水崩解现象。是继膨胀性和裂隙性之后逐渐被认识的另一个十分重要的特性。它是引起膨胀土渠道隆起、开裂、渠坡失稳的主要原因,危害性很大。住南水北调膨胀土渠道的懂度衰减机理研究过程中就膨胀土的湿化性进行研究并在此基础上提出了一种能够更加完全、均匀湿化的方法。     

闽东南沿海地区软土工程性质的空间变化规律

基于福建沿海地区大量的地基工程试验资料, 就闽东南沿海地区软土的固结系数、固结特性、物理力学指标以及抗剪强度与深度的关系作出分析, 研究了该地区软土的工程地质性质在空间的变化规律。     

武汉地区三级阶地粘性土热物理性质试验研究

研究粘性土热物理性质与温度、密度、含水量及孔隙比等参数间的关系。在武汉地铁详勘阶段,采取三级阶地粘性土原状土样26组,在不同室温下进行热物理性质试验,同时测试土样的含水量及密度。结果表明:测试温度对原状土样导热系数及比热容的影响较小;粘性土导热系数随原状土样密度的增加而增加,随孔隙比的增加而降低;比热容随原状土样含水量的增加而增加。并给出便于工程使用的导热系数及比热容计算公式。     

振动孔隙水压力对桩竖向承载力的影响

本文分析了地震作用时振动孔隙水压力对桩竖向承载力的影响,提出了基于有效应力原理的桩－土相互作用计算方法,并分析了某单柱式桥墩桩竖向承载力与振动孔隙水压力的关系。     

钙芒硝盐岩物理力学特性研究

通过系统的试验研究难溶性盐钙芒硝基本的力学特性以及溶解和其溶解后的孔隙率等,充分认识了钙芒硝岩盐的物理力学特性.实验发现钙芒硝岩盐属于软岩,其抗压强度为18.86 MPa,而抗拉强度实测值为2.59 MPa,其破坏形式属于典型的柱状劈裂破坏,同时也说明盐岩在自然条件下是脆性材料.通过长时间的蠕变实验,回归出钙芒硝盐岩蠕变在不同应力水平下随时间变化的曲线,其抗压强度50%时的曲线方程为ε(t)=0.0098ln(t)-0.0014,抗压强度80%时的蠕变曲线方程为ε(t)=0.012ln(t)-0.0056,应力水平高时其蠕变速率高于低应力水平的蠕变速率.钙芒硝属于难溶性盐,其溶解率非常低,在水中溶解速率曲线方程为vt=-0.0005Ln(t) 0.0041;溶解速度方程为v=-0.0002Ln(t) 0.0015.通过理论分析计算得出其溶解完全后孔隙率为35.87%.溶解速率、溶解速度及溶解后孔隙率的研究对充分认识难溶性钙芒硝盐岩水溶开采机理有指导意义.     

岩溶围岩力学特性试验的初步研究

为了正确认识和处理隧道开挖揭露的不同形态岩溶,提出岩溶围岩的概念,确定岩溶围岩物理力学性质试验项目.以遂渝铁路桐子林隧道内所采取岩石样品为例,开展灰岩的比重、容重、孔隙率和吸水率等物理性质实验,抗压(拉)强度、抗剪强度及变形特性等力学试验,以及声发射、岩相鉴定和扫描电镜实验等.对实验结果进行分析,对电镜试验图片进行分形理论计算及微观物理特征分析,并得到了现场验证.     

聚丙烯腈纤维混凝土基本力学性能的试验研究

针对聚丙烯腈纤维混凝土的基本力学性能进行室内试验研究,研究纤维掺量与混凝土的轴压强度、劈拉强度、抗折强度以及弹性模量之间的关系。试验结果表明,与素混凝土相比,聚丙烯腈纤维混凝土的轴压强度、劈拉强度、抗折强度以及弹性模量均随纤维体积率的增加而提高,尤其是劈拉强度和抗折强度的提高幅度更大。此外,在低掺量的情况下,聚丙烯腈纤维混凝土存在一个最佳的纤维体积率。     

膨胀土及其改性土路堑边坡稳定性研究

以荆襄高速公路膨胀土地区路堑边坡稳定性为研究对象,首先确定了边坡稳定所需膨胀土、5％石灰改性土和50％粉煤灰改性土的强度参数。随后设计了相同坡形,不同坡率、坡高、台宽等24种计算工况。研究发现：坡率和台阶宽度带来的稳定影响均呈现线性增加。坡率和台宽安全系数谱数据稳定,可供设计参考。