不同初始损伤白砂岩高温处理后的力学性能研究

通过进行不同初始损伤程度白砂岩在不同等级高温处理后的力学试验,分析了温度和初始损伤对白砂岩的杨氏模量、峰值应力和显微结构等方面的影响。试验结果表明:随着温度的升高,受到初始损伤的白砂岩试件的杨氏模量和抗压强度都呈下降的趋势,初始损伤越大,高温对白砂岩造成的影响越大。通过显微镜观察到随着温度的升高,试块的晶体变小,颗粒的破坏更为破碎,岩屑更多。此外,通过对试验数据的整理,建立了不同初始损伤等级和不同温度等级下白砂岩的本构关系曲线。     

超大直径盾构施工地表沉降分析

结合工程实例对超大直径泥水平衡盾构地铁隧道施工引起地表沉降的实测数据进行了分析。得出了隧道中心线上方地表在盾构推进过程中变形的一般规律及地层损失引起的地表横断面沉降的形态。用Peck公式对横向沉降槽实测数据进行拟合,得出了地表沉降槽宽度系数及地层损失率等特征参数的一般范围。对盾构推进过程中的停机情况对地表沉降的影响进行了分析,并提出了一些建议。分析成果对于城市超大直径泥水盾构工程有较好的参考价值。     

冻融循环作用下砂岩的力学特性及细观损伤本构模型研究

针对寒区岩体工程中岩石的冻融问题,选取砂岩为试样,通过进行室内冻融循环试验、扫描电子显微镜观测和三轴压缩试验对砂岩质量损失、微观结构和力学特性进行了分析。然后基于Lemaitre应变等效假设理论,通过引入能够反映岩石冻融破坏过程中的细观冻融损伤变量和力损伤变量来描述岩石材料的劣化程度及损伤演化规律,并采用连续损伤力学理论,建立了冻融与围压耦合作用下岩石的损伤演化方程及细观损伤本构模型。采用理论推导的方法得出所需的模型参数表达式,最后利用冻融岩石的三轴压缩试验数据对该模型的合理性和准确性进行了验证。将试验曲线的峰值点与模型理论曲线的峰值点进行对比,结果表明两者吻合度较好,该损伤本构模型能够较好地反映岩石三轴压缩过程的应力-应变峰值特性,验证了该模型及模型参数确定方法的合理性与可靠性。该模型拓展了岩石在冻融与围压耦合作用下的损伤模型,进一步的揭示了岩石在冻融与围压耦合作用下的损伤机制和破坏规律。     

经化学溶蚀并高低温作用后砂岩的力学特性试验研究

选取四川黄砂岩为岩样,通过单轴压缩试验,研究砂岩在不同化学溶液(HCl溶液、NaOH溶液、水溶液)中浸泡后经高温,冻融循环后的力学特性,分析各溶液下砂岩的应力-应变关系、峰值应力、峰值应变、弹性模量等物理力学特性在经历不同高温、不同最低冻结温度后的变化规律,从微观力学和化学机理的角度探究砂岩的损伤机理。试验结果表明:冻结温度的降低会对砂岩造成一定的损伤劣化;-40℃以后,砂岩表面孔洞和坑蚀逐渐增多,损伤劣化程度逐渐增大,HCl溶液对冻融损伤劣化有一定的促进作用。高温会使得砂岩表观形态发生改变,延性逐渐提高;600℃时,砂岩的弹性模量和峰值应力达到最大,然后随温度的提高而降低。     

单裂隙岩石高温作用下的力学性能分析

根据相似理论,通过在模拟材料中预制裂隙的方法模拟天然裂隙岩石,在20~800℃的高温下分析高温及裂隙倾角对岩体力学性能的影响,并对比白砂岩实验结果;基于Lemaitre应变等价原理及宏观统计分布理论建立岩石高温受荷损伤方程。研究表明:在400℃之前模拟材料及白砂岩的力学性能随着温度的升高而有所改善,超过400℃后,力学性能开始劣化,由此推定400℃为白砂岩的应力应变曲线阀值;试块的单轴抗压强度及纵波波速随着预制裂隙倾斜角度的增大而减小,超过45°后,随着角度的增大而增大;岩体高温受荷损伤是高温及应力耦合的过程,总损伤相对于高温及荷载损伤之和偏小,裂隙倾斜角度及高温作用对岩石损伤的影响趋势大体和对强度的影响趋势一致。