干湿循环条件下重塑黄土强度与持水特性的试验研究

库水位升降使得库岸边坡经受反复干湿循环的影响,土的强度与持水特性会随之产生不可逆转的变化。为此,通过对重塑黄土进行反复干湿循环下的直剪、离心和核磁试验,综合分析了土样强度特性、持水特性及孔隙特性的相互影响规律。结果表明,经过3次循环土样抗剪强度具有稳定趋势,粘聚力幂函数趋势减小,内摩擦角线性减小。干湿循环会增大持水曲线的初始饱和含水率与失水速率。第1次循环时基质吸力增大明显,2次循环后持水曲线相对稳定。核磁试验测得土中孔隙含量先快后慢增长,且第2次干湿循环峰谱达到最高。最后对比分析了孔隙—水力—强度的相互影响机制,指出孔隙变化是持水特性和强度参数劣化的内在原因。     

长期浸泡与干湿循环作用下砂岩损伤特性研究

为探究库岸边坡岩体的损伤特性,以常见的中风化砂岩为例,通过室内长期浸泡、干湿循环条件下的力学试验,分析了砂岩的物理参数、应力—应变曲线及劣化特征。结果表明,长期浸泡对岩样的损伤作用分为前期的饱和作用和后期的水解作用;干湿循环的每个周期都会造成岩样小颗粒脱落或胶结物溶解。长期浸泡、干湿循环两种状态对岩样的损伤都很大,且首次损伤程度较大,占整体损伤的一半以上。研究结果为库岸边坡的稳定性研究提供了理论依据。     

库水位往复升降引起的软岩干湿循环损伤特性试验研究

鉴于水敏性较强的软岩岸坡在库水长期浸泡及水位往复升降引发的干湿循环作用下更易发生失稳现象,以云南省某水利工程为例,采用室内压缩、SEM试验及理论分析方法探讨了干湿循环效应下的软岩强度及损伤机制。结果表明,多次干湿循环后岩体微观结构完整性遭到严重破坏,结构疏松;岩体力学强度与循环次数呈凹二次函数下降关系;干湿循环造成了岩体内部损伤的逐步积累,衰减趋势显示初次循环时岩体劣化最为显著,且粘聚力相比于内摩擦角受到的影响更为严重;循环多次后岩体损伤变量值逐渐趋近极限,随着围压的逐步增大,岩样结构遭到破坏。     

膨胀土干湿循环作用下的动力特性试验研究

为研究干湿循环作用下膨胀土的动力特性,对干湿循环条件下膨胀土进行动三轴试验,研究了围压、干湿循环次数、振动次数对于膨胀土动弹模量、阻尼比的影响规律。试验结果表明,土体在动荷载作用下的变形分为稳定型和破坏型,稳定型土体的动弹模量随振动次数增加而略有增加,阻尼比则有减小趋势,破坏型土体在较少的振动次数下很快达到破坏应变。建立了膨胀土的累积变形预测模型,可用于分析土体的累积变形随振动次数的变化规律。不同动应力条件下,土体的滞回圈形态从稀疏到密集,面积逐渐减小,较大应力作用下滞回圈的高度随振动次数的增加逐渐降低。首次干湿循环后对土体的影响最为显著,随后影响趋势逐渐减弱,随着干湿次数的增加,相同应力条件下土体需更多的振动次数才能保持稳定。     

干湿循环及地震耦合作用下的库区红层泥岩边坡稳定性分析

针对库区蓄水诱发的低强度地震及库水位往复升降调节产生的干湿循环效应严重影响红层泥岩质岸坡稳定性问题,以某红层区库岸边坡工程为依托,通过室内试验和数值模拟方法研究了干湿循环条件下红层泥岩微观结构及强度劣化规律,并耦合地震作用模拟分析了边坡稳定性变化规律.结果 表明,多次干湿循环后红层岩体微观结构疏松多孔,内部损伤逐步积累...     

干湿循环作用下混凝土氯离子传输研究进展

为研究干湿循环作用对混凝土中氯离子传输性能的影响,在相关研究成果的基础上,分析了干湿循环作用下氯离子对混凝土的劣化机理,回顾了干湿循环作用、干湿循环与荷载耦合作用下混凝土中氯离子传输的研究成果,为后续研究提供了参考。     

干湿循环条件下裂缝对土体吸力影响的机制研究

受干旱影响,土体会出现干缩裂缝,基质吸力的变化是分析裂缝开展的关键点,而裂缝的产生影响着基质吸力的变化,因此基于室内模型研究了干湿循环条件下不同位置土体开裂情况及对应部位基质吸力的时空演化规律。结果表明,斜坡中部裂缝更易发育,受旱过程中当裂缝存在时顶部土体的基质吸力增长滞后于坝坡中部土体的基质吸力增长;降雨后再干燥时段除底部外土体各处基质吸力受裂隙影响在较短时间快速增大,多次干湿循环后土体裂缝发展形态基本保持不变,此时同一部位基质吸力变化趋势基本相同,而不同部位因裂缝开展差异吸力变化有所不同。根据吸力变化情况绘制出的土水特征曲线反映出不同形态的裂缝存在对周边土体的影响(渗透系数)。研究成果可为维护坝坡稳定提供指导。     

干湿循环条件下膨胀土的力学性质与开裂行为

针对南水北调中线工程中膨胀土存在的工程问题,取南阳膨胀土进行干湿循环处理,利用三轴压缩试验仪对土样进行力学测试,并观测干燥土样的裂缝发展特征,研究了不同干湿循环次数下膨胀土的力学特征和开裂行为。试验结果表明,膨胀土的应力—应变曲线均为应变硬化曲线,土体的粘聚力、内摩擦角随干湿循环次数增加而逐渐减小,且分别表现为指数型和线性衰减趋势;裂隙率随干湿循环次数增加保持指数型增加;裂隙率与膨胀土强度指标同步变化。由SEM扫描试验观测到干湿循环使得膨胀土颗粒间的微裂隙逐渐扩张,从而导致表面裂隙的改变和力学性能的衰减。研究成果对于渠道边坡的防护设计有重要意义。     

盐蚀-干湿循环作用下玄武岩纤维混凝土腐蚀劣化试验研究

为探究新疆南部地区不同掺量玄武岩纤维混凝土腐蚀劣化规律,结合该地区的盐渍土壤环境和极端干旱沙漠性气候条件,采用本地区既有结构混凝土所常用的强度等级C35,在混凝土中分别掺入0％、0.1％、0.2％、0.3％的玄武岩纤维,开展现场暴露试验和室内加速对比试验,选取相对质量评价参数和相对动弹性模量评价参数为主要指标进行分析,研究结果表明:(1)纤维掺量越多,混凝土试件表面的可见裂缝越少,表观损伤程度越轻.(2)当纤维掺量为0.3％时,试件的相对质量评价参数变化波动较其他掺量变小,说明混凝土抵抗复合盐侵蚀的性能随纤维掺量的增加而增强.(3)室内外的相对动弹性模量评价参数分析表明,室内混凝土侵蚀开始时间早于室外,且侵蚀的速度也较室外快.室外混凝土试件主要在210 d开始进入较为明显的腐蚀阶段,且劣化速度随纤维掺入的增加而减小.     

密实度及有荷干湿循环对土-水特征曲线的影响

鉴于土-水特征曲线在非饱和土的研究中具有重要意义,采用Tempe压力膜仪和多功能土-水特征曲线试验仪,研究了密实度及固结压力下干湿循环对非饱和重塑粘土的土-水特征曲线的影响,并利用Van Genuchten模型对试验结果进行曲线拟合。结果表明,土体密实度越大,所受固结压力越大,则土体的进气值越大,失水速率越小,残余含水率越大;在固结压力下的干湿循环过程中,脱湿曲线失水速率越小,进气值越大,随干湿循环次数的增多,因土体孔隙发生改变,脱湿曲线的进气值呈增大趋势,且回滞环逐渐减小。     

断续节理岩体破坏模式对强度特性的影响

为定量分析断续节理岩体破坏模式与强度的关系,基于离散元软件PFC~(2D)标定了测试材料的强度包络线,并通过对不同节理倾角、排距和连通率的断续节理试样进行扩展数值模拟,研究了破坏模式对岩体强度特性的影响。计算结果表明,节理的倾角、排距、连通率均显著影响岩桥断裂机理,进而影响岩体强度和破坏模式;随着加载方向与节理夹角的减小、节理连通率或排距的增大,节理岩体的破坏模式逐渐由阶梯状张拉断裂转变为沿节理平面剪切断裂,张拉破坏的强度受排距的影响较大,而剪切破坏的强度受连通率影响较大;同时,破坏模式转变时的临界节理倾角α_(crit)与节理排距d、岩桥长度l_r密切相关,其关系可用经验表达式α_(crit)=α_(cont)-λl_r/d来表示。     

基于卸围压试验的砂岩卸荷本构模型及其应用

鉴于岩体本构模型受岩样应力路径、加卸载状态等因素的影响,为研究卸荷条件下砂岩的本构模型,采用RMT-150C岩石力学试验系统对宜昌砂岩岩样进行了升轴压峰前卸围压、轴压和围压等量减小两种应力路径下的卸围压试验。结果表明,卸荷应力路径不同时,卸荷变形阶段的应力—应变曲线形态有很大差异,但岩样变形模量随围压降低而劣化的规律一致;岩样卸荷破坏强度特征可用Hoek-Brown准则拟合。由此推导出增量形式的卸荷弹脆塑型本构模型,并以算例分析验证了该模型的正确性。     

土石过水围堰溢流工况判别模式研究

在过水围堰下游护坡稳定的实际观测资料和模型试验的研究基础上，应用水力学能量方程和边界层理论，提出了土石过水围堰过水时的能量转换关系；运用护坡稳定性务件，提出了溢流工况的判别式。通过模型试验的对比与论证分析，验证了判别模式的正确性。     

基于流固耦合的多级冲压泵转子部件强度和模态分析

为保证冲压泵的运行稳定性和安全性,采用单向流固耦合方法,计算并分析了某型号多级冲压泵的转子部件在各种工况下的等效应力、变形量分布及模态。对泵内部三维湍流流场进行定常计算,获得泵内的流动参数分布;进而将流动载荷施加到泵的过流部件表面,采用有限元分析方法对泵叶轮进行强度校核,并对整个转子部件进行模态分析。研究发现叶轮上的最大等效应力出现在轮毂处,最大变形量则出现在叶片外缘处,且最大等效应力和最大变形量随级数的增加而减小;随着流量的增大,叶轮所受的最大等效应力逐渐减小,但最大变形量却逐渐增加。研究成果可为冲压泵的优化设计提供参考。     

K0固结条件下土石坝坝基砂卵砾石料强度与变形分析

选取级配相同的双江口土石坝、长河坝土石坝坝基覆盖层砂卵砾石料,分别进行4种不同围压下的静止土侧压力系数K0固结排水剪切大型三轴试验,分析了K0条件下砂卵砾石料的强度与变形特性。结果表明,K0条件下的砂卵砾石料在低围压下表现出较强的剪胀特性;不同围压下,砂卵砾石料的峰值强度与围压之间近似呈线性关系;两种砂卵砾石料的初始弹性模量Ei、初始泊松比νi与围压之间均存在良好的幂函数关系。结果为土石坝坝基覆盖层砂卵砾石料的强度与变形特性研究提供了参考。     

应力和侵蚀性溶液渗透耦合作用下碳酸盐岩渗透特性试验研究

为研究不同应力及溶液组合下碳酸盐岩渗流特性演化规律,选择H2SO4溶液、蒸馏水作为渗透流体,使用岩石耦合渗透试验装置对碳酸盐岩试样分别进行较长时间的渗透试验,得到三种不同工况下岩石试样渗透率和渗出液中矿物离子浓度随时间变化的曲线,分析了试验中围岩、渗透压、溶液等影响因素与渗透率、岩石内部矿物质溶解规律之间的内在联系。结果表明,试验初期阶段,围压对岩样渗透率有较大影响,恒定围压施加后使得岩样孔隙受到压缩从而影响渗透率。试验过程中,渗透压的增大会导致岩样渗透率产生短时间的上升,随后岩样渗透率逐渐回落。不同渗透溶液则有不同的影响,H2SO4溶液对岩样内部的侵蚀性较强,在岩样上游段产生较强溶解,当溶解的矿物离子浓度达到过饱和后,可能在下游段产生沉淀,使得岩样整体渗透率不断降低;而蒸馏水对岩样的侵蚀作用较弱,沿程产生均匀溶解,不能对孔隙结构造成较大改变,整体渗透率保持稳定。岩样整体渗透率的变化是应力、渗透溶液的溶蚀作用和矿物沉淀共同作用的结果。研究成果可用于指导工程实践。     

叶片组轴向模态共振失效的理论与实验研究

为了找出叶片的失效机理及解决的办法，利用金相、扫描电镜等分析手段，从宏观和微观的角度对叶片及断口进行了观察和分析；用三维有限元法和实验方法对其振动特性进行了研究。分析得出：造成叶片开裂是由于叶片组第2类轴向振动模态和喷嘴叶栅出口气流不均匀引起的激振力频率发生共振，导致叶片高周疲劳造成的。叶根齿表面加工粗糙是裂纹起裂的一个重要诱发因素。采用不改变叶型，仅调整叶片组中的叶片数，成功地实现了叶片的改型设计。该研究表明：叶片组的第2类轴向振动模态同喷嘴激振力共振是危险的，应该避免。调整叶片组中的叶片数是调整叶片组轴向固有振动模态的一个有效方法。图6表3参5     

冻结融解作用对岩石边坡稳定的影响

主要通过岩石室内试验,分析子了冻结融解作用对岩石物理力学性质的影响以及岩石裂缝发展的规律,同时结合边坡的破坏事例调查成果,结论认为表层崩塌的破坏模式是岩石边坡长期冻结融解作用的主要表现形式。     

考虑气固两相流的球阀冲蚀磨损失效研究

针对管道气体携带杂质对球阀冲蚀磨损导致其失效的问题,采用欧拉-拉格朗日流体描述方法,运用Comsol Multiphysics软件对气固两相流球阀冲蚀磨损进行数值模拟计算,研究球阀流场特征、冲蚀磨损分布、不同参数对冲蚀磨损影响及冲蚀率随参数变化趋势,并把模拟结果与工程现场冲蚀球阀对比,验证模拟的准确性。结果表明：球阀内流速在一定范围内改变,产生的二次流漩涡是导致冲蚀的主要因素;球阀冲蚀磨损随开度减小,随流速、粒径和质量流率增大而增加,呈非线性正相关。