裂隙倾角及数目对岩体强度和破坏模式的影响

为研究不同裂隙倾角和数目下低强度岩体强度和变形破坏特征,对含不同预制裂隙的类岩石材料试件进行常规单轴压缩试验。结果表明:(1)低强度岩体峰值强度随裂隙数目增加而减小,随裂隙倾角增大而增大,裂隙倾角0°的三裂隙试件单轴压缩强度最低;(2)除90°裂隙试件外,随裂隙数量增加,试件弹性模量减小,而轴向峰值应变先增大后减小;(3)随裂隙倾角增大,试件弹性模量和轴向峰值应变总体呈“凹型”变化,最小值发生在30°裂隙试件,且大倾角裂隙试件(α>45°)的轴向峰值应变对裂隙倾角敏感程度大于小倾角裂隙试件(α<45°);(4)随裂隙数目增加,低强度岩体的破坏模式变化趋势:脆性破坏→塑性破坏→塑性流动变形破坏。     

不同尺寸裂隙岩石损伤破坏特性光弹性试验研究

为了充分认识试件尺寸与裂隙倾角对裂隙岩石损伤破坏的影响,开展了不同试件尺寸、不同裂隙倾角的光弹性单轴压缩试验。利用反射式光弹仪直观形象地记录试件损伤破坏全过程的彩色条纹变化,基于光学-应力定律计算得到裂隙岩石损伤破坏过程中试件表面的全场应力应变,分析岩石裂隙扩展失稳的尺寸效应及裂隙倾角对岩石强度及破坏模式的影响,研究裂隙岩石损伤—扩展—破坏的力学机制。试验结果表明:裂隙岩石单轴压缩的应力应变曲线可分为弹性阶段,塑性阶段,峰后软化阶段,残余阶段不明显;裂隙岩石峰前阶段的弹性模量随着试件高宽比的增加而增大,随着裂隙倾角的增加而减小;单轴抗压强度随着高宽比的增加呈减小趋势;峰后的软化阶段受试件尺寸与裂隙倾角的共同影响,裂隙倾角与高宽比越大,岩石的破坏越具有突然性,即脆性越明显;岩石损失破坏时最大应变与应力分布在预制裂纹中心,损伤首先从预制裂纹处发生。随着加载的不断进行,最大应变与应力的位置转变为裂纹的两端,逐渐向平行于轴向加载方向发展直至试件端部。岩石损失破坏时,最大应变与应力分布在预制裂纹中心,损伤首先从预制裂纹处发生。随着加载的不断进行,最大应变与应力的位置转变到裂纹的两端,裂纹逐渐向平行于轴向加载方向发展直至试件端部。     

不同倾角贯穿节理类岩石试件峰后变形破坏试验研究

用微机控制高刚度伺服试验机,开展预制贯穿节理类岩石试件的单轴压缩试验,系统研究贯穿节理类岩石试件峰后应力-应变曲线、破坏形式、峰后残余强度、峰后视泊松比等与裂隙倾角之间的关系。试验发现：(1)节理倾角为15°时,峰后的应力-应变曲线和完整试件的基本相同,当节理倾角为30°,40°,50°,60°时,峰后应力-应变曲线与完整试件的差别很大;(2)峰值强度随着节理倾角的增大而减小,峰后的残余强度也大致上随节理倾角增大而减小;(3)随着节理倾角的增大,含节理试件的泊松比也随之增大,而峰值强度后破坏阶段的视泊松比则随之变小;(4)试件峰后破坏模式随节理倾角的变化而不同,在倾角为15°时为劈裂破坏,倾角为50°,60°时为剪切破坏,倾角为30°,40°时为劈裂和剪切破坏的混合模式。研究成果可以反映含单组全贯穿节理类岩石材料的加载破坏峰后力学和变形破坏特性。     

组合荷载下裂隙试样力学特性的试验研究

使用WDT-1500多功能材料试验机,对不同裂隙倾角下的非贯通裂隙水泥砂浆试件单轴循环荷载与静载组合条件下力学特性进行了初步试验研究,试验发现：随着裂隙倾角的增加,变形能先减小后增大,峰值强度先降低后增加,弹性模量呈上升趋势,破坏形态由剪切破坏向张剪混合破坏形式转变。     

断续裂隙类岩石材料三轴压缩力学特性试验研究

研究三向应力作用下裂隙对岩石力学特性的影响对于确保裂隙岩体工程稳定具有重要的实践意义。通过配制含两条不平行张开贯穿型裂隙类砂岩试样,采用MTS815.02岩石力学伺服试验机进行不同围压下常规三轴压缩试验。基于试验结果,详细分析了完整及断续不平行双裂隙类岩石材料的应力–应变曲线、强度和变形参数以及破裂模式。研究结果表明:1断续裂隙岩样应力–应变曲线呈现多台阶式软化,部分曲线出现双峰值现象;2完整及断续裂隙岩样峰值强度、裂纹损伤阈值和峰值应变均随着围压的增大呈线性增大。完整岩样峰值强度对围压的敏感程度最高,而断续裂隙岩样中由倾角45°,30°和60°依次减小;3断续裂隙岩样宏观破裂模式受裂隙倾角和围压的共同作用。当围压较小时,破裂形态受裂隙倾角的影响较大;当围压增大到一定程度后,裂隙倾角的影响逐渐减弱,围压的作用开始显现,岩样最终呈剪切破坏模式。     

单轴静–动相继压缩下单裂隙岩样力学响应及能量耗散机制颗粒流模拟

 针对采矿岩柱体等的静–动相继单轴压缩受力特征,采用颗粒流数值模拟试验,探讨初始单轴静态压缩的细观损伤程度对单轴动态压缩下单裂隙岩样力学性质的影响规律,并阐述其能量耗散机制。静载初始损伤程度对后续动态压缩岩样应力–应变曲线形态的影响不大,损伤岩样具有较明显的峰前损伤和峰后裂隙贯通的渐进性突跃特征。相对于全程动态压缩而言,随着初始损伤的增强,岩样强度减小明显。但后续动态压缩对岩体强度的增加起主要贡献。随初始损伤的增强,裂隙尖端法向和切向破裂应力均略有减小。随着裂隙倾角的增大,裂隙尖端法向破裂应力明显减小而切向却明显增加。初始损伤程度并不改变后续动态应变率加载岩体的最终宏观破裂模式,但初始损伤变量越大,微裂纹数量越多且局部化程度越强。能量耗散与岩体细观损伤演化具有较好的相关性。初始损伤越强,吸收相对较小的能量即可达到峰值破坏但峰后耗散能越多。随着裂隙倾角的增大,峰值强度处耗散能和储存弹性应变能更多,峰后破碎程度越高。     

单轴压缩下节理间距和倾角对岩体模拟试件强度和变形的影响研究

通过含一组预置张开裂隙石膏试件的单轴压缩试验,系统地研究了当节理连通率固定时,节理组的间距和倾角对试件强度和变形特性的影响。研究发现：①随着节理间距的增大,试件的应力-应变曲线的由单峰型变为多峰型,延性增大。试验中观察到的应力-应变曲线包括4种类型,单峰型、软化段多峰型、多峰平台后软化型和多峰平台后硬化型。②当节理间距不变时,试件的当量化强度、当量化弹性模量和第一峰值应变随节理倾角的变化曲线都呈V型,其最小值发生在节理倾角为45°处;而残余强度与强度之比和第二峰值应变随节理面倾角的变化规律则反之。③当节理倾角不变时,当量化弹模、当量化强度和第一峰值应变都随节理化系数的增大而减小;而残余强度与强度之比和第二峰值应变则反之。④各节理倾角下,试件的当量化弹模和当量化强度随节理化系数的变化规律可以用相同形式的幂函数来表示。⑤上述宏观力学行为与预制节理闭合、次生裂隙发展等细观损伤力学机制密切相关。上述研究表明,节理间距对岩体的强度和变形特性的影响有显著的各向异性。     

张开度影响的裂隙类岩试件破断试验与数值模拟

为深入揭示裂隙张开度和裂隙倾角复合因素影响下裂隙体破断模式与力学响应规律,对室内制备的不同张开度单裂隙类岩体试件进行单轴压缩试验。试验结果表明：预制裂隙倾角越小,裂隙体峰值强度受张开度影响越大;同一裂隙倾角下,裂隙体峰值强度随裂隙张开度增大而减小;随预制裂隙张开度的增大,裂隙体峰值强度最小值对应裂隙倾角由45°向0°偏移;裂隙体弹性模量与裂隙倾角呈正相关性,与裂隙张开度呈负相关性。为进一步揭示裂隙张开度与裂隙倾角复合因素对裂隙体微裂纹演化规律的影响机制,基于PFC^2D数值仿真平台构建不同张开度与倾角的单裂隙数值分析模型,在相同加载条件下进行数值模拟试验,结合裂隙面邻域内颗粒间接触力链演化规律,从裂隙面挠曲变形角度揭示了裂隙倾角和张开度复合因素影响的裂隙体力学响应规律。     

注浆裂隙砂质泥岩力学特性和破坏模式研究

为研究含注浆裂隙砂质泥岩试件的力学特性和破坏模式,对类岩石材料制作的裂隙试件进行试验.结果 表明:①注浆试件应力-应变曲线峰后"台阶式"下跌现象不及开放型裂隙试件明显,且已不存在水平延伸式缓慢下跌的现象.②注浆的峰值强度、弹性模量峰值应变最高增长率分别达到36.76％、11.41％、12.71％.③裂隙倾角,裂隙数量越...     

节理岩体卸荷各向异性力学特性试验研究

 针对节理岩体开挖卸荷所产生的各向异性力学难题,通过制作不同倾角单一预制节理试件,开展节理岩体三轴卸荷试验,研究卸荷条件下节理岩体的应力–应变关系、变形特征、强度特征和破坏模式。得到如下结论：(1) 进入卸荷阶段之后,0°,30°和90°倾角节理试件的应力–应变曲线依次出现屈服、软化和残余变形阶段,而45°和60°倾角节理试件只出现屈服阶段。(2) 节理试件的变形模量随节理倾角呈U型变化,其中,60°倾角节理试件的变形模量最小;随着围压升高,不同倾角节理试件之间的变形特性差异逐渐减小。(3) 0°,30°和90°倾角节理试件的抗压强度降低,而45°和60°倾角节理试件几乎未降低;节理试件的黏聚力随节理倾角呈U型变化,其中,60°倾角节理试件仍为最小;而内摩擦角随节理倾角增大而增大。(4) 0°,30°和90°倾角节理试件的破坏模式均为穿越节理的压剪破坏,且不受节理影响,而45°和60°倾角节理试件的破坏模式均为沿节理面滑动破坏。(5) 揭示节理岩体的卸荷力学特性分为受岩块强度控制和节理面强度控制。     

边坡稳定性及路堤变形与破坏机制研究

以边坡稳定性分析为主线,在考察边坡数值计算中涉及到的屈服与破坏准则基本特性的基础上,针对复杂情况下的边坡稳定性进行了考察,并进一步结合工程实例考察了路堤（公路边坡）的变形与破坏机制.主要研究成果和结论如下：     

冻融作用对土体干容重和含水量影响的试验研究*

  对青藏铁路沿线具有代表性的两种土：砂质粘土和轻亚粘土进行了室内冻融试验研究。试验在开放系统、不同初始干容重、含水量及温度条件下进行,水分由下向上补给。试验结果表明：经过多次冻融循环以后,土体的干容重趋于某一定值。这一定值与土体的初始干容重无关,而与土体的种类有关。本试验结果中砂质粘土稳定干容重为1.55 g&#8226;cm－3,轻亚粘土为1.78 g&#8226;cm－3。另外,发生冻融循环后的土体含水量比初始含水量大,而且经历冻融变化的部分增加的含水量要比保持融化状态部分增加的含水量要大。     

减水剂对水泥的适应性及混杂使用减水效果研究

以不同强度等级水泥拌合的水泥净浆、水泥砂浆和水泥混凝土为原料,分别在它们中加入单一减水剂和两种混合减水剂,研究减水剂对不同水泥的适应性,以及不同品种减水剂混杂使用时的减水效果,提出了减水剂储存和使用时应该注意的问题。     

煤矸石地基上基础位移和沉降的原因及加固方法

某矸砖厂为投产后取矸方便,直接利用煤矸石为持力层在矸石山旁修建生产主厂房。建成后砖厂尚未投产,地基便发生不同程度的水平位移和垂直沉降,粉碎机房和砖机房均受到不同程度的破坏。经加固后。已使用数年,效果良好。     

活性粉末混凝土（RPC）的研究综述——从材料到构件

活性粉末混凝土（RPC）是一种新型超高强水泥基复合材料,它具有超高强度、超高耐久性、高韧性等特性。对RPC材料和结构性能的研究进行了分析和总结,展望了其发展前景,并提出了其应该被研究的问题。     

RPC200的强度及收缩影响研究

研究了水泥强度等级、火山灰质粉末材料 (粉煤灰、硅粉 )掺量以及养护条件对抗压强度达 2 0 0MPa的活性粉末混凝土 (RPC2 0 0 )强度的影响规律 ;初步探讨了不同条件下RPC2 0 0的收缩随龄期的变化 ,并分析了其自收缩与干缩的关系     

纤维对聚合物砂浆力学强度和柔韧性影响

研究了纤维对苯丙乳液砂浆抗压强度、抗折强度、压折比的影响,并分析其微观增强机理。结果表明,乳液纤维砂浆的力学强度改善效果明显,其中钢纤维掺量达到2.5%对乳液砂浆力学强度和韧性改善效果最为明显,玻璃纤维掺量为2%对乳液砂浆力学强度和韧性提高较为显著。     

生物质—二氧化碳气化反应动力学研究

用等温热重法,对六种生物质焦样与二氧化碳的气化反应进行研究。利用热天平进行实验,对所得重量——时间曲线加以分析和处理,从而可得出六种焦样的化学反应动力学参数、反应速率方程式,为生物质能源利用的研究提供了理论依据。     

基于摩擦学原理浅析螺栓孔径和孔型对抗滑移系数的影响

针对现场安装高强度螺栓摩擦型连接节点时常常随意扩孔的现象,用摩擦学原理分析其危害,并根据摩擦学公式,分析试验数据,得出摩擦面真实接触面积,总结出抗滑移系数与摩擦面真实接触面积的关系,指出摩擦面真实接触面积的减小是抗滑移系数减小的主要原因之一,最后根据近阶段摩擦学研究现状,指出抗滑移系数精确测量的复杂性,提出待解决的一些问题。     

基于岩爆破坏形迹修正隧道区地应力及岩爆预测的研究

从苍岭隧道的构造应力场特征入手,结合现场开挖后岩爆实际发生状况,在前期研究资料的基础上,利用有限元计算分析,模拟现场实际施工步骤的同时不断改变模型边界上的构造应力来拟合实际岩爆区,以最接近实际破坏范围的计算结果界定区段构造应力值,据此对隧道各区段的构造应力进行修正。运用修正后的构造应力计算得出的理论值与现场实测值进行比较后认为,修正后的构造应力值基本符合正常规律。同时利用修正后的地应力场对后续未开挖段的岩爆状况进行重新预测,并通过与现场实际开挖后岩爆状况进行比较证实二者较为相近,从而证实文中分析在岩爆预测分析中的可行性、合理性。