胶结充填体早期损伤对后期力学性能影响机制研究

为探究胶结充填体早期损伤对后期力学性能影响机制，将龄期3,7,14,21 d的充填体施加4种不同程度的静载损伤，养护28 d后开展单轴压缩试验、超声波测试、电镜微观结构扫描，从宏–细–微三个尺度探讨充填体早期损伤对后期力学性能影响机制。结果表明：损伤对龄期3和7 d充填体后期抗压强度影响较小，在一定压损条件下充填体后期抗压强度上升，对龄期14和21 d充填体后期抗压强度均产生弱化作用，对各个龄期充填体后期弹性变形能力起到强化作用；基于波速变化建立损伤程度与充填体力学特性之间的定量关系，发现损伤龄期3和7 d充填体存在损伤阈值和修复阈值；随着损伤程度的增大，充填体内部结构由数量较多的细小裂隙逐渐扩大为单一裂隙，裂隙断面处的连接物质主要为水化产物C-S-H网状凝胶；龄期3和7 d充填体内部存在大量未完全水化的水泥颗粒，养护后期产生的凝胶产物足以填充大部分损伤裂隙，故损伤对其后期抗压强度影响较小，而龄期14和21 d充填体未完全水化的水泥颗粒减少，后期产生的凝胶产物不足以填充损伤裂隙，内部结构颗粒之间联系较差，故损伤对其后期抗压强度弱化作用显著。研究结果可为矿山充填体工作提供指导意义。     

不同纤维作用下尾砂胶结充填体早期力学特性及损伤本构模型研究

为了提高某金矿尾砂胶结充填体材料的稳定性,保障矿山采空区充填效果,对加入不同纤维(聚丙烯腈纤维(JBX)、玻璃纤维(BL)、聚丙烯腈和玻璃混合纤维(HJB))的尾砂胶结充填体的早期力学性能和损伤特征进行研究,通过单轴压缩试验得到了不同纤维作用下充填体损伤本构模型.试验结果表明:在不同纤维作用下尾砂胶结充填体单轴抗压强度...     

网格细观损伤扩展理论的建立及参数研究

非均匀材料细观结构的开裂由其自身的强度和承受的应力所决定,但材料内部微裂隙的扩展实质上是一个非平衡的动态过程.本文应用多重随机等效桁架模型建立的网格细观损伤扩展理论,来考虑非均匀脆性材料由于裂纹的产生对其周围的影响;并对非均匀脆性材料在拉伸、压缩荷载作用下,考虑细观损伤扩展后的力学性能作了研究分析.     

新型巷旁充填材料的研究

本文介绍了一种新型巷旁充填材料——煤矸石膏体巷旁充填材料,由煤矸石、粉煤灰、PL膏体胶结料和水组成。通过试验,改变各组分用量,测定充填材料的力学性能参数,得出了一种较为合理的配比方案,为巷旁充填材料的选择与应用提供了有效的途径。     

单轴压缩作用下充填体损伤本构模型研究

1前言充填体力学特性的试验结果往往代表一定尺寸非均匀结构材料的平均力学性质,这种简化对于充填体工程结构及其稳定性的数值分析是非常有用的,但是却难以研究充填体材料在自身及外荷载作用下,由于裂纹的萌生、扩展及贯通而导致整体失稳的过程。当前,国内外对于充填材料力学性     

氧化镁膨胀剂在某桥梁主塔工程中的应用研究

研究了不同氧化镁膨胀剂掺量对混凝土力学性能及混凝土限制膨胀率的影响。并通过温度-应力试验对比了氧化镁膨胀剂掺量为6%的混凝土与空白混凝土的开裂温度、开裂应力。掺6%氧化镁膨胀剂的混凝土开裂温度为-18.5℃,明显低于空白混凝土。在约束条件下,掺氧化镁使得混凝土微膨胀,形成混凝土内部预压应力,最大压应力由1.35 MPa提高到3.15 MPa,应力储备从40%增加到69.7%。结合氧化镁膨胀剂在实际工程中的应用表明：氧化镁膨胀剂可提高混凝土的抗裂性能,能有效控制混凝土裂缝且降低大体积混凝土的开裂风险。     

不同充填体材料在沿空留巷中的应用综述

对沿空留巷的充填体材料进行了论述,总结了材料的力学性能和充填工艺,传统的巷旁充填技术仅适用于条件较好的薄而中厚的煤层中,而新型的充填材料与传统相比,稳定性能好,能够有效地提高充填体和围岩的强度,说明巷旁充填材料的性能高低在沿空留巷的技术中是非常重要的,并提供了理论的依据。     

淤泥质粘土充填地下废弃管道试验研究

以上海城市弃土淤泥质粘土为主要充填材料,掺入适量水和水泥制备泥浆,研究了配制泥浆的流动性能和养护后的力学性能,分析了充填地下废弃管道泥浆的适宜配比.在室内试验基础上以渗流槽为模型,泵入配制泥浆,养护后原位测试槽内泥浆体力学性能,分析以淤泥质粘土配制泥浆充填地下废弃管道的可行性,提出地下废弃管道充填泥浆的合理配比方案.     

充填体与岩体三维能量耗损规律及合理匹配

 根据灰砂配比为1∶4,1∶8,1∶10和1∶12的4种胶结充填体力学试验结果,揭示不同配比充填体三维损伤耗能规律。针对矿床开采岩体应力转移并释放能量特征,探索矿床开采过程中岩体三维能量释放规律。研究结果表明,矿体埋藏越深,开挖岩体释放能量越高;岩体弹性模量越高或泊松比越低,岩体释放能量越小。根据充填体与岩体耦合作用的三维能量耗损特征,探讨充填体与岩体的合理匹配,并用该匹配模型验证安庆铜矿采用最低充填配比1∶12开采矿石是可行的。研究发现,充填体与岩体的匹配系数K和三维原岩应力、岩体及充填体力学参数相关,不同开采技术条件必须设计合适的充填体抗压强度才能实现与岩体匹配。     

不同含量玻璃纤维尾砂充填体损伤规律与围岩匹配关系

为提高三门峡罗山金矿采空区充填后的稳定性，对玻璃纤维质量含量分别为0%,0.5%和0.7%的尾砂胶结充填体损伤规律进行研究。通过单轴压缩试验得到不同含量玻璃纤维尾砂胶结充填体应力–应变曲线，并根据建立的损伤本构方程，分析充填体的能量耗散规律，得出其与围岩的匹配关系。研究结果表明：(1)在一定范围内，玻璃纤维的掺入提高了充填体的强度，降低了初始弹性模量。(2)掺入玻璃纤维能够降低充填体达到峰值应力时的损伤值，但随着其含量的增加，充填体损伤值达到极值的过程越缓慢。(3)得到了不同含量玻璃纤维充填体的峰值比能计算模型，进而得出充填体的峰值比能随着玻璃纤维含量的增加而增大。(4)以该矿山充填开采为背景，得到采空区埋深与充填体强度的匹配设计模型，可为矿山节约充填成本提供科学依据。     

基于能量耗散和声发射的岩石损伤本构模型

为了更好地研究单向受载下岩石的本构关系和损伤演化规律,利用泥岩的单向压缩和声发射试验,分析了岩石的变形特点、能量转化和声发射特征,在此基础上,分别建立考虑能量耗散和声发射的损伤演化方程,提出初始损伤和临界损伤的定义,构建了能够反映岩石压密过程和残余强度阶段的损伤本构模型,并通过单向压缩试验结果对比分析了两种损伤演化规律及理论损伤本构关系。研究结果表明,两种损伤演化规律基本一致,都经历损伤缓慢增加、加速增加和残余损伤3个阶段;材料参数分别影响应力强化、软化和整体应力-应变曲线;两种理论损伤本构关系均较好地反映了岩石的单向受载变形特征,从而证明了所建损伤本构模型符合实际。     

基于三轴压缩试验的岩石统计损伤本构模型

基于三轴压缩试验,结合统计强度理论和连续损伤理论建立了一种岩石统计损伤本构模型,并对建立的本构模型的数学意义和物理意义进行了讨论分析。由此可知,统计损伤本构方程实质是用对应于某一屈服准则的等效应力表示的连续损伤演化方程,能较好地描述材料的非线性力学行为,也能逼近材料的弹性应力-应变关系。统计损伤本构模型的统计参数均可以通过单轴或三轴压缩试验得到,在利用三轴压缩试验的轴向实测应力、实测应变时应当对损伤本构模型进行修正。对于单轴压缩试验的压密阶段,还给出了初始损伤的估计方法。引入对数正态分布和Mohr-Coulomb准则,通过理论曲线与若干岩石单轴、三轴压缩试验曲线的对比,验证了所提出的统计损伤本构方程及其参数确定方法以及模型修正的合理性,同时也肯定了对数正态分布和Mohr-Coulomb准则在统计损伤本构研究中的适用性。     

岩石类材料损伤黏弹塑性动态本构模型研究

 针对岩石类材料的动态力学特性,基于损伤演化和元件模型理论,将岩石类材料视为由具有损伤特性、弹性特性、塑性特性及黏滞特性的非均质点组成,建立考虑损伤的黏弹塑性动态本构模型,并推导出本构方程的微分表达式。将下山单纯形法嵌入自适应混合遗传算法中,编制反演分析程序,在岩石冲击试验数据的基础上,确定出损伤动态本构方程的待定特征参数。利用确定出来的动态本构方程得到的再生应力–应变曲线与试验曲线之间有很好的一致性,从而可验证该损伤黏弹塑性动态本构方程的适用性。     

饱和、非饱和岩石损伤统计本构模型探讨

基于统计理论和损伤力学对岩石在荷载作用下的破坏、损伤特征进行了探讨,建立了弹性损伤统计本构模型。在损伤演化方程中全部采用有效应力,并能反映岩石剩余强度。在混合物理论基础上,建立了饱和、非饱和岩石损伤软化统计本构模型。该模型能反映岩石在单轴抗压试验中初始加载阶段全应力-应变曲线稍向上凹曲的特征,以及在岩石受力过程中损伤和空隙(或孔隙)中流体对应力-应变关系所起的作用。与试验结果的比较显示模型是合理的。     

单轴加载状态下岩石多参数损伤本构模型研究

基于单轴压缩声发射实验,以加载中岩石的声发射和塑性体积应变为损伤变量,建立一个多参数损伤本构模型,研究了岩石的损伤演变规律。研究表明,岩石损伤本构模型和试验应力应变曲线能很好地吻合,峰值强度之前理论值略大,峰值强度之后理论值下降较快;岩石损伤随轴向应变的增加而增大,峰值强度之前岩石损伤随加载而增加,峰值强度之后岩石轴向应力减小而损伤增加;该损伤本构模型获取的应力应变曲线和损伤值能综合体现岩石的声发射和塑性体积应变的发展。     

大面积加卸载对软土地铁隧道的影响

选择HSS(Hardening Soil Small-Strain Model)本构,建立二维平面应变模型,进行既有软土地铁隧道上地表大面积加卸载情况下土体固结分析。研究结果显示:①大面积加载会增大衬砌结构的变形,并进而导致衬砌结构出现病害;②渗漏水会增大衬砌结构的内力;③回填土应及时卸除;④卸载后土体回弹,但有一部分变形无法得到恢复,回填土厚度越大,无法恢复的沉降越大;⑤在衬砌结构损伤的情况下,水平大直径卸载后无法恢复,最终表现为增长,根据曲线形态将沉降过程分为5个阶段。结合工程实例,对监测数据进行分析,验证上述结论。     

软岩的损伤西原流变模型及FLAC3D实现

流变是工程软岩岩体的一个重要特性。流变过程中,岩体参数随时间发生损伤衰减。作为常用的本构模型之一,西原流变模型能较为综合地反映岩体弹-黏弹-黏塑性流变性质,但其元件各参数通常假定为常数,对加速蠕变阶段的岩体状态描述不够准确,与实际出入较大。基于西原模型,结合由损伤导致的参数衰减,提出了考虑损伤的西原流变模型及结合三轴压缩试验确定损伤阈值的方法,并进行了FLAC^3D自定义本构模型二次开发。用本模型对已有文献中的三轴试验进行数值模拟,得到的结果与原试验对比,结果表明：考虑损伤的西原流变模型与实际情况较为吻合;实验加载曲线中体积应变有明显拐点,之后损伤急剧增大,可确定为损伤阈值。     

岩石破裂过程的统计损伤模拟研究

根据岩石微元破裂服从正态分布的特点 ,引进能合理描述岩石微元强度的参量 ,基于岩石单轴应力应变试验曲线建立了反映岩石破裂全过程的统计损伤本构模型 ,据此对岩石统计损伤变量进行合理修正 ,从而建立了反映岩石破裂全过程的三维统计损伤本构模型 ,充分反映了岩石强度受应力状态影响的现象 ,与试验结果比较显示了该模型的合理性     

砌体受压本构关系模型

通过一个细观模型,从细观层次上分析了砌体在单调受压荷载作用下的损伤破坏机制,解释砌体受压应力-应变关系的非线性和应变软化,根据单元体平衡条件,建立了砌体单调轴心受压时的损伤本构关系模型,基于细观单元体强度分布特征确定损伤演化,利用应力-应变曲线特征条件和标准试件强度值确定模型参数,分析得出应力-应变关系仅与砌体的峰值点割线弹性模量与原点切线弹性模量有关,该式能反映砌体受压试验所表现的特征,与已有受压结果吻合良好。