PVA纤维混凝土的动态压缩性能试验研究

为了研究PVA纤维混凝土的动态压缩性能,采用Φ74SHPB(分离式霍普金森压杆)装置对三种体积掺量的PVA纤维混凝土进行不同应变率下的冲击压缩试验,获得了较高应变率下的应力-应变关系。试验结果表明,PVA纤维混凝土是一种应变率敏感材料,在冲击荷载作用下,其破坏应力、峰值应变、峰值韧度等技术指标都随应变率的增加而增大。     

GFRP筋纤维混凝土圆柱轴压性能研究

为研究配筋种类、纵筋配筋率、箍筋间距和箍筋直径对纤维混凝土柱轴压性能的影响,对7个玻璃纤维增强聚合物、筋聚乙烯醇纤维混凝土柱、1个钢筋PVA纤维混凝土柱和1个未配筋PVA纤维混凝土柱进行轴压试验。通过研究试件的破坏过程和破坏形态,建立了轴压承载力、峰值强度、峰值应变计算公式,得到适合GFRP筋约束纤维混凝土的轴压应力-应变本构模型。研究结果表明:GFRP筋纤维混凝土柱和钢筋纤维混凝土柱破坏过程和破坏形态相似;提高GFRP纵筋配筋率能显著提高试件轴压承载力;减小箍筋间距或保持配箍率不变时减小箍筋直径能显著提高试件延性,但对约束效率的提高作用较小。     

准静态循环加卸载下钢纤维混凝土力学特性分析

为探究饱水处理、围压改变对准静态荷载作用下钢纤维混凝土材料强度以及能量演化特征的影响规律，采用MTS816岩石力学试验系统开展同应变率、同围压、饱水和未饱水；同应变率、不同围压、未饱水等条件三轴循环加卸载等相关试验。由试验结果可知：钢纤维混凝土材料经过饱水处理，峰值应力对应的峰值应变稍大，且表现出明显的体积压缩现象，但材料强度降低；在三轴循环加卸载作用下材料应力-应变曲线出现滞回环效应；滞回环最大面积通常出现在材料的峰值应力附近，随着围压增加，面积最大的滞回环对应的应力点随之推迟出现；随着围压提高，材料峰值应力后的应力-应变曲线变得平缓，表现出更明显的塑性变形特征，且材料的峰值应力提高明显。     

围压及粗骨料对超高强混凝土抗压性能的影响

为研究围压大小和粗骨料类型对超高强混凝土抗压性能的影响,对分别含不同类型粗骨料(玄武岩、石英岩、大理岩),相同配合比的超高强混凝土试样和其基体砂浆试样在六档围压(0、5、10、20、40、70 MPa)下进行常规三轴试验.试验结果表明:粗骨料类型对超高强混凝土试样的峰值应力、弹性模量影响显著;与基体砂浆试样相比,相同轴向应力下含粗骨料超高强混凝土试样的变形明显减小;超高强混凝土的峰值点轴向应变随围压呈线性增长,破坏形态在不同围压下呈现三种类型,0围压下的劈裂破坏、5～40 MPa围压下的剪切破坏、70 MPa围压下的挤压流动破坏;峰值应力的增长速率随围压的升高逐渐变慢,含粗骨料超高强混凝土的增长速率在低围压下高于其基体砂浆试样,而在40～70 MPa围压下两者基本趋于同一速率;不同骨料对裂缝的扩展呈现不同的阻挡作用,裂缝穿越大理岩的比例远大于石英岩.分别用Mohr-Coulomb准则与Ansari准则拟合试样的抗压强度数据,结果表明Ansari准则较Mohr-Coulomb准则更精确地反映混凝土强度随围压的变化趋势.     

中砂类B组路基土静力特性试验分析

为了研究中砂类B组路基土的静力特性,在了解其物理特性的基础上,采用中砂及粉质黏土配置了4种不同细粒含量的中砂类B组土,根据常规三轴压缩试验研究了围压和细粒含量对试验土体应力-应变关系及静强度的影响.结果表明,在相同细粒含量条件下,随着围压的增大,试样的应力-应变曲线上升显著,在同一应变值时,应力相差较大,且150 k Pa的曲线应力差值最为明显;在相同围压条件下,细粒含量对应力-应变曲线的影响不明显,细粒含量低于30%时,应力-应变曲线走势几乎一致,应变增大的同时应力提高.     

应变速率对天津海积软土力学性能的影响

采用WF应力路径三轴仪,对天津滨海海积软土进行了不同围压、不同应变速率的三轴固结不排水剪切试验（CU）,分析了不同应变速率对海积软土试样的应力一应变关系、有效应力及试样破坏形态的影响．结果表明：CU试验应力一应变关系呈硬化特征,剪应力峰值随着应变速率的增大而增大,而孔压变化值则随着应变速率的增大而逐渐减小;不同应变速率的有效应力路径在相同固结压力下基本一致,因而正常固结黏土的有效应力路径具有唯一性;同时,应变速率对总应力强度有所影响,总应力的内摩擦角随着应变速率的增大而增大．     

不同渗透压作用下砂岩卸围压破坏过程中裂纹扩展行为研究（英文）

地下工程开挖卸荷会导致岩体的水-力耦合作用增强,加速岩体内部裂隙的萌生和扩展,威胁工程安全。开展不同渗透压力作用下砂岩的常规三轴加荷和卸围压试验,明确砂岩裂纹应变扩展速率与应力路径和渗透压之间的内在联系。研究结果表明,围压增大,砂岩的特征应力增大,损伤应力和峰值应力对应的裂纹应变扩展速率减小,表明围压能够抑制裂纹应变的扩展。相反,随渗透压增加,砂岩的特征应力减小,而损伤应力和峰值应力对应的裂纹应变扩展速率会增大。表明渗透压会促进裂纹应变的扩展。围压相同,在渗透压和卸围压的共同作用下,砂岩峰值应力对应的裂纹应变扩展速率和脆性指数最大,其次是卸围压路径,加荷路径最小。通过量化围压和孔隙水压力对砂岩力学参数的影响权重,发现围压与峰值强度、轴向应变、环向应变、裂纹轴向应变和裂纹环向应变之间呈极显著相关。而孔隙水压力与裂纹轴向应变扩展速率、裂纹环向应变扩展速率也呈极显著相关。     

水影响下油页岩三轴压缩力学特性试验研究

为研究油页岩的力学特性,试验采用吉林桦甸油页岩试样,利用YE-200A液压式压力试验机和自制三轴压力室,进行油页岩三轴压缩实验。通过不同围压、不同水化时间的三轴压缩实验,揭示油页岩全应力-应变、峰值强度、弹性模量、泊松比随不同围压和水化时间的变化规律,以及油页岩的破坏形式。结果表明,水化对油页岩的力学特性影响很大,使其峰值强度和弹性模量降低,同时,还表现出明显的延性效应;另外,围压和水化作用的对比分析表明,在围压影响下水化对油页岩强度影响比自然状态下小,油页岩因原岩裂隙发育不同水化后呈现不同的破坏形式。     

真三轴加载条件下混凝土的力学特性

采用真三轴设备对100mm×100mm×100mm的立方体混凝土试块进行静态加载。首先,保持三个轴向的应力相同,施加应力到设计值p。然后,在保持最小主应力(Z轴)恒定并且X轴应变速率与Y轴应变速率之比也恒定的条件下,单调地增加Y轴应变。通过这种复杂加载试验,研究了混凝土的强度和体积特征。结果表明:在应力-应变混合路径加载的真三轴试验下,混凝土的抗压强度随着最小主应力的增大而增大,随着加载应变速率比的增大而线性递减,都大于单轴抗压强度,最高可达单轴抗压强度的3.4倍;混凝土试块在只经历静水压的加载历史时,初始剪切模量不受影响,不同组剪应力-剪应变关系曲线初始段都存在重合现象。峰值体积应变随着最小主应力和应变速率比的增大而增大,体积先减小后增大,出现扩容现象;当最小主应力为10MPa时,混凝土的峰值强度和峰值体积压应变几乎同时出现,并随着最小主应力的增大,两者出现的时间间隔增大,峰值体应变滞后。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的真三轴强度试验研究

考虑纤维种类、长径比、体积掺量3个主要影响因素,设计制作25组纤维混凝土试件,通过真三轴压缩试验,研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(HyFRC)在不同围压条件下的强度及破坏模式.研究结果表明,在不同侧向围压作用下,HyFRC试件的破坏模式均为斜剪破坏.与相同配合比的素混凝土试件相比,随着钢纤维特征参数的增加,HyFRC试件的三轴峰值强度有显著提升,而聚丙烯纤维特征参数的变化对峰值强度影响较小.基于试验结果,提出了基于W-W 5参数模型的HyFRC破坏准则,能够很好地预测纤维混凝土在多轴压缩状态下的强度.     

三维动静组合加载下岩石的破坏形态及力学性能研究

为研究岩爆等地质灾害发生的力学机制,利用改进的霍普金森杆试验装置,对红砂岩进行预加载三维静应力下受冲击载荷试验,分析红砂岩的破坏形态、能量耗散规律及变形强度特征.研究表明,红砂岩的破坏形态在有无围压情况下,都随着轴压的增大破坏程度增大,在无围压及有围压情况下分别呈现出"X"型和"圆锥台"型的压剪破坏形态.当轴压固定时,红砂岩的破坏程度随围压的增大而降低.在三维动静组合加载下,红砂岩入射能及单位体积吸收能与平均应变率呈线性递增关系,且递增的程度随轴压的增大表现出先增大后降低的趋势,而随围压的增大而增大.红砂岩应力应变曲线在不同平均应变率下表现出应变回弹、应力跌落及峰后塑性三种类型.红砂岩抗压强度增长因子与平均应变率1/3次幂呈线性递增关系.     

考虑内部侵蚀作用的砂土应力应变特性

为了研究内部侵蚀作用下砂土应力-应变特性,通过盐溶法进行一系列室内三轴剪切试验,研究了3种间断级配砂土由于内部侵蚀导致细颗粒流失后的应力-应变行为。通过在制样过程中向砂土样中加入一定量的盐,并在受控侵蚀条件下将盐溶于水中,以实现内部侵蚀过程中细颗粒的指定损失,然后对损失后试样进行了三轴压缩试验,研究了不同细颗粒流失量和不同间断级配条件下砂土的应力-应变特性。研究结果表明:随着砂土细颗粒流失量的增加,砂土试样的破坏强度峰值呈逐步降低趋势,摩擦角φ逐步减小,大致呈线性规律,间断级配1、2和3型砂土摩擦角φ分别下降了5.8%、4.3%和4.5%;相同围压作用下砂土试样破坏强度峰值随着细颗粒含量占比的增加呈递减趋势,且围压越大,破坏强度峰值增加越明显;砂土的粗颗粒含量越大,其摩擦角φ越大。     

不同围压下松软煤体力学特性与能量演化规律

为揭示滇东矿区松软煤体在加载破坏过程中的力学特性和能量演化规律，基于MTS815.03岩石力学实验系统对原煤试样进行不同围压条件下的三轴压缩实验。结果表明：煤样的峰值应力、弹性模量与围压存在指数函数关系；峰值应变、泊松比随围压呈线性增加；围压效应使煤样的破坏从延塑性向脆性转变，破坏模式由局部剪切形态向整体劈裂形态发展；围压对煤样变形破坏过程中能量演化影响显著。随着围压的增大，极限弹性能与峰值总能量均呈近似线性增加，积聚的极限弹性能对煤样的破坏起重要作用，宏观表现为高围压条件下煤样破坏较低围压剧烈。     

道路再生骨料混凝土三轴强度及损伤分析

为探究道路再生骨料对混凝土的多轴受压强度及损伤演变性能的影响,考虑两种类型粗骨料及6种围压值,设计完成了12组混凝土的常规三轴试验研究.通过试验,观察并对比了试件在单向轴压与三向轴压下破坏形态,获取了各围压荷载下试件的峰值应力、峰值应变,分析了三轴荷载作用下再生混凝土强度影响因素,并揭示了再生混凝土的损伤演变规律.研究结果表明:在围压荷载作用下,试件破坏形态发生了较大改变,骨料类型对试件破坏形态影响不大;围压值=0 MPa时,试件发生劈裂破坏;围压值0 MPa时,发生具有一定延性的剪切斜压破坏;侧向围压荷载越大,再生混凝土的强度越大,变形能力越好;侧向围压荷载可有效约束再生混凝土损伤的发展,并延迟了初始损伤出现的时间.     

纤维混凝土三轴抗压强度及破坏特征的试验研究

利用伺服试验机对纤维混凝土和普通高强混凝土试样进行不同围压下轴向压缩试验,基于试验结果,研究了两种混凝土的单轴与三轴压缩强度,探讨了两种混凝土试样的破坏特征.结果表明,两种混凝土单轴压缩强度都达到80 MPa以上,普通高强混凝土单轴与三轴强度略高于与之配合比相同的混杂纤维混凝土;当围压达到20 MPa以上时,纤维混凝土峰值应力不显著,加载后期具有更大的塑性变形特征,说明掺入适量纤维可以提高混凝土的韧性,降低脆性;纤维混凝土试样加载结束后试样不断裂、不剥落,具有良好的整体性能.     

不同围压下茅口灰岩渐进性破坏的试验研究

利用MTS815电液伺服控制刚性试验机进行不同围压下茅口灰岩三轴压缩试验,通过计算绘得相应裂隙体积应变图,分析得出裂纹起始应力、裂纹破坏应力。结果表明:随着围压的增大,应力门槛值均呈非线性增长态势,当围压超过17 MPa时,裂纹起始应力、裂纹破坏应力分别增加48.5%和20.1%,茅口灰岩延性开始增强;裂纹破坏应力为峰值强度的64%~75%,三轴压缩下茅口灰岩裂隙不稳定发展阶段较长;环向应变值随围压增大而增大,当轴力超过裂纹破坏应力进入裂隙不稳定发展阶段,环向应变增大2.7~3.2倍,用环向-轴向应力应变曲线图能较好的反映岩石应力门槛值。     

高围压卸荷条件下大理岩变形破坏及能量特征研究

能量的耗散与释放是岩石变形破坏的本质。基于MTS815 Flex Test GT岩石力学试验平台,通过室内三轴卸荷试验和数学物理分析方法,揭示了大理岩在高围压三轴卸荷条件下的应力应变关系及能量变化特征。结果表明,初始围压的增大将显著提升岩样峰值强度时的可释放应变能以及最终总能量;随着围压的增大,岩样所吸收的能量变化的快慢程度随着偏应力变化而有所减缓;峰值强度时岩样可释放应变能占总能量的比例随着围压的增大而急剧增大,而残余强度时所吸收的总能量几乎全部转化为耗散能;大理岩能量指标存在明显的围压效应,即峰值总能量和残余总能量随着围压增大而显著提高,且具有良好的线性关系。     

试样尺寸对粗粒土强度及变形试验影响研究

对某堆石料进行了3种（大、中、小）不同直径试样的三轴固结排水剪切试验,研究在不同试样尺寸下粗粒土的应力一应变及强度特性差异,初步探讨了试样尺寸大小对应力一应变及强度性质的影响。结果表明：不同尺寸大小的试样所测定的应力一应变关系及剪胀性相似,但量值大小有差异;对相同围压下同一种级配粗粒土,较小尺寸试样峰值强度高于较大尺寸试样的强度,随着试样尺寸的增大,增加幅度呈减小趋势;低围压下试样直径变化引起的摩擦角测定值变化较大,高围压下直径影响变小。对应l％应变的割线杨氏模量和体积模量随试样大小有一定程度的变化,其变化规律有待更多试验验证。     

压实黄土强度和变形各向异性的试验研究

为研究各向异性对压实黄土强度和变形特性的影响,分别对由垂直向和水平向切取的压实黄土试样,进行了不同围压、不同干密度和不同含水率下的真三轴剪切试验.试验结果表明:相同围压、干密度下,垂直向和水平向的应力-应变曲线有明显差异,垂直向试样的轴向应变小于水平试样.轴向应变差异随着干密度和轴向压力的增大而增大,随着含水量和围压的增大而减小;侧向应变差异随着干密度和轴向压力的增大而增大,随着围压的增大而减小.初始变形模量Ei在垂直方向大于水平方向,抗剪强度在垂直方向大于水平方向.     

饱和花岗岩水-力耦合力学特性试验研究

采用全应力多场耦合三轴试验仪,对饱和花岗岩开展了不同加载速率、不同围压、不同孔压下的水-力耦合三轴压缩排水试验,分别给出了饱和花岗岩在不同加载速率、不同有效围压下的应力-应变曲线,分析了峰值强度、峰值应变、弹性模量随加载速率以及有效围压的变化规律。研究结果表明:(1)在不同有效围压和加载速率的条件下,岩样的应力应变曲线均经历了非线性压密、弹性、屈服、峰后四个阶段。偏压加载初期非线性压密阶段比较明显,而随着围压的升高非线性段逐渐消失;由于花岗岩的致密性较高,因而曲线的弹性阶段较长且相对平滑;在屈服和峰后阶段,岩石呈现出明显的脆—延性转化的过程。(2)饱和花岗岩的峰值强度随着加载速率的增加而增大;且当有效围压相同时,岩石的峰值强度大致相等,抵抗外界荷载的能力大致相同。(3)缓慢加载条件下饱和花岗岩的峰值应变表现出加载速率强化效应,但强化效果是有限的;且在有效围压相同条件下,随着围压和孔压的同步增长,峰值应变也呈增长的趋势。(4)弹性模量随着加载速率的增加呈二次多项式增长,但随着围压和孔压的同步增长而逐渐降低。