围压作用下混凝土渗透性初步研究

混凝土介质的抗渗性是其耐久性的一个重要方面。通过试验,揭示了混凝土试件的渗透率在围压升降循环过程中的变化特性,获得了混凝土试件在相同渗压、不同围压作用下的渗透率特征曲线,以及在围压升降过程中混凝土试件渗透率的变化曲线。试验结果表明：混凝土试件的渗透率变化与围压的变化呈负指数关系;在围压升降循环过程中,低围压阶段混凝土试件的渗透率对围压改变的敏感性大于高围压阶段;在不同的围压升降循环过程中,试件的渗透率具有不同的恢复率;在围压升降过程中,混凝土渗透率的变化具有一定不可逆性。     

循环荷载后围压水对混凝土力学特性影响

对不同围压(0, 2, 5, 10 MPa)下的水饱和混凝土试件,历经25次循环荷载作用后(荷载下限140 kN,上限260 kN,频率0.1 Hz),进行了不同加载速率(地震荷载作用下的混凝土应变速率响应范围10-5/s~10-2/s)下的静动态常三轴抗压性能试验。分析了混凝土峰值应力、峰值应变以及损伤特性。结果表明:历经循环荷载后,随着加载速率的增加,混凝土峰值应力增大,峰值应变整体上逐渐增大,损伤变量D增长速度减缓;随着围压增加,混凝土峰值应力和峰值应变逐渐增大,损伤变量D增长速度降低,但损伤极限差值越来越大。基于上述试验结果,得到了历经荷载循环后混凝土动态峰值应力与围压、加载速率有关的经验计算式及历经荷载循环后混凝土动态峰值应变与围压、加载速率有关的经验式。     

静水压力下塑性混凝土力学性能研究

塑性混凝土力学性能具有明显的静水压效应,对复杂应力状态下力学性能的研究具有重要的工程应用价值和学术研究价值。文章利用三轴试验,对塑性混凝土试件施加不同的围压,然后轴向冲击压缩加载,系统进行不同围压条件下塑性混凝土轴向压缩试验,得到了相应的应力-应变曲线。研究结果表明,塑性混凝土的静水压力效应比较明显,塑性混凝土具有明显的应变硬化现象,轴向抗压强度增长较为明显。     

围压荷载下混凝土静动力强度的细观力学模型

本文从混凝土细观机理出发,采用翼型裂纹模型分析了围压荷载下混凝土内微裂纹扩展、弯折和相互作用直至材料破坏的过程。采用伪面力法计算了考虑相互作用的弯折扩展裂纹应力强度因子,并通过一些简化得到了显式的表达式。在假定混凝土的断裂韧度不随加载速率变化的前提下,分析和计算了不同围压荷载下的混凝土静动力强度,并与试验结果进行比较。结果表明,本文提出的模型能较好地反映围压荷载下混凝土的静动力特性和破坏机理。     

基于室内试验与数值模拟的煤岩围压效应研究

为研究不同围压下煤岩的变形破坏特征,对0、8、16、25 MPa 4种不同围压下的煤岩采用MTS 815岩石力学实验和RFPA 2D数值模拟软件展开应力应变特征、强度特征、声发射特征等研究,旨在揭示不同围压作用下煤岩的围压效应。结果表明:围压对煤岩的变形破坏特征影响显著,随着围压的增大,煤岩最大抗压强度线性增大,煤岩逐渐由脆性破坏向延性破坏转变,破坏形态以单轴压缩下的压剪-劈裂破坏和三轴压缩下的剪切破坏为主;煤岩强度特征参数随围压增大而增大,弹性模量随围压增大呈非线性增大,围压越大,则塑性应变越大,残余应变增大;声发射现象在煤岩单轴压缩状态下十分强烈,但随着围压的升高,声发射现象、应变能释放等声发射特征参数均趋于稳定; RFPA可再现煤岩在不同围压下裂纹萌生、扩展至完全破坏的渐进破坏过程,模拟结果与室内试验耦合度较好,验证了数值模拟的可靠性。     

汾河二库碾压混凝土坝钻孔取芯和压水试验成果及分析

汾河二库碾压混凝土钻孔取芯累计进尺160.22m,钻孔直径为171mm,芯样直径为150mm,岩芯获得率为97.7％,钻取单根长度超过7m的芯样16根,其中最长为7.58m．从芯样观测可知,碾压混凝土整体质量好,岩芯表面光滑,结构密实,胶结情况良好．现场压水试验共钻进4孔,总进尺158．07m,共压水110段,在大坝迎水面及其它位置未发现出水点及压水段串通情况．从压水试验成果可知试验段均远小于要求的1Lu,最大值为0．0504Lu,,小于0．009Lu的数值占93．6％,说明碾压混凝土整体抗渗性能较好．     

浯溪口碾压混凝土重力坝钻孔取芯和压水试验成果分析

钻孔取芯和压水试验是判定挡水建筑物大体积混凝土内部施工质量和抗渗性的有效手段,浯溪口碾压混凝土重力坝采用钻孔取芯和压水试验的方法对碾压混凝土施工质量进行了检测。本文介绍了浯溪口碾压混凝土坝体混凝土分区设计、钻孔压水试验方案及钻孔位置的选取,通过对其碾压混凝土芯样外观、层面和缝面结合质量、芯样获得率、透水率等检测项目进行统计分析,对碾压混凝土的质量进行了评价,并依据试验情况对碾压混凝土坝的钻孔取芯和压水试验提出了建议。     

碾压混凝土室内试验和压水试验渗透系数间的关系

本文对江垭大坝二级配、三级配碾压混凝土的室内试验和压水试验渗透系数值进行了统计分析,并作出了各自的积累概率曲线。根据累积概率曲线得出了6种保证率下二级配、三级配碾压混凝土室内试验和压水试验的渗透系数值,并用最小二乘法拟合得出二级配、三级配碾压混凝土室内试验和压水试验渗透系数间的线性关系式。拟合结果表明室内试验和压水试验渗透系数间存在很好的线性相关关系。根据上述线性关系式,可利用室内试验渗透系数来预测压水试验渗透系数。     

碾压混凝土渗透试验和压水试验渗透系数间的相关关系

对江垭大坝二级配、三级配碾压混凝土的渗透试验和压水试验渗透系数进行了统计分析,并作出了各自的累积概率曲线。根据累积概率曲线得出了6种保证率下二级配、三级配碾压混凝土渗透试验和压水试验的渗透系数值,并用最小二乘法拟合得出二级配、三级配碾压混凝土渗透试验和压水试验渗透系数间的关系式。拟合结果表明渗透试验和压水试验渗透系数间存在很好的线性相关关系。根据上述线性关系式,可利用渗透试验的渗透系数来预测压水试验的渗透系数。     

多维荷载对不同含水率混凝土渗透性的影响

为研究多维荷载对不同含水率混凝土渗透性影响,利用ZYS-1煤岩多功能三轴渗透仪进行不同试验条件下三轴渗透性试验,研究了轴压、围压、孔隙压上升过程中渗透系数的变化趋势,并分别得出渗透系数特征曲线。试验结果表明:混凝土的渗透系数与轴压、围压呈负指数的关系;混凝土渗透系数对围压的敏感性更高,在围压较低时混凝土的渗透系数随围压变化较快;在围压或轴压的作用下,混凝土的渗透系数趋于稳定时,混凝土的渗透系数随着其含水率的增加呈现递减趋势且对混凝土含水率的敏感度逐渐降低。上述研究成果对研究和提升混凝土的耐久性具有重要意义。     

基于改进Harris函数的砂岩损伤本构模型研究

岩石损伤量在岩石损伤的过程中是个动态变化量,通过改进Harris函数,建立了在三维应力作用下岩石损伤本构模型,并通过砂岩的三轴试验确定了模型参数,定性分析了围压、临界损伤值、峰值应变三者间的关系。研究结果表明:①基于改进的Harris函数所建立的砂岩损伤本构模型曲线与实测曲线拟合较好,有良好的适用性;②同一种岩石在不同围压下,临界损伤值不是固定值,它从侧面反映出岩石自身的力学性能与岩石所处的三维应力状态有关;③围压增大,临界损伤值也相应地增大,证明围压对岩石的破坏有抑制作用。分析结果对研究三维应力状态下岩石的损伤破坏机理有一定借鉴意义。     

三轴作用下塑性混凝土应力应变特性试验

为了分析塑性混凝土的应力应变关系,设计了2组配合比浇筑18个圆柱体试件进行三轴试验,得到了试件的工程应力应变曲线。通过分析工程应力应变曲线的特性修正了工程应力应变曲线,并分析了不同配合比下塑性混凝土峰值应力、割线模量与围压的相关关系。结果表明:围压作用下的应力应变曲线在弹性阶段后表现出明显的应变硬化特征,随着应力的不断增加,应变增大,待应变增加到10-3左右后,应力基本保持不变,即没有峰值应力,并且应力应变曲线几乎没有下降段;通过面积修正法对试验数据进行修正,修正后的应力应变曲线比较符合实际;提出了三轴作用下应力应变曲线修正后上升段曲线的本构关系模型,拟合程度达到99.5%。     

混凝土材料经历三向受压荷载历史后抗压强度劣化的研究

以连续介质损伤力学为基础,以侧向应力和最大竖向应变二者的组合来表征混凝土所经历过的荷载历史,以抗压强度劣化来表征混凝土损伤,对10cm×10cm×10cm的立方体试件进行了损伤试验、分析及研究。本文研究了不同围压条件下,单调和循环加载历史产生混凝土损伤的发展演化规律。根据试验结果拟合得到损伤的演化方程,分析了影响损伤发展的主要因素,阐明了其原因。从中可以看出,用抗压强度劣化来估测混凝土结构的损伤在工程实践中非常方便实用。     

基于可拓理论的混凝土裂缝危害程度等级评价

可拓理论能够准确、全面地评价安全等级,在各行业有着广泛的应用,但在混凝土裂缝危害程度等级评价方面研究文献较少。根据可拓理论和混凝土裂缝属性信息特点,建立了裂缝危害性多参数综合评价物元模型,并应用关联函数及关联度对裂缝危害性等级与危害程度进行了分析。得到基于可拓理论的混凝土裂缝危害性等级划分方法,并结合工程实例,提出了裂缝危害性评价体系及裂缝危害性划分等级。应用可拓理论评价可信度高、实用性强,对混凝土裂缝的危害等级评价具有现实的指导意义。     

混凝土受压破坏过程声发射和红外热像特性研究

通过混凝土单轴抗压试验,采用声发射和红外热像技术对混凝土受压破坏的过程进行检测研究。结果表明:在混凝土受压破坏的过程中,红外热像检测的温度变化曲线呈降升循环式波动,随着混凝土内部的裂缝产生、扩展及摩擦作用,红外热像检测温度出现较快的升降循环。同时,引起声发射信号的产生和快速增减,声发射信号和红外热像检测温度总体呈正相关性,而在混凝土破坏时,红外热像相对平均温度和声发射信号能量达到最大值,随后迅速降低(减弱)。通过对两种检测方法的结合,由内向外较好地展现了混凝土的破坏特征,同时也为混凝土受力分析提供了新的方法。     

地震波在混凝土重力坝中的特性反应

利用大坝强震观测系统记录的强震事件资料,进行三维空间的频谱、加速度、速度、动力放大倍数分析,从而得出地震波在混凝土重力坝中不同高程、不同方向、不同介质中的加速度、速度反应特性、频谱特性和动力放大特性,为以后工程抗震设计和结构安全性设计提供参考。     

基于声发射特性下的含骨料混凝土裂隙演化特性及其统计损伤本构研究

为探讨含骨料混凝土的损伤裂隙演化特性,基于统计损伤理论的数值模拟手段,建立了含骨料混凝土有限元模型,得到了不同工况下的裂隙扩展过程、声发射规律和峰值强度变化,同时基于声发射数值结果定义了损伤度的概念。结果表明：不同工况下的裂隙演化呈现“X”型扩展,由“翼形裂纹”与“反翼形裂纹”共同组成;“翼裂纹”萌生及扩展主要破坏模式为拉伸破坏,“反翼裂纹”的萌生是由于剪切破坏而产生,随后扩展模式为拉剪复合破坏;预制裂纹的倾角越大,骨料含量百分比越大,则试样的峰值强度也越大,但是前者对混凝土抗压强度的增幅要小于后者;定义了损伤度的概念,加载过程中混凝土的损伤变化经历4个阶段：线弹性变形阶段、裂纹萌生阶段、裂纹加速扩展阶段和损伤平稳发展阶段。骨料含量百分比越大,预制裂隙倾角越小,则最大损伤度越大,不同工况下的损伤度变化范围为0.85~0.94;骨料的破坏模式共分为4种,即偏转绕行、止裂、裂纹被骨料吸附和裂纹穿过骨料。本文数值模拟中偏转绕行是主要破坏模式。