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。     

基于SHPB的复合岩样动态力学特性数值模拟

复合岩层的动态破坏问题在工程中越来越多,因此研究其动态破坏机理很有必要。采用PFC^2D软件建立分离式霍普金森压杆(SHPB)数值模型,模拟了复合岩层试样在不同倾角及不同应变率下的动态破坏过程。研究表明:随岩层倾角的增大,复合岩层试样动态抗压强度、动态弹性模量曲线整体呈先减小后增大的近“V”字型变化;动态抗压强度随着应变率的增加而增大,而动态弹性模量受应变率的影响较小;复合岩样裂纹以拉伸为主,随着应变率的增大,试样的动态破坏破碎程度越来越严重;试样的宏观破坏模式受细观裂纹的数量及贯通情况综合影响。研究结果有助于理解复合岩层动态破坏规律。     

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。     

钢筋混凝土管内衬钢管的抗外压稳定计算分析

对影响带有加劲环的内衬钢管的稳定因素作了讨论。结合王家厂水库南涵管加固工程 ,应用Misses公式和壳体理论有限元方法对钢筋混凝土管内衬钢管的压屈稳定 (简称稳定 )进行了计算分析 ,所得结果为南涵管加固工程的设计提供了依据。     

岩石围岩盾构钢筋混凝土内衬高内压输水隧洞受力简化分析方法

长距离输水工程在穿越城市群时,往往需要深埋以规避地表及浅层地下的各类建(构)筑物。这种情况下盾构隧洞成为极具优势的选择方案。当这种深埋隧洞的围岩具有较好承载能力时,可以采用钢混凝土内衬与盾构组成复合衬砌,与围岩一起共同承担管道内的高内水压力。而这种隧道结构的内衬往往会发生开裂,进而改变其受力特征,此时内衬、盾构管片与围岩如何共同受力成为了工程设计的重点和难点,对此目前还没有成熟的计算方法和规程。针对钢筋混凝土受内水压开裂后的受力变形特点,提出了钢筋混凝土内衬开裂后刚度减少的等效刚度计算方法,计算在内水压力作用下复合衬砌与围岩共同作用的受力特点。结果表明:当围岩弹性模量达到2 GPa时,这种结构可以具有较好的承载能力;当围岩弹性模量达到5 GPa时,可以承担1 MPa以上的内水压力,围岩具有较好的利用价值。研究结果为盾构钢筋混凝土内衬高压输水隧洞联合受力提供了简化的计算方法。     

爆炸荷载下泡沫铝复合结构耗能性能分析

爆炸荷载产生的冲击波可能会对人员和建筑物结构造成极大的损伤,提出泡沫铝与钢板组成的复合缓冲耗能装置,以期对人员和建筑物结构达到有效的保护作用,为此,对其耗能性能进行了分析。采用有限元数值分析的方法研究了爆炸荷载作用下复合缓冲耗能装置对空气冲击波的衰减特性,并对这种复合缓冲耗能装置进行了优化设计,分别对不加任何保护层、仅加一层钢板保护层、加钢板和泡沫铝复合保护层三种结构在爆炸冲击荷载下的空气冲击波超压特性进行数值模拟。结果表明,泡沫铝复合保护层对减轻作用到结构上的爆炸荷载及降低空气冲击波超压峰值具有非常显著的效果,而且复合缓冲装置中的泡沫铝层厚度是具有一个最优的厚度值。利用该装置能够有效的降低爆炸所产生的空气冲击波超压,能够保护人员及结构的安全。