不同温度及橡胶掺量下冻结黏土力学性能北大核心

为研究橡胶改良冻结黏土的力学特性,探究其随温度及橡胶掺量的变化关系,并确定不同温度水平下的最佳橡胶掺量,选用WDT-100型冻土压力试验机,采用应变加载的方式对矿井黏土进行单轴抗压强度试验,得到不同橡胶掺量和不同冻结温度条件下改良土体的力学性能指标及应力应变关系曲线。结果表明:橡胶的掺入可提高冻结黏土的弹性模量和强度,掺量为10%~15%时提升效果最显著;橡胶对冻结黏土强度的提升幅度,随冻结温度的降低而减小;橡胶掺量为10%时冻结黏土受压后破坏程度最小;温度为-5℃和-10℃时,掺入橡胶可以提高冻结黏土的韧性,温度低至-15℃时,掺入橡胶使得冻结黏土韧性降低。     

基于纳米SiO2改良的橡胶冻黏土性能试验研究

为研究橡胶改良冻土的力学性能,提高废弃橡胶利用率,通过掺入1%和3%的SiO_2对橡胶改良冻土性能进行再改良。采用WDT-100D型冻土压力试验机,针对不同纳米SiO_2和不同橡胶掺量的冻土进行轴向抗压强度试验,得到了不同冻结温度水平下改良冻土的破坏形态、力学参数及应力应变关系曲线,确定了纳米SiO_2和橡胶掺量对冻结黏土力学性能和破坏特征的影响规律。结果表明:掺入10%的橡胶对冻结黏土的抗压强度、弹性模量提升效果较好,橡胶掺量过多时提升效果较差;在橡胶改良土体中掺入纳米SiO_2可以进一步提升改良冻土的韧性、轴向抗压强度,进一步减小土体的受压破坏程度,提升橡胶利用率。     

原状与重塑冻结黏土单轴抗压对比试验

以某矿区地下不同深度的黏土为研究对象,采用冻土的单轴压缩试验,在3种温度下对原状与重塑人工冻土进行压缩指标及破坏特征的测定,并分析了因不同温度及不同深度下压缩特征的变化规律。结果表明:原状冻黏土在-5℃时呈现腰鼓状的塑性破坏,-10℃与-15℃下则为脆性破坏,重塑冻黏土在-5℃与-10℃下呈现塑性破坏,-15℃下则为脆性破坏;冻土的抗压强度随温度降低而增强,抗压强度与温度的关系可用指数函数来进行拟合,3种温度中-10℃情况下的峰值应变最大;温度越低弹性模量越大,弹性模量与温度的关系呈线性关系,相比于重塑冻黏土,温度对原状冻黏土弹性模量的影响更大;温度越低,深度对抗压强度比值的影响越小,重塑冻黏土的抗压强度越接近原状冻黏土的抗压强度。     

低掺量水泥土抗剪强度试验研究

利用静三轴CU试验研究了水泥掺入比低于5%的低掺量水泥土的应力-应变关系及强度特性, 探讨了在不同水泥掺量情况下水泥土抗剪强度指标的变化规律, 分析了素土和水泥土的变形破坏模式。试验结果表明, 水泥土强度随水泥掺量增加而提高, 当水泥掺入比大于1.5%时, 水泥土的强度和抵抗变形的能力较素土有显著的增强。研究结果对于深入认识低掺量水泥土的加固机理和现场施工合理选择水泥掺入比具有指导意义。     

橡胶粉对喷射混凝土性能的影响

研究了不同橡胶粉等体积取代砂量对喷射混凝土抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度以及断裂时变形量的影响,并分析了产生这些影响的原因与机理。研究表明:喷射混凝土28 d抗压强度在橡胶粉取代砂量不超过10%时,均有一定程度的提高,超过10%时,各龄期的抗压强度呈下降趋势。抗折强度随橡胶粉取代砂量的增加先增加后减小;劈裂抗拉强度在橡胶粉掺量不超过10%时均有所增加,在10%~15%时变化不大,超过15%时劈裂抗拉强度降低;喷射混凝土的断裂时变相量在橡胶粉掺量为等体积取代砂量不超过15%时均有所增加,掺量超过15%时有小幅下降;橡胶粉的合适掺量为等体积取代砂量的5%~10%。橡胶粉改善喷射混凝土性能的原因是橡胶粉的掺加使得喷射混凝土断裂形式由脆性断裂转变为韧性断裂。     

多次冲击下掺膨润土胶结充填体力学特性试验研究

采用SHPB杆对4组12个胶结充填体试样进行多次冲击试验,分析了同一冲击速度下掺膨润土胶结充填体多次冲击的应力应变曲线、动载强度、吸收能及变形破坏特征。结果表明,多次冲击后,未掺入膨润土充填体应力应变曲线出现显著下跌,掺入膨润土后充填体应力应变曲线逐级下降;膨润土掺量5%和10%的胶结充填体多次冲击比首次冲击先达到峰值应变,且出现动态强度软化;膨润土掺量15%时充填体首次冲击峰值应变出现在0.002附近,多次冲击峰值应变约0.003;充填体抗冲击次数随膨润土掺量增加呈先降后增趋势,动态抗压强度增强因子、动态抗压强度、吸收能、单位体积应变能与冲击次数呈负相关,其中掺膨润土充填体动态抗压强度增强因子均大于未掺膨润土充填体;试样最终破坏类型表现为轴向张拉破坏,掺入膨润土提高了充填体破碎整体性。     

黏土改良铁尾矿砂物理力学特性试验研究

为探究不同黏土掺量对铁尾矿砂物理力学特性的影响规律,以河北省赞皇县某尾矿库的铁尾矿砂为研究对象,借助外掺黏土的改良方法,通过击实试验、加州承载比试验与常规三轴试验,研究黏土掺量对改良铁尾矿砂物理力学特性的影响。结果表明:改良土的最大干密度随黏土掺量增加呈现出先增大后减小的规律性;铁尾矿砂中掺入黏土可有效提高其加州承载比强度;当黏土掺入量在恰巧充分填充铁尾矿砂孔隙临界点附近时,改良土更易压实,其强度与刚度指标综合表现最为优异。     

人工冻结红砂岩三轴压缩特征应力试验研究

为研究不同温度、围压条件下西北人工冻结红砂岩特征应力的变化规律,采用冻三轴试验机对红砂岩进行不同温度(-15℃、-10℃、-5℃及10℃)、不同围压(4MPa、8MPa及12MPa)试验,并对应力应变曲线各特征应力阈值进行统计分析。研究发现:起裂应力随温度升高先增大后减小,扩容应力及峰值应力均随温度的增大而降低;起裂应力、扩容应力、峰值应力均随着围压的增大而增大,起裂应力、扩容应力与峰值强度比值均随着围压的增大而减小;起裂应力与峰值强度比值分布较广,最低为0.373,最大为0.721,扩容应力与峰值强度比值均集中在0.9附近;可释放弹性应变能占应变能的69.79%~98.51%,耗散能较小,峰值点后,可释放弹性应变能急剧释放,耗散能急剧增大,试样最终破坏。     

深部冻结黏土结构性对变形特性影响试验研究

为了研究深度冻结黏土结构性对变形特性的影响,对淮北某矿不同温度下的原状土和重塑土进行无侧限单轴抗压试验研究,对比分析原状土和重塑土内部结构差异.研究结果表明:原状土在3种负温下均为软化型,重塑土在-5℃时为硬化型,-10℃、-15℃为软化型;随着温度的降低,原状土和重塑土峰值强度均在增大,原状土的峰值强度均大于重塑土,...     

塑钢纤维掺量、长径比对混凝土力学特性影响

通过研究3种掺量、4种长径比的塑钢纤维,对橡胶混凝土的塌落度、抗压强度、劈裂抗拉强度及其应力-应变曲线影响,得到各因素对橡胶混凝土塌落度、强度及应力-应变曲线影响规律。试验结果表明:塑钢纤维掺量增加、长径比增大,混凝土塌落度减小,黏聚性增加,应力应变曲线峰值应力提高,曲线下降段变缓,延性、韧性、阻裂性显著提高;选用最佳长径比20、适宜掺量6 kg/m3,抗压强度与劈拉强度较基准混凝土分别提高36.7%和69.7%,试件破坏时完整性较好。     

活性炭储能混凝土力学性能试验与分析

以活性炭为基体吸附癸酸-正辛酸制备相变储能骨料,研究了不同掺量的活性炭骨料、其储能骨料及粉煤灰对混凝土抗压和抗拉性能的影响,以及不同掺量的硅粉对活性炭储能骨料与粉煤灰双掺混凝土的抗压和抗拉性能影响。试验结果表明:活性炭骨料和粉煤灰的掺入会降低混凝土强度。当单掺活性炭骨料在5%～10%,混凝土的抗压和抗拉强度损失率不超过10%;当单掺粉煤灰在10%～15%,混凝土的抗压和抗拉强度损失率不超过10%;当双掺5%活性炭骨料与10%粉煤灰混凝土抗压和抗拉强度损失率不超过10%;当活性炭储能混凝土中掺入10%的硅粉时,混凝土抗压和抗拉强度分别提高16%和10%。     

低温环境下添速凝剂的水泥浆凝结特性试验研究

为了解决低温环境下水泥浆液凝结缓慢、结石率低、强度低的问题,采用了理论分析和室内试验的方法,进行低温环境下添水玻璃速凝剂的水泥浆凝结特性试验,研究了0、3、5℃温度和0%、3%、5%、8%、10%、12%水玻璃掺入量对水泥浆液凝结时间、结石率和强度的影响。结果表明:水玻璃能够有效缩短水泥浆液的凝结时间,添水玻璃的水泥浆凝结时间随温度的降低而延长,随温度的升高而缩短;凝结时间随水灰比的增大而延长;结石率随水玻璃掺量的增加而增加,随水灰比的增大而减小;10%水玻璃掺量的水泥浆凝结时间、结石率和强度较好。     

不同地区冻结岩土物理力学性能试验及冻结方案选择

进行了华东、西北地区冻结岩土物理力学性能试验,对比了相互之间的差异。得出白垩系、侏罗系地层岩石导热系数大、比热小、冻胀率小等物理性能。岩石自身强度高,在低温条件下,随养护温度降低,强度进一步提高,但主要体现在-5~-10℃区间,-10℃条件下强度可达10MPa以上,极限破坏应变介于1%~3%之间等力学指标。探讨了华东地区深厚冲积层冻结方案,此经验基础上,提出在白垩系、侏罗系地层冻结方案设计时以考虑防水为主,考虑掘进时爆破对冻结管的影响,应适当加大冻结管圈径,但采用单圈管冻结即可满足工程要求。试验结果为西北地区冻结方案设计提供参考。     

粉煤灰掺量对煤矸石骨料混凝土性能影响研究

为探讨粉煤灰作为矿物掺合料对煤矸石骨料混凝土性能的影响,在制备煤矸石骨料混凝土试件时,掺入0%、15%、25%、35%、50%的粉煤灰来取代等量的水泥,进行抗压强度、碳化性能及干燥收缩性能试验研究。结果表明,煤矸石混凝土的抗压强度随粉煤灰掺量的增加而有所降低,且均低于未掺粉煤灰时的混凝土抗压强度,但当掺量为15%时,煤矸石混凝土的90 d抗压强度超过同龄期未掺粉煤灰时的混凝土强度;当粉煤灰掺量不超过35%时,对煤矸石混凝土的碳化性能影响不大,粉煤灰掺量达到50%时,煤矸石混凝土的抗碳化能力降低明显;随粉煤灰掺量的增加,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩性能得到改善,50%粉煤灰掺量时干燥收缩率最小。试验表明,适量掺入粉煤灰能改善煤矸石骨料混凝土的后期强度及干燥收缩性能,且对碳化性能影响不大,这为煤矸石骨料混凝土掺粉煤灰的应用提供了试验依据。     

鄂尔多斯深部富水砂岩冻结强度的试验研究

研究冻结条件下深部岩石的力学特征,对西部超深立井冻结壁厚度以及掘进段高的设计具有重要意义。本文以鄂尔多斯某立井冻结工程为背景,以深部富水地层中典型的中砂岩为研究对象,基于细观放大图像分析了岩石的粒径和孔洞分布特征。在-5℃、-10℃、-15℃条件下对冻结中砂岩进行了三轴压缩试验,并在26℃、-10℃和-20℃条件下进行了巴西劈裂试验。试验结果表明:冻结中砂岩的抗压强度随着温度的降低而线性增加,增加幅度最大为27.29%,但随着围压的增加,温度的影响有所减弱;冻结中砂岩内摩擦角φ和黏聚力c也随温度降低而增加,最大增加幅度分别为12.54%和18.69%;温度从26℃降至-10℃,中砂岩抗拉强度从0.73MPa增至1.59MPa,增加118.18%,但当温度继续降低,抗拉强度变化较小。中砂岩强度在冻结后随着温度的降低而增加,但增加幅度有限,此类地层中冻结壁厚度设计以满足封水效果为主,立井中心温度不必过低。     

碳纳米管-聚乙烯醇混凝土能量演化特性

为了研究碳纳米管-聚乙烯醇混凝土在单轴受压过程中的能量演化特性,设计了不同含量的碳纳米管-聚乙烯醇混凝土,并开展了单轴压缩试验。结果表明:适量的碳纳米管有利于提升混凝土单轴压缩强度,但碳纳米管过量之后强度会降低,当碳纳米管掺量为0.5%时最佳,单轴压缩强度最大提升20.04%;普通混凝土和碳纳米管-聚乙烯醇混凝土的能量演化均经历4个阶段;随着碳纳米管掺量的增大,峰值应力点的总应变能和弹性应变能先增后减;峰值应力前能量密度的演化满足指数函数关系。     

冻结白垩系砂岩强度特性试验研究

为研究白垩系地层冻结砂岩的强度特性,采用MTS-815电液伺服岩石试验系统开展了不同温度状态下饱和中砂岩和粗砂岩的单轴压缩试验,获得冻结白垩系砂岩的力学性质与低温的相关性。试验表明:冻结白垩系中粒砂岩及粗粒砂岩,其单轴抗压强度均随温度的降低而增大,从25℃降至-30℃的过程,中粒砂岩强度提高了49.475%~64.656%,而粗粒砂岩的强度提高了59.455%~84.886%,相同温度下,饱和粗粒砂岩的单轴强度总是大于中粒砂岩;两种岩石强度的差异性较大,且差值随着温度降低而总体上不断增大;随着温度的降低冻结白垩系岩石弹性模量明显增大,应力-应变曲线的压密段和塑性变形段越来越不明显,表现出更明显的弹性和脆性特征。通过试验结果分析,可为该地区冻结法凿井冻结壁和井壁的设计参数的选取提供参考。     

矿渣微粉对矿用喷射混凝土性能的影响

在实验室进行了不同矿渣微粉掺量对轻质喷射混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度,弯曲韧性及抗氯离子渗透性的影响研究,并分析了产生这些影响的原因与机理.研究结果表明:轻质喷射混凝土3和7d抗压强度在矿渣微粉掺量30%内均有不同程度的提高;抗折强度随矿渣微粉掺量增加而减小;抗拉强度在矿渣微粉掺量为10% 内有所增加,超过20% 后降低;随着矿渣微粉掺量增加,混凝土韧度指数有所降低,而抗氯离子渗透性能逐渐提高;矿渣微粉合适的掺量范围为10%～20%.     

冻融循环条件下人工冻结砂土力学特性试验研究

通过两淮地区人工冻结砂土在不同含水率和冻结温度(-5℃、-10℃、-15℃等3水平)下进行冻融循环单轴无侧限抗压强度试验。结果表明：在冻结温度较高(-5℃)的条件下,不同含水率的冻结砂土随着冻融循环次数的增加,无侧限抗压强度先减小后增大。当冻结温度较高(-10℃)时,随着冻融作用次数的增加,瞬时强度先增加后减小,但变化幅度很小。当冻结温度为-15℃时,冻融作用对人工冻土的单轴抗压强度影响不显著。在试验温度范围内,冻融作用使其强度变化范围为0.16～1.32MPa。试验结果对深部矿井冻结法设计和施工提供科学指导。     

橡胶改性对再生混凝土应力-应变性能的影响

为研究橡胶改性对再生混凝土应力-应变性能的影响机制,以橡胶掺杂量作为变量,在高温环境中均匀加热再生混凝土至不同温度,测试再生混凝土高温后的应力-应变关系曲线,分析常温条件下的橡胶再生混凝土的强度、弹性形变和塑性形变性能。结果表明：再生混凝土的延展性随橡胶粉含量增加而增加;当橡胶粉含量（质量分数）为4%时,其强度、弹性形变和塑性形变的性能劣化最小;此外,添加橡胶粉使再生混凝土在高温下的爆裂性能有所改良。