卸围压条件下砂岩变形破坏特性试验研究

从可释放弹性应变能角度对岩石卸围压条件下破坏特性进行研究,利用MTS815电液压伺服可控制刚性试验机进行保持轴向变形不变的卸围压试验,根据卸围压试验数据,分析了该砂岩卸围压过程中变形、强度、弹性模量及能量变化特征。结果表明:随着围压逐渐降低,岩样发生侧向不断扩容;轴向应力逐渐降低,呈现出非线性特征;弹性模量在初始阶段几乎不变化,越过破坏点之后大幅降低;可释放的弹性应变能在初始阶段增大比较缓慢,当围压降低至一定程度时急剧增大;推导出基于可释放弹性应变能的卸荷岩石的整体破坏准则Ue0。     

卸围压条件下花岗岩强度特性及三维裂隙演化规律

为研究卸围压条件下花岗岩强度特性和三维裂隙演化规律,对花岗岩开展了常规三轴压缩、卸围压-加轴压和分级卸围压-加轴压循环加卸载3种不同应力路径力学试验,获得对应的轴、径向应力-应变曲线;采用CT扫描三维重构技术获得岩石卸围压过程中和破坏后内部裂隙分布三维图像.结果表明:相对于常规三轴压缩试验,试件在卸荷条件下脆性破坏特征更加显著,分级卸围压-加轴压循环加卸载会增大花岗岩的峰后延性,降低破坏轴压和破坏剧烈程度;两种卸围压方案都会使花岗岩的承载能力降低30%左右;卸荷作用下花岗岩宏观破裂为拉剪组合状,拉剪过渡不明显,表观裂隙是内部裂隙向外扩展的结果;花岗岩在卸荷作用下峰前产生的裂隙量较少,大量裂隙在峰后产生,破裂具有突发性和瞬时性,围压较低时宏观裂隙首先在试件边缘产生,围压较高时宏观裂隙首先在试件中部产生.     

重庆砂岩变形及强度特性的试验研究

对22个重庆砂岩试样在Instron试验机上进行了4种不同加载方式的试验,运用断裂力学理论对砂岩的破坏机理进行了分析。并根据试验结果对重庆砂岩的变形特性和强度特性进行详细的分析研究,得出了一些有意义的结论。     

刚性桩复合地基承载及变形特性试验研究

通过现场试验 ,测出了刚性桩复合地基各土层的变形、桩体的上下刺入量、桩身轴力、侧摩阻力 ,并由此得到桩土荷载分担比、应力比 .试验表明 :垫层起到了使桩土共同参与工作的作用 ,使土能够较充分发挥其承载能力 ;单桩复合地基中加固层压缩是产生沉降的主要原因 ,下卧层的压缩量很小 ,垫层压缩量占沉降的比例随荷载而变化 ;单桩复合地基首先是桩周土承担较大荷载 ,使其从局部剪切破坏开始 ,逐步向整体剪切破坏发展 ,而后随着桩承担荷载的加大 ,桩承载力达到极限而破坏 ,进而复合地基发生破坏     

岩石残余强度与变形特性的试验研究

设计了可以测得岩石破坏后侧向大变形的双悬臂梁式位移传感器，通过对岩石残余强度与变形特性的研究，得到了岩石破坏后残余强度、变形与围压之间的定量关系．     

灌浆节理压剪变形、强度特点及破坏机制试验

通过对人工劈裂的节理试件进行水泥灌浆加固处理,并进行一系列室内压剪试验,总结了灌浆节理面压剪全过程剪应力-剪切位移的典型曲线形式,分析了充填度和法向应力对灌浆节理的变形、强度特点的影响规律,总结了由充填度决定的灌浆节理两种压剪破坏形式,揭示了其破坏机制.研究结果表明,低法向应力下灌浆节理面表现出脆性破坏特点,峰值剪切强度大于无灌浆节理面的,而在高法向应力条件下,灌浆节理面有一定的延性,峰值剪切强度小于紧密闭合且吻合系数较高的无灌浆节理面的;当充填度大于1.0时,各个充填度的灌浆节理面剪切强度差异较小.研究成果加深了对灌浆节理压剪破坏特性的认识,并具有一定的工程指导意义.     

风干与饱和堆石料强度与变形特性试验研究

风干和饱和状态下粗粒土的强度和变形特性有显著差异.为研究此差异,对两河口心墙坝堆石料风干样及饱和样进行了三轴固结排水试验,对比分析了其风干样及饱和样的强度特性、变形特性差异.试验结果表明:风干样与饱和样的峰值偏应力与围压呈显著的幂函数关系,且随着围压的增大,两者差值逐渐增大;同一围压下,风干样的内摩擦角大于饱和样,但两者的差值随着围压的增大而减小,内摩擦角差值与围压的关系可以用幂函数来描述;在相同围压下,同一轴变对应的风干样体应变及侧向应变均小于饱和样,且风干样的颗粒破碎率小于饱和样,两者的颗粒破碎率均随着围压的增大而线性增加.     

土工布加筋粗颗粒土变形与强度特性试验研究

对不同土工布加筋层数的粗颗粒土试样进行常规三轴固结排水剪切试验,探讨试样加筋层数（简称筋数n=0～3）对粗颗粒土变形、强度特性的影响。结果表明：筋数n每增加1,不同围压下试样破坏时的轴向应变增大0.91%～2.00%,土体韧性增强,筋材可抑制试样的侧向变形;不同围压下,平均筋数n每增加1,试样变形模量增大5 378 kPa。加筋能够增大相变时的体积应变;在p-q平面内,同一筋数n下的相变点和破坏点均可用直线拟合。粗颗粒土的强度指标总体随筋数的增加而增大。对线性指标c和非线性指标φ₀、Δφ,其随试样筋数n的变化均可近似用直线表示;n每增加1,内摩擦角φ''增大1.75°。最后提出一个方便表述加筋量多少的指标-加筋疏密指数I_R,并给出三轴试验获得I_R的方法。整理发现试样黏聚力c及准黏聚力Δc（加筋土比素土黏聚力的提高量）与I_R均可用直线拟合;I_R每增加1 m^-1,c和Δc分别提高9.1和13.5 kPa。利用该参数对三轴试验下砂土、黏土和粗颗粒土加筋对其强度提高的效果进行总结分析,加筋对不同土c提高量差异显著,I_R每增加1 m^-1,砂土、黏土和粗颗粒土c分别提高0.07、0.50和8.75 kPa。基于准黏聚力原理,建立c及Δc与I_R的关系,可根据该公式直接估计土体加筋后的黏聚力或准黏聚力。     

隧道气囊在外压作用下的变形特性及试验验证

在隧道的建设和运营中,地下水渗漏、突发洪水及有害气体等会对隧道及周围环境造成严重危害,故需快速高效的临时性装置进行阻隔。提出采用大直径气囊将隧道阻隔分区,其原理是通过增大内压使气囊与隧道壁贴合,利用气囊与隧道壁之间的摩阻力来抵抗外部压力,将流体阻隔在气囊一端,避免灾害扩大。充灌气囊属于膜结构,在抵挡外力时,薄膜的受力和变形直接影响气囊滑移失效的模式。结合气囊在隧道中的边界条件和受力条件进行分析,得出自初始状态至阻漏失效的整个过程中气囊形状和内压随外压变化的关系,得到气囊能够抵挡最大外压的计算公式,并确定气囊失效模式的类型,进而探究了气囊长径比和初始压力对形状和内压变化的影响。通过模型试验对理论公式进行验证,试验结果与理论分析有很好的一致性。     

复合岩层下岩石掘进机刀盘载荷特性研究

针对岩石掘进机在复合岩层掘进时地质条件多变、刀盘受力复杂的问题,建立了岩石截面圆分层模型,基于滚刀受力模型,构建了刀盘载荷描述方程。分析了刀盘受力分布特征,着重研究了岩石单轴抗压强度、分层比对刀盘动态掘进载荷的影响以及推力-扭矩之间的复杂耦合关系。结果表明:刀盘上滚刀受力随着安装半径增大而减小;随着岩石强度的增加,刀盘的推力、扭矩增大;随着分层比的增大,刀盘的推力、扭矩减小;当分层比为0.5时,刀盘的径向力和倾覆力矩最大;分层比一定时,两种岩石单轴抗拉强度相差越大,径向力和倾覆力矩越大;对于给定的岩石成分,刀盘推力和扭矩近似呈幂函数关系。通过对比秦岭隧道TB880E施工数据,对提出的计算方法和结果进行了验证。     

冻结盐渍土强度特性试验研究

通过对冻结盐渍土进行三轴试验,研究不同冻结温度、冻融循环次数和围压的冻结盐渍土强度特性与本构关系。研究表明:冻结盐渍土的应力-应变关系曲线为应变硬化型,满足邓肯-张双曲线本构模型,并确定本构模型参数。冻结盐渍土随着应变增加,应力不断增加,曲线分为弹性变形阶段和塑性变形阶段两个变形阶段。随着围压的增加,冻结盐渍土的应力-应变关系曲线越高,早期强度、弹性模量和破坏强度增加,工程性能和抵抗变形能力增强,而冻结温度和冻融循环次数却与之相反。     

水泥土变形特性试验研究

利用南京地区的淤泥质粉质粘土和砂性土两种土质水泥土,研究了水泥掺入比、龄期、含水量、外加剂等因素对水泥土变形模量和回弹模量的影响规律,从而为水泥土搅拌法加固处理软土地基及基坑支护提供了相关的技术参数和理论支持。     

钢纤维混凝土压剪强度的试验研究

利用“Ｚ”型构件对钢纤维混凝土在不同工况下的压剪复合受力力学性能进行了试验研究,并根据双剪应力三参数准则对试验结果进行了拟合,从而建立了钢纤维混凝土压剪统一破坏准则,该准则与试验数据吻合较好。     

地下开采岩层变形相似材料模拟的数值试验

在金山店铁矿东区浅部开采岩层变形相似材料物理模拟的基础上,结合34#剖面工程地质特征建立了深部开采的FLAC数值分析模型.随后,依据-550 m水平开挖时相似材料物理模拟的地表变形实测值,采用BP神经网络和遗传算法等手段对相似材料力学参数进行了优化,构建了深部开采相似材料模拟数值试验模型.以该数值试验模型对金山店铁矿深部开采岩层变形规律进行了研究,结果表明:进入深度开采后,上盘岩层移动角趋于58°,下盘岩层移动角趋于63°.这种研究方法不仅节省了做相似材料物理模拟试验的费用和时间,而且误差可以控制在5%的允许范围内,其结果对深部开采地表征地和搬迁具有重要的参考价值.     

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。     

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。     

夯实水泥土桩复合地基承载和变形特性的试验研究

通过对夯实水泥土桩单桩复合地基的现场载荷试验，研究了夯实水泥土桩复合地基承载特性、桩与桩间土的共同作用机理和变形特征。结果表明夯实水泥土桩复合地基承载和变形控制能力能够满足一般建筑物设计要求。该项研究对河北省及北京地区今后相似工程地质条件的软弱地基处理有一定的指导意义。     

表层沙强度特性的试验研究

本项研究利用土壤动态三轴仪对表层沙的强度特性进行了试验分析,测出其应力应变关系和强度参数φ、c,并分析了颗粒级配、含水量、密度和动态载荷对强度特性的影响,建立了浅层沙的Duncan-Chang应力应变模型,为车辆行走机构与沙相互作用的力学计算分析提供了重要的资料。