炭质页岩隧道弃渣的浸水特性试验研究

为了充分利用炭质页岩隧道弃渣作为路基填料,需要了解炭质页岩的物理力学性质,以及受浸水影响下炭质页岩的性质变化.通过对炭质页岩的组成成分和物理性质,在浸水条件下的抗压强度、抗剪强度和耐崩解特性试验进行分析.结果表明：炭质页岩由于高岭石和蒙脱石含量高,在遇水条件下软化膨胀,其抗压强度和抗剪强度在浸水时明显减小,耐崩解性较差,其强度和耐久性下降明显,不适于直接作为路基填料使用.     

结构型钢纤维对盐-冻融耦合作用下混凝土损伤的影响

为探究钢纤维在氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下对混凝土损伤的影响,对多组不同钢纤维掺量的混凝土试件进行快速盐-冻融循环试验。利用超声波法和激光扫描法分析不同掺量盐-冻融后混凝土损伤的效应,通过分析超声波速变化得到混凝土的盐-冻融损伤度D,并建立D与盐-冻融循环次数n之间的韦布尔分布;利用混凝土表面的粗糙度表征混凝土表面损伤,并研究了不同掺量钢纤维混凝土试件表面在盐-冻融循环作用后粗糙度变化率ΔR的作用,以及ΔR与D的函数关系。结果表明：混凝土盐-冻融损伤随着钢纤维掺量的增加而减小;基于超声波法建立的损伤度D与盐-冻融循环次数之间较好地满足两参数韦布尔分布,决定系数大于0.95;混凝土试件损伤度D随粗糙度变化率ΔR的变化规律满足指数函数关系,决定系数大于0.80。     

水分及冻融效应对页岩力学特性影响的试验研究

将页岩试样干燥后进行饱水及冻融循环试验,并对各种状态下的岩样进行力学特性试验,研究了岩石的遇水软化性、冻融劣化及变形破坏规律,分析其损伤扩展特性。结果表明:水分及冻融循环对页岩的力学效应有重要影响。岩石结构弱化,摩擦特性增强,力学性质产生劣化,但经历20次冻融循环后冻融损伤趋于稳定。     

冻融受荷岩石唯象损伤扩展特性探讨

针对工程地质和岩土工程中所涉及到的冻害问题,从细观力学机理出发,将冻融循环次数及应变和岩石的损伤变量联系起来,得到宏细观相结合的冻融受荷岩石损伤演化方程及损伤扩展本构关系;对冻融荷载作用后的岩石进行唯象损伤扩展特性分析.研究发现:岩石的冻融损伤是一个疲劳损伤破坏过程,在寒区岩体工程设计和施工中,必须考虑冻融损伤的影响;寒区工程结构受荷岩石的岩性、初始损伤状态及力学性质的不同,造成冻融循环和荷载对损伤扩展的影响差别非常大,并表现出终态的宏观差异.     

岩石冻融力学实验及损伤扩展特性

通过红砂岩和页岩两种岩石饱水后的冻融力学实验,系统研究了岩性及冻融循环等对岩石损伤力学特性的影响;充分考虑岩石细观结构的非均匀性,运用宏观唯象损伤力学和非平衡统计的概念和方法,得到了冻融受荷岩石的损伤演化方程;应用推广后的应变等价原理,对不同冻融次数下受荷岩石应力与应变的变化规律,得到统一的损伤扩展本构关系;探讨了岩石...     

冻融环境下混凝土的断裂损伤试验研究

为研究冻融作用后混凝土的断裂性能及断裂特征,依据GBJ82-85混凝土快速冻融循环试验方法,对24组共72块混凝土试件进行冻融试验.采用四点弯曲试验法分析了300次快速冻融循环条件下水灰比、引气剂对混凝土断裂韧度,断裂能及相对动弹模损失率的影响,并进行了混凝土形貌分析.结果表明,随冻融循环次数的增加,混凝土的断裂韧度、断裂能及相对动弹模损失率呈明显下降趋势,水灰比越大、混凝土随冻融循环次数增加损伤程度越大.引气剂能够大幅度降低由于冻融循环造成的混凝土结构的损伤,断裂能损失率与相对动弹模损失率之间具有良好的线性关系.     

冻融环境下混凝土力学性能试验及损伤演化

在我国西部寒区,冻融作用往往是导致混凝土破坏的主要因素之一。通过对饱水状态下的多组混凝土试样进行冻融循环试验,并对试验后的试样进行了单轴压缩试验,从损伤和能量耗散的角度对试样进行了力学性能的分析;运用CT细观试验的方法初步对经历不同冻融循环次数下的试样进行了细观结构分析。通过试验研究,得到了饱水状态下混凝土材料的冻融破坏特征,以及不同冻融循环次数下试样质量、单轴应力-应变全过程曲线、抗压强度、能量耗散和细观结构的变化特征,系统研究了冻融循环下混凝土主要物理力学性能及损伤演化规律,为寒区重大工程冻融灾变预测提供较可靠的基础依据。     

基于CT技术的混凝土冻融环境下细观损伤机理的试验研究

应用CT技术对冻融环境下的混凝土破损全过程进行了追踪,获得了不同冻融循环次数下混凝土细观结构变化特征.运用图像处理技术初步分析了冻融环境下混凝土细观损伤扩展的演化过程;并以图像中CT均值的变化为基础,建立了基于细观统计力学的损伤变量与冻融循环的关系曲线,以此对冻融循环条件下混凝土细观结构的损伤演化规律及破损机理进行了定量研究.结果表明:试样内部CT均值以及损伤变量的变化趋势表征了经过冻融循环后混凝土材料从初始细观损伤到表现出宏观力学性能劣化的全过程,为从细观试验角度解释混凝土在冻融环境下的宏观变化规律提供了一种可行的方法.     

在超声波辅助作用下脱除页岩油中金属的研究

以抚顺页岩油为研究对象,在实验室条件下,采用超声波破乳技术进行页岩油脱金属的研究。研究了超声波的辅助作用、脱金属剂种类及其用量、破乳剂种类、沉降时间等因素对金属Fe,Ca,Na和Mg脱除率的影响,得出了较为理想的脱金属工艺参数。结果表明,在超声波与无超声波作用下,前者脱金属效果较后者显著;在超声波作用下,脱金属剂ETCF的质量分数为2 500μg/g,破乳剂选用R203A,沉降4h,金属Fe脱除率达到80%以上,金属Mg脱除率达到90%以上。     

动荷载下粉煤灰土冻融损伤特性试验

为研究粉煤灰土作为路基填料的动力特性,通过粉煤灰土冻融循环后的动三轴试验,得出了动强度与冻融循环次数的关系,动模量与冻融循环次数的关系及动模量损伤数学模型,与试验对比结果表明:冻融循环次数与初始动模量预测粉煤灰土路基的动力性能指标的变化,模型具有较高的精度.有助于评估冻融循环对粉煤灰土路基使用寿命的影响.     

冻融循环作用下混凝土的硫酸盐应力腐蚀特性

在质量分数为5.0%的MgSO4溶液条件下,采用快冻法和常温腐蚀方法研究了高强混凝土（High Strength Concrete,HSC）、大掺量矿物掺合料混凝土（High-Volume Mineral AdmixtureConcrete,HVMAC）和综合运用引气剂、高效减水剂、混杂纤维和膨胀剂技术的高耐久性混凝土（High Durable Concrete,HDC）的应力腐蚀行为。结果表明：无论是常温条件还是冻融循环条件,混凝土在应力腐蚀作用下的相对动弹性模量要经历强化和劣化2个发展阶段,强化和劣化阶段的时间长度与实验温度条件密切相关。冻融循环作用显著加速了混凝土的硫酸盐应力腐蚀破坏进程,HSC在冻融循环作用下应力腐蚀的强化段和劣化段的时间长度比常温条件的相应时间长度分别压缩了96%和88%以上,HVMAC的劣化段时间长度则压缩了98%,而HDC压缩了71%。在冻融循环作用下,HDC发生应力腐蚀破坏的冻融循环次数分别比HSC和HVMAC延长了1.5倍和13倍,因此,在中国寒冷地区,HDC表现出更强的抗硫酸盐应力腐蚀能力。     

冻融疲劳作用下LHFRC损伤演变规律

为了研究层布式混杂纤维混凝土（LHFRC）在冻融疲劳作用下的损伤演变规律，提出了混凝土抗冻劣化的损伤演变数学模型，同时进行了普通混凝土（OC）与层布式混杂纤维混凝土的冻融试验，并在试验的基础上，回归出它们的冻融损伤演变方程。结果表明，LHFRC和OC的初劣点值相同，且在劣化初始阶段具体相同的损伤演变方程；在劣化扩展阶段，LHFRC和OC均具有幂函数形式的损伤演变方程，但LHFRF损伤变量小于同期的OC，钢纤维和聚丙烯纤维有效地抑制了其内部损伤发展。     

冻融循环作用下透水再生混凝土损伤分析及寿命预测

为了研究冻融循环作用下透水再生混凝土的损伤情况及寿命预测方法,基于透水再生混凝土发生疲劳破坏和冻融破坏的冻融机理相类似,采用了分析疲劳破坏的方法,对透水再生混凝土冻融循环损伤进行研究。结果表明:试验数据中冻融循环次数较好地服从两参数Weibull概率分布,并基于Weibull分布模型,推导出不同损伤度下考虑再生混凝土粗骨料取代率影响的分布模型参数及冻融循环次数,提出了相应的损伤度演化方程,为透水再生混凝土冻融损伤寿命预测提供依据及参考。     

FRHPC在冻融与腐蚀共同作用下的强度变化

目的研究纤维增强高性能混凝土（FRHPC）在恶劣环境下的强度规律，解决FRHPC承受冻融破坏和化学腐蚀问题．方法测定了高性能混凝土（HPC）、钢纤维增强高性能混凝土（SFRHPC）和高强高模聚乙烯纤维增强高性能混凝土（PFRHPC）在冻融与卤水化学腐蚀共同作用下的强度变化．结果结果表明：HPC在青海和新疆盐湖卤水腐蚀条件下的冻融后强度很高，在内蒙古和西藏盐湖卤水腐蚀下则略低．SFRHPC明显改善了HPC在内蒙古和西藏盐湖卤水腐蚀条件下的抗冻性。PFRHPC在新疆盐湖卤水腐蚀条件下的抗冻性明显优于SFRHPC．延长混凝土的养护龄期，能够明显提高HPC和SFRHPC在盐湖卤水腐蚀条件下的冻融抗折强度．此外，随着在盐湖卤水腐蚀条件下冻融循环次数的增加，HPC和SFRHPC的强度基本上是降低的，而PFRHPC的强度则表现出一定程度的增长．结论综合分析指出，FRHPC适合于同时承受冻融破坏和化学腐蚀的严酷环境．     

海水喷淋干湿循环持载RC受弯梁试验研究

为了解决沿海地区正常使用工作状态下承受较大持续荷载钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁的力学性能劣化问题,通过实验室模拟经历180 d大气环境+180 d海水喷淋干湿循环(简称Ⅰ腐蚀)或180 d海水喷淋干湿循环+180 d大气环境(简称Ⅱ腐蚀)后,由静力加载试验测试RC梁试件力学性能劣化规律.试验结果,RC梁试件在不同持续荷载和一定腐蚀环境共同作用下,随着持续荷载增大其屈服荷载P_y、极限荷载P_m和延性系数u降幅变大.Ⅱ腐蚀梁试件的P_y、P_m和u降幅大于Ⅰ腐蚀梁试件的P_y、P_m和u降幅.梁试件的抗弯刚度随着持续荷载增大而降低.试验结果表明较大持续荷载与一定腐蚀环境共同作用对RC梁力学性能劣化影响明显.     

高温、高压条件下的页岩气吸附规律研究

为了研究高温、高压条件下的页岩气吸附规律,设计了页岩气吸附装置。取四川某油田的岩样与甲烷气体进行吸附实验研究。实验结果表明,在相同压力条件下,温度越高,页岩对甲烷气体的吸附量越小。当温度较高时,页岩对甲烷的吸附量随着温度的升高而缓慢减小;当温度恒定且压力小于5 MPa时,页岩对甲烷气体的吸附量随着压力增加而逐渐增大。当压力较大时,页岩对甲烷气体的吸附量增幅变缓;页岩颗粒的目数对页岩吸附的影响不显著。利用Langmuir方程对此吸附规律进行拟合,拟合结果较好。     

三轴应力作用下化学侵蚀对砂浆力学性能的影响

开展了不同水化学腐蚀下砂浆试样的常规三轴压缩试验,分析了溶液pH值、浓度及水化学成分对试样的腐蚀程度及微细观结构的影响效应,探讨了砂浆试样的水化学腐蚀机理,并进一步对比分析了不同水化学作用对砂浆物理力学参数的影响规律。基于化学腐蚀后试样产生的次生孔隙率,建立了新的损伤参量来定量描述试样物理力学性质随水化学损伤的演化过程。     

液体浸润对页岩裂缝气体流动影响的实验研究

为研究液体滞留对无支撑裂缝导流能力的影响,选取志留系龙马溪组地层岩心,开展无支撑单裂缝、多裂缝岩样液体浸润实验。实验结果表明,液体浸润会严重损伤页岩裂缝渗透率,浸润时间越长,气体流动能力损伤越大,液体越难以驱动,气体渗透率达到最大值的时间越长。分析认为,液体滞留在岩样裂缝表面形成水膜,使裂缝宽度减小,从而影响气体流动能力,同时,液体对裂缝内微小矿物颗粒浸泡后,颗粒吸水膨胀也是造成岩样裂缝渗透率减小的一个原因。