柔性混凝土的抗拉特性试验研究

柔性混凝土是应用在三峡二期围堰防渗墙的一种新型柔性材料，由于围堰防渗墙在上下游水头差的作用下，发生弯曲变形，易产生拉裂破坏，通过极限抗拉强度试验、围压作用下的拉伸试验和抗弯性能试验，研究了柔性混凝土的抗拉和抗弯破坏特性，试验表明，柔性混凝土与普通混凝土相比，抗压强度比、极限拉应变明显增大；围压对拉强度影响较小，对极拉应影响较大；潮湿试样弯折破坏时的最大拉应度、抗折和最大挠跨比都较干燥试样的大，且随龄期增加明显增长。     

土工格栅加筋碎石土的强度和变形特性

本文作者采用高压大型三轴仪对风化程度不同的两种碎石土进行了加筋与不加筋固结排水三轴试验研究，并引入了等效围压、加筋效果系数等概念，对碎石土加筋效果、加筋机理、试验围压、土料性质等因素进行了较全面的分析研究，结果表明：加筋能明显提高碎石土的强度和破坏应变，对土的破坏有延滞作用；在同一破坏应力水平下加筋碎石土试样的轴应变与侧应变都明显减小；碎石土的加筋效果随围压的增加减弱，加筋效果也与碎石颗粒的风化程度、软硬等因素有关；加筋机理可用等效围压的概念解释。     

土工格栅和筋碎石土的强度和变形特性

本文作才采用高压大型三轴仪对风化程度不同的两种碎石土进行了加筋与不加筋固结排水三轴试验研究，并引入了等效围压、加筋效果系数等概念，对碎石土加筋效果、加筋机理、试验围压、土料性质等因素进行了较全面的分析研究，结果表明：加筋能明显提高碎石土的强度和破坏应变，对土的破坏有延滞作有；在同一破坏应力水平下加筋碎石土试样的轴应变与侧应变都明显减小；碎石土的加筋效果随围压的增加减弱，加筋效果也与碎石颗粒的风化程度、软硬等因素有关；加筋机理可用等效围压的概念解释。     

高砾石含量心墙土的水力破坏试验研究

心墙水力破坏是高心墙堆石坝主要安全问题之一,采用中型应力路径三轴仪开展高砾石含量心墙土的水力破坏试验,研究了围压、砾石含量和注水速率等因素对其特性的影响,提出了砾石土内部组成的抽象模型和高砾石含量下水力击穿破坏的发生机理,并探讨了水力击穿演进过程及其与水力劈裂的联系。结果表明:试样在偏应力作用下固结后,通过试样中心预置的水流通道不断提高试样内部水压力,当内部水压力升至略高于围压时,试样出现水力破坏;以注入试样中的水量大幅度增加,但注水压力不增加时对应的内部水压力作为水力破坏压力,其与围压的比值随砾石含量的增大而减小,并随围压和注水速率的增大而增大;试验在高砾石含量范围内(砾石含量35%~50%),试样破坏时外表面有分散出水点,破坏路径在试样内部呈不规则线,水力破坏模式为水力击穿。     

库水循环加卸载条件下岸坡饱和土体变形特性试验研究

水库运行期水位每年周期性涨落,岸坡土体在库水循环加卸载作用下会发生不同程度的阶梯状变形。为探求循环加卸载对岸坡深部变形的诱发机理,本文以水库防洪限制水位以下岸坡土体为研究对象,在饱和土应力路径三轴试验过程中,控制非等向受压试样的孔隙水压力周期变化,模拟岸坡土体的水力-力学状态,实时测定土体的周期性变形特性及破坏特征。研究结果表明:等偏应力孔压循环加卸载过程中,试样剪应变为台阶式上升趋势,而体应变是循环的弹性变化;孔压持续增大造成试样破坏呈现脆变和剪胀的特征。最后,结合等偏应力孔压增大条件下粉质黏土的破坏特征与常规三轴剪切试验成果,对比两种应力路径下试样的有效应力比和剪应变的发展过程,分析了其强度差异的内在原因。     

土石坝体内土工格栅加筋机理研究

采用大型三轴仪对粒组成分不同的两种砾料进行了固结排水试验研究，并引入了等效围压的概念，对碎石土加筋效果、加筋机理、试验围压、土料性质等因素进行了较全面的分析研究，结果表明：加筋能明显提高碎石土的强度和破坏应变，对土的破坏有延滞作用，碎石土的加筋效果与围压、碎石颗粒风化程度等有关。     

水泥改性膨胀土强度与变形特性试验研究

以驷马山中-弱膨胀土为研究对象,以水泥作为改性材料,通过室内常规三轴试验,研究水泥改性膨胀土的强度与变形特性。试验结果表明:掺入水泥后,能提高膨胀土的塑限,降低塑限指数和自由膨胀率;水泥改性膨胀土三轴应力-应变曲线存在弹性、非线性强化、应力软化等三个阶段,并随围压的增大,由软化型逐渐向硬化型发展;峰值强度、残余强度均随围压的增大而增大,试样为剪切破坏形态,剪切破坏角符合摩尔-库伦理论计算值。     

非饱和粉土的动模量和阻尼比研究

使用吸力可控或可测的非饱和土振动三轴试验仪，对非饱和及饱和粉土进行动力变形试验，在不同净围压应力、不同初始含水量的条件下，得到了非饱和及饱和粉土试样的动应力应变骨架曲线、动弹性模量和阻尼比，并量测试样吸力。试验结果表明：（1）非饱和粉土的骨架曲线比饱和粉土的要高；（2）在相同净围压条件下，不同含水量的非饱和粉土动弹性模量大小几乎相近，而饱和土试样的动弹性模量略小；（3）在相同净围压条件下，不同含水量的非饱和粉土阻尼比也几乎相近，而饱和土粉土的阻尼比略大。上述试验结果可以用现代非饱和土力学理论来解释。     

瀑布沟水电站高陡边坡拉裂体破坏模式及稳定性研究

为了研究瀑布沟水电站高陡边坡拉裂变形体的稳定性,经过系统分析其工程地质条件,提出了该拉裂变形体的变形破坏模式,主要为槽状的滑塌变形、倾倒拉裂变形、滑移拉裂变形、滑移压致拉裂变形。并通过有限元PLAX IS数值模拟软件以及室内试验对拉裂变形体稳定性进行模拟分析。结果表明:目前该拉裂变形体存在的变形破坏为松动带的滑塌以及倾倒拉裂区的滑移拉裂破坏,为后续实际工程处理方案的确定提供了可靠的依据,并对类似工程有一定的借鉴作用。     

粗颗粒土缩尺方法及缩尺效应研究进展

粗颗粒土作为土石坝的主要填筑材料，最大颗粒尺寸达到米级，室内试验试样只能进行缩尺。如何缩尺保证室内试验成果反映大坝实际填料的力学特性，一直是土石坝研究的难题。近年来大量学者就粗粒土的缩尺方法及缩尺效应开展了一系列卓有成效的研究工作，但在某些方面仍存在分歧。对现有粗颗粒土缩尺方法、试样试验边界效应、缩尺效应规律研究进行了系统总结和分析。最后，为解决粗颗粒土缩尺方法难题，介绍了长江科学院提出的一种粗颗粒土缩尺方法“旁压模量当量密度法”,阐明了“旁压模量相等”与“力学性质一致”的关系，诠释了“旁压模量当量密度法”的理论基础，为深入研究粗颗粒土缩尺方法提供了技术支撑。     

基于分形理论的混凝土动力拉伸过程定量研究

为了从细观层面上定量研究混凝土动荷载作用下的破坏过程,以正弦波动力荷载作用下的混凝土 CT 试验为基础,编制了基于差分盒维数理论的分形维数计算程序,分别研究了混凝土试样三个断面大统计区域和感兴趣区域上的分形维数随加载过程的变化过程,通过分析混凝土试样在加载过程中分维数的变化规律,探讨了分维数变化与损伤裂纹演化过程的关系。结果表明: 正弦波动力拉伸荷载作用时混凝土试样中一般有多条裂纹同时萌生,但当主裂纹形成后,次生裂纹会闭合,主裂纹会抑制次裂纹的发展,且裂纹大致与拉荷载方向垂直,破坏形式属于脆性断裂,损伤裂纹表面平整,裂纹沿材料强度较弱的区域发展; 混凝土试样各断面分形特征明显,分形维数能较好地描述混凝土损伤裂纹的演化规律,可作为研究混凝土裂纹演化的定量参数; 感兴趣区域分维数的变化更明显,更有利于描述混凝土受力破坏时内部的应力集中、应变局部化和损伤裂纹的演化规律。     

不同裂纹倾角下岩桥拉张破裂数值模拟研究

以预制于岩体中不同倾角的裂纹及其组成的岩桥为研究对象,采用可模拟拉张开裂的有限元软件,对不同裂纹倾角岩桥模型的拉张破坏过程进行数值模拟。结果显示:在单轴压缩条件下,对于相同尺寸、等距离的平行预制裂纹,裂纹的倾角不同,拉张裂纹的扩展形态不同;预制裂纹倾角越大,岩桥越容易拉张破坏;八字形裂纹比平行裂纹更稳定。     

基于颗粒流的花岗岩微观破坏机制研究

为研究岩石在单轴压缩条件下的微观破坏机制,利用岩石力学试验机进行花岗岩岩样的室内试验,采用颗粒流分析程序编程建立可靠的数值模型,通过分析试件压缩破坏过程的裂纹演化规律、裂纹数特征和能量耗散规律,讨论其微观破坏机制。结果表明,花岗岩岩样内部拉裂纹分布与宏观破坏面较为吻合,在裂隙发展中起着关键作用;峰值强度前,剪裂纹较拉裂纹发育显著,峰值强度后,拉裂纹数剧烈增加,造成岩样承载力的降低;岩样最终失效形式为沿对角形成宏观剪切面破坏,并有少量张拉襞裂破坏。     

考虑累积损伤的坞式船闸裂缝扩展及钢筋锚固改进研究

坞式船闸受力复杂,河侧闸墙倒角附近易开裂,钢筋锚固长度设计为现行水工行业规范最小值时,裂缝扩展路径可能绕过锚固延长段,甚至引发倒塌事故.采用扩展有限元方法(XFEM)建立仿真模型,研究考虑累积损伤下的坞式船闸裂缝扩展规律,并对钢筋锚固提出改进措施.结果表明:考虑累积损伤的钢筋混凝土闸室裂缝扩展路径,均在相同荷载作用下素...     

干湿交替条件下红土边坡破坏机理试验研究

为了研究红土边坡在干湿交替条件下的破坏特征及其破坏机理,根据相似理论,建立了与工程边坡相似的模型边坡,采用测试元件,对试验边坡开展了长达一年半的监测,分析其在降雨、非降雨等干湿交替条件下边坡破坏特征及其破坏机理。研究结果表明:在非降雨条件下,试验边坡表面红土层裂缝的产生与其含水率有关,当其含水率低于27.5%时,其表面红土层开始产生裂缝,且裂缝数量和裂缝宽度随含水率的减小经历了缓慢增加、急剧增加和稳定发展的3个阶段;在干湿循环条件下,试验边坡表面红土层的裂缝经历了开裂、愈合、再开裂的循环过程,随降雨次数的增多,裂缝将沿边坡表面向其深部发展,且其宽度和深度也逐渐增加,地表水将沿裂缝深度方向渗流到边坡底部的红土层中,造成红土颗粒泥质化;在干湿交替作用一年半后,地表水将沿试验边坡2条垂直裂缝渗流到边坡底部的土体中,导致其由下往上逐层被软化崩解,最终形成导水通道,诱发边坡大规模滑坡。     

含三维内裂纹透明类岩石材料破坏红外热像试验研究

由于目前针对含三维内裂纹的岩石破坏红外热像特征的研究较少,本文基于预埋浇注法制作含内裂纹类岩石试件,开展了单轴压缩块体试验和巴西圆盘劈拉试验,得到含内裂纹的岩石破坏过程,监测内裂纹扩展及试件破坏过程中的红外热像特征,得到以下结论:(1)含三维内裂纹的块体试件在单轴压缩下,在预制内裂纹面上发生剪切破坏;(2)块体试件在单轴压缩作用下红外热像特征明显,在破坏时,在预制内裂纹面处急剧升温;(3)含三维内裂纹巴西圆盘试件在预制内裂纹尖端发生翼型裂纹扩展,边缘带有针刺状Ⅲ型裂纹参与特征,最终翼型裂纹与上下表面贯穿;(4)巴西圆盘试验的红外热像特征与块体单轴压缩不同,在断裂面处未发生明显变化。研究结果为研究三维内裂纹的扩展规律及内裂纹扩展破裂的红外热像规律可提供一定的试验参考。     

武鸣红黏土轴向压裂与单轴拉伸抗拉强度试验对比研究

针对红黏土抗拉特性正确认识的不足,通过轴向压裂法和单轴拉伸法分别测定了武鸣红黏土的抗拉强度,并对比分析了两种试验方法及其测定结果,研究结果表明两种试验方法均能有效测定红黏土的抗拉强度,且具有很好的一致性,二者各有优缺点,在此基础上,探讨了武鸣红黏土抗拉强度与含水率之间的关系。试验结果可为正确认识红黏土的抗拉特性及裂缝处理方案设计提供合理的抗拉强度指标和相应依据。     

沥青混凝土防渗面板滑动接头的试验研究

通过各种模型试验,对沥青混凝土面板在滑移过程中产生的应力和应变进行了研究。研究结果表明,BGB塑性垫层材料可在较小的滑动位移下对面板拉应力和拉应变进行调整,确保面板在滑移过程中不开裂。同时这种垫层材料对面板滑移速度和水压力大小均不敏感,这对于适应面板在各种情况下的滑移十分有利。由于面板在滑移中的破坏受面板内产生的拉应力控制,进行滑移垫层设计时应尽量减小面板中的拉应力。另外,采用这种垫层材料能确保沥青混凝土面板在1MPa的水压力和不大于0.76的滑移缝长比作用下不漏水。     

含天然微裂隙岩石的力学特性试验研究

为研究含天然微裂隙岩石的劈裂力学特性及微观结构,对含天然微裂隙岩石进行单轴压缩试验、劈裂试验与SEM扫描试验。分析了微裂隙岩石单轴压缩试验及劈裂试验的破坏形式、抗拉强度的变化规律,并对劈裂破坏形式中岩石较为破碎部分进行微观结构分析。研究结果表明:在单轴压缩试验中,天然微裂隙岩石破坏形式主要表现为张拉破坏、沿天然裂隙面剪切破坏以及拉剪复合破坏;天然微裂隙倾角对岩石抗拉强度影响较大,其抗拉强度随微裂隙倾角增大而增大;岩样发生劈裂破坏后较为破碎的部分,其劈裂力学特性主要受天然微裂隙岩石的微观结构决定,其微观结构主要分为根状结构、雾区结构、台阶结构3种形式,根状结构微裂隙岩石的力学性质最差,台阶结构微裂隙岩石的力学性质最好。研究成果可为天然微裂隙岩石的力学特性理论研究及其工程应用提供参考依据。     

带裂缝混凝土动态轴拉的声发射特性研究

为研究带裂缝混凝土在动态轴向拉伸荷载作用下的声发射信号特性,采用张口位移控制加载的方式,开展了张口位移速率为10~(-5)~10~(-2)/s的混凝土动态轴向拉伸断裂试验,分析了不同加载速率下声发射特征参数振铃计数、状态参数事件计数率和荷载随时间的变化曲线。试验表明:振铃计数包络曲线和荷载曲线具有良好的对应关系,且随着加载速率的提高,声发射活动越集中,试件断裂时间越短,更偏向脆性破坏,声发射能很好地揭示试件动态拉伸的受载情况和破坏状态。基于声发射特征参量的能量分析揭示了混凝土断裂破坏能量释放规律。结果表明:带裂缝混凝土动态轴向拉伸破坏不具有典型的3阶段特征,声发射信号在破坏瞬间突发性增强;随着张口位移速率的提高,混凝土断裂破坏时间缩短,极限强度增加,释放的能量呈指数增长。