加卸载路径下岩爆试件的损伤特性试验研究

为研究不同应力环境下深部岩体的岩爆机制及岩爆产生对围岩体内部损伤特性的影响,通过自主研发的岩爆加卸载装置对试件进行不同加卸载路径下的岩爆试验,并在试验前后对试件进行声波测试和CT成像,分析不同加卸载路径下岩爆岩体的内部损伤特性。结果表明:弹性波CT成像能直观地反应试件内部的损伤情况,加卸载路径对岩爆岩体的破坏形态和内部损伤特性具有较大影响;当试件在高应力条件下卸载时,试件卸载面的破坏形态呈"V"形凹腔,试件内部的损伤区域分布在卸载面附近;当试件在低应力条件下卸载时,试件卸载面呈层裂破坏;试件在高应力条件下卸载时,试件内部岩体的损伤度相对比其在低应力环境下的损伤度高。     

交通荷载作用下软黏土的耗散能开展特征分析

交通、波浪等循环荷载的作用将引起土体主应力轴方向的连续变化,对软土路基的变形与稳定产生显著影响.现实工程中常以临界动应力水平作为路基设计的控制标准.为研究长期交通荷载下饱和软黏土处于临界动应力水平时的动力特性,利用空心圆柱扭剪仪开展一系列心形线应力路径及其他复杂应力路径下的不排水试验.基于耗散能理论,对交通荷载作用下软黏土的变形特征和耗散能的累积规律进行了分析,对比分析了不同应力路径和频率条件下广义剪应变和耗散能的发展规律.试验结果表明,临界动应力比条件下试样均会发生拐点破坏,可称之为临界破坏.在轴向拉压幅值比变化的心形线和圆形的不同应力路径下,土体发生临界破坏,虽然破坏特征差别很大,但累积耗散能的大小均较为接近,在88.007~91.807kJ/m3之间.故可考虑以耗散能作为不同应力路径临界破坏的判别标准.频率会影响土体的结构损伤程度,频率越低,损伤越充分,耗散能前期的累积速率越快.随着频率的增大,土体发生临界破坏时刻的累积耗散能越小,且呈一定的递减规律.建议可以采用累积耗散能作为确定临界应力水平下土体发生临界破坏的重要参考标准.     

热探测法监测岩石应力变化的实验研究

为了探测岩石在受力过程中温度的变化特征，用接触式测温仪对花岗岩和大理岩试件进行了单轴加压条件下的测温试验，同时用红外热像仪作为辅助监测．结果表明：在加载与卸载过程中都有温度的变化，并有一定的可逆性，即，加载升温，卸载降温；岩石在破坏前存在温度奇变点，温度变化能够显示岩石破坏的前兆信息，80％抗压强度附近是岩石破坏的临界前兆点；红外热图也可以显示出破坏前的温度异常．热探测法对于矿山岩体应力变化监测是实用和有效的．     

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.     

不同速率下单双钎头破岩声发射数值分析

选用脆性花岗岩为研究对象,利用岩石破裂过程分析软件RFPA2D,分别对其进行单、双钎头在不同加载速率下的数值模拟试验,得到RFPA2D应力图及相对应同一加载步下的声发射图。结果表明:较单钎头相比,岩石在双钎头协同作用下将会形成应力叠加,且钎头下面的裂纹会对相邻裂纹产生影响,裂纹尖端会产生应力集中,试件破坏释放出的声发射能量和声发射计数更大;随着加载速率的增大,试件释放的声发射总能量增大,且所得竖向载荷增大。     

灌孔速成墙抗压强度的试验研究

新型灌孔速成墙体是一种在新型轻质玻璃纤维石膏空心板内灌入混凝土而形成的墙体。本文对12块试件进行了竖向荷载下的抗压试验,研究了该种新型灌孔速成墙板在竖向荷载作用下的变形性能,并分析其在竖向荷载下的破坏机理,得出其应力—应变曲线,并推导出抗压强度的计算公式。     

反复荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系试验

为研究碳化对混凝土反复受压力学性能的影响,对两种强度等级混凝土棱柱体试件进行了快速碳化与反复加卸载试验.结果表明:随着混凝土碳化深度增大,试件破坏脆性越明显,混凝土初始弹性模量、割线模量以及峰值应力均有不同程度增长,而其峰值应变却明显降低,共同点轨迹线越发偏离包络线,包络线下降段明显变陡,卸载曲线越发凹曲,再加载曲线更为平缓,变形恢复滞后现象越来越明显.在试验研究基础上,提出反复荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系数学函数模型.     

基于ANSYS的核心型钢混凝土柱非线性数值模拟

核心型钢可有效提高钢筋混凝土框架柱的变形能力和耗能能力。本文采用有限元程序ANSYS对5个核心型钢混凝土柱试件进行试验全过程的非线性数值模拟,分析了在不同配钢率和轴压比下核心型钢混凝土柱试件的破坏特征、截面应力分布、裂缝发展和钢筋、混凝土、核心型钢的应力应变发展过程。与试验结果的对比分析表明,ANSYS可以有效模拟核心型钢混凝土柱的整个受力和变形过程。     

考虑土体自重应力影响的抗滑桩三维土拱效应

基于Prandtl-Reissner地基极限承载力理论,建立了一种新的土拱效应力学分析模型,改进了拱脚破坏面的假设.研究表明,自重应力是引起土拱效应破坏的主导因素,低于临界深度时土的剪胀效应破坏拱脚,高于临界深度时由于土的剪切破坏拱脚失效;研究结果与ABAQUS有限元数值模拟及室内模型试验结果一致.在三维状态下,在距桩顶表面一定深度内,拱脚处土的竖向位移会破坏拱脚,土拱效应减弱,在此以下一定深度段为土拱效应形成的有利深度,有利深度段深度下自重应力对土拱的破坏起主导作用.研究提出了根据桩土摩擦系数求解拱脚破坏面的新思路,为抗滑桩抗力设计提供了理论借鉴.     

PBL剪力连接件的疲劳试验与分析

为了研究PBL (Perfobond Leiste)这种新型剪力连接件的抗疲劳性能,基于深圳南山大桥剪力连接件的尺寸和要求,设计并制作了6个PBL剪力连接件的推出试件进行疲劳试验.试验在MTS815机器上进行,采用常幅正弦波荷载,加载频率为3 Hz,试验应力比为0.1.通过对试件进行常幅荷载的循环加载,观察试件中钢与混凝土块的相对滑移、连接件的破坏模式、疲劳寿命以及应变的特征等.试验结果表明：主要开裂方向为连接件底部斜向下呈45°,裂缝的宽度同裂缝与竖向的夹角成反比;疲劳荷载作用时,PBL连接件的抗疲劳性能良好,孔径越大试件的疲劳寿命越长;试验从一定程度上说明腹板越厚和疲劳荷载幅值越小,滑移量的增长速度越慢,同时孔径越大和疲劳幅值越小,滑移量的增长速度也越慢.