预制单裂缝花岗岩化学侵蚀作用的试验研究

为了研究化学侵蚀对裂隙岩体的影响,将天然花岗岩加工成板状样,用水刀预制单裂缝,然后将其浸泡在化学溶液中并施加竖向荷载,经过预定时间后进行单轴压缩试验。通过比较浸泡前、后试样质量和力学性质的变化,研究了溶液浓度、pH值、应力水平和浸泡时间等因素的影响。研究结果表明:封闭溶液条件下,试样的质量损失微小但力学性质劣化明显;经化学溶液浸泡后,试样压缩变形有从脆性向延性转变的趋势;酸性环境下的起裂应力、峰值强度和弹性模量最低,碱性环境次之,中性环境最大;随着浓度、应力水平及浸泡时间增加,起裂应力变化波动性较大,而峰值强度和弹性模量均单调减小。     

不同初始损伤白砂岩高温处理后的力学性能研究

通过进行不同初始损伤程度白砂岩在不同等级高温处理后的力学试验,分析了温度和初始损伤对白砂岩的杨氏模量、峰值应力和显微结构等方面的影响。试验结果表明:随着温度的升高,受到初始损伤的白砂岩试件的杨氏模量和抗压强度都呈下降的趋势,初始损伤越大,高温对白砂岩造成的影响越大。通过显微镜观察到随着温度的升高,试块的晶体变小,颗粒的破坏更为破碎,岩屑更多。此外,通过对试验数据的整理,建立了不同初始损伤等级和不同温度等级下白砂岩的本构关系曲线。     

水中快速冷却对花岗岩高温残余力学性能的影响

通过研究20～800℃高温状态的花岗岩在自然冷却和水中快速冷却后的力学性能,分析了花岗岩随温度和冷却方式变化的破坏机理,从纵波波速、应力-应变曲线、单轴抗压强度、峰值应变和杨氏模量等方面探讨了水中快速冷却对花岗岩高温残余力学性能的影响。试验结果表明:花岗岩的纵波波速、单轴抗压强度和杨氏模量随经历温度的升高而衰减,水中快速冷却比自然冷却衰减的幅度更大。这说明温度越高,花岗岩的力学性能劣化越严重,水中快速冷却产生的热冲击加剧了花岗岩力学性能的劣化。花岗岩水中快速冷却后的峰值应变小于自然冷却后的峰值应变,说明高温状态的花岗岩水中快速冷却后,其脆性比自然冷却后更加明显。     

高强混凝土经轴压和硫酸盐侵蚀后的力学性能

对经历不同程度轴压荷载的高强混凝土试件(尺寸为100 mm SymboltB@ 100 mm SymboltB@ 300 mm)进行硫酸盐长期浸泡和干湿循环试验,并在180 d侵蚀后对其进行单轴压缩试验。分析不同侵蚀方式下,硫酸盐浓度大小及历史荷载水平对峰值应力、峰值应变、弹性模量、应力-应变曲线等的影响。结果表明：在相同历史荷载水平下,随着硫酸盐溶液浓度的增加,侵蚀方式是长期浸泡时,峰值应变先减小后增加,峰值应力、弹性模量则先增大后减小;而侵蚀方式是干湿循环条件时,随硫酸盐溶液浓度的增大,峰值应变持续增加,峰值应力、弹性模量则不断减小。在相同硫酸盐溶液浓度下,随着历史荷载的增大,长期浸泡及干湿循环侵蚀方式下,其峰值应变均增加,峰值应力及弹性模量均降低。引入叠加效应系数K来表征硫酸盐侵蚀与单轴历史荷载作用2个因素的联合交互作用,分析表明,荷载历史与硫酸盐腐蚀联合作用对混凝土的损伤起到相互促进的作用。     

受酸腐蚀砂岩力学性质及孔隙结构变化研究

为研究酸性环境下砂岩的力学性质以及孔隙结构的变化,对酸液腐蚀后的砂岩进行了单轴压缩试验和孔隙率的计算,探讨了腐蚀时间和酸液浓度对砂岩力学参数和孔隙率的影响。结果表明:酸性溶液对砂岩腐蚀情况显著,浸泡后,砂岩孔隙率增大,电镜扫描图孔隙面积明显增加,且溶液浓度越大,腐蚀时间越长,孔隙体积越大;受酸腐蚀砂岩单轴抗压强度和弹性模量降低显著,试验结束后,pH=1硫酸溶液和pH=3硫酸溶液砂岩单轴抗压强度分别降低31.59%和26.99%,弹性模量分别降低64.46%和62.26%;基于次生孔隙率,构建化学损伤变量,并建立了化学损伤变量同力学参数的关系式;砂岩力学参数的降低与次生孔隙率的变化具有较好的一致性。     

高温后不同冷却方式对混凝土力学特性的影响

针对50块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的混凝土立方体试件进行高温后不同冷却方式下力学性能试验研究,分析常温(20℃)、200、400、600、800℃这5种不同温度下自然、喷水冷却对杨氏模量、抗压强度、峰值应力等力学性能的影响,此外还探讨了高温后不同冷却方式试件的质量损失、破坏形态。研究结果表明:随着温度升高,两种冷却方式试件的质量损失率逐渐增大,喷水冷却试件质量损失比自然冷却试件小,纵波波速、杨氏模量和抗压强度均呈降低趋势,温度超过400℃以后,喷水冷却试件的降低幅度更大;同时随着温度的升高,应力-应变曲线的峰值应力显著降低,所对应的峰值应变明显增加,弹性阶段曲线斜率显著降低。     

膨胀剂对早龄期钢纤维混凝土动态压缩性能影响试验分析

采用SEM和XRD微观试验方法研究HCSA膨胀剂成份,利用分离式SHPB试验技术,对不同膨胀剂掺量下3d和7d龄期钢纤维混凝土进行动态单轴压缩性能试验。膨胀剂掺量为8%时,补偿收缩钢纤维混凝土峰值动态抗压强度最高;3d龄期混凝土应力应变曲线有明显的分段性,主要分为弹性压缩阶段、弹塑性压缩阶段和塑性破坏阶段;7d龄期混凝土应力应变曲线中峰值应力凸显;随着冲击气压的增大,试件破坏的离散性增强,但掺入钢纤维后,利用其空间约束效应,使得混凝土破碎块度的尺寸较大。更多还原     

砂岩与花岗岩在冻融循环和化学腐蚀下力学性能及断裂韧度变化的对比

为探究冻融循环-多种化学溶液溶蚀等因素耦合作用下岩石力学特性的变化规律,选取砂岩和花岗岩作为岩样开展了一系列岩石力学试验,借助智能显微镜观察比较了不同外部条件影响下岩石的表面微观结构,分析了岩石的溶液溶蚀机理和冻融损伤机理。试验结果表明岩石应力-应变关系、弹性模量、峰值应力、断裂韧度等力学特性受溶液溶质种类的影响较小,而受冻融循环温度影响显著,砂岩受冻融循环破坏程度大于花岗岩。两种岩石力学特性都随冻融循环温度的降低而减弱,I型断裂韧度与冻融循环温度之间呈二次函数关系。     

动态压剪作用下碾压混凝土强度和变形研究

为了研究碾压混凝土材料在地震作用下的动态力学参数指标变化对大型碾压混凝土结构抗震动力反应和破坏过程的影响,使用改造后的液压伺服压剪试验系统对两种尺寸的碾压成型试块进行不同加载速率下的压剪试验,系统研究了二、三级配本体和层面试件在有法向压应力存在的状态下动态抗剪强度和变形性能。结果发现,碾压混凝土的峰值剪切强度随着剪切速率的增大而增大,增大幅度随着正应力的增大有减小趋势,残余剪切强度则随着剪切速率的增大略有减小,在试验基础上,建立了考虑不同试件类型和加载速率的破坏准则,为地震区的大型碾压混凝土结构层面受动态压剪组合荷载作用的动态分析提供了试验基础。     

干湿循环和化学腐蚀共同作用下单裂隙非贯通试样力学特征的试验研究

以水库库岸边坡消落带节理岩体的实际赋存环境为背景,采用在类岩石材料中预制裂隙的方法来模拟节理岩体,通过干湿循环试验的方法,研究了裂隙试样在酸性Na_2SO_4溶液、中性Na_2SO_4溶液和碱性NaOH溶液中浸泡并经历干湿循环作用后的力学特性和破坏特征,分析了浸泡在不同化学溶液中的裂隙试样在经历不同干湿循环作用后其力学特征的变化规律。研究结果表明:自然及不同化学溶液下裂隙试样的峰值强度和弹性模量随着裂隙倾角的增加均呈现出先减小后增大的变化规律。不同化学溶液和干湿循环共同作用下裂隙试样的劣化程度逐渐加剧,其峰值强度和弹性模量随干湿循环次数的劣化规律基本一致,但不同裂隙倾角下其劣化程度却存在一定的差异,其中裂隙倾角为45°时,试样的劣化程度最大,90°和30°时居中,而60°和0°时最小。酸性化学溶液加剧了裂隙试样的干湿损伤劣化程度,而碱性化学溶液对裂隙试样却存在一定的抑制作用。完整试样和裂隙倾角为90°试样的破坏特征基本相似,为张拉破坏模式;0°时裂隙试样呈现为"H"型的张拉破坏模式;在30°和45°时其呈现出张剪混合破坏;60°时为剪切破坏。