考虑尺寸效应和加载方式的砂岩抗拉强度统计模型

针对岩石抗拉强度测试过程中的的尺寸效应问题,设计了3组不同直径(50、75、100 mm)的灰砂岩劈裂试验和一组三点弯试验。基于广义最弱链累积失效概率理论,研究了灰砂岩劈裂抗拉强度在几何相似和非几何相似条件下所测抗拉强度相互转换问题。研究结果表明:①当圆盘试样直径从50 mm增大到100 mm时,对应的劈裂抗拉强度均值逐渐减小,呈现先陡后缓的变化趋势,三点弯法所测抗拉强度均值约为劈裂抗拉度均值的1.18~1.4倍;②使用尺寸效应统计方法建立的灰砂岩试样尺寸效应统计模型,能够在给定失效概率前提下得到不同尺寸下的灰砂岩劈裂抗拉强度。通过近似积分方法计算了劈裂加载方式下的等效强度系数,得到了该加载方式下的等效强度系数计算公式,结合三点弯加载方式下等效强度系数的计算方法,实现了巴西劈裂和三点弯加载方式所测抗拉强度的转换。     

溶蚀作用下混凝土层面劈裂抗拉强度试验研究

采用浓度为0.5 mol/L的硝酸溶液对含浇筑层面的混凝土试件进行加速溶蚀试验,研究了层面劈裂抗拉强度、溶蚀深度和钙离子累计相对溶蚀量等3种评价指标的时变规律,以及层间间歇时间和凿毛处理对抗溶蚀性的影响,据此建立了层面劈裂抗拉强度的两种预测模型.结果表明:层面劈裂抗拉强度随溶蚀时间平方根和钙离子累计相对溶蚀量的增大而线性减小,间歇时间和凿毛处理对所拟合曲线的斜率影响较小;层面溶蚀程度随间歇时间的延长而增大,间歇24 h时层面溶蚀深度增加15％;间歇时间越长,凿毛处理对抗溶蚀性的提升效果越弱,以6 h之内为最优;间歇时间12 h以内,层面劈裂抗拉强度下降速度较快,12 h时降幅为14.6％,由此将导致浇筑层面的耐溶蚀年限缩减61％.     

不同含水作用下砂岩抗拉强度与能量特征研究

为了研究不同含水作用对砂岩抗拉强度和能量特征的影响,利用岩石试验压力机对不同含水状态的砂岩开展了抗拉强度试验。结果表明:(1)随着含水率的增加,砂岩抗拉强度逐渐减小,水对岩石具有软化作用,使岩石变软,导致砂岩的力学性质劣化,从而降低岩石的抗拉强度;(2)随着含水率的增加,砂岩吸收的总能量和弹性应变能减小,而耗散能呈现增大趋势;砂岩在能量分界点之前主要表现为能量积聚,之后主要表现为能量耗散;(3)随着含水率的增加,砂岩弹性应变能占总能量的比值降低,岩石裂隙中的水分增多,在荷载作用下,孔隙水压力会造成应力集中,促使岩石微裂缝的扩展,耗散的能量增多,导致耗散能所占总能量的比值增大。     

碾压混凝土单轴抗拉强度尺寸效应的数值模拟

碾压混凝土与混凝土一样也存在着尺寸效应。采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件单轴抗拉的细观损伤断裂,并重点对单轴抗拉强度尺寸效应进行了研究。     

关于层状岩体抗拉强度测定方法的讨论

为了探究层状岩体抗拉强度合适的测定方法,将前人对巴西圆盘劈裂的理论和试验成果进行 了归纳总结;并在此基础上,对直接拉伸法进行理论分析,提出了合理的建议。研究表明:巴西圆盘劈裂 试验对试样的要求是在加载直径线两侧的层理构造和岩石材料均对称分布,只有这样,圆盘试样在线性 荷载作用下,内部应力才能对称分布,劈裂破坏面才会沿着加载直径方向穿过圆盘中心点,从而巴西劈 裂的理论计算公式才能得到满足;在直接拉伸试验中,试样的破坏形态和机理有三种沿层理面的张拉 破坏、沿层理面的剪切破坏、基质的张拉破坏,且抗拉强度均为σｔ＝Ｆ／Ａ;巴西圆盘劈裂试验的适用范 围不能盲目地扩大,对于层状岩体的抗拉强度测定方法,建议选用直接拉伸法。     

劈裂砂岩过流面积对渗流的影响研究

为寻求岩体渗流过流面积与渗流量的关系,应用CAD、ANSYS以及ArcGIS软件对不同劈裂面的砂岩岩样进行了岩柱劈裂面模拟,计算出了裂面面积,并进行了以过流面积为单影响因素的渗流试验。计算结果显示,随着过流面积的增加,渗流量与过流面积近于三次函数关系,且在施加不同围压与轴压下,这种关系没有改变,变化的只是渗透速度大小。该研究弥补了以往研究中不进行过流面积单影响因素试验的不足,对弄清实际工程中岩体裂隙及岩体结构面发育程度对渗流的影响具有一定的启示。     

水工混凝土抗拉强度的石子粒径效应

通过工程上常用的湿筛混凝土小试件与全级配混凝土大试件的抗拉强度的对比,在扣除了其中的尺寸因素和砂浆含量的影响后,获得了混凝土抗拉强度的粒径效应系数。     

混凝土冷缝劈裂抗拉强度试验研究

对混凝土冷缝的抗劈裂性能进行了试验研究,结果表明:在混凝土浇筑时间间隔相同的情况下,秋季冷缝面的劈裂强度最高,夏季次之,冬季最低;水平方向形成冷缝面的劈裂强度大于垂直方向形成冷缝面的劈裂强度;随着混凝土浇筑时间间隔的增大,冷缝面的劈裂强度逐渐降低,且试件劈裂破坏面的粗糙度也相应逐渐减小.     

不同温度对混凝土坯层间劈裂抗拉强度影响试验研究

研究不同环境温度作用下混凝土坯层间性能的变化规律,对预测施工风险及施工过程中准确控制坯层结合质量具有重要意义.通过测定低热水泥混凝土在不同温度作用下坯层间的劈裂抗拉强度及坯层覆盖时下层混凝土的含水量和贯入阻力,对不同温度作用下低热水泥混凝土坯层间性能劣化机理进行了分析.结果表明:随着温度的升高,低热水泥混凝土的贯入阻力...     

橡胶混凝土与普通混凝土的粘结劈拉强度

对橡胶混凝土与普通混凝土粘结劈拉强度进行试验研究,为橡胶混凝土在工程应用中的质量安全提供理论支持和技术保障。试验选用2种橡胶颗粒粒径、5种橡胶颗粒掺量及其经复合改性后配制橡胶混凝土作为新浇混凝土,普通混凝土作为老混凝土,并选用3种界面剂进行橡胶混凝土与普通混凝土的粘结劈拉强度试验,研究了橡胶颗粒粒径、橡胶颗粒掺量、复合改性和界面剂对粘结劈拉强度的影响。结果表明:橡胶颗粒粒径对橡胶混凝土与普通混凝土的粘结劈拉强度的影响因界面剂不同而有所差别;随着橡胶颗粒掺量增加,橡胶混凝土与普通混凝土的粘结劈拉强度先升后降,在一定掺量下达到最大值;橡胶混凝土与老混凝土的粘结劈拉强度都小于新浇橡胶混凝土整体劈拉强度,涂刷水泥净浆界面剂与不涂刷界面剂对于普通新老混凝土粘结时劈拉强度有较大差别,但对于橡胶混凝土与老混凝土粘结时劈拉强度相差不大,涂刷新型改性环氧界面剂时粘结劈拉强度最大。橡胶颗粒经复合改性后,橡胶混凝土与普通混凝土的粘结劈拉强度较未改性前有所提高。综上所述,新型改性环氧界面剂具有较好的粘结效果,可显著提高橡胶混凝土与普通混凝土的粘结劈拉强度。     

南水北调东线工程水工混凝土抗拉强度的长期性能研究

通过劈拉强度试验研究了南水北调东线宝应站工程水工混凝土抗拉强度在180d龄期内的增长趋势，初步探讨了粉煤灰掺合料和低掺量合成纤维对水工混凝土抗拉强度的影响。研究结果表明，掺人合成纤维不仅减少了混凝土的早期缺陷，而且有利于混凝土后期抗拉强度的持续增长。粉煤灰与合成纤维复掺对混凝土抗拉强度的提高具有显著的双重复合效应。     

孔隙率对砂岩强度影响的损伤力学研究

本文从损伤力学的基本概念出发，应用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ破坏准则，得到了抗压强度与损伤因子的关系，同时用统计分析方法，建立了试件内部孔隙分布的一种基本模型，进一步推导出孔隙率对试件抗压强度影响的理论关系，该关系与试验结果颇为一致。     

有侧压混凝土动态劈拉力学性能试验研究

为模拟混凝土结构在地震等动态荷载作用下的真实应力状态,进行不同侧压力下的混凝土动态劈拉试验。对混凝土劈拉强度、峰值应变、弹性模量等力学性能与应变速率、侧压力之间的变化规律展开深入的分析,并基于统计分布理论改进了Mazars劈拉本构模型。研究结果表明,侧压力作用下混凝土劈拉受荷的力学性能仍具有率效应,应变速率和侧压力的增大均会引起混凝土劈拉强度与劈拉弹性模量的提高,混凝土动态峰值应变会随侧压力增大呈现出先减小后增大的变化规律。改进后的本构模型对不同侧压力下的混凝土动态劈拉应力-应变曲线拟合效果都很好,其中上升段拟合参数c值受应变速率与侧压力的双重影响,而下降段拟合参数A_T和B_T值则主要由试验条件决定。与其他学者的数据进行拟合比较,可以发现该模型具有很好的适用性。     

红层软岩单轴抗压强度的尺寸效应

通过对甘肃省定西市兰渝铁路(夏广段)LYS-1标胡麻岭隧道的红层软岩进行不同高径比试样单轴抗压强度对比试验,研究红层软岩单轴抗压强度的尺寸效应。加工试件直径50 mm,高20~100 mm。定义无量纲量尺寸效应系数为非标准样与标准样所测单轴抗压强度之比。试验数据拟合得出红层软岩尺寸效应系数与高径比、平均弹性模量之间线性相关,拟合效果良好;高径比＜2.0,尺寸效应系数随着高径比的增大呈先减小后增加的趋势。联立拟合直线求解,得出尺寸效应系数取极小值时的高径比。对试样进行受力分析,通过研究不同破坏形态,得出红层软岩试样尺寸效应系数变化的原因,且发现红层软岩尺寸效应明显。     

碾压混凝土试件抗剪强度尺寸效应的数值模拟

碾压混凝土试件与混凝土试件一样也存在着尺寸效应。笔者采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件受剪的细观损伤断裂,并重点对抗剪强度尺寸效应进行了研究。     

基于Flatjoint接触模型的岩石单轴压缩和巴西劈裂颗粒流模拟研究

基于颗粒流平台,选择Flatjoint接触模型作为岩石模拟的基本模型,用单轴压缩和巴西劈裂数值试验测试岩石宏观参数,对数值试验进行正交设计,采用多因素方差分析和回归分析研究宏细观参数之间的关系。在此基础上,提出了基于岩石单轴压缩和巴西劈裂数值试验的细观参数匹配方法。以灰岩的室内试验为基础,对灰岩细观参数进行了标定,实现了灰岩单轴压缩和巴西劈裂的颗粒流模拟,模拟结果与试验结果相接近,验证了本文方法的有效性。     

基于声发射技术的混凝土动态劈拉试验研究

为了研究混凝土材料在受拉状态时的动态力学性能,采用新型动态无损检测声发射技术进行了不同加载速率下(10^-5/s ,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)混凝土劈拉试验,根据实时采集的声发射数据建立了不同加载速率下应力及同步声发射参数与时间的对应关系,并在此基础上分析了混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释放特性及规律。结果表明混凝土在劈裂抗拉破坏过程中不具有典型的三阶段特征,加载前期产生的声发射信号较微弱,材料达到峰值应力时能量信号突然急剧上升;采集的声发射数据能真实地反映混凝土劈拉破坏特性。     

塑性混凝土抗拉强度试验研究

为了探讨塑性混凝土抗拉强度的影响因素,采用劈拉试验方法测得塑性混凝土的抗拉强度,在大量试验的基础上,对各组成材料对塑性混凝土劈裂抗拉强度的影响进行了详细的分析,得出各因素对塑性混凝土劈裂抗拉强度的影响规律.研究结果表明,减小水胶比及粘土和膨润土的用量,增加水泥用量,适当掺加粉煤灰和外加剂,可提高塑性混凝土的抗拉强度.