3D打印石膏试件的尺寸效应研究

尺寸效应是土木工程领域研究的重要课题.随着3D打印技术的广泛应用,了解3D打印试件的尺寸效应十分重要.本文通过五种尺寸的3D打印石膏立方体试件的单轴抗压试验研究3D打印石膏试件的尺寸效应,结果显示,3D打印石膏试件抗压强度随尺寸增大而降低,不同尺寸试件具有相似的破坏模式,但由于粘结点个数和位置具有一定的随机性,导致小尺...     

含孔洞裂隙岩石变形规律和力学特性综述

文中分析了含孔洞、裂隙等缺陷岩石研究现状,总结了缺陷岩石在不同条件下的力学性能及破坏特征,介绍了含孔洞岩石破坏规律、裂纹扩展规律方面的研究成果以及研究学者针对不同尺寸、不同倾角等方面含裂隙类岩石研究成果.结合现有研究成果,分析了缺陷岩石力学特性及破坏特征未来的研究方向.     

岩石裂隙渗流特性试验研究的新进展

 综述国内外关于岩体裂隙渗流特性的研究成果,并进行相应的分析和讨论。分析表明：试验研究在岩体裂隙渗流特性方面具有不可替代的作用;许多研究者根据试验结果提出相应的经验公式,但关于岩石裂隙渗流应力耦合特性研究的计算公式还没有统一的认识。分析结论也为今后的岩体裂隙渗流特性的试验研究提供了有益的方向。     

水压作用含贯穿裂隙类岩石试件力学性能研究

裂隙水压的存在,会使节理岩体的力学特性发生变化,从而影响富水地区地下工程围岩的稳定性。因此,需要对含水岩体的力学性质进行研究。以类岩石材料模拟节理岩体,通过室内单轴压缩试验,研究在水压作用下节理岩体的力学特性和破坏规律。针对含贯穿裂隙试件的密封裂隙水压问题,本文设计了一套夹具,成功密封住试件表面处的裂隙水通道,以保证施加水压,进而研究含贯穿裂隙的类岩石试件在不同裂隙水压条件下的裂纹扩展路径和断裂模式。研究结果表明:裂隙水压的存在能够降低含贯穿裂隙试件的起裂应力和峰值强度,且在相同水压情况下,双裂隙试件比单裂隙试件所受破坏影响更大;同时,伴随着裂隙水压的增大,预制裂隙的起裂角度减小,裂纹扩展由反翼裂纹变为翼裂纹形式且起裂时的断裂由Ⅰ型张拉断裂转变为Ⅱ型剪切断裂为主。这对于在工程建设中解决所遇到的裂隙水压问题,具有重要的指导作用。     

3D打印混凝土技术的初探

随着3D打印技术的快速发展,将3D打印技术应用于建筑业是每一个建筑人的梦想。该文从混凝土3D打印机、3D打印混凝土材料两大主要部分出发对3D打印混凝土技术进行了探索性研究。自行设计并制作了一台混凝土3D打印机,开发出了适用于3D打印的混凝土材料,并打印出了混凝土实体。     

含裂隙类岩石力学特性研究现状与展望

针对裂隙对类岩石力学性质的影响,阐述了近年来关于含裂隙类岩石力学性质方面的研究进展,主要包括不同裂隙数目、裂隙倾角和裂隙形状下裂隙类岩石的力学特性。通过对预制裂隙类岩石试件的深入探究,系统分析了在单轴压缩试验、双轴压缩试验、三轴压缩试验以及数值模拟中含裂隙类岩石试件的力学特性。此外,介绍了含裂隙类岩石研究时所用试验设备,结合现有研究成果,提出了关于含裂隙类岩石力学试验研究的发展趋势。结果表明:裂隙的数目、倾角及形状均会对含裂隙类岩石试件的力学性质产生显著影响。     

建筑3D打印技术及材料的研究进展

3D打印技术在建筑领域的研究与应用逐渐成为世界范围内的热点研究课题之一,建筑3D打印材料的研究与开发是3D打印技术在建筑领域应用的重点和难点.本文回顾了3D打印技术的发展历程,在总结国内外建筑3D打印技术的基础上,重点介绍了建筑3D打印材料的研究状况和进展,并对目前建筑3D打印材料的应用和问题进行了概括,对建筑3D打印...     

含裂隙岩石渗流力学特性研究

岩体中裂隙的存在严重影响着岩体的渗流特性。为了解不同载荷作用对含裂隙岩体渗流性能的影响规律,利用高精度渗流应力耦合三轴试验系统,对含裂隙砂岩和粉砂岩加载及卸载作用下的渗流特性进行试验研究。试验结果表明:(1)加载试验过程中,随着载荷的增大,试样裂隙隙宽逐渐减小,渗透率随之逐渐减小,渗透率与有效围压呈负指数关系;(2)卸载过程中,随着载荷的减小,岩石渗透率逐渐回升,但回升路径明显低于原始路径,路径不重合表明试样中裂隙的变形具有塑性变形的特征。根据试验结果,建立渗透率与有效围压的关系式,并确定关系式中的待定参数。在试验及理论研究的基础上,通过数值模拟分析试样裂隙面渗透率及渗流速度的变化规律。     

含裂隙岩石受压破坏的声发射特性研究

用水泥砂浆模拟含裂隙岩岩石试样，在刚性压力机上进行单轴压缩试验，通过声发射测试技术，分析含裂隙岩石在受压力过程中新裂的萌生－扩展－断裂破坏全过程。得到含中心斜裂试样受压破坏的声发射特征，揭示了含裂隙岩石压剪民裂破坏的内在机理。     

3D打印混凝土墙体轴心受压性能研究

建筑工业化和施工智能化已成为建筑领域的发展趋势,相应的3D打印技术也逐渐得到应用。因此,3D打印构件的力学性能也需要被系统深入地研究。作为承受建筑物竖向荷载的主要构件,墙体的力学性能对于打印建筑至关重要。为此,设计了8片打印混凝土墙体,采用4种不同的截面形式与2种不同强度的材料加工制作墙体并开展了轴心受压试验研究。结果表明:打印墙体的两端为主要的受力部位,墙体破坏均从两端开始;布置内部肋可以提高对两侧墙板的约束作用,改善墙体的整体性和受力均匀性,进而提升打印墙体的承载力;使用水泥强度等级高的打印墙体截面刚度大、竖向位移小且开裂荷载高。     

含交叉裂隙岩体力学性质数值模拟研究

岩体中裂隙的起裂、扩展及贯通是岩体破坏的重要原因,交叉裂隙是一种最为典型的基本裂隙网络组成单元,其在复杂应力场条件下的扩展贯通规律目前还缺乏深入的研究。本文采用RFPA2D对含交叉裂隙岩体破坏过程进行研究,探讨主裂纹与加载方向夹角变化、主裂纹与次裂纹的夹角变化对试件破坏模式及破坏力学性质的影响。模拟结果表明,主裂隙与加载方向垂直或者平行时,试件主要沿次裂隙发生剪切破坏;主裂隙与次裂隙夹角较小时,试件主要沿主裂隙发生剪切破坏。主裂隙角度一致时,大部分含交叉裂隙岩体的峰值强度低于含单一裂隙的岩体强度,主裂隙与加载方向夹角为45°时,岩体强度最低;岩体强度最高一般为主次裂隙夹角为0°或90°时;围压条件下,裂纹扩展方式较单轴压缩时更为复杂,很少出现由单条裂隙控制的破裂面,主要破裂面为主次裂隙首先贯通,且裂纹扩展时易产生较多的次生裂隙。数值模拟研究可以避免物理试验中的离散性,获得更为系统性的裂隙扩展贯通规律,对于解释岩体力学物理试验和解决工程问题都有重要的参考价值。     

3D打印建筑技术应用研究

近年来,3D打印技术的快速发展,带动了其在建筑领域的研究及实践。新的建造技术是对传统技术的挑战和补充,同时促使了建筑设计、材料研发、计算机编程、机械设计等多方面的创新。本文通过一些3D打印建筑应用案例及设计的研究,分析本技术的特点,对3D打印建筑的发展进行展望。     

张开度影响的裂隙类岩试件破断试验与数值模拟

为深入揭示裂隙张开度和裂隙倾角复合因素影响下裂隙体破断模式与力学响应规律,对室内制备的不同张开度单裂隙类岩体试件进行单轴压缩试验。试验结果表明：预制裂隙倾角越小,裂隙体峰值强度受张开度影响越大;同一裂隙倾角下,裂隙体峰值强度随裂隙张开度增大而减小;随预制裂隙张开度的增大,裂隙体峰值强度最小值对应裂隙倾角由45°向0°偏移;裂隙体弹性模量与裂隙倾角呈正相关性,与裂隙张开度呈负相关性。为进一步揭示裂隙张开度与裂隙倾角复合因素对裂隙体微裂纹演化规律的影响机制,基于PFC^2D数值仿真平台构建不同张开度与倾角的单裂隙数值分析模型,在相同加载条件下进行数值模拟试验,结合裂隙面邻域内颗粒间接触力链演化规律,从裂隙面挠曲变形角度揭示了裂隙倾角和张开度复合因素影响的裂隙体力学响应规律。     

3D打印混凝土力学性能试验方法

总结了国内外3D打印混凝土力学性能的试验方法,介绍和比较了3D打印混凝土抗压强度、抗折强度、层间结合强度、劈拉强度、抗拉强度和弹性模量试验方法,提出了为规范3D打印混凝土的力学性能制定3D打印混凝土力学性能试验方法相关标准的必要性。     

3D打印结构柱偏压性能试验研究

进行了6根3D打印结构柱和3根普通钢筋混凝土柱的偏压试验,分析了3D打印结构柱在不同偏心荷载作用下的破坏特征、挠度与承载力,并与普通钢筋混凝土柱进行对比.试验表明:3D打印结构柱与普通钢筋混凝土柱的破坏模式类似,但承载力降低10%～20%;跨中最大挠度随着偏心距的增大其增幅略微增大.所得试验结果可为3D打印结构柱的实际应用提供依据.     

3D打印技术在岩石力学试验中的应用与展望

非连续、非均质性岩石试样加工和复杂岩体物理模型成型技术一定程度上影响着岩石力学试验的发展，3D打印技术具备几何适应性好、可个性化定制、天然模型还原度高、离散性小、高效便捷等优势，能克服传统制样方法的诸多不足。通过介绍目前岩石力学试验中常用的3D打印技术和打印原料，从岩石裂纹扩展和破裂机制、岩体剪切和渗流特性、岩体物理模型试验及岩土交叉学科研究等方面较为系统地阐述了3D打印技术在岩石力学试验中的发展现状，重点分析了当下3D打印技术的局限性及亟待解决的问题，认为3D打印技术在模型尺度、打印精度、成型速度之间的协调性还需进一步提升，多出料口多材料协同连续打印技术亟待突破，打印模型还原度和相似度定量评价问题尚待解决，打印模型的后处理和养护有待标准化和规范化。最后，着眼于复杂岩体物理模型试验、岩石尺寸效应、各向异性和岩土交叉学科等岩石力学研究的热点和难点问题，对3D打印技术在岩石力学领域的应用进行了展望。     

PVA纤维在3D打印混凝土中的应用研究

3D打印技术具有快速成型、无需模具、可精细化制作复杂结构的特点,近年来被应用在建筑行业,来更快更好地完成工程建设。3D打印建筑材料多为水泥基材料,其工作性能和力学性能与普通混凝土有一定的区别。为得到适用于3D打印的混凝土材料,本研究基于3D打印材料的性能指标,利用PVA纤维改善混凝土性能,进一步调整配合比后,最终得出适用于3D打印的早强混凝土材料。     

预制裂隙花岗岩动静组合加载力学特性和破坏规律试验研究

为了研究动静组合加载下深部含裂隙岩体的力学特性和破坏规律,选用花岗岩加工制备50 mm×50 mm含裂隙的圆柱形试样,采用改进的霍普金森压杆装置,进行6个典型轴压水平和3个冲击气压水平的动静组合加载试验,并借助三维数字图像相关技术(3D-DIC)记录并分析试样的变形破裂过程。试验结果表明,裂隙的存在降低了花岗岩试样的抗压强度;随着轴压的增大,试样动态强度和动态弹性模量整体呈先上升后下降的趋势,组合强度基本呈上升趋势,动态应变则呈下降趋势;随着冲击气压的增大,试样动态强度和组合强度均增大,表现出显著的应变率效应。试样的能量吸收率随轴压增大呈先上升后下降的趋势,但在常规静载轴压比0.6～0.7时转而释放能量,并且轴压越大,释放能量所需的冲击气压越小,表现出硬岩岩爆特征;随着冲击气压增大,试样能量吸收率有所下降。对于完整试样,局部高应变先在试样端部集中并形成拉伸起裂裂纹,最终呈劈裂拉伸破坏;对含预制裂隙试样,局部高应变大多先在裂隙尖端或附近集中并形成翼裂纹,最终在轴压0～30 MPa动静组合加载下呈拉剪复合型破坏,但受端部效应影响,在轴压50～70 MPa动静组合加载下,裂隙尖端会形成2条近...     

含交叉裂隙岩石试样单轴力学特性与破坏机理

为系统性地研究节理岩体在单轴压缩试验条件下其力学特性及破坏机理,利用MTS-815岩石试验装置对完整岩石试样、不同构型单裂隙和交叉裂隙岩石试样进行单轴压缩试验,分析了各构型试样的力学参数及能量演化规律。与完整岩石试样力学参数相比,含单裂隙岩石试样的强度和弹性模量相对较小,含交叉裂隙岩石试样各项参数值最小。在加载过程中,含交叉裂隙岩石试样用于裂纹产生及发展的耗散能远大于完整岩石试样和含单裂隙岩石试样。一般地,含交叉裂隙岩石试样裂纹从预制交叉裂隙尖端起裂,首先贯通同侧预制裂隙形成反翼型裂纹,最终呈拉伸劈裂型破坏。     

建筑3D打印力学性能研究综述

3D打印试样的力学性能具有各向异性,其抗压强度与抗折强度的测试方法与传统混凝土相似,但需经过加工与切割,这会造成3D打印试件的变化。在3D打印力学性能中,层间强度最差,大多数试验采用与劈裂强度相似的方法进行测量。由于需加入增稠剂等来调节原材料的流动性,这会影响3D打印试样的力学性能。3D打印接触空气的面积较大,容易造成收缩开裂,可通过加入纤维等来减少收缩。在实际工程中,也可以通过预埋支架等来提高3D打印试样的力学性能。