玄武岩纤维对水泥土力学性能的影响效应研究

水泥土中掺入玄武岩纤维,在不同的水泥含量(10%、15%、20%、25%)条件下,选取5种长度(6 mm、12 mm、18 mm、24 mm、30 mm)和4种掺量(0.3%、0.5%、0.7%、1.0%)作为变量,制作不同龄期的立方体试块(7 d、14 d、28 d),进行无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验,研究玄武岩纤维掺入水泥土后对水泥土抗压强度和抗拉强度的影响效果,最终确定了玄武岩的较优掺入长度为18 mm,最优掺量范围为0.5%~0.7%。结果表明,玄武岩纤维对水泥土抗压抗拉强度均有所提升。     

聚丙烯纤维硅粉水泥土力学性质试验研究

在硅粉水泥土中掺加聚丙烯纤维配制试样,进行无侧限抗压强度试验和不同围压下的三轴试验,结果表明:聚丙烯纤维的掺加可以有效提高水泥土体的强度,且土体强度随纤维掺加量的增加而增强;随着围压的提高,水泥土试件的破坏应力和破坏应变均逐渐增大,掺入聚丙烯纤维的水泥土试件在不同围压下的破坏应力均高于同条件下未掺加纤维的试件。     

水泥土抗压路径及强度变化规律试验研究

水泥土具有抗压、抗剪、抗拉强度高,抗渗破坏能力强等工程应用的突出优点,在地基加固、边坡处理、渠道防渗、抗渗等方面有着广泛的应用前景。为了更深入地认识水泥土抗压路径及强度随水泥掺量、龄期的变化规律,采用改装三轴压缩仪,对不同水泥掺量和龄期的水泥土进行了室内单轴压缩试验研究。结果表明:低掺量、低龄期水泥土,抗压应力应变曲线较平缓,表现为小应力、大应变塑性破坏特征;高掺量、高龄期水泥土,抗压应力应变曲线较陡,表现为大应力、小应变脆性破坏特征。抗压强度随水泥掺量和龄期的增大而增大,且增幅逐渐减小;破坏应变随水泥掺量和龄期的增大而减小,且减小幅度逐渐变小。     

素水泥土及纤维水泥土动力特性试验研究

利用动三轴试验仪对温州地区水泥土进行了试验,研究结果显示:(1)水泥土试样的动应力-动应变曲线、动弹模-动应变曲线均符合双曲线形式,水泥掺量对水泥土动应力的影响最为明显,水泥掺量、纤维掺量、动荷载频率对水泥土动弹模的影响非常明显。(2)随着水泥掺量、动荷载频率的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变小;随着纤维掺量的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变大,掺入适量的纤维可以提高水泥土的塑性;当应力水平超过水泥土的"临界动应力"时,水泥土的塑性变形急剧增大直至土体破坏。(3)工程设计时,应控制上部结构传下的总应力不大于加固土体处的临界应力,且应避免荷载频率与水泥土体的固有频率相近。     

冻融循环对玄武岩纤维水泥土力学性能的影响试验

对素水泥土及玄武岩纤维水泥土进行了冻融循环作用前后的无侧限抗压、劈裂抗拉试验,探讨并对比了冻融循环次数、养护龄期、水灰比、纤维掺量等因素对两种水泥土力学性能的影响规律。结果表明:掺入玄武岩纤维后水泥土的冻融强度损失率降低;水泥土的冻融强度损失率随水灰比的增大而增大,随龄期的增大而减小;冻融后水泥土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度与其受到的冻融循环次数之间的关系可用双曲线拟合;水泥土的劈裂抗拉强度与无侧限抗压强度的比值在14%～17%之间。     

水泥土渗透特性与强度特性研究综述

通过分析和归纳近年来水泥土研究成果,总结了水泥土的渗透和强度特性,并提出了水泥土耐久性和腐蚀性问题。水泥掺入比是影响水泥土渗透和强度的主要因素,渗透系数随掺入比或龄期的增加而减小,并趋于一定值。相同水泥掺入比条件下,龄期是影响水泥土渗透系数的主要因素;强度随掺入比或龄期的增加而增大,外掺剂是否改善水泥土强度取决于外掺剂的自身性质,强度随水灰比的增大而减小。应力应变曲线型态与围压相关,低围压下为软化型,并随围压的增大向硬化型发展; 剪切破坏面上法向应力与轴向夹角Θ_f随着围压增加而减小。     

玄武岩纤维混凝土应力-应变全曲线试验研究

玄武岩纤维是混凝土良好的增强增韧材料,应力－应变全曲线是混凝土最基本的本构关系,是钢筋混凝土结构分析中重要的物理方程。采用单轴压缩试验,进行了玄武岩纤维混凝土单轴受压应力－应变全曲线研究,开展了不同纤维掺量与矿物掺合料种类对各特征点应力－应变关系及全曲线本构参数的影响规律研究。研究表明,玄武岩纤维可提高混凝土的韧性和破坏后的延性,掺入玄武岩纤维后混凝土应力－应变全曲线峰值点、反弯点与临界剪切点处的应力均有所提高,在纤维掺量为０．１０％时最大,各点对应的应变随玄武岩纤维掺量增加而增大,在纤维掺量为０．１２％时最大;当纤维掺量为０．１２％时,玄武岩纤维混凝土应力－应变全曲线上升段本构参数αａ为１．７６,下降段本构参数αｄ为１．７１;掺入粉煤灰会进一步降低玄武岩纤维混凝土的脆性,而磨细矿渣粉则相反。     

玄武岩纤维加筋TRD防渗墙的抗水力劈裂性能

高渗压下帷幕防渗结构既要求有良好防渗性能,又要保证其抗剪与防止水力劈裂性能。利用TRD工法在水泥土搅拌方式上的突破,系统研究TRD施工中实现玄武岩纤维在水泥土中分散均匀的现场搅拌工艺,提出玄武岩纤维加筋TRD防渗墙的施工方法。对取芯后的试样开展劈裂抗拉强度试验,讨论水泥和玄武岩纤维掺量、玄武岩纤维长度、养护龄期等因素对玄武岩纤维加筋TRD防渗墙抗水力劈裂特性的影响。结果表明:对于搅拌分散液,P.O 42.5级普通硅酸盐水泥、钠基膨润土、玄武岩纤维与地层土体的搅拌效果较为理想;加筋水泥土的抗拉强度随着玄武岩纤维掺量和长度的增加会出现先升高后降低的峰值特性,最优玄武岩纤维掺量和长度分别为0.4%和12mm。     

掺砂水泥复合土力学性能研究

水泥复合土不同围压下的常规三轴试验和无侧限抗压强度试验结果表明:在水泥土中掺入一定量的砂,可以提高水泥土的无侧限抗压强度;在有围压作用的情况下,掺砂水泥复合土的偏应力—应变关系曲线有明显的峰值,偏应力—应变关系曲线属加工软化型,其残余强度和破坏应变随着围压的增大而增大。通过SEM电镜扫描照片,进一步从微观角度分析了水泥复合土的固化机理。     

冻融条件下玄武岩纤维增强水泥土抗疲劳性能的试验研究

通过试验研究了冻融循环对素水泥土及纤维水泥土的抗疲劳性能的影响。试验结果表明:掺入适量的玄武岩纤维可以改善水泥土的抗压、抗疲劳性能,而且对后者的影响更显著;纤维掺量越高,水泥土抵抗冻融循环破坏的能力也越强;水灰比对水泥土的抗压能力和抗疲劳能力的影响很大,因此在保证水泥土均匀拌合的前提下尽可能降低水灰比;应力水平越高,水泥土的疲劳寿命越短,且采用统计软件拟合出了应力水平S和疲劳寿命N之间的关系,工程上可根据S-N关系推测水泥土的应力水平或疲劳寿命。     

岩石单轴压缩端部效应的数值仿真分析

为了研究端部摩擦对岩石强度的影响,基于连续介质力学的方法,采用非线性损伤本构关系,描述岩石材料的力学行为。在此基础上,引入岩石力学性能的Weibull随机概率分布,以表征岩石力学参数的非均质特性与损伤局部化现象,建立了岩石细观力学模型,并对一系列不同摩擦系数下的岩石试件单轴压缩试件进行了数值试验。计算结果表明,在岩石单轴压缩试验中存在着端部效应,端部效应对岩石试件(特别是长度较小)的单轴压缩强度、应力-应变曲线及破裂形态影响显著。因此,为获取真实的岩石力学特性,需有效地控制实验室试验条件,降低端部效应对测量结果的影响。     

玄武岩纤维加筋黄土力学参数优化试验研究

为了研究玄武岩纤维加筋黄土的力学性能,通过正交试验设计进行无侧限抗压强度试验,并采用极差分析和方差分析相结合的方法对试验结果进行分析,研究了含水率、纤维掺量、压实度等3个主要因素对玄武岩纤维加筋黄土无侧限抗压强度影响的主次顺序。随后还基于分析结果进行固结不排水三轴压缩试验,进一步研究了纤维掺量对玄武岩纤维加筋黄土抗剪强度指标的影响规律。研究结果表明:影响玄武岩纤维加筋黄土抗压强度的主次因素顺序依次为纤维掺量、含水率、压实度;方差分析得到的最优水平组合为纤维掺量0.4%、含水率11%、压实度0.95;玄武岩纤维的掺入能够有效提高抗剪强度,凝聚力随掺量的增加先增后减,而内摩擦角波动区间较小;玄武岩纤维加筋黄土的应力-应变关系总体能够较好地符合双曲线模型,其拟合结果b值随围压增大而减小,随纤维掺量增加而先增后减,且纤维掺量存在0～0.2%这一临界区间。     

水泥复合土试验研究

本试验以水泥和粘土为主要原料,将粉煤灰和玻璃纤维掺入到水泥土中,通过室内三轴试验,得到水泥复合土的应力应变曲线。通过对实测的应力应变曲线分析可知:水泥复合土的应力应变曲线呈软化型,存在明显的应力峰值点,可将其分为:弹性变形区、塑性变形发展区、应力衰减区、残余强度区四个发展阶段。与此同时,通过对水泥复合土试件破坏过程的分析发现:水泥复合土的破坏形式为脆性剪切破坏和胀裂破坏。     

聚丙烯纤维长度对水泥稳定再生集料力学特性影响的研究

为了研究纤维长度对水泥稳定再生集料力学性能的影响,开展了无侧限抗压试验、劈裂抗拉试验,并结合脆性对纤维在水泥再生集料中的力学性能进行评价。试验结果表明：1）纤维的掺入一定程度上会降低水泥再生集料的强度;2）纤维的掺入明显增加了水泥再生集料的脆性,并且当掺入纤维长度为 12 mm 时,其改善脆性的效果最好。综上可得,12 mm 为聚丙烯纤维在水泥稳定再生集料中的最优长度。     

四种人工合成纤维加筋黄土的抗剪特性

为了对比分析不同类型纤维的加筋效果及其作用机制,选取玄武岩纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和玻璃纤维4种常用的人工合成纤维,以黄土为研究对象,在控制试样含水率、干密度、纤维长度和掺量等参数一定的条件下,制备5组试样进行直剪试验。试验结果表明:①纤维加筋前,土体的剪应力-剪切位移曲线存在比较明显的应变软化特征,纤维加筋后的曲线逐渐由应变软化转化为应变硬化。②纤维的掺入能够有效提高土体的抗剪强度。比较而言,玄武岩纤维的增强效果较其他纤维更好,玄武岩纤维加筋土的黏聚力和内摩擦角增幅分别为52.03%和24.30%;聚丙烯纤维次之,增幅分别为45.94%和16.01%;聚酯纤维和玻璃纤维增强效果相对较差。③加筋土黏聚力的提升与纤维-土界面的黏结力、纤维自身的抗拉强度有关,内摩擦角的提升主要与纤维-土之间的界面摩擦力有关。比较而言,玄武岩纤维的表面粗糙,抗拉强度大,使得加筋土的抗剪性能提升明显。相关分析结果可为比选纤维加筋土类型提供较好的参考。     

单轴压缩下泡沫混凝土的强度特性研究

以水泥、粉煤灰、矿渣为胶凝材料,水胶比0.43,按照质量比16∶3∶1制备出不同气泡含量泡沫混凝土。通过室内试验,对不同气泡率下(0%~74.23%)泡沫混凝土进行单轴压缩破坏试验,得到其不同龄期下(7 d、14 d、28 d)的抗压强度和破坏形态,建立了强度与龄期和气泡率之间的关系。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩下经过密实、弹性、屈服、破坏四个阶段,其抗压强度随泡沫含量增大而减小,在一定范围内随着龄期增大而增大;泡沫混凝土抗压强度与气泡率之间成指数关系,且一致性良好;对于气泡含量高的试样,其破坏形态表现出低强度脆性破坏特征,在中部形成较宽裂缝,而对于气泡含量低的试样,其破坏形态与普通混凝土基本一致。     

多轴等效应变损伤模型及其在混凝土坝工作性态分析中的应用

基于混凝土单轴拉伸应力应变曲线模型和四参数等效应变,给出一种修正的四参数多轴等效应变损伤模型,通过与单轴拉伸、单轴压缩、双向拉伸、双向压缩、双向拉压以及三向压缩这6种受力状态的试验资料进行对比以验证其有效性。采用该多轴等效应变损伤模型对混凝土剪切试验组合受力情况、混凝土重力坝和混凝土拱坝等结构工作性态进行数值分析,得到静力荷载下的结构损伤和应力响应,评价了结构正常工作性能及安全性。结果表明,剪切试验数值模拟结果与试验成果吻合良好,可以对以剪切为主的组合受力情况进行分析,该模型适用于复杂应力状态下的计算;典型重力坝和拱坝损伤分布区域及应力分布规律合理,该模型可以对混凝土坝工作性态及其安全性进行分析。