冻融循环作用下BSFC的抗冻性及损伤模型

为研究玄武岩纤维-矿渣粉-粉煤灰混凝土(BSFC)的抗冻性能,进行了单轴抗压强度试验、劈裂抗拉试验、超声波检测试验和孔结构表征试验,分析了冻融前后BSFC的质量损失率、相对波速、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度的变化规律以及细观结构特征.同时,运用损伤力学对BSFC的冻融损伤进行多指标评价;采用分形维数计算BSFC的气孔结构分布分形维数,拟合得到玄武岩纤维的贡献率公式,建立了基于气孔结构分布分形维数和玄武岩纤维贡献率的冻融损伤模型.结果表明:随着冻融循环次数的增加,BSFC的质量损失率增大,纵波波速、抗压强度和劈裂抗拉强度下降;BSFC的孔结构劣化,大孔径孔数量增多,气孔结构分布分形维数降低;在相同冻融次数下,玄武岩纤维掺量为0.18％时BSFC的抗冻性好;BSFC的冻融损伤与气孔分布分形维数、玄武岩纤维贡献率之间回归效果显著,可以预测经历冻融循环后BSFC的损伤劣化.     

基于分形的结构损伤识别方法研究

分形在结构损伤识别中的应用还处于理论研究阶段,还有许多基本问题亟待解决.主要有两个值得深入探讨的问题:如何从理论上证明分形应用于结构损伤识别的合理性、敏感性和噪声鲁棒性;如何在理论分析的基础上研究可行的、有效的大型结构损伤预警参数.总结了目前分形在结构损伤识别中的研究现状,分析了结构动力分频段分形动力特征,提出了广义维数保证准则.最后,展望了分形在结构损伤识别中的应用前景.     

荷载和试件形状对水泥基材料碳化反应孔结构分形特征的影响

利用MIP压汞仪对碳化反应前后不同荷载应力水平和不同试件形状的孔结构信息进行定量研究,利用分形理论中的热力学分形模型计算出各组试样的孔表面积分形维数,分形维数越大表示孔结构的曲折和复杂程度越大,有害侵蚀性介质传输难度增加。研究结果表明:利用分形理论中的热力学分形模型可以定量地表述孔结构的变化,其数值结果在拓扑维数2.0和2.7之间。荷载影响下砂浆试样的孔表面积分形维数的分维值在2.1~2.5之间;对应力水平为0.2的试样,拉应力作用下其孔表面积分形维数的分维值比压应力作用下的大;对应力水平为0.4,0.6的试样,其拉应力作用下的分维值比压应力作用下的小。不同形状的水泥基试样其孔表面积分形维数在2.0~2.7之间,碳化前后其分维值都减小,但是块状试件的分维值减小的幅度比圆柱状试件要大。     

模袋混凝土干湿-冻融侵蚀孔结构的分形特征

为探究干湿-冻融循环作用下模袋混凝土损伤特征,基于扫描电镜(SEM),结合差分盒维数法,计算得到了其分形维数的微观损伤演化特征;又基于核磁共振试验(NMR)的T2谱计算了孔隙体积的分形维数,发现孔隙结构具有分形特征,并推导了孔隙度、渗透率与分形维数之间的数学关系;进一步,结合分形理论,以相对动弹性模量为损伤指标,建立了...     

基于数字图像技术的深埋隧洞围岩 卸荷劣化破坏机制研究

 ：卸荷状态下围岩的破坏机制比较复杂,受到多种因素影响,与传统的加载模式有本质区别。以锦屏地区板岩为研究对象,进行岩石力学性质试验和细观结构试验,研究卸荷后板岩力学性质变化和微裂纹细观结构参数的统计规律。通过采用Monte Carlo模拟,形象地再现了卸荷后板岩微裂隙的空间分布,最后得到不同围压、不同阶段卸荷破坏的岩石细观损伤的分形维数。将卸荷岩体的力学性质参数和细观损伤分形维数联系起来,为从传统力学方法研究岩石的损伤和破坏过程提供依据。研究结果表明,随着围压增大,卸荷岩体分形维数增大,相同围压下的岩体,峰后卸围压的分形维数大于峰前卸围压的分形维数。     

冻融作用混凝土断裂面的分形特征研究

对冻融前后混凝土断裂面进行分形特征研究,将分形理论应用于混凝土冻融损伤研究中。混凝土断裂面具有良好的分形特点,冻融后混凝土断裂面断裂表面进行分维计算表明,其分形维数的方差非常小,线性回归的相关系数也非常好,断裂韧度与分维具有良好的相关性,可以将分形理论与混凝土的断裂理论结合起来,评价混凝土在冻融作用下的断裂行为。     

基于光学法的BFCC冻融后孔结构参数研究

基于光学测孔法,采用Rapid Air457硬化混凝土气孔结构分析仪测定不同冻融介质、不同冻融次数玄武岩纤维水泥基复合材料(Basalt Fiber Cement Composites,BFCC)含气量、气泡间距系数、气泡比表面积、气泡平均弦长等孔结构参数,并计算气泡分布分形维数。结果表明:(1)冻融次数小于200次时,BFCC气泡分布分形维数逐渐增大,相应的含气量减小,气泡间距系数减小,气泡比表面积增大,气泡平均弦长减小,说明分形维数可用于综合评价BFCC的孔结构参数变化规律。继续增加冻融次数,分形维数及孔结构参数变化与冻融200次之前呈现出相反的趋势。(2)冻融前期(冻融0～200次)虽然会对BFCC基体造成一定的损伤,但这部分冻融损伤在冻融前期并不显现,冻融后期(冻融次数大于200次)BFCC基体内部冻融损伤开始逐渐显现。(3)气泡分布分形维数及孔结构参数变化在一定程度上反映了冻融循环过程中BFCC孔结构动态演变情况。     

基于孔结构的单面冻后混凝土抗压强度模型研究

通过单面冻融试验,研究了介质和冻融循环次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响规律.使用盒维数建立了混凝土单面冻融循环后的孔径分布分形模型,分析了分形维数与抗压强度的关系,建立了基于复合孔参数、分形维数的多因素抗压强度模型.结果表明：在不同冻融介质条件下,混凝土表观形貌、质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗冻耐久性系数和孔参数随着冻融循环次数的增加逐渐劣化,盐冻对混凝土损伤程度大于水冻;混凝土孔径分布分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小;在单面冻融循环过程中,混凝土孔参数演化分为初期、中期、后期3个阶段,中、后期对冻融循环作用较敏感的孔参数分别为气孔平均弦长和气孔比表面积、含气量和气孔间距系数;多因素抗压强度模型与复合孔参数、分形维数之间的回归效果显著,可以准确地描述水、盐单面冻融循环前后混凝土抗压强度与孔结构的定量关系.     

基于表征分形维数的结构面产状分组效果评价方法及应用

进行结构面产状分布特征的分形描述时,传统分形维数同时受到产状样本数和样本自身分布特征的影响,考虑到传统方法的不足,提出表征分形维数的概念。引入蒙特卡洛法生成服从Fisher分布的不同离散程度的样本,对结构面产状分形维数随样本数的变化趋势进行分析得出,分布曲线总体呈"三段式"分布,即分形维数曲线增长先较快,后变慢,最终趋于平稳;取分形维数增长速率第一次出现减小对应的样本数为最优样本数,并以最优样本数对应分形维数作为表征分形维数对样本产状分布特征进行描述。结合一实际矿山边坡工程,引入聚类算法对结构面产状进行分组,将表征分形维数与传统有效性指标的分组效果进行比较,结果表明,表征分形维数不用预先假设产状样本的分布形式,能很好地反映结构面实际的分布特征。     

分形几何在岩体损伤分析中的应用

本文引用Ｂ．Ｂ．Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ创立的分形几何学这一新理论分析了岩体结构的分形性、岩体损伤的分形性，在此基础上提出了用分形维数构造损伤变量的方法，并用于岩体力学参数估算，得到了很好的结果。