某水电站厂房洞室群围岩点荷载强度试验成果分析及利用研究

通过厂房地下洞室群围岩点荷载试验,获得了洞室不同深度位置岩石点荷载强度值,试验发现各平洞点荷载强度随洞室深度变化呈现明显的波动性变化特征。研究表明,围岩岩性、断层以及岩石微观结构等是影响岩石点荷载强度的主要因素。其中,围岩中普遍发育的矿物定向排列是导致点荷载强度波动性变化的最主要因素。最后,通过与实测单轴抗压强度比较,得出当岩石单轴抗压强度大于60 MPa时,宜采用成都理工大学推荐公式换算单轴抗压强度,当单轴抗压强度小于60 MPa时,宜采用水利水电规范推荐的转换公式计算岩石单轴抗压强度。     

基于尺寸效应的类岩石材料点荷载指标与单轴抗压强度对应关系研究

点荷载强度指标间接确定岩石的单轴抗压强度,具有独特的优势,被认为是一种现场测定、估算单轴抗压强度的最佳方法。通过总结大量国内外相关文献发现,目前的研究成果受岩石材料各向异性、数据模糊对应、仪器笨重、缺乏试验验证4个方面的影响,仍存在局限性。利用自行研制的便携式点荷载仪,针对各向同性的类岩石材料进行不同强度、不同尺寸、一一对应的点荷载指标和单轴抗压强度对应关系试验研究。试验结果表明:试验数据均服从正态分布规律,集中趋势明显;不同尺寸的测试结果证实,类岩石材料的点荷载指标具有明显的尺寸效应;结合实测数据,通过绘制P-D²_e关系曲线的修正方法得到相关系数最高为0.97,说明不规则样品的点荷载指标能够很好地统一到标准等效尺寸。采用统计分析方法建立点荷载指标和单轴抗压强度的线性方程,对应关系的相关系数为0.994,说明修正后的点荷载指标能够更好地建立相关性、提高精确度。通过不规则试件的点荷载测试验证上述关系式误差在15%以内。     

点荷载试验强度的可靠性分析

点荷载试验作为一种岩石强度测试手段,其有着快速、轻便、经济等优点。通过对江苏南京地区某中型泵站钻孔岩芯样进行点荷载试验和单轴抗压强度试验,并对结果进行对比研究分析,结果表明,点荷载试验强度和单轴抗压强度比较接近,试验数据的离散度也相差不大,可用其估算单轴抗压强度。     

岩石点荷载试验与标准抗压强度的相关关系

通过岩石点荷载试验方法的叙述，分析了点荷载强度指数与其它强度指标之间的关系．利用十三陵抽水蓄能电站排风洞、交通洞岩石点荷载试验，标准岩块抗压强度试验成果进行的相关关系分析，说明岩石点荷载强度指数与标准抗压强度的比值，不同岩性是有所差异的，进一步说明岩石点荷载试验在工程中的作用．     

点荷载试验野外应用

1 概述点荷载试验是一种快速、轻便、经济的现场测试手段,主要用于岩石分类及岩石各向导性的测定,也可用来预估其单轴抗压强度和抗拉强度,在现场和在室内都可进行试验;而且无论是岩芯样(径向或轴向)、切割成的方块体样或不规则样,均可进行点荷载试验,因此解决了常规试验中不易制备样品的软弱岩石、强风化岩石和遇水易于软化、崩解的岩石力学强度测定问题。本文通过对比试验,建定了适合小湾水电站坝段岩石的单轴抗压强度(R)现修正后点荷载强度指数(Is_((50)))的相关方程。     

岩石结构面抗剪强度MTS三轴试验方法研究

尝试在电液伺服岩石试验系统(MTS)上对无充填岩石节理试件进行三轴试验,该试验方法可利用一个结构面试样获得多组抗剪强度数据,克服了结构面直剪试验取样困难、试验结果离散性大等缺点,方法更为简单、快速。在此基础上,除对每一试件的试验结果按线性Mohr-Coulomb准则获得摩擦角和内聚力外,还对比分析了线性Mohr-Coulomb准则拟合、幂函数拟合和非线性Barton公式拟合结果,并对提出的试验方法进行了可靠性验证,最后分析了试验方法的适用范围。幂函数拟合和Barton公式拟合能够反映岩石节理剪切强度的非线性特征,优于Mohr-Coulomb准则;当0.01<σ_nj/JCS<0.3时,幂函数拟合和Barton公式拟合岩石结构面剪切强度比较可靠,而当σ_nj/JCS>0.3时获得的剪切强度偏高。     

岩石点荷载试验方法的研究与应用

岩石点荷载试验是一种结构简单、携带方便并能快速测试岩石力学性质的试验方法。根据其基本原理和方法，在太白金矿、略阳金矿、银母寺铅锌矿及延安大桥等工程的应用中，总结出单轴抗压强度（Ｒ）与点荷载强度（Ｉｓ）之间的关系式为Ｒ＝２６．４Ｉｓ，可供类似工程参考。     

非破损综合法在混凝土强度检测中的应用

混凝土强度等级(C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40)试块,经过28 d龄期标准养护,进行回弹、超声、抗压强度检测试验.回归出“回弹-超声“综合法检测混凝土强度公式,通过实际工程验证,回归公式检测精度较高.     

混凝土早龄期回弹强度影响因素数值分析

公路工程中常用回弹法检测混凝土实体强度,但回弹法测得结果本质上有别于混凝土立方体抗压强度,影响因素颇多。为了了解不同因素对回弹强度的影响规律,采用不同的水胶比、浆体体积、粉煤灰掺量等,制备了26组混凝土,对比立方体抗压强度和回弹法换算强度之间的关系,同时推导了回弹强度预测公式,通过数值计算分析了回弹强度影响因素。结果表明:回弹换算强度一般低于立方体抗压强度;影响回弹强度的主要因素是浆体体积、掺合料用量、水胶比、水泥强度;随着浆体体积增加、水胶比增大、掺合料用量增加,回弹强度会降低,水泥强度增加,回弹强度会提高。     

混凝土单轴循环加卸载试验及声发射特性

利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴试验系统和SAEU2S声发射信号采集系统, 研究了单轴循环荷载作用下混凝土强度变化及声发射特征。结果表明:混凝土在单轴循环荷载作用下,其抗压强度与回弹值的比值随应变速率的增加而增大,通过线性拟合发现混凝土抗压强度与回弹值的比值率效应表现明显;混凝土在单轴循环加卸载过程中,声发射定位研究揭示了混凝土开裂位置及发展状况,并将混凝土变形分为4个阶段进行研究,结合每个阶段声发射累积定位数情况,分析了混凝土损伤变化;对循环加卸载过程中声发射累积定位数的分析发现,卸载后再次至最大历史应力水平前大量声发射信号产生说明混凝土不满足Kaiser效应;基于声发射定位数与应力随时间变化关系的研究认为,混凝土强度与应力水平有关,与内部结构也有关。     

不同初始静态荷载下混凝土动态抗压特性试验研究

利用大连理工大学自行研制、改造的大型液压伺服混凝土静动试验系统进行动态压缩试验，研究应变速率以及初始静态荷载对混凝土动态强度和变形特性的影响。试验结果表明，随着应变速率的增加，混凝土的强度有增加的趋势；初始静态荷载对混凝土的动强度影响明显，随着初始荷载的增加，动强度有降低的趋势；在初始静态荷载较大时，动强度降低的趋势更为明显；动强度随初始静态荷载变化规律接近指数函数。同时发现，在应变速率发生变化的位置，切线弹性模量也发生改变；在较大初始静态荷载作用时，切线模量的改变尤为显著，值得引起重视。     

拱坝的有限元等效应力及复杂应力下的强度储备

有限元等效应力法今后将逐步取代拱梁分载法成为拱坝设计的主要方法，在计算有限元等效应力时，应直接进行数值积分，而不宜用二次曲线逼近，坝体自重宜用分步增量法计算，在坝体下游面压应力最大处，双向受压使混凝土抗压强度提高8％左右，如考虑施工期温度拉应力，抗压强度可能反而降低17％左右．在坝体上游面拉应力最大处，侧向压应力使混凝土抗拉强度下降7％～8％左右，在上游面拱冠区，三向受压，使抗压强度提高9％左右．     

黄河冰单轴压缩强度的试验与影响因素探究

为进行黄河冰单轴压缩强度的试验,在黄河头道拐水文站附近取冰坯,加工成单轴压缩试验冰样,在实验室测试了其单轴压缩强度。试验温度分别为-3℃、-5℃、-7℃、-10℃、-15℃,应变速率范围10-7s~(-1)~10-2s~(-1)。试样按加载方向分为垂直冰面方向和平行冰面方向,分别测试75个和212个。试验得到250组有效数据,分析结果验证了单轴压缩强度的应变速率效应,建立了单轴压缩强度随应变速率变化的拟合公式;给出不同力学行为下的单轴压缩强度与温度和应变速率的统计关系,进而得到了宽应变速率范围下单轴压缩强度随温度变化的统计关系曲面。此外,试验还推断出河流流向与黄河冰单轴压缩强度之间不存在相关关系,垂直冰面方向加载试样的峰值强度比平行冰面方向加载试样的峰值强度高。     

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。     

温度对混凝土力学性质影响的颗粒流模拟研究

为探索混凝土在热力耦合作用下的宏观力学性质和微裂纹的变化规律,采用PFC软件中的热模块,对5种温度下的混凝土试块进行了数值模拟分析。研究结果表明:(1)温度和峰值强度呈现负相关关系,单轴抗压强度和弹性模量随温度的变化服从幂函数关系,且温度对于强度和变形参数的影响不同,强度相较于变化参数而言,对温度更加敏感。(2)随着温度的升高,由热破裂所造成的损伤不断增加,热损伤集中在界面过渡区。随着温度的升高,混凝土的破坏模式由剪切破坏逐渐转变为劈裂破坏。(3)600℃属于临界温度,在600℃之前,宏观力学性质和微裂纹扩展均变化剧烈;超过600℃以后,宏观力学性质的劣化和微裂纹的发展均放缓。     

戈壁地区不同养护方式下混凝土桥墩回弹强度与试块强度试验研究

为了研究戈壁地区不同养护方式下混凝土桥墩的回弹强度与试块强度的变化规律,首先对原材料的各项性能进行了检测与分析,然后通过对戈壁地区不同养护方式(标准养护、大气养护、土工布包裹养护、橡塑板包裹养护)下混凝土桥墩及同条件试块在不同龄期(3,5,7,14,28,56 d)时的强度进行了测试和分析,将所得的混凝土桥墩回弹强度及试块强度的发展规律进行了公式拟合和验证。结果表明:①按照大气养护、土工布包裹养护、橡塑板包裹养护、标准养护的顺序,混凝土抗压强度、抗拉强度、拉压比逐渐增大;②戈壁地区不同养护方式下,混凝土桥墩的回弹强度小于试块强度,两者的差值在3~9 MPa之间,随着龄期的增加两者的差值逐渐减小;③戈壁地区混凝土养护方式保温保湿效果越好,回弹强度与试块强度之间的差值就越小;④提出了戈壁地区不同养护方式下混凝土回弹强度及试块强度的计算公式,所得公式经验证误差较小,可以作为强度计算的参考。     

石灰改性淤泥的抗压和抗剪强度试验研究

对未改性淤泥和石灰改性淤泥进行无侧限抗压强度试验,得到了长期养护90 d和360 d试样的应力应变关系、抗压强度、变形模量和破坏应变。通过固结排水直接剪切试验,得到淤泥固化前后的剪切应力位移关系、凝聚力和内摩擦角。结果表明:石灰的掺入使试样破坏应变明显减小,无侧限抗压强度和变形模量显著增加;石灰掺量达到某种程度后,继续添加石灰并不能改善土体力学性质,反而会引起劣化效果;抗压强度与变形模量之间服从线性关系,抗压强度与破坏应变之间服从幂函数关系;石灰掺量和法向压力变化会诱发试样剪切应力位移曲线发生变化;石灰可有效提高淤泥试样的凝聚力,但对内摩擦角并无显著影响。     

河冰单轴压缩破坏过程细观数值仿真

为了解并认知河冰材料的内在属性,对黄河封冻期的河冰进行了现场取样观测并开展了单轴抗压破坏过程的物理试验,依据物理试验结果,在细观层面将河冰看成由晶粒、晶界、初始缺陷构成的非均质材料,给出了随机缺陷界面弹簧元模型模拟河冰单轴压缩强度的数值方法,模拟了河冰在单轴受压荷载作用下的开裂破坏过程,分析了初始缺陷分布和含量、晶粒尺寸等各相组分对河冰力学性能的影响。结果表明:随着初始缺陷含量的增加,河冰单轴压缩强度呈下降趋势,但下降幅度逐渐变缓;随着晶粒尺寸的增加,河冰单轴压缩强度呈降低趋势,且与晶粒尺寸d-1/2呈线性相关关系。与物理试验对比发现,该计算模型能较好地模拟黄河冰的单轴压缩强度和开裂过程。     

向心自润滑关节轴承受力分析及当量载荷的确定

向心关节轴承在承受载荷时，承载区各点的压应力是不等值的。在轴承无间隙与刚性假定条件下，通过受力分析计算，推导出了轴承在径向载荷作用下最大压应力与平均压应力的关系公式，确定了轴承在同时承受径向载荷与轴向载荷时最大压应力点。在理论分析计算的基础上，推导出了在工程上已给定额定载荷了的轴承当量载荷和当量载荷系数的计算公式，并确定了强度条件为选用轴承的额定载荷大于或等于当量载荷。