温度对水工沥青混凝土弯曲性能影响的试验

本文针对-30℃~ 25℃温度条件下的水工沥青混凝土开展了小梁弯曲试验,重点分析温度对水工沥青混凝土面板的各项力学性能指标的影响。试验结果表明：（1）温度对水工沥青混凝土的应力-应变特性有着密切关系。在-30℃~ 0℃温度区间,应力-应变曲线近似成线性关系,试件的应力达到峰值后发生断崖式下跌,呈脆性破坏;在0℃~ 25℃温度区间,试件应力达到峰值后经历一定程度的塑性变形后断裂,呈延性破坏。（2）水工沥青混凝土随着温度升高,其抗弯强度、弯曲模量逐渐降低,变形能力提高;随着温度的降低,峰值应变减小。（3）研究提出的经验公式较好反映了水工沥青混凝土在不同温度条件下弯曲性能的变化特性,与试验结果吻合较好。     

压剪作用下水工沥青混凝土动态力学性能研究

研究水工沥青混凝土在压剪作用下的动态力学性能对保障沥青混凝土心墙坝安全运行具有重要意义。本文采用自主研发的压剪试验装置，通过试验研究水工沥青混凝土不同温度(5℃、15℃)和不同法向应力(1 MPa、2 MPa、3 MPa)下，在不同剪切速率(0.0005 s^-1、0.001 s^-1、0.005 s^-1、0.01 s^-1)作用时的动态力学性能。结果表明：各试件均呈现明显的斜缝剪切破坏特征，不同法向应力和剪切速率对试件的破坏模式及剪切应力-应变曲线影响程度不同。随着法向应力和剪切速率的增大，剪切强度和剪切模量相应增大。峰值应变随法向应力的减小而增大，但随剪切速率的增大而增大。最后，采用Mohr-Coulomb准则得到了水工沥青混凝土黏聚力c和内摩擦角φ随剪切速率的变化规律。     

塑性混凝土常规三轴性能与强度计算模型

通过立方体试件的常规三轴试验,研究塑性混凝土在固定围压和固定围压比值两种条件下的常规三轴性能。结果表明:常规三轴应力下的塑性混凝土第一主应力-应变关系曲线可分为初始反弯段、直线段、曲线段和直线平台段,其中的初始段有明显弹性特征,直线段之后塑性变形较大。对于同一配合比的塑性混凝土,随围压或围压比值的增加,塑性混凝土的极限强度、上升段斜率、峰值应变、极限应变均有增大的趋势;塑性混凝土常规三轴强度是其立方体抗压强度的3~7倍;在固定围压比值下的塑性混凝土黏聚力比固定围压下有所增加,内摩擦角有所减小。通过对本文和收集到的共144组试验数据的分析,利用双剪统一强度理论和摩尔库伦准则,建立了常规三轴应力作用下塑性混凝土统一强度计算模型。     

剪切速率对饱和黄土强度特性的影响

为了研究饱和黄土强度的影响因素,以原状饱和黄土为研究对象,应用TSZ30-2型台式三轴仪,进行了不同剪切速率及围压下的固结不排水三轴试验(CU)研究,试验结果表明剪切速率对饱和黄土的应力应变关系及强度特性有重要影响。在相同围压下,饱和黄土的峰值剪切强度随着剪切速率的增大呈现出先增后减的变化趋势,存在临界剪切速率;随着剪切速率的增大,内摩擦角逐步减小,黏聚力先增大后减小。     

膨润土与水泥掺比对塑性混凝土强度特性的影响

采用圆柱体常规三轴压缩试验,研究了低围压状态下膨润土与水泥掺比对塑性混凝土强度特性的影响规律。通过塑性混凝土低围压状态下的峰值强度及Mohr-Coulomb强度理论,推求出材料的单轴抗压强度、黏聚力、内摩擦角及拉压强度比四种典型强度参数的量值。研究结果表明塑性混凝土的黏聚力和单轴抗压强度随膨润土与水泥掺比的增加降幅显著;峰值应变值随着膨润土与水泥掺比的增加而增加;而内摩擦角和拉压强度比变化不明显,即膨润土掺量对塑性混凝土强度的静水应力敏感性及拉压强度的差异性影响不大。     

考虑颗粒强度尺寸效应的堆石体缩尺效应研究北大核心CSCD

统计分析了国内外堆石体尺寸效应室内试验研究成果,认为采用相同试验颗粒来源及相同制样方法时,缩尺效应主要是由颗粒强度的尺寸效应所产生。将能够描述不同粒径颗粒的强度表达式引入到服从Weibull分布的生存概率模型,并以此来考虑颗粒强度的尺寸效应。采用连续-离散耦合分析方法,研究了颗粒强度的尺寸效应对堆石体室内试验缩尺效应的影响,从细观层面揭示了室内试验尺寸效应的产生机制。数值模拟结果表明:缩尺效应主要是由法向接触力各向异性差异造成的;在相同颗粒强度尺寸效应参数?下,峰值内摩擦角随最大粒径的增大而减小,而破坏点对应的体积应变呈现出相反的变化趋势;对于同一尺寸试验,峰值内摩擦角随颗粒强度尺寸效应参数?的减小而减小,体积应变随?的减小而增大;考虑颗粒强度尺寸效应后,颗粒强度c?随粒径的增大而减小,颗粒平均法向和切向接触力随最大粒径的增大而增大,因此不同尺寸试样表现出明显的缩尺效应。     

考虑颗粒强度尺寸效应的堆石体缩尺效应研究

统计分析了国内外堆石体尺寸效应室内试验研究成果,认为采用相同试验颗粒来源及相同制样方法时,缩尺效应主要是由颗粒强度的尺寸效应所产生。将能够描述不同粒径颗粒的强度表达式引入到服从Weibull分布的生存概率模型,并以此来考虑颗粒强度的尺寸效应。采用连续-离散耦合分析方法,研究了颗粒强度的尺寸效应对堆石体室内试验缩尺效应的影响,从细观层面揭示了室内试验尺寸效应的产生机制。数值模拟结果表明:缩尺效应主要是由法向接触力各向异性差异造成的;在相同颗粒强度尺寸效应参数?下,峰值内摩擦角随最大粒径的增大而减小,而破坏点对应的体积应变呈现出相反的变化趋势;对于同一尺寸试验,峰值内摩擦角随颗粒强度尺寸效应参数?的减小而减小,体积应变随?的减小而增大;考虑颗粒强度尺寸效应后,颗粒强度c?随粒径的增大而减小,颗粒平均法向和切向接触力随最大粒径的增大而增大,因此不同尺寸试样表现出明显的缩尺效应。     

再生骨料水工沥青混凝土拉伸性能试验研究

为更大化地提高再生骨料在工程中的利用效率及工程效益，本文将再生骨料应用于水工沥青混凝土。针对水工沥青混凝土防渗体在工作环境中可能出现的结构拉裂破坏等问题，在温度为-10～10℃及应变速率为10-5～10-2 s-1条件下对再生骨料水工沥青混凝土拉伸性能展开试验研究。结果表明：随着温度的降低或应变速率的增加，试样的拉伸强度、拉伸模量增加，峰值应变减少，试样破坏截面中骨料断裂比例增加。基于试验结果采用对数型动态增强因子定量描述了应变率对拉伸力学参数的影响规律。与相同工况下天然骨料水工沥青混凝土拉伸性能对比，分析了两者拉伸性能的异同。结果表明再生骨料水工沥青混凝土各项拉伸力学性能较天然骨料水工沥青混凝土虽有一定程度的下降但其各项性能依旧满足规范设计要求。     

不同温度条件下水工沥青混凝土动态抗压特性研究

为研究水工沥青混凝土动态力学性能，对水工沥青混凝土在不同温度条件下进行了动态抗压试验。试验结果表明：水工沥青混凝土的破坏模式具有显著的应变率效应，应变速率为10-5/s和10-4/s时，破坏模式主要为黏结破坏；应变速率为10-3/s和10-2/s时，破坏模式主要为黏结破坏和骨料开裂。温度对试件应力应变特性有显著影响，当应变速率不小于10-4/s时，-5℃和0℃时试件呈现应变软化现象；5℃时应变软化逐渐向应变硬化转变。当温度恒定时，水工沥青混凝土的吸能能力、弹性模量、抗压强度随应变速率增加而增加。对弹性模量和抗压强度的动态增强因子进行分析，给出了水工沥青混凝土在不同温度条件下弹性模量动态增强因子随应变速率变化的经验公式，非线性单轴动态强度S准则较好地反映了水工沥青混凝土在地震响应速率下动态抗压强度的增长特性。     

骨料性能对再生混凝土拉伸本构关系的影响

骨料、界面与砂浆性能是影响混凝土拉伸本构关系的主要因素,再生粗骨料表面粘附着一层老砂浆使其性能有别于天然骨料。基于随机骨料模型建立再生粗骨料混凝土五相细观数值模型,文章在验证模型可靠性的基础上研究分析再生骨料粘附砂浆的力学性能及其厚度对再生混凝土拉伸本构关系的影响规律及其作用机理,建立再生骨料混凝土拉伸本构关系。结果表明,单轴拉伸荷载作用下再生混凝土的损伤始于界面过渡区;当老砂浆厚度较小或老砂浆强度大于新砂浆强度时,再生粗骨料粘附老砂浆对再生混凝土的拉伸性能影响较小;再生混凝土的拉伸峰值应力、弹性模量和峰值变形模量随老砂浆强度增大和厚度的减小而增大,拉伸峰值应变随老砂浆强度和厚度的增大而增大。     

水泥窑灰塑性混凝土防渗墙材料基本性能试验研究

基于无侧限抗压强度试验、直剪试验和渗透试验,研究了水泥窑灰取代水泥配制土–膨润土–水泥窑灰塑性混凝土的基本性能。结果表明：配制的塑性混凝土14天和28天龄期的无侧抗压强度分别在2.82 ~ 12.81 MPa和3.76 ~ 14.98 MPa之间;其无侧限抗压强度随粉土含量增加有所降低,但降幅不明显;膨润土和水泥窑灰含量增加,其无侧限抗压强度有明显提高;该塑性混凝土14天和28天龄期的黏聚力分别在0.3 ~ 2.1 MPa和0.2 ~ 2.1 MPa之间,内摩擦角分别在23.7° ~ 55.5°和20° ~ 48.5°之间;黏聚力随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加均呈增加趋势;内摩擦角随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加而减小;该塑性混凝土14天和28天龄期的渗透系数在1.62×10-7 ~ 1.79×10-8 m/s和1.54×10-7 ~ 1.01×10-8 m/s之间,且随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加呈降低趋势;粉土、膨润土和水泥窑灰掺量为15%时比较合适。     

膨胀土两种不同条件下抗剪强度比较

本文利用直剪仪对安康膨胀土进行了直接剪切试验和增湿剪切试验,并对试验结果进行了比较.试验和对比结果表明,膨胀土的极限剪应力、凝聚力和摩擦角都随着含水率的增大而减小;增湿剪切试验在相同固结压力下随着含水率的增加试破坏时的剪应力值比直剪试验破坏时的剪应力值小的越多,含水率越小,两种剪切试样的破坏剪应力值差别越小;先浸水后剪切(相同含水率直剪试验)与先剪切后浸水(增湿剪切试验)所得强度值相差甚远;在增湿过程中的凝聚力内摩擦角都随着含水率的增加而减小,并具有较好的线性关系.     

超高掺量粉煤灰大坝混凝土早龄期抗裂性研究

为解决传统的大坝混凝土早龄期热裂性能评价方法的不足,综合考虑混凝土的温度历程、约束、变形和应力的发展,采用温度–应力试验技术,从整体论出发研究粉煤灰掺量分别为35%(基准)和80%(超高掺)两种非碾压型常态大坝混凝土的早龄期抗裂性能。结果表明:超高掺混凝土水化温升低,比基准混凝土的开裂温度低、开裂温降大,水化硬化过程中热膨胀系数较小,而受拉徐变度较大,早龄期抗开裂能力强。超高掺混凝土是具有发展前景的绿色高性能大坝混凝土。     

固结灌浆期间盖重抬动对混凝土应力的影响研究

本文采用三维有限元方法,通过施加压力和位移两种方式模拟固结灌浆过程中的盖重上抬,并以黄登水电站11#坝段为工程实例,对混凝土在固结灌浆期间的开裂进行了研究。针对固结灌浆施工过程中混凝土表面裂缝问题,结合11#坝段浇筑过程、温控措施和观测数据,并考虑不同的灌浆压力、抬动位移及温度荷载的影响,计算拟定12种组合工况,对各种组合工况进行应力场分析。各工况仿真结果对比分析表明:有限的灌浆压力不会引起混凝土拉应力大幅度增长,而在较小的灌浆压力和温度应力双重作用下混凝土抗拉安全系数偏低;盖重有一定的抬动位移时会在混凝土表面引起较大的拉应力,叠加温度荷载后混凝土开裂风险加大。     

服役期水工混凝土主动控温系统设计研究

针对服役期水工混凝土在“早期控温、后期保温”措施下温度不可控的现状,为减小表层混凝土内外温差,预防温度裂缝的发生,提出了对服役期水工混凝土进行主动控温的方法,考虑到调控过程中涉及的温湿耦合问题,以温湿应变最小原则为衡量标准,就控温系统中的控温管道埋设深度、间距及调控温度等进行了研究。研究结果表明主动控温能够有效减小环境温度骤降带来的不利应变,同时调温管道埋设深度与间距在0.3 m左右,调控温度在最大温度降幅36.5%时,调控过程中的温湿应变最小,控温效果最佳。     

大坝混凝土早龄期变温条件下拉伸徐变研究

为解决大坝混凝土早龄期拉伸徐变确定困难的问题,本文综合考虑大坝混凝土早龄期水化发展进程和约束状态,采用温度-应力试验技术,测试获得粉煤灰掺量分别为35%和80%掺量的两种大坝混凝土在两种不同温度养护模式下约束试件和自由试件的温度、变形和应力的发展曲线,由此确定两种大坝混凝土的早龄期拉徐变及其发展规律。结合温度-应力试验和绝热温升试验数据,提出变温条件下的改进开尔文模型的大坝混凝土早龄期拉徐变模型,并对模型进行验证。结果表明：粉煤灰掺量为80%的大坝混凝土早龄期拉伸徐变度较大,可减小约束应力的发展,对混凝土早龄期抗裂有利。基于水化发展进程的改进开尔文模型可较好地预测约束状态下大坝混凝土的早龄期拉伸徐变,从而用于其早龄期开裂风险评估。     

低温循环环境下不同含水状态砂岩剪切性能

针对低温循环环境下不同含水状态砂岩剪切性能展开试验,分析含水状态、低温循环作用对砂岩剪切性能的影响规律。研究结果表明：低温循环作用后,相同含水量砂岩试样内摩擦角、凝聚力有不同程度降低,并随含水率增加而加剧。砂岩剪切破坏面粗糙度系数随饱水系数增加呈不同程度增大趋势。含水砂岩剪切破坏形态受低温循环作用因素影响较为显著,粗糙度系数随低温循环次数呈显著的幂函数递增关系。砂岩内摩擦角、凝聚力损伤因子随粗糙度系数增量呈显著指数函数递增关系。研究结论可为低温环境下砂岩剪切损伤模型的建立、寒区受损砂岩剪切性能原始状态反演分析提供依据。