真三轴应力下塑性混凝土的变形与强度

通过侧压恒定和侧向位移近似恒定的2类真三轴压缩试验,研究了三向应力下塑性混凝土的变形、破坏和强度.在侧压恒定的真三轴试验条件下,塑性混凝土侧压从0至设定值过程中产生了压缩变形,此后,侧向应力和应变均保持稳定,侧向由压缩变形转变为膨胀变形,但侧向应力大小稳定,塑性混凝土强度与侧向应力大小密切相关;在侧向位移近似恒定的真三轴试验条件下,侧压随着轴压增加而增大,强度可达单轴强度9倍以上.塑性混凝土在真三轴压缩作用下的变形过程为:在轴向应力-应变曲线上,轴向压缩初期至直线上升段,侧向在侧压作用下产生变形,约束阻止了膨胀变形的过早出现,延迟了膨胀变形的产生,提高了最大体积压缩值,增强了试件的抗裂性能,提高了轴向抗压缩变形能力,增大了强度;当轴向压缩达到一定程度时,侧向变形由压缩转变为膨胀,体积很快压缩至最小,抗压强度也很快达到峰值;之后,轴向变形加速发展,膨胀变形由于侧向约束而发展较慢,轴向应力缓慢下降.在单轴作用下,峰值后轴向压缩加速发展,膨胀变形由于无约束而快速发展,轴向应力快速下降.     

碳纤维混凝土在重复加卸载下力学行为的研究

碳纤维混凝土是一种弹塑性材料 ,其力学行为与加载历史有关。对碳纤维混凝土棱柱体试件作了低周重复加、卸载试验 ,通过试验测试及变形参数研究 ,提出了碳纤维混凝土重复加、卸载应力 -应变曲线方程及残余塑性变形的计算公式。这些数学表达式可根据材料特性进行调整 ,具有较广泛的适用性。     

循环荷载下混凝土应力-应变全曲线研究

利用三峡大学自行研发的大型多功能静动力三轴仪对混凝土试件进行了不同加载速率下的循环加卸载试验。通过对混凝土循环加卸载曲线的包络线与共同点轨迹线进行比较分析,发现共同点轨迹线与包络线形状大体相似,并且可以通过包络线峰值点与共同点轨迹对应值,以及包络线方程,可推断出共同点轨迹线。基于试验数据和对混凝土循环加卸载全曲线的理解,分析了循环加卸载中单个加载和卸载曲线的变化特征,构建了循环加卸载下混凝土应力-应变全曲线方程数学模型,结果表明:所建立模型能够很好地描述循环加卸载下混凝土的应力-应变变化规律。     

循环荷载作用下混凝土残余应变特性研究

对钢纤维掺量为0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的圆柱体混凝土试件进行了等应变增量循环加卸荷试验,应变速率为10-3/s。试验结果表明,在试验开始的四次加卸载循环中,SFC25混凝土在各再加载点处的残余应变最小,其余的四种混凝土按钢纤维掺量的增加,残余应变依次减小。随后的试验中,五种混凝土的残余应变随钢纤维含量的增加而减小,各种钢纤维混凝土的总残余应变按钢纤维含量较依次减少0.0929%、0.095%、0.0355%、0.1469%。各加卸循环中的残余应变在前四次循环中增加较快,而随后的循环试验中增加不明显,基本保持在一定的数值。整个加卸载试验过程中,五种混凝土在各次循环中的残余应变随钢纤维含量的增加而降低。     

循环加卸载对岩体残余强度影响的试验研究

 地下工程中,处于深部高地应力区的地下巷道、洞室、矿柱等的力学特性都与岩石破坏后的力学特性有密切联系,研究岩体残余强度及峰后力学特性对工程设计有着非常重要的意义。通过对处于残余强度状态岩样的循环加卸载试验,研究不同围压下(30,20,10,5和1 MPa)、不同卸荷量(90%,70%,30%)造成的岩样残余强度变化规律,其中卸荷量为卸除荷载与相应围压下岩样残余强度的百分比。试验结果表明：不同围压、卸荷量条件下,岩样残余强度与循环次数的变化规律均可用指数函数很好地进行拟合,受初始条件影响不大;围压较低时(≤20 MPa),同一围压下,卸荷量为70%时岩样残余强度的降低程度最大,其次是卸荷量为90%时;卸荷量为30%时,对残余强度造成的影响最小;当卸荷量相同时,围压越低,循环加卸载造成岩样残余强度降低程度越大,围压为1 MPa时,残余强度最大可降低73%;围压较高时(＞20 MPa),由于围压的约束和压密作用,循环加卸载不会造成岩样残余强度的降低。     

循环荷载作用下混凝土卸载刚度试验研究

对钢纤维混凝土和普通混凝土试件进行了等应变增量重复加卸荷载试验,应变速率分别为10-5/s、10-4/s、10-3/s。试验结果表明,2种混凝土在加载初始段内,会出现卸载刚度提高的现象,之后混凝土的卸载刚度才会逐渐降低;在混凝土破坏时,钢纤维混凝土的卸载刚度退化率最终保持在0.2以上,普通混凝土的卸载刚度退化率则保持在0.1;卸载刚度提高的幅度与应变速率有关,在应变速率为10-3/s时,提高程度最明显,钢纤维混凝土与普通混凝土的卸载刚度退化率峰值分别提高19.0%和6.8%;不同应变速率的荷载作用下,钢纤维混凝土的卸载刚度变化差异比普通混凝土更加明显。在试验的基础上,进一步建立了卸载刚度退化率和应变之间的关系式。     

循环加、卸载孔隙水压力对砂岩变形特性影响实验研究

 利用MTS815岩石力学实验系统对饱和砂岩进行三轴等围压情况下的循环加、卸载孔隙水压力实验。结果表明：压密阶段的加、卸载曲线中出现了很多“Z”状的波动,这些小波的出现没有规律性,初始残余变形比较大,还没有形成明显的滞回曲线。在弹性耦合阶段稳定滞回曲线加载时,应变呈上凹“Z”状波动,在到达上限值前出现拐点,应变达最大值;卸载时,应变呈下凸“Z”状波动,在到达下限值前出现拐点,应变达最小值,该阶段形成稳定的滞回曲线,表现形式由疏变密,稳定滞回曲线包含弹性变形向塑性变形演化。在孔隙水压力的不同上限值和不同幅值区间的耗散能构成不对称“X”形。在加载段,随着孔隙水压力增大,耗散能逐渐减小;卸载段,随着孔隙水压力减小,耗散能逐渐减小。“X”形的交点出现的位置和夹角与不同上限值和不同幅值区间有关。在循环加、卸载孔隙水压力作用下,残余应变与循环次数的关系符合乘幂负指数关系。     

轴向应力循环加卸载作用下含瓦斯煤渗透性研究

 针对构造煤渗透率对轴向应力循环加卸载的响应特征,利用自行研制的含瓦斯煤热–流–固耦合三轴渗流试验装置,进行试验研究,并结合试验结果进行渗透率动态模型分析,结果表明：含瓦斯构造煤的渗透率与应变的关系呈斜“V”字型走势,峰值强度后,煤样渗透率增加趋势明显,且增速大于初始压缩阶段渗透率的降速;煤样渗透率与轴向应力在加卸载过程中符合负指数函数分布,渗透率在加载过程中减小,卸载过程中有所恢复,渗透率与有效应力未形成封闭曲线,循环加卸载使煤样中孔隙进一步压缩,渗透率损失量增大,同时渗透率对于有效应力的敏感度降低;通过引入加载过程渗透率敏感性损失因子及卸载过程中渗透率损耗因子,建立循环加卸载过程中渗透率与有效应力的动态演化模型,试验数据与理论计算数据对比验证了模型的适用性。     

锚杆抗拔试验单循环加卸载法及多循环加卸载法对比研究

通过对60根锚杆单循环加卸载法及多循环加卸载法对比研究,得出两种方法的位移差异规律及极限承载力差异规律,以及单循环加卸载法位移及极限承载力转换成多循环加卸载法位移及极限承载力的公式。     

三轴应力下再生粗骨料塑性混凝土的力学性能和破坏准则

通过单轴、侧压相等和侧压不等三轴压缩试验,研究了再生粗骨料塑性混凝土(RPC)的应力-应变-强度特征,与原生粗骨料塑性混凝土(PC)性能进行了对比,并建立了基于空间八面体的强度破坏准则.结果表明:再生粗骨料塑性混凝土强度与围压的关系符合库伦破坏准则,其黏聚力低于原生粗骨料塑性混凝土,内摩擦角相差不大;再生粗骨料塑性混凝土应力-应变曲线由单轴下应变软化转变为三轴下塑化,且侧压越大,理想塑化越明显;在3种试验下,试件均出现了最大体应变,且随着侧压的增加而增大;再生塑性混凝土抗裂性能高于原生粗骨料塑性混凝土,且随侧压增大而增强.     

循环荷载作用下煤岩强度及变形特征试验研究

采用MTS815.03电液伺服岩石试验系统,对鲍店矿3煤在循环荷载作用下的强度、变形及疲劳损伤过程进行研究。研究结果表明,煤岩比其他坚硬岩石更容易发生疲劳破坏,单轴循环荷载作用下鲍店矿3煤的疲劳破坏“门槛值”不超过其单轴抗压强度的81%,且在疲劳破坏“门槛值”以下进行循环加、卸载时,也会产生一定程度的疲劳损伤;煤岩轴向变形可划分为初始变形、等速变形和加速变形3个阶段,横向变形可划分为稳定变形和加速变形2个阶段,当横向变形明显加大,且卸载时变形恢复很小时,则预示着煤岩将发生破坏。循环荷载作用下,煤岩随循环次数的疲劳破坏过程可反映从压密、应变硬化到软化的发展过程,也可反映其损伤演化过程。     

周期荷载作用下岩石疲劳变形特性试验研究

利用RMT—150B岩石力学多功能试验机完成了单轴压缩状态下砂岩、大理岩和花岗岩试件疲劳破坏变形及机理的较为系统的试验研究．试验结果表明，岩石的疲劳破坏受到静态应力．应变全过程曲线的控制，疲劳破坏时的变形量与周期荷载的上限应力在静态应力-应变全过程曲线后区对应的变形量相当．将岩石轴向不可逆变形发展划分为初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段3个阶段，3个阶段变形的累积将导致岩石的最终破坏．影响岩石疲劳寿命的主要因素是周期荷载的上限应力和幅值．     

混凝土多轴受压疲劳强度分析

首先进行了0、0.1fc、0.25fc和0.4fc四个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压静载试验和0.1fc、0.25fc两个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压等幅疲劳试验,疲劳试验中最小应力水平均为0.1fc,最大应力水平为1.6fc~2.5fc,根据混凝土三轴压本构特征得到其在不同加载工况下的疲劳寿命。然后利用等效疲劳寿命和等效应力水平的概念,通过三参数Fardis-Chen模型和修正的Aas-Jakobsen方程得到统一的S-N曲线方程,并以此得到混凝土在不同侧压工况下的疲劳强度,从而使混凝土多轴受压疲劳强度问题得到简化。     

卸荷应力状态下裂隙岩体的变形和强度特性

通过裂隙岩体模型的卸荷破坏试验，从应力－应变关系、变形及强度特性等方面，对裂隙岩体在卸荷条件下的变形破坏特性进行了分析。     

往返荷载下粗粒土的残余变形特性

结合紫坪铺、瀑布沟和密云土石坝工程,在大型动三轴试验机上(试样尺寸为φ300×750mm),通过往返加荷三轴试验,研究了堆石料和砂砾石料在非饱和状态、饱和排水状态及饱和不排水状态下的残余变形特性,探讨了粗粒土料的密实度、饱水程度、排水条件、初始应力条件及往返加荷条件等对其残余变形特性的影响,并进行了对比分析,得出了一些有工程实用意义的结论.这些研究成果,可作为紫坪铺、瀑布沟和密云土石坝工程进行抗震设计和地震变形分析的基本依据,对其它工程也有重要的参考价值.     

大理岩加卸载力学特性的研究

利用锦屏一级水电站坝址区边坡的大理岩试件进行了加载和卸载条件下的系列三轴试验,对大理岩在加、卸载条件下的力学参数进行了计算整理,并对其应力–应变全过程曲线进行分析和比较。结果表明,大理岩在不同试验路径下的参数变化明显同加载条件比较,卸载条件下的变形模量减小,相同围压条件下抗压强度减小,而抗剪断强度参数中c值大幅减小、?值略有增加;在破坏过程中表现为卸载条件下侧向应变值较同等围压加载条件时增大,塑性特征减弱而脆性特征增强。这一结果揭示了大理岩在加、卸载条件下力学特性的具体差异,对解决工程实际问题有重要的参考价值。     

循环剪切荷载作用下岩石节理强度劣化规律试验模拟研究

 采用水泥砂浆为相似材料,制备5种起伏角度、3种岩壁强度的锯齿型节理试样。利用自行研制的节理循环剪切试验机,对制备的节理试样进行4种法向应力下的循环剪切试验。根据循环剪切试验过程和试验曲线,分析单个剪切循环中应力–位移曲线的峰值强度特点,以 来表示节理在第n个剪切循环中的峰值剪切强度;并进一步定义 = / 为剪切强度比,来表征节理在循环剪切荷载作用下经历一定剪切循环后峰值强度的劣化程度。基于多种条件下的节理循环剪切试验结果和定义的指标,分析峰值剪切强度 随循环剪切周期N的变化规律;并通过对比不同工况的试验结果,分析起伏角度、法向应力、岩壁强度对循环剪切荷载作用下节理强度劣化规律的影响。     

周期荷载作用下红砂岩三轴疲劳变形特性试验研究

为了解三向应力状态下周期荷载作用时红砂岩的疲劳变形特性，利用RMT-150B岩石力学多功能试验机，对红砂岩试什进行不同围压时静态应力-应变全过程试验和疲劳试验。试验结果表明：三轴周划荷载作用下红砂岩疲劳破坏时的变形量与应力上限（б1-б3）水平线任相应围压下的静态应力-应变全过程曲线峰后犀对应的变形量相当；轴向小可逆变形发展呈现三阶段规律；三轴周期荷载的上限应力和幅值对疲劳破坏特性有显著影响。