真实水压作用下裂隙大理岩蠕变特性试验研究

软弱层间带裂隙岩石的水压弱化效应是水利工程长期稳定研究的重要方向。针对锦屏一级坝肩软弱层间带裂隙大理岩在高水压力作用下的长期变形特性,采用特定的岩石流变试验系统,开展不同水压作用下预制裂隙大理岩的蠕变试验,结合典型蠕变过程曲线分析水压对裂隙岩石蠕变变形、蠕变速率、蠕变破坏荷载及长期强度的影响,并基于蠕变破坏断口的电镜扫描成果,从细观角度分析岩石蠕变破坏机制。结果表明：裂隙岩石宏观破裂现象与断口微观特征相吻合,随着水压的增加,岩石破裂形式逐渐由张拉破裂向剪切破裂过渡,破裂断口由凹凸锯齿状逐渐趋于平滑。压力水沿岩石裂隙的“楔入”可加速原始裂纹的发育,促进岩石的蠕变发展,水压越大,“楔入”效应越明显,加速蠕变速率越大,加速阶段持续时间越短,蠕变破坏的分级荷载越小;相较于稳定蠕变阶段,水压对加速蠕变阶段的影响效应更大。裂隙岩石长期强度约占完整岩石峰值强度的50%~70%,水压的增大会降低岩石的长期力学性能,并加速岩石的蠕变破坏,工程中建议取稳定蠕变阶段最大一级强度作为裂隙岩石的长期强度。研究成果的应用可提高锦屏一级水电站长期稳定运行评估的准确性,并为裂隙岩石蠕变本构模型研究提供重要支撑,具备显著的工程应用与理论研究价值。     

真实水环境下高水材料三轴蠕变特性研究

高水充填材料用于充填开采时,高水材料自身的物理力学性质,尤其是其长期力学和变形特性,对顶底板岩层的活动规律会产生直接影响,同时也决定采空区地表沉降控制的效果。为研究采空区中的高水充填材料的活动规律,利用自行设计、加工、制造的轴压水压联合作用岩石流变试验系统,进行了真实压力水环境下高水材料的蠕变试验。研究结果表明：水环境有利于高水材料强度的保持和发展,水压力可以提高材料的承载能力和长期强度;同时,水压力可以抑制高水材料的蠕变发展,且水压力越大,材料稳定蠕变的极限蠕变量越小;水压力对高水材料蠕变试验的初始应变率有显著影响,并影响进入到稳定蠕变阶段所需的时间长度。     

真实水压力下砂岩强度及破坏形式的试验研究

岩石在高水压条件下的强度和变形破坏方式对深埋、高水压下隧洞及地下开采极为重要。采用MTS和“YSL-200”对砂岩进行了常规单轴试验和不同压力水环境中的压缩试验,分析了真实水压力对饱和砂岩的抗压强度和破坏形式的影响,并探讨了孔隙水压力与水围压力对岩石强度的作用。试验结果表明：饱和砂岩在真实水压力环境中呈现“X型”剪切破坏,水压力在岩石进入裂纹扩展区时加速岩石破坏的作用效果明显;压力水可以通过扩展的裂纹渗入到岩石内部,增大岩石的含水率,影响岩石内部的孔隙水压力;当水压力较低时,水围压作用大于孔隙水压力作用,水压力对岩石的强度为增强效应,当水压力较高时,孔隙水压力作用与水围压作用抵消,岩石强度与饱和单轴抗压强度相近     

轴压水压耦合作用下裂隙砂岩蠕变特性

在水利水电、水底隧道等岩土工程建设中,伴有初始损伤的岩石材料长期处于轴压水压耦合环境下,严重影响岩土工程的长期稳定性.为保证处于轴压水压耦合环境下岩土工程的长期稳定性,以预加载制备的裂隙砂岩岩样为研究对象,利用特制的流固耦合多通道岩石流变系统,开展轴压水压耦合作用下裂隙砂岩单级加载蠕变试验及其蠕变模型研究,主要分析压力...     

压力水-岩耦合作用下砂岩断口微观破坏机理

为了研究流固耦合作用下岩石的损伤劣化机理,以砂岩岩样为研究对象,采用流固耦合力学实验系统开展轴压水压耦合作用下单轴压缩、三轴压缩及三轴蠕变实验,借助扫描电子显微镜对岩样破裂断口的微观结构特征进行分析。结果表明:单轴饱水岩样破裂断口表面比干燥岩样出现更多的裂纹核,且断口形貌以沿晶断裂为主,穿晶断裂为辅;随着水压增大,三轴压缩岩样破裂断口表面裂纹核逐渐变少,剪切平行裂纹逐渐增多,岩样的宏观破坏形式从以张拉破坏为主逐渐向以剪切破坏为主转变;与三轴压缩岩样断口相比,三轴蠕变岩样破裂断口表面平整度和光滑度较差,晶体间联结更加紧密,剪切裂纹密度和深度增加。     

类岩石蠕变性能试验及长期强度确定方法研究

改善岩石蠕变性能是提升地下工程稳定性与安全性的有效措施。文章采用TAW-1000D岩石蠕变扰动试验仪,对类岩石试件开展了单轴蠕变试验,分析了其蠕变力学性能,并结合三参数模型,建立了蠕变稳定变形阈值与瞬时损伤变形阈值的关系式,推导出可以预估长期强度的关系式。结果表明:类岩石受力在长期强度值以下时,其蠕变变形对应力不敏感,同时瞬时弹性模量发生硬化,瞬时变形值逐渐减小;受力在长期强度以上时,类岩石的瞬时变形量逐渐随应力而增大,且蠕变性质十分突出,蠕变变形不稳定;径向变形对应力水平的敏感程度明显高于轴向变形。     

三轴压缩下粉砂质泥岩蠕变力学特性试验研究

为揭示三峡地区巴东组二段粉砂质泥岩的蠕变力学特性,采用RLJW-2000岩石流变伺服仪对饱和粉砂质泥岩进行了三轴压缩蠕变试验。试验在分级加载条件下进行,试验围压为1 MPa。基于试验结果,定量研究了粉砂质泥岩蠕变过程中轴向蠕应变与径向蠕应变的差异、轴向蠕变速率与径向蠕变速率的差异,得出了岩石的长期强度。研究结果表明:1)在各级应力水平下,试样径向蠕应变占径向总应变的比例始终比轴向蠕应变占轴向总应变的比例大,岩石的径向蠕变效应更明显。2)在破裂应力水平下,岩石径向蠕变比轴向蠕变先进入加速蠕变阶段,径向的初始蠕变速率、稳态蠕变速率以及加速蠕变速率均高于轴向相应的蠕变速率,以径向蠕变特征来判别粉砂质泥岩是否发生蠕变破坏更合理。工程实践中,应加强对岩石径向蠕变特性的监测工作,这对于工程失稳的预测预报更有意义。3)粉砂质泥岩的长期强度仅为其瞬时强度的74.4%,长期强度折减较大。4)试验中获得的长期强度实际上应为粉砂质泥岩的径向长期强度,径向先发生蠕变破坏从而导致试样破坏。     

近距离交叉隧道软岩蠕变特性研究

为研究云南某公路隧道上穿既有铁路隧道交叉段粉砂岩蠕变特性,利用ＴＬＷ －２０００三轴流变仪对现场试样进行了不同围压条件下的分级加载三轴蠕变试验。结果表明：在相同的偏应力条件下,围压越大,蠕变变形和瞬时变形越小;蠕变变形量随着载荷级数的增加呈现先减小,然后稳定,最后急剧增大的规律。另外,粉砂岩的起始蠕变速率随着围压的增大而减小。通过分析粉砂岩蠕变曲线的变化趋势,并考虑到蠕变过程中的损伤和硬化效应,采用非线性蠕变模型拟合实验数据。拟合结果表明非线性蠕变模型能够描述粉砂岩的蠕变特性。     

岩石试件蠕变过程中的反馈特性研究

目的为了更明确地研究岩石试件蠕变过程中反馈特性与稳定性的对应关系．方法采用系统分析的方法，建立了岩石非线性蠕变模型，对岩石试件的蠕变过程和反馈特性进行了描述和分析，讨论了蠕变过程中模型参数及其反馈特性和模型的稳定性．结果在蠕变过程中，第1阶段蠕变为负反馈，对应的系统状态是稳定的；第Ⅱ、Ⅲ阶段蠕变为正反馈，对应的系统状态是非稳定的，在外界扰动下会导致失稳．结论利用岩石在第Ⅲ阶段蠕变的正反馈对应加速蠕变特性，可为预测、预报系统的失稳现象提供理论依据．     

干燥和饱水炭质板岩流变力学特性与模型研究

水是影响岩石流变力学性质的重要因素.采用分级加载方式,对兰渝铁路木寨岭二期隧道炭质板岩开展干燥与饱水状态下的单轴蠕变试验.结果表明:饱水岩样的蠕变量和蠕变速率远大于干燥岩样的相应值,相同应力水平下的蠕变应变可达到干燥岩样的3倍以上,进入稳定蠕变阶段也需要更长的时间.分析岩石的蠕变规律,通过在Burgers流变模型上串联一个非线性粘塑性体,提出改进的非线性损伤流变模型,推导其一维和三维蠕变方程.并对流变模型参数辨识方法进行改进,采用线性递减权重粒子群算法(PSO)和Levenberg-Marqud非线性最小二乘法相结合的方法对试验结果进行参数辨识,结果表明该模型能够很好地描述炭质板岩在不同应力水平下的蠕变特性.     

PLA/HA复合材料的蠕变行为的研究

研究在温度为36℃,应力为15~25 MPa范围内,羟基磷灰石( HA)质量分数分别为0%、3%、5%、15%的聚乳酸/羟基磷灰石( PLA/HA)复合材料的蠕变性能。研究表明：在蠕变过程中,相同应力时随着HA质量分数的增加蠕变寿命和蠕变应变逐渐变短;在相同的HA质量分数时,随着应力的增大,蠕变寿命逐渐变短,最小蠕变速率逐渐增大;随着HA质量分数的增加,复合材料最小蠕变速率的增长程度逐渐降低,并在HA含量为5%时达到最佳。     

煤岩蠕变特性试验研究

利用自行研制的压缩蠕变试验装置,对煤样进行了蠕变试验研究,根据试验结果,将蠕变强度与瞬时强度进行了比较,拟合得出了蠕变曲线经验公式,认为蠕变试验曲线接近对数规律,建立了蠕变理论模型,并求出了相应的参数.     

煤岩蠕变特性试验研究

利用自行研制的压缩蠕变试验装置,对煤样进行了蠕变试验研究,根据试验结果,将蠕变强度与瞬时强度进行了比较,拟合得出了蠕变曲线经验公式,认为蠕变试验曲线接近对数规律,建立了蠕变理论模型,并求出了相应的参数.     

混凝土徐变系数与徐变度的对比分析

基于现有的试验资料,高层及大跨度民用建筑的徐变分析只能参照桥梁结构中的徐变系数方法或水工结构中的徐变度方法进行.从徐变系数的定义出发,利用积分中值定理和叠加原理,推导并修正了加载龄期与起算龄期不同时徐变收缩应变增量的表达式,对比了应用徐变系数分析徐变的有限元法和应用徐变度分析徐变的初应变法在效率和精度上的差别,并建议应从概念设计的角度出发,采用徐变度的初应变法来估算徐变对高层及大跨度民用建筑的影响.     

Triaxial mechanical creep behavior of sandstone

Based on laboratory results of time-dependent mechanical behavior tests, we investigated short-term and mechanical creep behavior of sandstone, observed in conventional triaxial compression experiments at room temperature, using a servo-con-trolled rheology testing machine. Given our short-term experimental test results, we confirmed deviatoric creep stress levels of sandstone. Multiple deviatoric stress levels were applied in steps to each sample. Each deviatoric stress level before the final failed deviatoric stress was maintained for 48 h or longer. Time-dependent variations of axial strains of sandstone samples are discussed and evaluated. During the creep tests, complete tertiary creep curves of sandstone were observed under failed deviatoric stress lev-els with different confining pressures. Slices of coal in sandstone samples can lead to distinct tertiary creep deformation failure.     

深部灰岩单轴蠕变特性试验研究

采用MTS815液压伺服岩石试验系统和DISP-2声发射监测系统,对重庆市某煤矿深部灰岩进行了单轴蠕变压缩实验,对单轴蠕变实验过程中伴随的声发射特征进行了研究,认为岩石的声发射特征能很好的表征岩石整个蠕变变形过程,包括岩石微观结构如晶格缺陷的扩散、孔隙裂隙的张合、粒间协调变形及微观破裂的产生、扩散贯通等岩石蠕变特征。同时对实验曲线进行了不同的模型参数的反演,认为用对数函数型及指数函数型模型均能很好的表征该类灰岩蠕变变形性能,且二类模型中对数模型为最佳模型。     

A Creep Equation Based on Thermal Activation

The creep equation proposed in so called θ projection concept is developed in the concept of thermal activation of creep. The measured creep curves of A286 alloy are fitted by the equation. The activation energy in theequation is evaluated, and creep rupture lives are predicted. The results are confirmed by creep tests of up to 13years.     

一种混凝土桥梁徐变的有效计算方法

为了研究由徐变、收缩引起的变形对桥梁结构的影响,以力的增量形式推导出计算各施工阶段徐变次内力、徐变变形的递推公式,同时将本文的递推公式和传统的位移增量递推公式分别编制计算程序,利用有限元原理就奉化江大桥的施工结束阶段时徐变次内力和徐变变形进行模拟计算,并对两种计算结果进行了比较,提出一种有效计算混凝土桥梁徐变效应的方法.     

层板胶合木拱的蠕变屈曲

目的研究蠕变对层板胶合木拱的稳定承载力的影响规律．方法通过建立层板胶合木的蠕变本构模型,推导应力-应变的迭代计算公式,结合ABAQUS有限元软件,编制描述胶合本蠕变行为的用户材料子程序UMAT,提出判断拱发生蠕变屈曲的双重条件,用有限元法分析不同跨度、矢跨比和截面规格的层板胶合木拱的蠕变屈曲特性．结果得到了层板胶合木拱的荷载水平与蠕变屈曲临界时间呈指数衰减的关系．当荷载水平为40％时,蠕变屈曲临界时间接近15N;当荷载水平为35％时,蠕变屈曲临界时间增大到接近60N;蠕变屈曲承载力-临界时间曲线在35％的荷载水平处出现一条水平渐进线,荷载水平在35％以下,木拱不会发生蠕变屈曲．结论层板胶合木拱蠕变屈曲临界时间只与荷载水平相关,不受跨度、矢跨比和截面规格的影响．胶合木拱的长期稳定荷载为瞬时稳定荷载的35％．     

大体积混凝土徐变试验研究

为了保证建成后的某工程大体积混凝土的耐久性和抗裂能力,结合工地现场混凝土的实际用料情况,对混凝土的徐变性能开展了试验研究,同时进行了自生体积变形性能测试和导温、导热、比热、线膨胀系数及绝热温升试验.根据大体积混凝土4个不同龄期的室内受压徐变试验结果,拟合出大体积混凝土的徐变度曲线和计算公式等成果,获得了该工程所用混凝土的徐变特征及变化规律.