不同温度热处理石灰岩的物理力学性质试验研究

对5种不同产地的石灰岩在常温和经历100℃~800℃不同温度热处理后的物理力学性质进行试验研究,通过扫描电镜分析不同温度热处理后的石灰岩的细观特征,探讨高温后石灰岩的体积密度、孔隙度、纵波波速、弹性模量、抗拉和抗压强度的变化情况,以及纵波波速与力学参数的对应关系,比较基于弹性模量、抗压强度、抗拉强度的损伤因子与超声法得到的损伤因子的相关性,并对石灰岩高温劣化的影响因素进行分析。结果表明:随着温度的升高,岩石的内部缺陷增大,体积密度、纵波波速、弹性模量、抗拉和抗压强度逐渐降低,孔隙度逐渐升高。这是由于热应力的产生导致裂隙发育,最终表现为力学性质的劣化;随着波速的增大,岩石的抗压与抗拉强度和弹性模量均随之增大。纵波波速与力学参数之间的相关性良好,可利用超声波法估算岩石力学参数;随着加热温度的升高,岩样的损伤因子逐渐增大。基于弹性模量、抗压强度、抗拉强度的损伤因子与超声法得到的损伤因子有较好的相关性;5种来自不同地区的石灰岩表现出了不同物理力学特性,这与岩石本身的矿物成分、构造以及成岩作用有关。     

花岗岩动态压缩力学特性研究

由于岩石材料动态破坏的复杂性,理论分析和实验研究都还很不充分,岩石的动力特性越来越受到重视。本文采用霍普金森压杆对花岗岩圆柱试样进行了动态压缩试验,建立了加载速率与花岗岩冲击破坏时的弹性应变能、结构破坏能及岩石破坏形态之间的关系。试验结果表明:甘肃地区弹模在17~21 GPa的花岗岩在瞬时加载条件下,强度随着加载速率的增加而提高;动态压缩强度平均强度为240 MPa,动态模量为31.5 GPa;应变率的变化范围在81~210 s^-1,动态压缩强度随着应变率的增加有明显增大的趋势;当冲击速度增加时,岩石破坏后释放的能量显著增长,应变率越大,岩石破碎块越小。该试验结果能够评价动态荷载作用下花岗岩的强度参数,为类似区域的工程设计与施工提供依据。     

三轴压缩下水影响绿泥石片岩力学性质试验研究

为了解西安黑河水利工程坝肩绿泥石片岩的力学特性,利用RMT-150C岩石力学多功能试验机,分别对干燥和饱水状态的绿泥石片岩进行三轴压缩试验.基于试验结果,比较试样在不同围压作用下的力学性质,详细讨论水对试样强度和变形特性的影响规律,重点研究峰值强度、残余强度、软化系数、峰残差、峰残强降率、弹性模量及变形模量等强度变形指标的围压效应,最后分析三轴压缩状态下岩石的破坏类型及机制.结果表明,绿泥石片岩属于水敏型岩石,水对各个强度和变形特性的影响是显著的,并随着围压呈一定规律的变化.     

徐州高铁站石灰岩尺度效应单轴压缩试验研究

通过徐州高铁站采集的石灰岩样,利用岩石力学试验机对不同截面和不同高度的石灰岩柱试件进行了大量的单轴压缩试验,研究了不同高细比岩样的单轴抗压强度、弹性模量、极限变形模量与极限应变量的变化规律。研究结果表明:单轴抗压强度随着高细比的增加呈σ=160.79exp(-0.3218λ)指数规律递减;弹性模量与极限变形模量均随着高细比的增加呈E=aLn(λ)+b对数规律增加,并随着高细比的增大受静、动荷载的性能都有所降低;极限应变量ε随着高细比λ的增加呈ε=aλ-b幂函数规律减小。研究结果对岩石力学工程设计参数的选取具有一定的参考意义。     

含瓦斯突出煤三轴压缩下力学性质试验研究

以典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿7#突出煤层制备的型煤试件为研究对象,利用岛津AG-250伺服材料试验机和自行研制的三轴渗透仪,对不同外界应力条件下含瓦斯突出煤的力学特性进行试验研究.结果表明:瓦斯压力固定的情况下,围压对含瓦斯煤的力学特性起到强化和改善的作用.随着围压的增加,突出煤样的三轴抗压强度、弹性模量和峰值应变均呈线性单调增加;围压大小一定情况下,瓦斯压力对含瓦斯煤的力学特性起到弱化的作用.随着瓦斯压力的增加,突出煤样的三轴抗压强度和弹性模量分别呈线性和对函数形式单调递减,而峰值应变则呈线性单调增加;有效应力对含瓦斯突出煤的力学性质具有强化和改善的作用,随着有效应力的增加,含瓦斯突出煤的弹性模量、三轴抗压强度和峰值应变均单调增加.研究成果对采动影响下煤层瓦斯抽放和煤与瓦斯突出防治及预测具有重要意义.     

加载速率对石灰岩力学效应的试验研究

采用RMT-150B岩石力学电液刚性伺服控制试验系统对石灰岩标准试件进行4级不同加载速率的单轴压缩变形室内试验,定量的分析了加载速率对石灰岩试件单轴抗压强度、峰值强度以及对应的应变、破坏后的性态、破裂形式及应力–应变关系等物理力学性态的影响。得出该石灰岩试件单轴压缩破坏的全过程曲线及一些重要特性和参数,为该矿山开采设计提供重要依据。     

回填土压缩性质的试验研究

地下水位较高的地区,在城市地下隧道上部回填土内铺设市政管线,回填土压缩性及其工后沉降大小直接关系到市政管线运行的安全.通过在试验室对回填土实际工况的模拟,利用室内土工试验方法,测定回填土在饱和自重压力下的湿陷系数,计算其浸水饱和后的压缩量.试验结果表明,粘质回填土压实系数对其压缩性会产生明显的影响,压实系数小于或等于0.9时均可能产生较大工后沉降,危及管线的运行安全.     

含天然贯通弱面石灰岩试样的力学性质研究

 为研究天然弱面对岩石力学特性的影响,对40个完整和含有53°～90°倾角的天然贯通弱面石灰岩试样进行纵波速度测试、单轴和常规三轴压缩试验。试验结果表明：纵波速度与弱面倾角和单轴抗压强度并没有明确的关系。试样破坏有沿弱面滑移、穿切弱面和复合破坏3种形式：弱面倾角为65°～80°时易沿弱面滑移破坏,强度明显偏低;弱面倾角小于65°或大于80°时出现穿切弱面破坏,强度和破裂角大致满足Coulomb 强度准则;有2个试样发生复合破坏,强度介于两者之间。石灰岩充填弱面的材料与主体类似,因而与完整试样具有相同的内摩擦因数 0.944;据此可以从三轴压缩强度扣除围压影响,得到40个试样材料强度为30.3～177.1 MPa,平均值为121.3 MPa,标准差为32.6 MPa,大致服从正态分布规律。因最弱断面的方向随试样而不同,其黏聚力也存在显著差异,引起试样三轴压缩的强度和破坏方式的显著不同。     

早强EPS混凝土动态压缩力学行为的SHPB试验研究

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对养护龄期分别为12、24、36h和28d的聚苯乙烯混凝土(EPS)在不同应变率下的冲击压缩力学性能进行对比研究,并对试验有效性进行了分析.结果表明:聚苯乙烯混凝土(EPS)在养护龄期为36h、28d的动态抗压强度和能量吸收能力随应变率的提高而近似线性增加,体现了显...     

赤泥力学性质对比试验研究

针对赤泥所具有的高持水性和强碱性特征,进行了两种不同条件下的制备样试验和PVC管自渗固结样试验。经分析,拜尔法赤泥的含水量在一定的界限值之内时,随着密度的增大,压缩系数减小,压缩模量、粘聚力、内摩擦角都呈增大趋势,当超过界限值时,呈相反趋势,制备样与自渗固结试样的渗透系数变化不大。混合法赤泥的强度变化与拜尔法赤泥相反。提出了界限含水量是赤泥力学性质的转折点,并建议了界限含水量的确定方法;给出了不同性质赤泥渗透系数的数量级。     

花岗岩微观力学性质试验研究

为探讨花岗岩的微观力学特性,通过粉晶X射线衍射和光学显微镜的表面观察,获得花岗岩各矿物成分及比例和在显微镜下的表面形貌。然后通过纳米压痕试验,得到荷载–位移曲线和残余压痕,定性分析花岗岩各成分的力学特征,对压痕试验结果统计分析获得各成分的弹性模量和硬度。再通过二次均质化方法得到花岗岩的等效弹性模量和泊松比,并与单轴压缩试验测得的弹性模量及已有研究资料的泊松比进行对比。结果表明:花岗岩主要由石英、长石、云母等成分组成,并能通过颜色、形态特征识别;石英结构致密,力学性质良好,长石次之,云母质地很软,有明显的孔隙结构;均质化方法计算的弹性模量与单轴压缩试验值相差较小,泊松比与已有研究资料基本吻合,其对于评价材料的力学性能有着重要的工程实践意义。研究成果有助于更好地了解花岗岩的微观力学特性,并为从微观角度确定岩石宏观力学性质研究提供参考。     

水泥土力学性质试验研究

通过比较焦作市某工程软地基土不同含水量，不同水泥、粉煤灰掺量的试件不同龄期的无侧限抗压强度，分析了含水量、水泥掺量、粉煤灰掺量和龄期对试件强度的影响，得出了水泥掺量、粉煤灰掺量和标准龄期的最优值。     

赤泥的物理力学性质试验研究

通过赤泥的成分分析、物理力学性试验研究，总结赤泥的物理力学特性和影响试验成果的因素。     

堆山工程填土力学性质试验研究

以镇江市蛋山堆山工程为背景,对填土进行击实试验,得到该土体的最大干密度和最优含水量分别为1.68 g/cm3、18.2%。当填土含水量接近最优含水量时,击实后孔隙比最小,压缩模量最大,填土强度参数随含水量增大而降低。三轴试验结果表明填土压实后摩擦角比原状土要大,内聚力与原状土接近。分析表明,堆山工程竣工后填土内含水量大小应介于最优含水量和天然含水量之间,其永久强度也应介于2种含水量对应的强度之间。     

不同成岩作用程度砂岩物理力学性质三轴试验研究

采用三轴岩石力学测试系统分析了不同侧压条件下砂岩岩石的孔渗性和力学特性及变形破坏机制 ,建立了砂岩岩石物理力学性质与侧压之间的相关关系。研究表明 ,砂岩的孔隙度和渗透率均随侧压的增大而减小 ,且服从对数函数变化规律。砂岩的刚度和强度均随侧压的增大而增大 ,具有明显的压硬性。岩石破坏后的残余强度随着侧压的增加下降梯度减小 ,而残余强度值相对提高。不同侧压下岩石的破坏机制表现出随着侧压的增大 ,成岩作用程度较弱的岩石应力 -应变曲线由应变软化性态向近似应变硬化性态过渡 ;而成岩作用程度相对较强的岩石在单轴压缩条件下表现为脆性张破坏 ,随着侧压的增加 ,便进入剪切破坏 ,岩石应力 -应变曲线表现出明显的脆性和应变软化特性     

高温后无烟煤静动态压缩力学特性研究

为探究温度对煤岩静、动态力学特性的影响规律,首先采用箱式氛围炉在准真空环境下对直径50 mm,高度分别为100和50 mm的2组无烟煤试样进行8种温度水平的热处理(20℃~500℃),然后分别利用液压伺服试验机和分离式Hopkinson压杆对2组试样进行静态单轴压缩和动态冲击试验。此外,还通过扫描电镜和压汞试验获得各种温度后煤样的SEM图像、孔隙率及孔径分布。结果表明,煤样热损伤以300℃为界分为2个阶段,分别以解吸、热破裂等物理反应和热解化学反应为主,孔隙率逐步变大且中大孔占比逐渐增加;煤岩承载和抗变形能力都随温度升高而逐步劣化,第二阶段衰减趋势较第一阶段急剧,500℃后的静、动态抗压强度分别降至常温时的8.41%和16.94%。静载条件下煤样宏观力学性能的温度敏感性比动态冲击时显著,抗压强度和弹性模量的动态增强因子随温度的变化规律不一致。     

干湿循环与动态压缩耦合作用下砂岩力学特性的试验研究

水库的建设与管护过程中,库岸边坡岩石不仅会受到天然降水与水库蓄排水导致的干湿循环作用,还会受到地震、爆破、隧道掘进等动态冲击荷载扰动,二者耦合作用影响着库岸边坡稳定性。为研究干湿循环与动态压缩荷载作用下岩石的力学特性,利用分离式霍普金森压杆对经历不同干湿循环次数的砂岩展开动态冲击压缩试验,分析动力学参数、能量耗散规律、破碎分形维数受干湿循环条件的影响,并借助扫描电子显微镜观测不同干湿循环次数下砂岩的微观结构,揭示砂岩宏观物理力学行为的劣化机制。结果表明：干湿循环作用会削弱砂岩的超声特性和静、动态力学参数。干湿循环次数增加,砂岩单轴抗压强度、弹性模量、P波波速、动抗压强度、动弹性模量与耗散能减小,破碎分形维数增加;干湿循环条件下,应变率增加,砂岩动抗压强度、动弹性模量、动峰值应变、耗散能与破碎分形维数呈增长趋势。微观分析表明：干湿循环条件下砂岩劣化是由于微观结构发生了显著变化,即孔隙增加,颗粒表面受损,胶结弱化,裂纹间距增加。研究结果可为干湿循环条件下水库除险加固设计与施工提供理论基础。     

不同围压与冻结温度下白垩系红砂岩力学性质试验研究

西部立井冻结法施工中,冻结壁岩体受到温度场及地应力场的耦合作用。为研究白垩系红砂岩在地应力与温度耦合作用下冻结后的力学性质,利用围压模拟地应力条件,在不同的温度(20℃,-5℃,-10℃,-15℃)及围压(0,2,4,6,8 MPa)下对红砂岩试样进行冻结处理,并在相同的围压下测试其冻结后的三轴力学性质,分析冻结围压及冻结温度对红砂岩冻结力学性质的影响,并就红砂岩冻结过程中地应力的影响机制进行初步探讨。试验结果表明,冻结时的围压可以提高红砂岩的冻结程度,红砂岩强度、弹性模量相对无围压冻结增加,泊松比下降。随温度降低,红砂岩的黏聚力、内摩擦角、起裂及扩容应力水平均随温度的降低而增加,但黏聚力增加幅度更大。红砂岩冻结后,弹性阶段相对变长,塑性阶段变短,塑性变形储备能力不足。对于多孔弱胶结的红砂岩,冻结过程中的地应力可以提高岩石孔隙的约束能力,抵抗冻胀变形,使冻结作用可以尽可能向次级微孔隙发展。研究结果为西部地区煤矿立井冻结壁厚度及掘进段高设计提供了指导。     

面板堆石坝坝料力学性质试验研究

宜兴抽水蓄能电站初步设计为面板堆石坝。进行室内试验，研究堆石料的物理力学性质与级配，密度，泥岩含量的关系。试验结果表明，堆石料的最大干密度需用振动台试验获得，压实堆石料具有强透水性，低压缩性，破坏应变低，抗剪强度高，各料场级配石料均能够作为面板堆石坝的筑坝材料。在进行了不同级配和泥岩含量的堆石料试验基础上，统计分析了各力学参数与泥岩含量的关系。     

饱水砂岩力学性质软化试验研究

地下硐室围岩在富水条件下强度弱化,对硐室开挖与营运造成威胁。为探究围岩在饱水作用下的力学性质及细观结构特征变化,开展了不同围压和饱水条件下的三轴压缩及扫描电镜试验。研究表明：(1)随着饱水作用的增强,砂岩力学性能不断衰减,当饱水天数达到30 d时,衰减幅度趋于平缓;(2)砂岩饱水劣化效应显著,峰值应力、黏聚力、内摩擦角、弹性模量和变形模量的劣化度累积规律较相似,饱水天数15 d以前累积较快,15 d以后累积速率放缓;(3)砂岩断口多表现为贝纹性状,以韧性破坏为主,围压对断口微裂纹发育起抑制作用,饱水作用促进微裂纹发育。研究成果为饱水作用下岩石力学性能劣化规律研究提供一定参考。