层状岩石铰接拱全程力学性质试验研究

用模型试验方法研究不同初始纵向载荷、跨厚比条件下铰接拱变形和破坏全过程,得到铰接拱全程纵向载荷、横向载荷、力臂系数与挠度关系曲线。3条曲线都具有峰值前、后2个变形阶段,表明铰接拱破坏是一个渐进过程。初始纵向载荷较低时,3条曲线中力臂系数首先取得峰值,其次是横向载荷曲线,最后是纵向载荷曲线,说明力臂系数对铰接拱破坏最为敏感;初始纵向载荷较高时,3条曲线同时达到峰值。随跨厚比增大,纵向载荷、力臂系数峰值基本不变,横向载荷峰值减小,初始纵向载荷和跨厚比对铰接拱力学性质有重要影响。     

砂岩巴西劈裂疲劳破坏过程中变形与强度特征的试验研究

 利用RMT–150B岩石力学多功能系统,对砂岩巴西劈裂疲劳破坏过程中的变形与强度特征进行试验研究。试验结果表明：常规劈裂试验峰值前的变形与单轴压缩的变形特征大致相同,可分为压密、弹性、屈服和破坏4个阶段;疲劳破坏完全受到常规劈裂全过程曲线的控制,破坏时的变形量与上限载荷(应力)在常规劈裂全过程曲线峰后对应的变形量相当;疲劳试验过程中的变形量(变形速率)与时间曲线类似蠕变特征曲线,可分为初期加速、等速和加速3个阶段;疲劳上限载荷(应力)比、抗拉疲劳强度与循环次数呈负相关,疲劳上限载荷(应力)比是影响岩石疲劳寿命主控因数,试样内部原微裂纹等缺陷分布特征对劈裂疲劳寿命影响显著;疲劳上限载荷(应力)比增加导致疲劳寿命降低,而破坏时拉伸变形基本保持不变。     

循环载荷作用下岩石材料变形场演化试验研究

 将岩石在动载荷作用下破坏过程的应力场直观地表现出来,从变形场演化的角度研究岩石试件的破坏规律是岩石力学变形观测领域一个有重要意义的课题。采用岩石材料破坏过程变形场监测(Geo-DSCM)系统,观测循环载荷作用下岩石材料破坏过程中的变形场演化。岩石试件采用大理岩加工而成,对岩石试件加载的循环载荷为正弦波,其下、上限载荷分别为10,130 kN,频率为0.04 Hz。通过对多个岩石试件的变形破坏过程的观测,从变形场演化的角度总结岩石材料在循环载荷下的破坏规律。试验结果表明：循环载荷作用下岩石的变形经历3个阶段,即均匀阶段、局部化阶段和破坏阶段。岩石在破坏过程中其变形场演化表现出一个规律,即在破坏前夕发生严重的变形局部化现象,形成变形局部化带;变形局部化带中的变形进一步集中,形成宏观裂纹,导致试件破坏。从而可用一种描述变形场局部化特征的统计量(如变形场的方差)来表征变形场演化过程,岩石破坏前发生变形局部化,此统计量会发生突跳。因此,此统计量可用以指示岩石结构的破坏,如果设计现场观测系统,应用此方法有望实现灾害监测与预报。     

圆钢管钢纤维活性粉末混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究圆钢管钢纤维活性粉末混凝土（RPC）短柱的轴压性能,完成了7根外径219~273mm的圆钢管钢纤维RPC短柱轴压性能试验,分析了套箍系数、径厚比对轴压试件荷载-应变曲线和破坏特征的影响。结果表明：套箍系数ξ在0.63~0.88时,荷载-位移曲线在峰值荷载后出现下降段,短柱呈现剪切破坏模式;当ξ≥1时,在到达峰值荷载后,荷载下降幅度明显减小或出现回升趋势,短柱呈现腰鼓形破坏模式。在达到峰值荷载的85%之前,试件处于弹性阶段,钢管纵向应变大于横向应变;弹塑性阶段,钢管横向应变增加较快,其横向变形系数超过钢管的泊松比并逐渐增大,钢管对RPC的约束作用不断增强。随着混凝土抗压强度提高,其横向变形系数减小,钢管对核心区RPC约束效果降低。     

循环载荷作用下周期充水岩石变形规律的研究

针对三峡库区所面临的周期蓄、排水而带来的重大工程实际和理论问题,在综合阐述国内外在有关循环载荷作用下岩石疲劳变形损伤破坏研究成果的基础上,从岩石变形全过程曲线的4个基本阶段及其相应3个特征点角度,提出了探讨循环载荷作用下周期充水岩石变形损伤演化规律的研究思路和基本方法,为正确认识岩体在周期性荷载作用下的破坏机理进而科学地评价工程岩体的长期稳定性奠定了理论基础。     

高温后砂岩静、动态力学特性研究与比较

 通过在SHT4206电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统上对高温作用后砂岩分别进行静、动载荷加载试验,系统地分析比较了热作用后砂岩在静、动载荷加载下的破坏模式、峰值强度和峰值应变的差异,并从微观角度探讨温度对岩石力学性质的影响。研究结果表明：(1) 高温后砂岩的动态力学特性与静态力学特性相比变化显著,随着温度的升高,静载荷时岩石破坏模式表现为劈裂破坏并伴随着脆性断裂,而动载荷作用时岩石破坏模式表现拉伸破坏;(2) 静、动载荷作用下的峰值强度随着温度的升高而明显降低,且基本呈线性关系,静载荷作用下,平均峰值强度从126.37 MPa降到64.76 MPa,降低幅度为48.8%,动载荷作用时,平均峰值强度从176.3 MPa降到83.1 MPa,降低幅度达到了52.9%;(3) 静、动载荷作用下的峰值应变都随温度的升高而增大。温度引起的热应力和微结构的变化导致砂岩力学性质发生改变,以及不同加载方式引起试样内部孔隙扩展和微裂纹的生成方式不同,导致其抵抗外力变形的能力存在差异。     

岩石疲劳破坏过程中的变形规律及声发射特性

利用RMT-150B岩石力学试验系统和Locan320声发射仪，研究了循环荷载作用下岩石疲劳破坏过程中的变形规律和声发射特征，揭示了两者之间的联系。从宏观不可逆变形和微观损伤的角度对岩石疲劳破坏过程进行了初步分析，确定了轴向变形的3阶段规律和横向变形的2阶段规律，论述了选择轴向变形作为宏观损伤参量的合理性。     

CFRP增强方截面钢管混凝土受弯性能研究

以钢管约束效应系数和纵向CFRP增强系数为主要参数,进行16个CFRP增强方钢管自密实混凝土受弯构件的静力试验研究。试验结果表明,试件的弯矩-曲率曲线可以划分为以下三个阶段:弹性段、弹塑性段和软化段;纵向CFRP可以提高试件的抗弯承载力和刚度。对试验结果的分析表明,钢管和CFRP在横向和纵向都可以共同工作;在整个加载过程中,试件变形基本符合平截面假定。应用ABAQUS模拟试件的弯矩-曲率曲线和破坏模态,计算结果与试验结果吻合良好。     

循环加、卸载条件下岩石类材料变形特性的实验研究

从不同位移速率、不同载荷水平和不同岩石孔隙性(如坚硬致密的细粒砂岩和软弱多孔的混凝土加气砖等)3个角度对岩石类材料在循环加、卸载条件下所形成的封闭塑性滞回环的演化规律进行探讨。通过对其实验结果的分析发现:(1)岩石类材料在循环加、卸载条件下的卸载曲线与加载曲线不重合,确实将形成一封闭的塑性滞回环;(2)循环加、卸载条件下,加载曲线段的位移变化量在第1次循环期间变化较大,但从第2次循环开始,其位移变化量的变化并不明显,而卸载曲线段的位移变化量在整个循环加、卸载过程中的变化似乎都不明显;(3)一般而言,位移速率越大纵向载荷–纵向位移曲线的斜率就越大,载荷水平越高第1次循环中载荷卸载至零时所残余的位移量也越大;(4)从第2次循环开始,在每次循环加、卸载完成之后,加载曲线段的起点与卸载曲线段的终点几乎是重合的,即从第2次循环实验开始几乎不再产生新的残余位移量;(5)针对具有不同孔隙性的岩石,在不同位移速率和不同载荷水平时其循环加、卸载条件下的变形响应程度将有所不同。     

周期荷载作用下黄砂岩疲劳破坏变形特性试验研究

为研究周期荷载对工程岩体长期稳定性的影响作用,利用Rockman207岩石力学试验系统对黄砂岩试件进行了单轴条件下不同上限应力和应力幅值的周期荷载疲劳试验。试验结果表明:黄砂岩的疲劳破坏受到静态应力–应变全过程曲线轴向、环向以及体积变形量的控制,在控制曲线的峰值强度或峰值强度之后,疲劳试验过程中会出现"初始破坏";黄砂岩疲劳破坏轴向和环形不可逆变形的3阶段发展规律的本质影响因素是产生的应变速率不同,黄砂岩的疲劳破坏过程是轴向和环向不可逆变形不断累积的过程;在一定条件下,黄砂岩的循环次数–上限应力曲线(N–S曲线)可以用来预测岩石的疲劳寿命。     

隧道及井巷工程超前探测模拟及其偏移技术研究

隧道及井巷工程中前方地质构造超前探测是一项技术难题,目前国内在基于反射波法探测方面开展了大量的应用性研究工作,但较少进行探测方法布置及数据处理技术的研究,在实际工程探测中未取得较为理想的效果。利用多炮检反射波观测系统,通过水槽超声波试验模拟隧道及井巷掘进过程中可能遇到的不同地质条件,进行反射波超前数据采集,并实现了对数据绕射扫描偏移方法处理。探测模拟结果表明,多炮检反射波观测系统对不同地质条件产生的波阻抗差异具有明显的反应,其偏移结果与实际界面位置相吻合,但多层介质探测时对后续界面的分辨率降低。因此必须进一步完善三维多分量立体数据的采集与波动方程数据偏移方法技术的研究,增强对隧道及井巷工程前方复杂地质构造的探测能力。     

Physical investigation on the behaviours of voussoir beams

It is important to understand the behaviour of voussoir beams in the design of underground excavations.There are a large number of discrepancies between the re sults obtained by differe nt researchers so far.To resolve these discrepancies,physically testing the stress distribution at the mid span and abutment of voussoir beam is the key.In this paper,a simple two-block voussoir beam was built with loading system.The displacement and strain of the voussoir beam were measured by a digital image correlation system.The strain distribution along the joints of voussoir beams was firstly revealed.Then,the relationship between transverse load and midspan displacement of voussoir beam was presented.It is found that the stress distributions at the midspan and abutment are different both in shape and depth.The stress distribution is changing as the loading changes as well.     

装配式小箱梁桥荷载横向分布系数探究

以某装配式小箱梁桥为例,采用空间有限元法计算荷载横向分布系数,并与常用的近似计算方法的理论计算数据、实验实测数据进行了对比。结果表明,简支装配式小箱梁桥跨中荷载横向分布系数采用刚接板梁法与空间有限元法及实测挠度、主梁应力得到的横向分布系数较为接近,适用于小箱梁结构设计;先简支后连续装配式小箱梁桥跨中荷载横向分布系数采用等代刚度法与空间有限元法及实测挠度、主梁应力得到的横向分布系数更为接近;杠杆法计算的支点剪力荷载横向分布系数对以上2种结构体系均适用。     

基于试验的型钢混凝土柱抗震性能指标限值研究

收集了206个国内外型钢混凝土(SRC)柱试验结果,分析研究剪跨比、弯剪比、轴压力系数、体积配箍率和配钢率5个主要参数对SRC柱破坏形态的影响,提出以剪跨比、弯剪比划分SRC柱破坏形态的方法。根据现行抗震设计规范和SRC柱的试验破坏过程确定SRC柱的5个性能状态,以构件骨架曲线为基础得到构件各性能状态的位移角限值。在不同破坏状态下,分析各性能状态位移角限值和5个主要参数的关系,得到轴压力系数是影响构件位移角限值变化的关键参数,统计得到与SRC柱5个性能状态对应的变形指标限值,并进行可靠性分析。结果表明该文所给出的破坏形态划分方法能够较好的预测不同的破坏形态|根据轴压力系数给出的SRC柱变形指标限值的保证率在合理范围之内。     

生态钢纤维混凝土弯曲韧性和断裂性能

为掌握生态钢纤维混凝土的弯曲韧性和断裂性能,分别对掺率(体积分数)为1.0%,1.7%,2.4%的2种异形生态钢纤维混凝土和掺率为0.7%,1.3%的原生高强钢纤维增强混凝土进行了无切口梁四点弯曲韧性试验和切口梁三点弯曲断裂试验。研究结果表明:生态钢纤维掺率为1.0%时,无切口梁四点弯曲荷载 挠度曲线和切口梁三点弯曲荷载 挠度及荷载 切口张开位移曲线在达到峰值后都出现局部陡降,试件残余强度较小,断裂韧度值较低,纤维对改善混凝土弯曲韧性和断裂性能的作用较小;当生态钢纤维掺率为1.7%时,混凝土弯曲韧性和断裂性能均得到显著提高,混凝土在变形达到15δ_ult,p（δ_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的挠度）或70D_ult,p（D_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的切口张开位移）水平时,依然具有较高的持荷能力和较好的韧性,波浪型生态钢纤维混凝土断裂能和断裂韧度是素混凝土的27.59倍和8.35倍;生态钢纤维掺率为2.4%时,混凝土弯曲韧性指标、断裂能和断裂韧度进一步增加;掺率为1.7%的生态钢纤维混凝土增韧和抗断裂效果与掺率为0.7%的原生高强钢纤维混凝土相当。     

圆形钢管混凝土叠合构件抗冲击性能试验研究

开展了钢管混凝土叠合试件落锤冲击系列试验,研究了横向落锤冲击荷载下圆形钢管混凝土叠合试件的破 坏模态、整体变形和局部变形特点,将钢管混凝土叠合试件与钢管混凝土试件、钢筋混凝土试件在横向冲击荷载 下的破坏模态进行对比。分析了冲击力、轴力和跨中挠度时程曲线的特征,研究了冲击能量、轴力和钢管厚度等 参数对圆形钢管混凝土叠合试件在横向冲击荷载作用下力学性能的影响规律。研究结果表明,管外钢筋混凝土部 件与核心钢管混凝土部件能够协调互补、共同工作,叠合试件表现出良好的抗冲击性能。在该试验的参数范围内 ,随着冲击能量的增加,冲击力峰值、跨中挠度峰值、冲击持续时间增加;预加轴压力试件的冲击力峰值较大、 冲击力平台值较小;钢管厚度较大试件的冲击力峰值和冲击力平台值较大,跨中挠度峰值较小、冲击持续时间较 短。     

节理化顶板及其稳定性问题研究

采场顶板被高倾角平行节理切割后容易形成所谓的节理梁(Voussoir bcam)结构,这样一种结构是以压力拱形式来维持静力平衡的．当拱端产生的拱推力过大时，不但这种结构本身岩体有可能产生挤破坏，而且会给相邻顶板施加一个很大的抽向水平荷裁。使得和邻顶板岩体有可能产生突然破坏。形成灾害性地压．本文详细研究了节理岩梁的拱推力，定量分析了这种拱推力对相邻顶板稳定性的影响．     

钢筋混凝土梁受弯承载力简化计算

从混凝土受弯构件的基本假定和基本公式出发,推导出采用内力臂系数进行受弯承载力计算的简化公式。经过大量计算,分析了弯矩、配筋率和混凝土强度对内力臂系数的影响。最后,基于在我国混凝土梁纵向受拉钢筋配筋率基本不大于1.6%的情况,建议采用简化公式进行梁配筋设计时。内力臂系数可取0.80(C30混凝土,HRB 40钢筋)或0.85(C35混凝土,HRB 400钢筋)。     

高温后型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为评估火灾后型钢混凝土柱的抗震能力,为其火灾后加固提供参考,进行了11个型钢混凝土柱试件的高温后抗震性能试验。试件在升降温过程中施加恒定轴向荷载,并且在高温后抗震试验中保持相同的轴向荷载水平。试验中考虑轴压比和受火时间对抗震性能的影响,以获取并分析试件的破坏特征、荷载-位移滞回曲线、刚度、延性和耗能能力。试验结果表明：型钢混凝土柱试件在反复荷载作用下由柱底混凝土剥落形成塑性铰,塑性铰长度为0.14H~0.44H(H为柱截面高度);试件在反复荷载作用下出现贯通全柱的黏结滑移裂缝,滞回曲线大致呈梭形,耗能能力较好;较之未受火试件,受火后试件滞回曲线更为饱满,骨架曲线更为平缓,位移延性系数略有增大,刚度和承载力退化明显,耗能能力略有降低。受火时间相同时,轴压比大的试件极限荷载略高,极限位移较小,延性差,耗能能力更强;轴压比相同时,受火时间越长,承载力和刚度下降越明显,延性略有提高,耗能能力变差。