灰岩强度特性的试验分析与数学模拟

以某电站所提供的灰岩岩芯为例 ,对该电站的岩芯的强度特性进行了研究 ,依据单轴压缩试验结果分别提出了风干状态下岩石的单轴抗压强度与高径比 ,自然状态、饱和状态下岩石的单轴抗压强度与横截面积之间的非线形关系式 ,该式可以很方便地在有关工程中为相似岩石估算其强度值提供参考、借鉴。天然状态下的岩石处于三向压缩状态 ,室内三轴压缩试验是岩石应力状态较为真实的反映。针对灰岩的三轴压缩试验结果 ,对其应力应变关系曲线进行了分析与比较 ,并进行了曲线拟合。结果表明 ,岩石的变形可以分为四个不同的阶段 ,围压对岩石的应力应变关系有一定影响 ,用多项式函数拟合应力应变关系曲线是比较理想的。     

南沙群岛珊瑚礁礁灰岩力学特性研究

 对取自南沙群岛永暑礁和渚碧礁的礁灰岩的物理性质和力学性质进行测试,包括声波测试、单轴抗拉强度试验、单轴抗压强度试验和三轴压缩强度试验。试验结果表明,礁灰岩具有较高的孔隙率,远远大于其他岩石,其纵波波速为2 700～3 700 m/s,并随着孔隙率的增大线性减小;礁灰岩的软化性较弱,干燥抗拉强和度饱和抗拉强度相差不大;礁灰岩的破坏形态表明其具有脆性岩石的特点,但又与花岗岩等脆性岩石有本质的区别。在破坏时并不像其他脆性岩石一样具有单一破裂面,而是沿着珊瑚生长线同时出现多个破裂面,并保持较高的残余强度,礁灰岩的这种破坏模式是由其特殊的岩体结构决定的。     

化学腐蚀下灰岩力学效应的试验研究

结合三轴压缩试验结果，详细分析了不同化学溶液作用下，化学腐蚀对灰岩全应力．应变过程曲线各阶段的影响特征，并对化学溶液的腐蚀影响机理进行分析，获得了不同化学溶液对灰岩变形及强度腐蚀效应的影响规律。     

砂浆-灰岩双相材料剪切强度及压剪断裂判据探析

针对某重力坝工程提供的砂浆与灰岩材料的圆柱体试件，采用RMT—150多功能刚性伺服试验机，分别进行了灰岩的单轴压缩试验与砂浆—灰岩双相材料的胶结面直剪试验，通过试验可获得灰岩的弹性模量、泊松比和双相材料胶结面的抗剪强度与强度参数。基于应力强度因子的概念，给出了压剪断裂的判据，可用来评价坝体的抗滑稳定性。建立了胶结面的强度参数与试件尺寸、弹性模量及灰岩的剪切模量与弹性模量的关系式，为实际工程提供参考。     

混凝土材料剪切强度的试验研究

目前在水利、岩土、隧道、石油等工程中混凝土材料处于塑性状态,需要按弹塑性理论来分析计算,因此必须知道衬砌混凝土材料的剪切强度参数,即黏聚力c与内摩擦角φ,但目前国内尚无确定的统一方法和标准。借鉴岩土抗剪强度试验原理,在现有试验设备条件下,提出将直剪试验与单轴抗压试验相结合的方法来测试混凝土的剪切强度。通过对不同强度等级混凝土进行室内试验,得到相应强度等级混凝土剪切强度指标c、φ值,同时利用理论公式和有限元超载法对不同等级混凝土剪切强度进行理论与数值验证,结果表明本研究提出的抗剪强度试验方法与剪切强度指标是基本准确可靠的。     

隧道围岩单轴强度试验研究

岩石力学参数的确定在岩石工程中是极其重要的，本文通过对隧道白云质灰岩、钻孔白云质灰岩以及角砾状白云岩进行单轴压缩试验，分析与比较了不同隧道部位的围岩以及不同类型围岩的荷载一位移曲线。     

岩盐力学特性的试验研究

针对岩盐这一特殊性质的岩石，进行了基本的力学特性试验，包括单轴压缩、间接拉伸及变角剪切。通过试验，发现无水芒硝岩盐是一种软岩，强度较低，变形较大。在单轴压缩变形破坏过程中，具有与普通岩石试件不同的四阶段性特征。另外，由变角剪切试验结果分别获得了无水芒硝和钙质芒硝岩盐的强度曲线方程。     

中粒辉长岩单轴三轴压缩试验研究

研究了中粒辉长岩在饱和、风干两种状态下的单轴和三轴压缩强度变形特性。在单轴和三轴压缩试验中得到了应力与各种应变之间的关系曲线,采用回归分析得到了强度准则和强度参数c,φ值,分析了围压和含水量对中粒辉长岩的影响。     

两种不同沉积类型界面盐岩力学特性试验研究

 金坛含盐系为一套浅湖相–泻湖相–蒸发岩相成盐构造,由机械沉积与化学沉积作用共同形成;潜江含盐系湖盆环境为常年性较深水分层盐湖,主要在深水、缺氧、静水环境下以机械沉积形成,因此2种沉积类型界面并不相同。针对2种不同沉积类型界面盐岩,分别进行单轴、三轴压缩及剪切试验研究,深入分析试验过程中盐岩力学特征变化情况及其力学含义,同时对试样破坏特性进行对比分析。研究发现：2种界面盐岩试样都表现出较好的延性特征,未发生崩溃式破坏;裂纹集中分布于界面处,纯盐岩段均少见裂纹生成,与金坛盐岩试样相比,潜江盐岩界面对试样变形的限制作用更突出;2种界面盐岩试样剪切峰值应力与纯盐岩相当,说明界面剪切破坏由盐岩的力学特性决定。研究成果对进一步深入研究我国不同地域层状盐岩地下储气库选址与建设具有一定参考意义。     

压裂酸化中近缝区灰岩强度弱化效应试验研究

采用静态高温酸蚀试验和常规岩石力学试验,探讨胶凝酸对于灰岩的强度弱化效应,给出灰岩的应力-应变曲线,分析灰岩的破裂特征。试验结果表明,在与相同配方的胶凝酸反应后,灰岩弹性模量大幅降低,泊松比略有上升,单轴强度约为酸蚀前的20%,强度弱化效应明显;在反应过程中,基质型灰岩和裂缝型灰岩在反应速度、刻蚀模式上存在明显差异。在与相同配方的胶凝酸反应过程中,塔中裂缝型灰岩的反应速率约为轮古基质型灰岩反应速度的3倍。在与胶凝酸反应过程中,裂缝型灰岩的刻蚀模式为局部深度刻蚀,基质型灰岩的刻蚀模式为表面均匀刻蚀。该项研究可为现场酸压设计及优化提供有效的技术参数,具有重要的工程意义。     

粘土的抗剪强度指标试验对比分析

抗剪强度是土的重要力学性能之一,室内剪切试验主要有直剪试验、三轴试验、无侧限抗压强度试验。实际工程中常采用较为简便的室内直剪试验来确定土体抗剪强度中内摩擦角φ和黏聚力c。试验表明,对同样性质土样进行直剪试验和三轴压缩试验得出的内摩擦角φ和黏聚力c相差较大。说明了两者之间的差异。     

残积红粘土的力学特性试验研究

通过对某建筑工地地基土的单轴固结压缩和固结不排水三轴剪切试验研究,得出了其地基土—残积红粘土的固结压缩特性,以及原状土和重塑土在不同围压下的破坏形式的变化,主应力差(σ1-3σ)和有效应力比(1σ′/σ3′)与轴向应变ε之间的关系,原状土和重塑土的孔隙水压力和轴向应变ε的关系等一系列的力学特性。     

残积红粘土的力学特性试验研究

通过对某建筑工地地基土的单轴固结压缩和固结不排水三轴剪切试验研究，得出了其地基土—残积红粘土的固结压缩特性，以及原状土和重塑土在不同围压下的破坏形式的变化，主应力差（α1-α3）和有效应力比（α1′／α3′）与轴向应变ε之间的关系，原状土和重塑土的孔隙水压力和轴向应变ε的关系等一系列的力学特性。     

碳酸盐岩强度特性试验研究

碳酸盐岩单轴抗压强度试验结果表明,其应力-应变曲线可分为压密、弹性变形和塑性变形直至破坏三个阶段,白云岩的三个典型变形阶段比灰岩更为明显.灰岩在塑性变形达到破坏后,残余强度持续下降,最终维持在一稳定值;白云岩在塑性变形达到破坏后,其残余强度在峰值强度附近动荡回升,相应的单轴抗压强度明显高于灰岩,而角砾状灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩的应力-应变曲线和强度变化规律则介于灰岩和白云岩之间.     

灰土浸水强度特性试验研究

通过对干湿灰土试样的室内三轴试验,分析养护龄期、含水率、围压以及干湿两种不同状态等因素对灰土应力应变曲线的影响。试验结果表明：灰土的养护龄期达到90d后其强度增量逐渐减小;配制灰土的含水率宜小于最优含水率;浸水后灰土的强度降低20％～30％,而降低程度随围压增加而有所减少。     

蠕变作用后大理岩强度与变形特性试验研究

为研究蠕变行为对岩石力学性质的影响,分别在裂隙压密阶段、弹性阶段、裂隙稳定扩展阶段和非稳定扩展阶段,对大理岩进行不同应力水平和时间的蠕变预处理,卸载后再进行单轴压缩破坏试验,分析不同条件蠕变作用后大理岩强度与变形特性的变化规律,同时提出采用体变速率进行岩石变形阶段划分的新方法。结果表明:(1)裂隙压密和弹性阶段蠕变对大理岩力学性能起强化作用,随蠕变时间增长,强度和弹性模量增大,泊松比减小,且弹性阶段蠕变的强化程度大于压密阶段。裂隙稳定扩展阶段蠕变呈现相反的变化规律,起劣化作用,而岩样在非稳定扩展阶段蠕变预处理时快速破坏;(2)依据扩容速率可将岩石变形过程分为3个阶段,分别为平稳压缩阶段、加速扩容阶段及减速扩容阶段;(3)裂隙压密和弹性阶段蠕变后,大理岩峰值扩容速率随蠕变时间增长略有减小,裂隙稳定扩展阶段蠕变后则随蠕变时间增长显著增大;(4)原始岩样和蠕变作用0 h后岩样的单轴压缩破坏形态以单一剪切面破坏为主。随蠕变时间增长,裂隙压密和弹性阶段蠕变后岩样破坏形态转为沿轴向劈裂破坏,裂隙稳定扩展阶段蠕变后转为剪切、劈裂组合破坏,除几条主裂隙外,还伴随众多次生裂隙。     

抚州泥质粉砂岩饱和单轴抗压强度试验研究

岩土工程勘察任务之一是为设计提供相应的岩土设计参数,试验研究表明,反映岩石工程性质的一些主要物理参量之间存在着密切联系,这种联系表现在它们之间有着较好的相关性。本文对抚州泥质粉砂岩的饱和单轴抗压强度与其它物理量之间相关性进行了对比试验研究,通过回归分析,建立了饱和重度与饱和单轴抗压强度、点荷载试验强度与饱和单轴抗压强度以及饱和单轴抗压强度与割线模量和三轴抗压强度的相关方程,初步实现了由易测的物理量估算难测或测试技术要求高的物理量。同时分析了现有点荷载试验强度与单轴抗压强度经验公式的适用性。     

含天然节理灰岩加、卸荷力学特性试验研究

为模拟一般地下节理岩体开挖加卸荷效应,进行含天然节理灰岩试样的加轴压、卸围压应力控制试验及常规三轴压缩试验,得到2种试验条件下的全应力-应变曲线.对试验后的岩样破坏特征、强度和变形特性的分析结果表明:无论是常规三轴压缩还是加轴压卸围压试验,其破坏均有沿节理面和穿切节理面2种方式.常规三轴压缩表明,当节理面与最大主应力夹角＜40°时,岩样为穿切节理面破坏,当夹角＞40°时,岩样为沿节理面破坏.对加、卸荷试验而言,2类破坏看不出与夹角的关系.加、卸荷试验沿节理面破坏试样的峰值强度、残余强度都明显低于穿切节理面破坏试样的峰值强度和残余强度.加、卸荷破坏试验中,沿节理面破坏试样没有明显的屈服阶段,峰值强度后强度迅速降低,没有出现三轴压缩破坏中的屈服和强度提高过程.     

南阳膨胀土变形与强度特性的三轴试验研究

对南阳膨胀土做了4种应力路径的三轴试验，即控制吸力的各向同性压缩试验、控制净平均应力的收缩试验、控制净平均应力的膨胀试验、同时控制净室压力和吸力的排水剪切试验，结果表明：膨胀土各向同性压缩屈服特性仍可用一般非饱和土的LC屈服线描述；不同围压下的收缩路径的屈服吸力随围压增大而减小，且屈服后的收缩指数接近各向同性压缩屈服后的压缩指数；非饱和状态下的内摩擦角近似等于饱和状态下的有效内摩擦角，总粘聚力随吸力增加而线性增大；在各向同性压缩试验和三轴剪切试验过程中，土样含水量随净平均应力的变化都近似为线性关系。