裂隙与持续荷载影响下砂浆锚杆腐蚀退化的试验研究

锚杆是岩土工程中应用最广泛的锚固结构之一。锚杆腐蚀严重影响锚固结构的长期使用性能,导致锚固工程过早失效破坏。砂浆锚杆的腐蚀退化机理尚不完全清楚,特别是考虑到岩体的天然裂隙和锚杆所受到的持续荷载作用。本文考虑天然裂隙和持续荷载,开展了锚杆腐蚀退化综合试验研究。对不同位置裂隙的混凝土-砂浆-锚杆试件进行了腐蚀试验。采用可施加持续应力装置对锚杆施加连续的轴向载荷,并采用电化学方法加速锚杆腐蚀。通过对不同腐蚀时间的锚杆进行拔出试验,得到了腐蚀试件的黏结滑移关系。进一步讨论了天然裂隙和连续荷载对锚杆腐蚀特性、腐蚀机理和黏结性能退化的影响。结果表明,锚杆腐蚀显著降低了砂浆锚杆的黏结强度和临界滑移长度。腐蚀程度为3.45%~4.98%的锚杆黏结强度较腐蚀前下降39.5%~65.8%。锚杆在天然裂隙附近更容易发生局部腐蚀。天然断裂越靠近加载端,腐蚀引起的黏结强度退化越严重。轴向载荷越大,腐蚀退化越明显。本研究解释了砂浆锚杆在裂隙岩体中的腐蚀退化机制,为锚杆支护耐久性设计提供了参考。     

倾角对裂隙岩体力学特性影响试验模拟研究

为了解决工程中遇到的裂隙岩体的开挖与防护问题,用水泥砂浆制作试样,模拟具有不同倾角的贯通裂隙岩体,利用电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆分别对试样施加静、动荷载,分析倾角对裂隙岩体静、动态力学性能的影响.结果表明,裂隙岩体的破坏具有脆性破坏的特征;其强度具有应变率敏感性,随着应变率的提高,强度也得到提高;倾角对裂隙岩体的静、动态力学性能有影响,静态荷载下的抗压强度在裂隙倾角为45°时最小,O°和90°时最大,而动力荷载下的抗压强度则是在裂隙倾角为30°时最小,90°时最大.     

基于LS-DYNA的砂岩动静组合SHPB数值模拟

为了研究动静组合SHPB加载下砂岩变形破坏、能量演化特性,运用LS-DYNA软件建立相关数值模型,在满足一维应力和应力应变均匀化假定的前提下,以轴压和围压为变量进行模拟分析.模拟结果表明：轴压比小于0.4时,砂岩动态抗压强度表现出线性率效应,轴压和围压使得砂岩发生压剪破坏和层间错动破坏,对砂岩能耗规律影响较大,但单一能量的变化趋势几乎不受影响;一维动静组合模拟中,轴压为20 MPa时,随着加载应变率的增加,能量利用率先增加后减小,轴压为40 MPa时,能量利用率持续下降;三维动静组合模拟中,围压对于能量利用率的影响规律较为复杂,但总体上呈下降趋势.     

动静荷载试验在桥梁检测中的应用

近年来随着公路运输业的发展,公路运输成为货运主要方式之一.同时道路交通事故、桥梁塌陷事件也屡见不鲜,货运车辆超载是导致桥梁质量降低、寿命周期缩短的主要原因之一,同时由于桥梁建设过程中赶工期、方法不当、管理不严、降低材料标准等都会降低桥梁的质量,因此为确保桥梁安全使用需要对其做承载力鉴定.桥梁荷载试验是目前测定桥梁实际可...     

动静组合加载下含不同倾角裂隙岩石的力学特性与破坏规律

深部裂隙岩体开挖受初始地应力和外界动力扰动的共同作用. 本文基于改进的霍普金森压杆和数字图像相关技术, 对完整和含不同裂隙倾角的花岗岩进行预静载下的冲击试验, 研究了动静组合加载下预制裂隙对岩石动态力学响应和破坏特性的影响规律. 结果表明, 完整试样和含不同裂隙倾角试样的峰值应变和动态强度随着轴向静压的增加而减小, 加载方向90°的裂隙对峰值应变、动态强度和组合强度只有较弱的降低程度, 而45°和0°裂隙则有明显的降低作用. 含90°裂隙试样在中低轴向静压下发生剪切-拉伸复合破坏, 在高轴向静压下发生剪切破坏. 含45°和0°裂隙试样在不同的轴向静压下由于预制裂隙的影响均发生宏观剪切破坏. 基于数字图像相关技术发现, 在宏观裂纹(包括剪切和拉伸裂纹)形成前的微裂纹均属于拉伸裂纹, 含45°和0°裂隙试样, 在预制裂隙尖端要远早于其他位置产生的拉应变和剪应变集中.     

二维裂隙岩体渗流数值模拟技术研究

如何准确地描述岩体裂隙水的流动状态是一个重要课题.与原位实验相比,利用数值模拟方法研究裂隙岩体渗流问题,具有高效、经济、可重复性强等特点.然而,较准确的岩体裂隙网格模拟和裂隙水流动模拟系统的设计与实现,是数值模拟方法研究的两个难点.非连续裂隙网络仿真主要采用Monte Carlo技术,结合裂隙统计学特征,进行随机模拟.先研究区域内随机生成符合地质统计学规律的裂隙网络,再对渗流有贡献的裂隙进行筛选并自动离散,最后利用水量均衡原理计算出各节点的水头.通过开发相应的程序包,提高岩体裂隙渗流计算的规模和准确性,为进一步研究水在岩石中的作用打下基础.     

三维动静组合加载下花岗岩能量耗散试验研究

利用改造的三维霍普金森试验系统(split Hopkinson pressure bar, SHPB),选取4个轴压水平(25, 50, 75和100 MPa)和4个围压水平(0, 5, 10和15 MPa),对应开展4种应变率(约70, 90, 110和130 s^-1)下花岗岩三维动静组合加载试验研究,分析静载轴压、静载围压和应变率对花岗岩受冲击过程中能量耗散的影响规律,并讨论其破坏模式。试验结果表明:轴压增大时,花岗岩破坏时单位体积吸收能逐渐降低;围压或应变率增大时,单位体积吸收能逐渐升高。岩石储能极限在能量耗散过程中发挥关键作用,且不同情况下具体表现不同:储能极限与初始储能的差值影响岩石受冲击时的吸能值;当岩石在静载下进入损伤阶段初期时,储能极限与初始储能的比值决定岩石受冲击时的释能值;当岩石在静载下进入损伤阶段后期甚至发生屈服时,储能极限值正比于岩石释能值。此外,岩石破坏模式与单位体积耗散能关系密切:应变率相似静载组合变化时,破碎程度与单位体积吸收能变化呈负相关;静载组合确定应变率梯度变化时,破碎程度与单位体积吸收能变化呈正相关。     

三维动静组合加载下花岗岩能量耗散试验研究

利用改造的三维霍普金森试验系统(split Hopkinson pressure bar, SHPB),选取4个轴压水平(25, 50, 75和100 MPa)和4个围压水平(0, 5, 10和15 MPa),对应开展4种应变率(约70, 90, 110和130 s^-1)下花岗岩三维动静组合加载试验研究,分析静载轴压、静载围压和应变率对花岗岩受冲击过程中能量耗散的影响规律,并讨论其破坏模式。试验结果表明:轴压增大时,花岗岩破坏时单位体积吸收能逐渐降低;围压或应变率增大时,单位体积吸收能逐渐升高。岩石储能极限在能量耗散过程中发挥关键作用,且不同情况下具体表现不同:储能极限与初始储能的差值影响岩石受冲击时的吸能值;当岩石在静载下进入损伤阶段初期时,储能极限与初始储能的比值决定岩石受冲击时的释能值;当岩石在静载下进入损伤阶段后期甚至发生屈服时,储能极限值正比于岩石释能值。此外,岩石破坏模式与单位体积耗散能关系密切:应变率相似静载组合变化时,破碎程度与单位体积吸收能变化呈负相关;静载组合确定应变率梯度变化时,破碎程度与单位体积吸收能变化呈正相关。     

裂隙岩体断裂破坏扩展数值模拟研究

为进一步了解复杂裂隙断裂破坏过程,基于断裂力学理论,采用PFC2D软件对不同裂隙数量岩体进行数值试验,分析裂隙倾角、围压等因素对岩体强度及裂纹扩展的影响规律。研究表明：随着裂隙倾角增大,单裂隙峰值应力和起裂应力先减小后增大,当围压由2 MPa增加到8 MPa时,峰值应力约从120 MPa增大到160 MPa,且起裂应力随着围压增大而增大,与理论分析结果一致;双裂隙倾角为30°和45°裂隙扩展以翼型裂纹和次生斜裂纹为主,裂隙倾角为60°和90°时主要为共面次生裂纹;不同围压下,随着预制裂隙数量增多,裂隙岩体试样峰值应力逐渐减小。研究成果为进一步探索裂隙岩体失稳破坏规律提供参考。     

离散裂隙网络对岩体力学特性影响数值模拟研究

为了研究结构面对破碎岩体力学参数的影响,以溧阳抽水蓄能电站地下厂房工程建设为例,在现场围岩地质条件、岩体结构特征及岩体质量分级等研究的基础上,分别选取主厂房顶拱、上游边墙和下游边墙三处裂隙的密度、迹长和倾角等参数进行统计,基于Monte-Carlo法构建离散裂隙网络,最后通过三轴压缩试验离散元模拟研究离散裂隙网络对岩体...     

预应力路堤附加围压场与围压增强效应

利用ABAQUS建立预应力路堤（PE）三维有限元模型,以侧压板（LPP）宽度1.2 m,边坡坡率1∶1为例,分析其内部附加围压场的分布特征. 结果表明：随距路堤坡面水平向深度增加,板体覆盖侧附加围压由浅层 “腹鼓形”差异分布逐渐过渡至深部的较均匀分布;板体3个外延区的附加围压均随坡面水平向内深度先增后减,以不同峰值围压扩散角将预应力扩散至路堤受荷核心区,且峰值扩散角依次为：板外上侧<板外左、右两侧<板外下侧. 基于强度折减法,分析预应力路堤整体稳定性能,并探寻板间距的优化设计方法和思路. 开展典型路堤填料的系列静动三轴试验,论证预应力加固结构能有效提高填料的静动力抗载和抗变形性能,并建立填料临界动应力与围压间的经验式,可以为补强铁路路堤土围压提供参考.     

Dynamic response and failure behavior of rock under static-dynamic loading

Dynamic response and failure behavior of rock under static-dynamic loading were studied. The effects of initial static load on the total energy dissipated during the failure process of specimen were analyzed. To simulate the engineering situation that in-situ rock experienced and obtain the dynamic loading with an intermediate strain rate, a low cycle fatigue load with the frequency from 0.5 to 5 Hz was adopted by servo-controlled Instron material testing system. The results show that the obtained strain rate increase with the increase of load frequency. The initial static load has great influence on both the energy and dynamic response of rock. Both the energy and the maximum failure load Pf decreases with the increase of initial static load. Pf under the static-dynamic loading is larger than that under only the static loading but less than that under only the dynamic loading. The load-displacement curves become nonlinear as the pre-added static load reaches the transition point which is about one third of static strength. With the increase of initial static load, Young‘s modulus decreases and poisson ratio increases. It shows that rock has a lower strength and a tendency to soften under a higher initial static load. Rock may be broken more easily static-dynamic loading than under only the dynamic loading. The proposed method is useful in the investigation of constitutive relationship and failure behavior of rock under quasi-dynamic loading.     

静动组合荷载下混凝土高温后的双轴动态力学性能

由于试验的复杂性,高温后混凝土在复杂应力状态下的动态力学性能研究一直较少,但在建筑物火灾和国防军事防护工程中,混凝土结构多处于多轴应力和冲击荷载的共同作用下.为研究静动组合荷载下混凝土高温后双轴动态力学性能,采用真三轴静、动力综合加载试验系统,使用真三轴试验机预先施加双轴轴压,再利用SHPB试验装置,分别对常温(25℃...     

某大跨度钢管混凝土拱桥静动载检测、病害及其加固分析

为了评估已建重型公路桥梁的荷载工作性能,有必要进行动静载实验方案.建立了有限元模型,设计了5个跨度的静载实验,用ANSYS计算了拱脚最大水平推力(工况1),吊杆轴力(工况2),拱脚最大负弯矩(工况3)、主拱圈最大正弯矩(工况4),纵梁(包括边纵梁和中纵梁)最大正弯矩(工况5)应力、应变参数;用Midas计算了动载实验各个工况的模态和动挠度.以第16实验跨为例子,评价了该桥的工作状况:振动频率大于理论计算频率,且平均超出规定值的12%,说明该桥在动荷载作用下刚度不能满足设计要求.最后提出了加固和维修方案,并对施工难易,效率进行了比较,可供国内外同类型桥梁检测和维修加固借鉴.     

有压水环境下循环荷载历史对饱和混凝土动态力学特性的影响

为研究有压水环境中循环荷载历史对混凝土动态力学性能的影响,对历经不同荷载循环次数（0、25、50、100次）的水饱和混凝土试件（在2 MPa围压水环境中）进行了不同应变速率（10^-5、10^-4、10^-3、10^-2/s）下的常规三轴静动态压缩试验,分析了混凝土材料的峰值应力、峰值应变、弹性模量、吸能能力等基本力学参数的变化规律和机理。结果表明：同一加载速率下,水饱和混凝土的峰值应力、弹性模量和吸能能力均随循环次数的增长呈现出先增大后减小的规律,并且峰值应力和吸能能力增减的转折点随着应变速率的提高而向荷载循环次数增大的方向平移,峰值应变整体上呈减小的趋势;相同荷载循环次数后,峰值应力、峰值应变和吸能能力随着加载速率的增大而逐渐增大,并且荷载循环次数越大,率效应越显著,弹性模量随着加载速率的增大而逐渐较小。     

PHC管桩上浮现象以及处理预防

本论文通过实际工程中上浮的PHC管桩的检测数据特征介绍了桩的上浮现象,分析产生桩上浮现象的原因,对上浮桩的抗压承载力检测方法和工程处理及预防措施提出了一些建议。     

深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究现状与展望

我国煤矿正在逐步进入深部开采阶段,深部煤岩体在高温高压作用下的力学性质和工程响应。与浅部煤岩体在低温低压作用下的力学性质和工程响应有着本质的区别．综合分析了我国目前在深部煤岩体高温高围压下力学性质研究现状,指出了目前深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究在实验条件、试验的范围、试验理论基础方面存在的问题,并提出今后深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究方向,对当前我国煤矿深部开采具有重要的理论和现实意义．     

深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究现状与展望

我国煤矿正在逐步进入深部开采阶段,深部煤岩体在高温高压作用下的力学性质和工程响应,与浅部煤岩体在低温低压作用下的力学性质和工程响应有着本质的区别.综合分析了我国目前在深部煤岩体高温高围压下力学性质研究现状,指出了目前深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究在实验条件、试验的范围、试验理论基础方面存在的问题,并提出今后深部煤岩体高温高围压下力学性质的研究方向,对当前我国煤矿深部开采具有重要的理论和现实意义.     

高压空化水射流破岩主要影响因素的研究

为了探讨高压空化水射流的空蚀能力与水力参数、岩石性质的相互关系及各参数影响破岩效果的内在机理,通过在不同泵压和围压条件下,针对不同孔隙率的岩石对高压空化水射流破碎岩石效果进行了一系列实验研究.结果表明:空蚀效果(空蚀质量、空蚀深度)随泵压增加成二次函数关系增加,随围压增加成二次函数关系减少;空泡云长度随泵压的增加而增大.随围压的增大而减小,并能较好的拟合成三次曲线函数关系,空泡云长度直接决定有效靶距,从而影响空蚀效果;本实验条件下,泵压在7 MPa时发生空化现象,并能破碎单轴抗压强度为96MPa的砂岩;岩石的孔隙率对空化水射流的破岩能力影响较大,孔隙率越高的岩石越容易被空化水射流破碎.     

砖砌体剪压复合受力动,静力特性与抗剪强度公式

在砖砌体模型关于剪压复合受力相关性的静力与动力试验研究的基础上,提出了基于可靠度分析并与修订中的砌体结构设计规范放建筑抗震设计规范相过渡的拟合公式,该式以“变摩擦系娄”的剪摩理论模式。统一了依据主拉应力理论和剪摩理论的抗剪强度计算方法,公式形式简单,物理概念明确,计算结果与两本规范公式十分接近,实现了新旧方法的衔接并偏于安全,为规范的修订提出了新的建议。