自然状态和饱和水状态混凝土峰值应力、峰值应变及弹性模量的对比分析

为了研究湿态混凝土的力学性能,对不同应变速率(10-5、5×10-5、10-4s-1)、不同围压(0、4、8 MPa)下自然湿度和水饱和混凝土做了常三轴压缩试验,并对比分析了两种湿度混凝土在三轴试验下的峰值应力、峰值应变及弹性模量的变化情况。结果表明,在相同围压、相同应变速率下,水饱和混凝土峰值应力较自然湿度混凝土小,弹性模量较自然湿度混凝土大,两种湿度混凝土峰值应变变化无明显规律。围压对湿态混凝土抗压性能影响大于应变速率对湿态混凝土抗压性能的影响。     

循环孔隙水压后的混凝土动态损伤特性研究

利用10MN大型多功能静动力三轴仪对经历不同循环孔隙水压(0、1、3、5、7 MPa)作用后的混凝土进行不同应变速率(10~(-5)、10~(-4)、10~(-3)s~(-1))下的压缩试验,分析其力学特性,并基于改进的能量法损伤表达式研究了不同应变速率对混凝土损伤发展的影响。结果表明,当应变速率较低时,混凝土的峰值应力、峰值应变随循环孔隙水压力值的增大呈减小趋势,损伤曲线比较分散,且增加循环孔隙水压力混凝土损伤将提前;当应变速率较高时,峰值应力、峰值应变呈现不同程度的上升,曲线较为集中,增加循环孔隙水压力使混凝土的损伤发生滞后。     

冻融劣化与荷载预损伤对混凝土应变率效应的影响分析

利用10MN多功能三轴仪和TR-TSDRSL冻融仪,对历经不同冻融循环后混凝土进行一定幅值的加载历史后,按照不同加载速率单调加载直至破坏,开展了冻融劣化混凝土单调荷载历史后的单轴试验。试验结果表明,冻融劣化混凝土预加载历史与峰值应变和残余变形皆呈一次线性关系,同干燥状态下混凝土预加载历史和峰值应变的关系相同;随应变速率和预加载历史的提高,冻融劣化混凝土弹性模量单调增大,预加载历史的增强作用更明显,两类变化均存在明显的阈值;分析了混凝土的破坏形态与破坏机理,冻融劣化混凝土加载过程存在一个"压密"过程,应力应变全曲线在峰值应力处存在"应力平台",冻融次数越大,"应力平台"持续应变越长。     

双轴受压下混凝土动态力学特性试验研究

为了解双轴受压下混凝土动态力学特性,采用真三轴材料试验机,对边长为300 mm的立方体混凝土试件在应变速率为10-5、10-4、10-3s-1下进行双轴动态受压试验,研究了双轴受压下混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变等力学特性,并与单轴压缩试验进行了比较。结果表明,双轴应力状态下的力学参数与单轴应力状态时相比均有所提高,且双轴受压时混凝土的各项力学参数受侧压力和加载速率的共同影响,并呈现出不同的变化规律。     

动态三轴压缩下混凝土的能量演化规律

为探究复杂应力状态下混凝土变形破坏过程中的能量演化规律、揭示混凝土变形破坏的本质特征，利用静动力三轴仪进行不同应变速率(10^-5、10^-4、10^-3、10^-2/s)与不同侧向围压下(4.5、6.0、9.0、12.0 MPa)的混凝土三轴动态力学试验，研究了动态三轴压缩下混凝土的总能量密度、弹性应变能密度和耗散能密度随轴向应变的演化规律，进一步分析了应变速率和侧向围压对混凝土能量演化规律的影响。结果表明，随轴向变形的增加，混凝土的总能量密度和耗散能密度呈非线性增加，弹性应变能密度先增大后减小。应变速率和侧向围压的增大均提高了混凝土的单位储能极限，且混凝土的储能极限表现出较强的速率敏感性；储能极限与侧向围压近似呈线性关系；随侧向围压的增大，混凝土储能极限的速率敏感性呈降低趋势。     

考虑围压的混凝土损伤特性试验研究

为了研究水饱和状态混凝土在不同围压下(0、2、5、10 MPa)的损伤特性,对直径150mm、高300mm的圆柱体混凝土试件进行了三轴压缩试验,并定义损伤变量D,选用Weibull-Lognormal损伤本构模型分析了常三轴下不同水围压对混凝土损伤特性的影响。结果表明,0 MPa饱和水环境与干燥无水压下混凝土的损伤变量走势大致相同;应变为4×10-3时,损伤变化差值达到峰值;应变为7×10-3时,损伤达到同一水平为0.81;应变到达4×10-3之前,损伤变量的增长速率逐渐增大;应变在4×10-3~7×10-3之间时,损伤变量增长速率较大并基本恒定不变;应变超过7×10-3时,损伤变量增长速率逐渐减小。     

改装应变控制式三轴仪在减载土体中的应用

针对基坑开挖卸荷的实际应力状态,改造了常规应变控制式三轴仪,设计了符合基坑开挖过程中侧向减载土体受力特点的三轴试验方法,通过对武汉地区饱和粉质粘土进行排水条件下侧向减载的普通三轴试验,获得土体应力-应变、体应变-轴向应变及轴向应变-水平向应变关系曲线.试验结果表明,改装后的应变控制式三轴仪可代替应力控制式三轴仪实现土体侧向卸荷应力路径的模拟.     

基坑开挖卸荷土体的应力应变及抗剪强度分析

基于基坑开挖侧向减载载的应力路径,选取武汉地区具有代表性的粉质粘土进行了排水条件下真三轴试验和普通三轴固结剪切试验,得出基坑侧向土体在不同应力状态下的应力与应变、轴向应变与水平向应变和轴向应变与体积应变间的变化关系,并探讨了试验土体的强度变化规律,获得了卸荷土体参数.试验结果表明,相同应力条件下,不同应力状态的土体变形特性不同,在实际开挖围护工程中应根据卸荷土体的实际受力状态考虑采用不同的设计方法和围护体系.     

冻融劣化混凝土冰冻状态下单轴动态劈拉力学性能研究

为研究冻融劣化混凝土冰冻状态下的动态力学性能,利用10 MN动静三轴仪对经历不同冻融循环次数(0、10、20、30、40次)后冰冻状态下的混凝土进行不同应变速率(10-5、10-4、5×10-4、10-3、5×10-3/s)下的单轴劈拉加载试验,分析了冰冻状态下混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量随应变速率和冻融循环次...     

干燥与饱水状态下石英杂砂岩蠕变力学特性

以某水利枢纽工程右岸岩质边坡石英杂砂岩为例,采用显微镜及X射线衍射仪分析岩石矿物成分,通过干燥和饱和状态下石英杂砂岩的室内分级加载单轴蠕变力学试验,获得不同轴应力和不同含水状况下的岩石瞬时应变、蠕应变及总应变,揭示了不同含水状况下石英杂砂岩的蠕变力学特性。结果表明,在不同轴向压力作用下,随着轴向应力的增加,石英杂砂岩的轴向和径向应变均增大,且径向应变占总应变比例大于轴向应变;在不同含水状况下,饱和状态的石英杂砂岩应变明显大于干燥状态下应变。     

不同应变速率条件下不同尺寸混凝土

针对建筑工程中混凝土单轴抗压速率特性的尺寸效应问题,利用10 MN大型多功能静动力三轴仪做了混凝土材料在不同尺寸（150、300、450 mm立方体）和不同应变速率（10-5、10-4、10-3、10-2/s）下的单调压缩试验,分析了不同应变速率、不同试件尺寸下的混凝土峰值应力、应变等变化规律,并在此基础上,运用数学统计理论建立了考虑尺寸效应的混凝土动态本构模型,对模型中相关参数与应变速率的相关性进行了分析。     

基于轴-径环状分层CT扫描的岩石冻融损伤分析

为研究岩石在冻融循环作用下的破坏损伤机理,结合CT扫描分析法,提出了一种基于轴-径环状分层精确CT扫描的岩石冻融损伤分析方法,将该方法运用于三峡库区砂岩的冻融循环损伤分析,并对各阶段损伤砂岩进行三轴加载试验。结果表明,同一冻融循环次数下,砂岩体积CT值由外向内不断增大,且越靠近外圈层体积CT值减幅越大;随着循环次数增加,损伤变化表现为由外向内的渐进式损伤破坏,在初始损伤阶段,损伤集中于砂岩外层,体积CT值、三轴峰值应力及破坏应变变幅较小;深层损伤阶段,砂岩外部外圈剥落,冻融损伤侵入内部,此时体积CT值、三轴峰值抗压强度及破坏应变变幅明显增大。该方法对岩石冻融损伤分析及冻融灾害防治具有重要的现实意义。     

立洲水电站运行期调压井应力应变分析

为了解立洲水电站调压井应力应变情况,采用三维弹塑性损伤有限元法计算了正常运行工况、检修工况时的调压井同一高程处、不同高程处的应力应变数值,发现正常运行工况时的应力应变幅度大于检修工况。同一高程处调压井周边最大主应力为压应力,最大主应力值基本相等,呈对称均匀分布状态;随着高程的降低,调压井上游侧的最大主应力呈增大趋势,且在高程2 025～2 125m处检修工况下的最大主应力大于正常运行工况。在正常运行工况时同一高程处调压室周边最小主应力为拉应力,在检修工况时井筒中下部为拉应力、上部则为压应力,最小主应力值基本相等,呈对称均匀分布状态;随着调压井高程的降低,调压井上游侧的最小主应力呈增大趋势,检修工况下的最小主应力变幅极小。阻抗板上部应力分布较为复杂。同一高程井筒周围各点水平向位移量、沉降量基本相同,随着高程的降低水平位移量、沉降量逐渐增大,但检修工况下的水平位移及沉降变幅很小。计算结果表明,调压井外水压力对调压井衬砌结构的应力、变形影响均小于内水压力作用工况,因此在进行调压井配筋设计时应将内水压力作用下的正常运行工况作为控制工况。     

冻融劣化后预加载历史对混凝土损伤特性影响

为了研究冻融劣化和荷载预损伤对混凝土动态损伤特性的影响,利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪及TR-TSDRSL冻融仪,对历经不同冻融循环后混凝土进行一定幅值的加载历史后,按照不同应变率单调加载直至破坏,并通过Najar能量法对损伤变量D进行了定义,从弹性模量、应变速率和预加载历史三个因素对试件进行损伤分析。试验结果表明,随应变速率的增加,混凝土强度总体呈线性增长,强度增加比例为40%左右,两者拟合后发现预加载历史对混凝土强度的增幅更敏感;随着预加载历史的增大,混凝土强度呈现出先增大后减小的趋势;弹性模量、应变速率和预加载历史三者之间预加载历史的损伤率敏感性更高。随着预加载历史的增大,正式加载时混凝土的压密阶段提前,损伤快速发展阶段提前。     

金沙江向家坝水电站坝基砂岩蠕变特性研究

选取了金沙江向家坝水电站坝基的典型砂岩试样,采用三轴压缩试验对砂岩蠕变特性进行研究,分析了流变失稳破坏时的特征及砂岩的轴向、侧向和体积应变的全过程蠕变曲线异同点,对砂岩的长期强度进行预测分析。试验结果表明,砂岩存在一个起始蠕变应力阈值,每级荷载下的蠕变曲线之前都存在一个瞬时应变且随着围压的增大和偏应力的增大幅度越来越小,轴向瞬时应变与偏应力具有很好的线性关系;侧向和体积变形则存在明显的蠕变三阶段,加速阶段要比轴向快且两者的蠕变曲线形状相似,在同一围压和同一级偏应力下侧向蠕变量比轴向及体积的大,其蠕变发展最快;砂岩的长期强度可用等时偏应力应变曲线簇来进行确定,采用体积偏应力应变曲线簇更适宜,在已有的流变模型中伯格斯模型能较好的反映砂岩蠕变特性。     

基于内时损伤的混凝土拱坝结构分析方法研究

根据混凝土拱坝筑坝材料力学特性和损伤拉压变形的不同特点,建立了应变空间内统一的本构关系和损伤演化方程,描述了混凝土在复杂应力状态下的力学性能,并以某混凝土单曲拱坝为例,分别采用自编三维有限元数值分析程序、拱梁分载法和有限元等效应力法计算了不同工况下坝体最大主应力值。结果表明,本文所建本构模型正确、有效,为混凝土拱坝结构分析提供了参考依据。     

砂卵砾石料变形与强度特性三轴试验研究

对不同密度的某砂卵砾石料试样进行了三轴固结排水剪切试验,研究了密度对砂卵砾石料强度、应力应变性质的影响。结果表明,随密度的增大,试样的强度指标呈增大趋势;不同围压下,随密度的增大,破坏时的轴向应变具有减小的趋势,且在低围压下这种趋势较明显;密度越大,试样的剪胀性越强,发生相变时的轴向变形和体积变形越小;试样发生相变时的应力水平一般大于0.5,因此在对高土石坝进行应力变形分析时应合理考虑粗粒土的剪胀性。