高温作用对煤系砂岩力学性能和能量演化机制的影响

为了研究高温作用对煤系砂岩力学性能和能量演化机制的影响,采用自行研制的高温加热系统和RMT-150B岩石力学测试系统对煤系砂岩进行加热和单轴压缩试验,探讨砂岩强度、变形特征和能量特征随温度的变化情况。结果表明：高温作用后煤系砂岩单轴压缩应力-应变曲线随温度升高表现趋势大致相同,且煤系砂岩逐渐由脆性向塑性转变;不同温度作用后的煤系砂岩峰值强度和弹性模量随温度升高表现出不同程度降低,峰值应变随温度升高大幅增加;经历不同温度作用后的煤系砂岩总应变能和弹性能与温度呈正相关关系,耗散能与温度呈负相关关系;温度对煤系砂岩的破坏模式有显著影响,温度升高使煤系砂岩的破坏形态由单斜面剪切破坏向多剪切面破坏发展。     

高温作用后混凝土力学性能试验研究

混凝土试样经历200～1 000℃高温作用后,用洒水冷却或自然冷却,利用RMT-150B岩石力学试验系统对其进行巴西劈裂和单轴压缩试验.研究其纵波波速、抗压强度、抗拉强度、平均模量以及极限应变等与经历高温之间的关系.试验结果表明,试样抗压强度、抗拉强度、平均模量、纵波波速随温度的升高而降低,峰值应变则随温度的升高而增大;抗拉强度、抗压强度与温度的关系用指数函数表征,平均模量与高温的关系用乘幂函数表征;纵波速度与强度、平均模量成正相关,具有一定的统计关系.冷却方式对抗压强度、抗拉强度、平均模量、峰值应变以及破坏特征影响不明显.试验结果为预测和评估混凝土火灾后的稳定性和安全性以及修复加固设计提供参考依据.     

高温后粗砂岩单轴抗拉强度实验研究

对不同温度（25℃,100℃,200℃,300℃,400℃,500℃,600℃,700℃,800℃,900℃等10个等级）作用后的砂岩试样进行了巴西劈裂实验,分析了粗砂岩单轴抗拉强度经历了不同温度作用后的变化趋势.研究结果表明：在25-150℃时,单轴抗拉强度变化很小;150-500℃时,随着温度升高,单轴抗拉强度单调增加;500-750℃时,单轴抗拉强度单调减小;750-900℃时,抗拉强度基本保持一个定值.总体来讲,粗砂岩的单轴抗拉强度随着温度的增加先增大,后减小.     

高温状态砂岩遇水冷却后力学行为研究

为研究遇水冷却温度对高温状态砂岩力学行为的影响,对处于自然状态和遇水冷却后的砂岩进行波速测试、单轴压缩试验以及试验全过程声发射信号监测.结果表明:试样密度衰减率Kρ和波速衰减率Kv随着峰后遇水冷却温度的降低表现为先小幅度波动再逐渐减小的趋势;随着峰后遇水冷却温度的降低,试样在应力-应变曲线中表现出压密段变短,峰值应变减...     

高温后高强度钢的力学性能试验

通过试验研究了高强度G450钢高温冷却后的力学性能.将高强度G450钢试件分别加热升温至200,300,400,500,600,700,800℃,使用泡沫冷却方式使其冷却至室温,再进行力学拉伸试验,获得了高强度G450钢高温冷却后的应力—应变曲线、弹性模量、屈服强度及极限强度.试验结果表明:钢材经不同温度冷却后会有不同...     

高温作用后再生粗骨料特征性能试验研究

将高温作用后的废弃混凝土经破碎、分解作为混凝土的再生粗骨料，针对再生粗骨料的特征性能进行了一系列的试验研究。试验表明：影响再生粗骨料吸水率的有作用温度、表面粗糙度、粒径和内部缺陷等因素；分析了骨料的压碎指标与基本性能受高温作用的影响规律，为配制再生混凝土提供必要依据。     

高温后GFRP方管力学性能试验研究

为研究高温后GFRP方管力学性能的退化规律,截取GFRP方管局部制成试件,通过20～400℃温度的拉伸、压缩试验,分析高温后GFRP试件的力学性能变化与破坏模式,并结合Weibull模型对高温后GFRP试件的拉伸、压缩强度进行统计分析。结果表明：GFRP试件在400℃后的颜色与形状发生显著变化,试件强度和弹性模量在温度低于300℃时变化较小,而400℃后出现急剧退化。Weibull模型量化了GFRP试件力学性能随温度变化的累积失效概率,为评估高温后GFRP管材性能退化离散性提供了参考。     

Q345D高温力学性能实验研究

采用热模拟机Gleeble-1 500对低合金钢Q345D进行热模拟研究.通过该仪器在不同温度下对Q345D的屈服强度、抗拉强度及延伸率、断面收缩率的变化进行了测试.得出Q345D高温力学性能:800～850℃时随着温度的升高,屈服强度、抗拉强度随之升高;在900～1 300℃温度区间内,温度的升高,其屈服强度和抗拉强度有所降低.对于钢的塑性,在900～1 000℃降低,1 000～1 200℃形成了一个平台,温度高于1 200℃后,钢的塑性迅速降低.     

冻融循环作用下砂岩力学特性与电镜扫描试验研究

通过对取自新疆阿勒泰某隧道的砂岩开展冻融循环试验,在-25℃下冻结9 h,(20±2)℃下融解5 h,为一个冻融循环过程,对岩样分别进行0、5、10、20、30、40、50、60、80次冻融循环。然后,进行单轴压缩试验和电镜扫描试验,得到经历不同次数冻融循环后的饱和砂岩破坏特征、应力-应变曲线、弹性模量、泊松比,并分析该砂岩物理力学特性和破坏断口微裂纹演化与冻融条循环次数之间的关系。结果表明:随着循环次数的增加,该砂岩岩样弹性模量呈不同程度降低趋势,峰值应变呈逐渐增大趋势,而泊松比呈先增加后减小趋势,微裂纹长度、宽度及面积不同程度呈增大趋势,使砂岩损伤劣化不断加剧。     

高温和酸性环境作用下砂岩的能量演化规律与破坏特征研究

砂岩广泛分布于中国山岭地区,隧道经常修建于山岭砂岩地层中,在隧道施工和运营过程中,隧道围岩容易受到高温和酸性溶液的共同影响。本文通过开展单轴压缩试验和计算机断层扫描试验,研究了高温和酸性溶液作用下砂岩的能量演化规律和破坏特征,分析了不同条件下砂岩的抗压强度、弹性应变能密度、耗散能密度、破坏模式及裂隙分布特征。结果表明,高温和酸性溶液对砂岩的能量分布和破坏模式有显著影响,且在不同阶段对砂岩的破坏模式和裂隙分布特征的影响各有差异,高温对砂岩能量分布和破坏模式的影响比酸性溶液对其影响更为明显;此外,砂岩的弹性应变能及耗散能与破坏特征呈明显的线性关系。本研究可以为复杂高温条件下隧道设计及施工和相关隧道工程的稳定性提供理论依据。     

高温作用对大掺量粉煤灰混凝土力学性能影响

研究了高温作用对大掺量粉煤灰混凝土(HFCC)立方体力学性能的影响,探讨了不同加热温度、不同粉煤灰掺量与HFCC残余强度的关系.将粉煤灰掺量30%、40%和50%的混凝土立方体试块加热至250,450,550和650℃进行强度测试,并与素混凝土(不掺粉煤灰)试块进行对比.研究结果表明,随着温度升高,HFCC残余抗压、劈裂抗拉强度均出现明显退化,劈裂抗拉强度退化尤为明显;随着粉煤灰的掺入,粉煤灰掺量对强度退化率的影响具有复杂性:高温后HFCC抗压强度退化率均低于普通混凝土强度退化率;劈裂抗拉强度退化率除粉煤灰掺量30%外均低于普通混凝土退化率.在试验基础上建立HFCC高温后立方体残余抗压强度、残余劈裂抗拉强度与温度、粉煤灰掺量的定量关系,为高温后HFCC材料强度评估及修复提供依据.     

大孔隙率砂岩的试验研究

对大孔隙率砂岩在不同饱和液体情况下的力学特性进行了试验研究,以两种破坏理论对大孔隙率砂岩的破坏特征进行了解释.试验证明:大孔隙率砂岩存在临界围压,随着围压的变化,大孔隙率岩石以压剪破坏为主逐渐转化为以孔隙坍塌破坏为主;在油水转化过程中,也存在临界饱和度,超过此临界饱和度,岩石力学性质发生较大改变.     

高温后灌浆料静动态单轴受压力学性能

灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分。通过36个试件的单轴受压试验,设置静、动态加载应变率,研究高温后灌浆料的力学性能。结果表明：预烘干(105 ℃、120min)结合升温速率5 ℃/min的复合措施抑制了灌浆料(抗压强度85.7MPa)的爆裂;灌浆料试件的失效模式为竖向通缝式开裂;动态加载应变率(0.067s-1)下的高温后试件峰值应力普遍高于静态下的值,最高可达29.6%;高温后灌浆料应力-应变归一化曲线包括上升、下降两部分,二者均呈现非线性发展特征;通过试验数据的拟合分析,建立高温后灌浆料单轴受压归一化静动态本构模型,并将其应用于高温后套筒灌浆连接高应力反复拉压的有限元模拟分析,率先实现模拟对象的套筒外钢筋断裂,且模拟对象的荷载-位移曲线、峰值荷载等特征与实测结果吻合度较高,并得到400℃为高温作用后套筒灌浆连接失效模式转变的临界温度。     

高温后灌浆料静动态单轴受压力学性能

灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分。通过36个试件的单轴受压试验,设置静、动态加载应变率,研究高温后灌浆料的力学性能。结果表明：预烘干(105 ℃、120min)结合升温速率5 ℃/min的复合措施抑制了灌浆料(抗压强度85.7MPa)的爆裂;灌浆料试件的失效模式为竖向通缝式开裂;动态加载应变率(0.067s-1)下的高温后试件峰值应力普遍高于静态下的值,最高可达29.6%;高温后灌浆料应力-应变归一化曲线包括上升、下降两部分,二者均呈现非线性发展特征;通过试验数据的拟合分析,建立高温后灌浆料单轴受压归一化静动态本构模型,并将其应用于高温后套筒灌浆连接高应力反复拉压的有限元模拟分析,率先实现模拟对象的套筒外钢筋断裂,且模拟对象的荷载-位移曲线、峰值荷载等特征与实测结果吻合度较高,并得到400℃为高温作用后套筒灌浆连接失效模式转变的临界温度。     

3种条件下砂岩超声波波速的试验研究

利用自行研制的岩石高温加热装置,对砂岩试件单向约束、双向约束、无约束3种试验条件下高温前后的纵波波速进行试验研究.结果表明:单向约束试验中,随着温度的升高,砂岩Y,Z方向波速与温度的关系曲线基本成二次函数变化,X方向近似直线下降,700℃时砂岩波速降到了2.096km/s;双向约束试验中,砂岩3个方向的纵波波速随温度升高均呈直线下降;700℃时双向约束试验中砂岩纵波波速最多下降了51.793%,无约束试验中1 200℃时砂岩纵波波速最多下降了80%.高温作用后,岩石内部微结构发生变化,温度越高变化越大,主要表现为岩石内部水分不断蒸发,含水矿物的脱水、相变和岩石部分熔融,孔隙率增加,颗粒边界裂纹出现、发展、贯通,微裂隙产生、演化,矿物成分分解,胶结物强度降低,内部结构热应力扩散,矿物颗粒相互摩擦挤压等.     

水泥基材料瞬时高温作用下的爆裂与力学性能

水泥基材料经瞬时高温作用后,随受火温度不同,表现出不同的爆裂与力学性能。研究了掺加不同矿物掺和料的水泥基材料在不同的瞬时高温作用后爆裂与力学性能的影响。结果表明：在100 ℃和300 ℃瞬时高温作用下,所有试样外观完整,未发生爆裂;600 ℃时,所有试件发生粉碎性爆裂。与室温下水泥基材料的物理力学性能相比,在经历瞬时100 ℃作用后,试样的抗压、抗折强度损失率分别达到15%和30%以上;经受300 ℃作用后,强度恢复至室温时强度水平;温度高于300 ℃时,随温度的升高,强度逐渐降低;当温度高于600 ℃时,强度急剧衰减。其中,复掺20%矿粉和10%硅灰的试样经历的低温(≤300 ℃)作用后,抗压、抗折强度均随温度的增加而提高。SEM分析表明,经600 ℃高温作用2 h后,硬化水泥浆体C-S-H整体结构疏松,水化产物连续相被分割为非连续相。     

冻融循环层理砂岩破坏模式试验研究

在西部高寒地区,冻融循环作用对岩石路基稳定性具有不可忽视的影响,易引发一系列的工程地质问题.为研究冻融循环环境下各向异性层理砂岩的损伤特性,选取路基中典型垂直、平行层理砂岩试样开展冻融循环试验研究,基于电液伺服压力试验机进行单轴压缩试验,以应力-应变曲线、力学参数和压缩破坏形态为依据,探究了冻融循环损伤后层理砂岩强度、...     

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℃...