渠道水工混凝土防渗材料破坏性能试验

以新疆某灌区输水渠道防渗为背景，通过水工混凝土材料三轴试验系统，展开混凝土力学破坏试验分析，主要包括加载速率、围压、水灰比等参数对混凝土试件三轴应力应变特征的影响；根据分析结果，随着加载变形速率的提高，水工混凝土试件三轴强度随之提升，但在屈服变形阶段力学特征差异才明显显现；三轴强度、峰值应力等与围压呈正相关关系；在加载速率、围压、水灰比等因素的耦合作用下，水灰比的增大对围压正向促进作用有抑制和减缓作用，但试件变形速率间力学特征愈加明显。相关分析成果和研究结论可作为混凝土防渗材料在水利工程中应用的借鉴参考。     

水库心墙坝体材料混凝土三轴力学特征分析研究

为研究心墙坝体混凝土材料三轴力学特征,设计相应力学破坏实验,研究了围压对混凝土力学特征的促进效应;水灰比愈大,则混凝土峰值应力愈低;三轴加载变形速率愈大,则混凝土峰值应力愈高,但力学特征差异在屈服变形阶段才较显著。三种不同因素耦合影响下,水灰比愈大,围压正向促进效应愈弱,水灰比愈大,则变形速率间力学特征愈显著。论文研究成果可为水利工程中探讨混凝土材料应用提供参考。     

不同水压作用下的混凝土率效应试验研究

利用大型电液伺服多功能动静力三轴仪分析了准150 mm×300 mm的混凝土圆柱体试件在不同水压(0、2、5 MPa和10 MPa)、不同加载速率(10-5、10-4、10-3/s和10-2/s)作用下的力学与变形特性。试验结果表明,混凝土的峰值应力对应变速率的敏感性随围压的增大而增大,峰值应变随围压和应变速率的增大都呈增加的趋势;弹性模量随加载速率的增加总体呈增大趋势,随围压增大变化并不明显;吸能能力随应变速率的增大而增大,而随围压的增大呈先增强后减弱的趋势。     

混凝土试件单轴及常规三轴压缩试验研究

利用SAW-2000型电液伺服微机控制岩石力学试验系统,进行了混凝土试件单轴压缩试验、常规三轴压缩试验,研究了围压在0 MPa和1 MPa时的应力应变曲线,得到了该混凝土试件的峰值强度、弹性模量和泊松比等参数,随围压的增加,混凝土试件的抗压强度将提高21.6%,验证了低围压下混凝土应力应变曲线的五阶段特征.     

真三轴试验下真实应变对塑性混凝土应力 －应变特性的影响

目前国内外学者对于塑性混凝土的研究工作大部分都是基于其小应变假定的基础上进行的, 为了分析塑性混凝土大极限应变对其应力－应变特性的影响,设计了4组塑性混凝土配合比及12个围 压环境进行真三轴试验。研究了塑性混凝土的峰值强度及峰值后曲线特征。结果表明:小应变假定和 真实应变下峰值强度与围压环境的相对变化关系一致,当第三主应力相同时,塑性混凝土的峰值强度随 第二主应力的增大而增大,但增幅越来越小;当膨润土掺量为零时,小应变假定和真实应变下应力－应 变峰值后曲线特征一致,呈现近似塑化或理想塑化特征;当膨润土掺量不为零时,真实应变下塑性混凝 土应力－应变曲线峰值后出面明显下降段,出现明显峰值点。     

砂柱法制样及剪切速率对黏性粗料三轴试验的影响

对砂柱法和常规方法制备的黏性粗粒土三轴试样进行饱和试验,对比其饱和效果,同时为论证砂柱对土体排水效果、应力-应变关系和强度特性的影响,开展砂柱法试样和常规试样在不同剪切速率下的三轴CD剪试验,并讨论剪切速率对试验的影响。试验结果表明：砂柱法配合反压饱和6 h,试样基本饱水均匀;常规试样的速率敏感度较高,随着剪切速率的增大,强度指标φ_d减小、C_d增大,同一围压下,峰值偏应力减小;体应变ε_v与剪切速率呈反比,且围压越大,越不利于土体排水,峰值偏应力减小的幅度越大;剪切速率与E_i呈反比,与B_i成正比,邓肯-张模型参数R_f、k、n、D和F值随剪切速率的增大而减小;砂柱法制备的试样速率敏感度较低,且砂柱法试样在0.3 mm/min剪切速率下具有同常规试样0.03 mm/min剪切速率下相似的三轴应力-应变特征;该方法获取了相近的CD剪强度指标和邓肯张模型参数,同时缩短了试验在饱和-固结-剪切3个阶段的用时,大幅提高了试验效率,具有良好的经济效益。研究结果可为与黏性粗...     

不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性

为研究不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性, 利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪进行不同初始孔隙水压与不同加载速率下的混凝土常三轴试验。结果表明:不同围压下, 混凝土内部孔隙水压的变化规律可分为迅速变化、缓慢变化和趋于稳定3个阶段。不同应变速率下, 混凝土峰值应力随初始孔隙水压的增大逐渐增大, 高应变速率提高了初始孔隙水压力对混凝土峰值应力的影响; 初始孔隙水压力在较大程度上提高了混凝土峰值应力的率敏感性。不同初始孔隙水压力下, 混凝土峰值应力随应变速率的提高逐渐增加。依据试验数据, 基于Weibull统计理论模型构建了混凝土水环境下的经验率型本构方程, 对不同初始孔隙水压下混凝土常三轴动态压缩应力-应变曲线进行描述, 拟合效果良好。这证明所建模型可用来描述不同工况下混凝土应力-应变全曲线及损伤变化规律。     

循环荷载后围压水对混凝土力学特性影响

对不同围压(0, 2, 5, 10 MPa)下的水饱和混凝土试件,历经25次循环荷载作用后(荷载下限140 kN,上限260 kN,频率0.1 Hz),进行了不同加载速率(地震荷载作用下的混凝土应变速率响应范围10-5/s~10-2/s)下的静动态常三轴抗压性能试验。分析了混凝土峰值应力、峰值应变以及损伤特性。结果表明:历经循环荷载后,随着加载速率的增加,混凝土峰值应力增大,峰值应变整体上逐渐增大,损伤变量D增长速度减缓;随着围压增加,混凝土峰值应力和峰值应变逐渐增大,损伤变量D增长速度降低,但损伤极限差值越来越大。基于上述试验结果,得到了历经荷载循环后混凝土动态峰值应力与围压、加载速率有关的经验计算式及历经荷载循环后混凝土动态峰值应变与围压、加载速率有关的经验式。     

基于PFC的先锋闸站移建工程中黏土堆筑料三轴力学特性影响因素研究

为研究先锋闸站移建工程中黏土堆筑料三轴力学特性影响因素,借助PFC仿真计算系统,研究获得了刚度以及颗粒力学特征参数对黏土三轴力学特征影响。研究了刚度对黏土试样力学特征影响较小,平均刚度比每增长0.4,三轴抗压强度增长3.2%,围压并不改变强度受刚度比参数影响的增长幅度。获得了颗粒力学特征参数对黏土试样力学特征影响,弹性模量、内摩擦角与黏土三轴抗压强度均为对数函数关系,且颗粒力学特征参数愈大,黏土试样脆性变形特征愈强,峰值应力后下降幅度愈大;残余强度随颗粒力学特征参数变化均为递增。论文可为研究水利工程中黏土等黏性土体材料力学特性影响因素提供了计算参考。     

乌梁素海湖冰单轴压缩强度特征试验研究

为积累有关纯热力生长淡水柱状冰单轴压缩强度的实际资料,选择黄河河迹湖-乌梁素海的柱状冰制备试样。利用具有严格恒温控温和位移速度控制的电子万能试验机,对垂直冰面加载和平行冰面加载的二类试样进行-2℃、-5℃、-7℃、-10℃和-15℃下不同恒位移速度的试验,研究了应变速率、加载方向及温度对单轴压缩强度的影响。试验结果得到:相应温度下试样的单轴压缩强度随着应变速率的增加,存在先增高到峰值,之后再降低,最后趋于平稳的特征;冰样存在3种破坏形式:鼓胀破坏、剪切破坏和劈裂破坏;在试验温度范围内,冰强度随温度降低有着明显提高;试样单轴压缩强度随温度和应变速率的影响由一个二元统计关系表达;垂直冰面方向加载的试样强度比平行冰面方向加载试样强度大。对于乌梁素海的柱状冰,垂直冰面方向加载的试样峰值单轴压缩强度是平行冰面加载试样的2.1倍;出现峰值强度的应变速率随温度升高而增加;峰值强度随温度的变化能够采用对数函数表达。     

轴对称条件下水泥土强度特性试验研究

通过水泥土等p三轴剪切试验、常规三轴固结排水剪切试验(CD)与三轴固结不排水剪切试验(CU),对水泥土力学特性进行研究,讨论水泥土的应力～应变曲线变化特点和强度特性。试验结果表明:水泥土的应力～应变曲线为软化型,软化程度与围压有关;不同应力路径对水泥土强度有一定的影响,但影响程度较弱;小围压作用下水泥土具有剪胀性,类似强超固结土;高围压下,水泥土类似弱超固结土;残余强度均随围压的增加呈线性增大,CD试验残余强度高于CU试验,残余强度与峰值强度的比值随围压的增大而增大,增大速率逐渐减小;水泥土CU试验的有效强度包线与CD试样强度包线基本一致。     

黄河冰单轴压缩强度的试验与影响因素探究

为进行黄河冰单轴压缩强度的试验,在黄河头道拐水文站附近取冰坯,加工成单轴压缩试验冰样,在实验室测试了其单轴压缩强度。试验温度分别为-3℃、-5℃、-7℃、-10℃、-15℃,应变速率范围10-7s~(-1)~10-2s~(-1)。试样按加载方向分为垂直冰面方向和平行冰面方向,分别测试75个和212个。试验得到250组有效数据,分析结果验证了单轴压缩强度的应变速率效应,建立了单轴压缩强度随应变速率变化的拟合公式;给出不同力学行为下的单轴压缩强度与温度和应变速率的统计关系,进而得到了宽应变速率范围下单轴压缩强度随温度变化的统计关系曲面。此外,试验还推断出河流流向与黄河冰单轴压缩强度之间不存在相关关系,垂直冰面方向加载试样的峰值强度比平行冰面方向加载试样的峰值强度高。     

超贫胶结混凝土的力学特性试验研究

超贫胶结混凝土土石面板坝是水利工程中的一种新坝型。利用高压三轴仪对构成这种新坝型的超贫胶结混凝土的力学特性进行了试验研究，结果表明：超贫胶结材料的应力-应变曲线在轴向应变较小时，基本符合双曲线模型特征；在同一围压下，胶凝材料用量越大，峰值强度越大；在同一胶凝材料含量下，围压越大，峰值强度越大；超贫胶结混凝土具有较大的残余强度，胶凝材料含量越大或周围压力越大，残余强度越大；超贫胶结混凝土材料的抗剪强度随着水泥用量的增大而增大．     

循环加卸载下花岗岩强度变形及声发射特征

为了研究花岗岩在循环荷载作用下的强度、变形及声发射特征,采用MTS815岩石力学试验机开展了单轴和三轴循环加卸载试验。结果表明:三轴循环压缩下偏应力-轴向应变曲线的上凹现象和滞回环的迁移现象相比于单轴不太明显;峰值强度和峰值应变与围压间呈现良好的线性增长关系;单轴循环加卸载下,试样表现出柱状劈裂破坏,而在三轴循环加卸载下,试样则具有明显的剪切破坏特征;前5次的循环下加载、卸载段的弹性模量和泊松比都随着循环次数的增大而增大,而在最后一次加载段弹性模量有所降低;三轴循环下试样在最后一次加卸载破坏时产生的声发射振铃计数要明显少于单轴循环。此外,在单轴循环下,每一次加卸载阶段对应的损伤-时间曲线都会出现平台,而三轴下对应的损伤-时间曲线并未出现明显的平台,表明岩样损伤保持平缓增长。     

防渗墙刚性混凝土单轴及三轴受压的本构关系试验研究

采用简易σ－ε测试系统和日本产动液压伺服铡性试验机进行了防渗墙用刚性混凝土的单轴及三轴受压的全应力－应变试验，并分析了刚性混凝土在受压时不同阶段的破坏行为。成果表明：试验所用的刚性混凝土弹模值较低，比例极限较高，峰值应变较大；低围压的三轴状态下刚性混凝土的轴压强度和弹模随围压增加而增大，但弹强比则相反，这种刚性混凝土作防渗墙墙体材料对周围介质的变形有较好的适应能力，全应力－应变曲线对防渗墙的非线性     

胶凝砂砾石材料抗压强度与剪切强度关系研究

通过胶凝砂砾石材料单轴抗压试验和三轴剪切试验,分析材料的应力应变曲线特征。胶凝砂砾石材料在低应力水平下表现出线弹性性质,随着应力逐步增大进入塑性阶段,直至达到峰值强度,随后随着应变的增大,应力降低,体现出明显的软化特征,最终趋于残余强度。定量分析曲线各阶段特征强度得出,随着围压的增大,胶凝砂砾石材料峰值强度及屈服强度均增大,呈现出较为明显的线性相关性。基于试验数据,建立了三轴试验曲线各特征强度与围压之间的关系,结合三轴试验的应力应变曲线,得到了材料抗剪强度指标值,并拟合材料抗压强度与凝聚力及内摩擦角的曲线函数,建立起三轴试验与单轴试验力学指标之间的对应关系。     

被动围压下钢纤维超高性能混凝土冲击压缩力学特性与损伤特征

【目的】为了研究掺有钢纤维的超高性能混凝土(UHPC)在冲击压缩作用下的力学特性与损伤特征,【方法】基于被动围压的霍普金森压杆,保持冲击气压为0.4 MPa不变,分别测试得到不同钢纤维掺量、不同含水状态UHPC试样的应力—应变曲线,并对其峰值应力、应变、能量耗散特性、损伤演化特征进行分析。【结果】结果显示：钢纤维在UHPC中网状分布,发挥桥接作用使试样动态抗压强度提高,钢纤维掺量为1%时动态抗压强度达到峰值,后随掺量增加有所降低,极限应变变化趋势与动态抗压强度相反,饱和试样峰值应力低于干燥试样,约为干燥试样的80%。【结论】计算了试样在加载三阶段的能量耗散,发现钢纤维可以降低荷载做功。此外,结合耗散能定义了损伤变量D,分析了UHPC损伤演化三阶段,得到钢纤维对损伤演化的抑制作用。     

膨润土与水泥掺比对塑性混凝土变形特性的影响

通过4组不同膨润土与水泥掺比（0.93,0.50,0.35,0.26）的塑性混凝土常规三轴压缩试验,研究了膨润土与水泥掺比对塑性混凝土变形特性（割线模量、峰值应变、体积变形、模强比）的影响规律。试验结果表明,随着膨润土与水泥掺比的降低,塑性混凝土峰值应变和最大体积压缩量均显著降低,即材料抗裂性和变形性能显著降低。膨润土与水泥掺比对模强比的影响规律不一致,膨润土与水泥掺比为0.93或0.50时,塑性混凝土模强比有随围压增加而先增后降的趋势;膨润土与水泥掺比为0.35或0.26时,塑性混凝土模强比表现为随围压增加而逐渐降低的趋势。最后,根据三轴试验结果整理分析了符合Duncan-Chang本构模型的塑性混凝土本构参数。     

密度及应力水平对珊瑚砂强度变形特性影响

为研究密度与应力水平对珊瑚砂强度和变形特性的影响,利用三轴仪,对珊瑚砂试样开展了一系列不同密度、不同应力水平条件下的三轴固结排水剪试验。根据试验结果分析了珊瑚砂密度和应力水平对其应力应变、体积变形特性及强度特性等的影响。结果表明,不同相对密度的试样均表现出剪胀特性,同一初始密度的试样,围压越大其剪胀现象越不显著。珊瑚砂初始切线模量随着围压和相对密度的增大而增大,可近似用直线表示,并建立了初始切线模量与相对密度和围压的关系式。相变点应变随围压的增大而增大,随相对密度的增大而减小。珊瑚砂强度指标φ₀和Δφ随着相对密度的增大而呈线性增大趋势。     

河冰三轴压缩强度特性及破坏准则试验研究

为研究河冰在复杂应力状态下的力学性质及破坏准则,对淡水柱状冰在恒定轴向加载速率(0.4 mm/min)下,分别进行温度-6、-12、-18和-24°C,围压500、1000和1500 kPa的常规三轴压缩试验。得到天然淡水柱状冰三轴压缩应力应变曲线,三轴压缩广义剪应力峰值与温度及围压的关系,以及三轴压缩能量耗散特征,并利用莫尔库仑准则分析温度和围压对河冰强度参数的影响规律。结果表明:在所选试验条件下,柱状冰主要发生单剪破坏和延性破坏;在恒定温度条件下,广义剪应力峰值随围压的增大呈现近似线性增加;在恒定围压条件下,广义剪应力峰值随温度的升高呈现近似线性减小;根据莫尔库仑理论解释柱状冰破坏准则,在4种试验冰温下,其内摩擦角分别为21°、45°、42°和52°,黏聚力分别为1191.6、513.2、861.6和933.4 kPa;从能量特征角度考虑,柱状冰三轴压缩耗散的能量随着围压的增大有逐渐增加趋势。