冻融循环下钙质砂岩力学特性及其损伤劣化机制的试验研究

通过室内试验的方法,研究了水化学溶液和冻融耦合作用下砂岩的损伤劣化机制和物理力学特性。对浸泡在不同的化学溶液条件下的砂岩分别开展冻融循环试验研究,并对不同冻融循环次数下砂岩的物理力学特性进行量测。研究发现:不同水化学溶液和冻融循环耦合作用下,砂岩试样损伤劣化模式不同,2种主要模式为颗粒剥落、片落模式和裂纹模式。强酸性环境下(pH=3.0),砂岩物理力学特性的冻融循环损伤劣化程度最大,强碱性环境(pH=12.0)次之;在中性至弱碱性环境下,其冻融损伤劣化程度虽然有一定的缓解,但仍随着循环次数的增加而不断加剧。Na_2SO_4溶液的浓度越大,砂岩试样冻融系数的降低速率越大;0.01 mol/L NaHCO_3 pH=9.0下砂岩试样的冻融循环劣化程度相对0.01 mol/LNa_2SO_4 pH=9.0下小;岩石的冻融损伤劣化与其所处的水化学环境密切相关,水化学溶液对砂岩有一定的化学腐蚀作用,水化学溶液与冻融循环的耦合作用对岩石的损伤劣化是相互促进的,共同影响着砂岩的损伤劣化程度。     

水岩作用下损伤砂岩强度劣化规律试验研究

针对震后边坡岩体在降雨或库水浸泡作用下易出现变形破坏的现状,选取典型砂岩为研究对象,对岩样先进行循环加卸载损伤作用,再进行浸泡–风干循环水岩作用试验,对损伤砂岩在水岩作用下的劣化效应和机制进行详细研究。结果表明:(1)循环加载作用导致的岩石矿物颗粒界面滑移、局部接触变形和破坏不仅使得岩样产生塑性变形,而且使得岩样内部形成初始损伤;(2)在浸泡–风干循环水岩作用过程中,损伤砂岩的抗压、抗剪强度劣化效应明显,具有明显的时间效应和非均匀性;(3)与完整岩样相比,损伤岩样的强度劣化速度更快,说明水岩作用对损伤岩样的耦合损伤效应明显,这也能较好解释一些震后边坡在经历多个浸泡或者降雨周期后容易失稳的原因。     

受腐蚀钢筋砼材料基本性能与受弯构件的试验研究

对从实际腐蚀环境下的厂房上拆卸下来的构件进行了材性试验及构件弯曲试验,给出了受腐蚀钢筋砼结构的力学模型和受力分析.     

酸性条件下砂岩剪切破坏特性试验研究

运用自主研发的煤岩细观剪切试验装置,选取三峡库区三叠系上统的须家河组细砂岩开展室内不同pH值溶液浸蚀后的剪切试验,并借助图像处理技术对砂岩试件在剪切载荷作用下裂纹的时间演化规律进行试验研究,探讨裂纹开裂与砂岩浸蚀程度之间的关系。研究结果表明：岩石在不同时间点剪应力与裂纹演化有明显的相关性,表面裂纹的萌生到失稳断裂是在相对较短的时间内完成的,砂岩的破裂几乎是产生于矿物颗粒边界与胶结物中的绕晶破裂,仅在极少数应力高度集中区域的颗粒上才会出现穿过颗粒的破裂;随着化学溶液酸性的增强和浸蚀时间的延长,砂岩浸蚀程度增大,抗剪强度降低,砂岩剪切破坏时的裂纹开裂宽度相应增大,裂纹开裂情况愈加复杂;化学溶液是引起岩石强度和变形衰减的一个重要原因。     

水化学腐蚀对砂岩力学特性影响的试验研究

通过砂岩在不同水化学溶液中浸泡后的常规三轴压缩试验,对比分析受不同 pH 值、不同浓度和不同化学成分的化学溶液腐蚀后砂岩的变形特性、强度特性及其微细观结构特征,并监测化学溶液中Ca2+,Mg2+离子浓度的变化规律,初步探讨砂岩试样的水化学腐蚀机制。试验结果表明：化学腐蚀后,砂岩试样有从脆性向延性转化的趋势;砂岩的力学参数均有不同程度的降低,并且,砂岩力学参数的劣化程度与其物理化学参数之间存在密切的关系,试样的孔隙率或纵波波速变化越大,或溶出的离子浓度越多,其力学参数的降低程度越大。引入新的损伤参量来定量地表达试样力学参数随水化学损伤的演化过程。     

渗透环境下化学腐蚀裂隙岩石破坏过程的CT 试验研究

 通过CT扫描试验研究渗透及无渗透环境下受化学腐蚀及未受化学腐蚀预制裂隙砂岩的三轴压缩破坏过程,分析试件破坏过程中各层面的CT数变化规律,并对渗透环境下不同试验阶段试验参数的变化规律以及渗透环境对砂岩强度的影响进行分析。试验结果表明,在微裂隙扩展与主裂隙贯通的过程中,对于无渗透环境,由于微裂隙发育导致裂尖处有所密合,之后随着试件的破裂CT数逐步减小;而对于渗透环境,由于孔隙水压力作用,在此过程中裂尖处无密合现象,而是继续开裂,CT数继续减小直至破坏。试件破坏后,无渗透环境下试件破坏时产生的裂隙较单一,而渗透环境下由于渗透作用和孔隙水压力作用,试件破坏时产生的裂隙相对来说较复杂,说明渗透环境对试件的破坏损伤作用较大。在试件变形从应力–应变曲线的线性阶段开始到裂尖破裂阶段,渗透环境的影响对应力以及变形所经历的时间大小起主要决定作用;在试件变形从裂尖破裂到裂隙贯通阶段,应力以及变形所经历的时间受化学腐蚀程度和渗透环境共同影响。渗透环境对砂岩强度的影响非常明显,无渗透环境下试件的强度远大于渗透环境下试件的强度,如试件经浓度为0.01 mol/L,pH值为2的NaCl溶液腐蚀后,其强度只有无渗透环境下的16.6%。     

深部盐水环境下砂岩力学及渗透特性试验研究

为研究深部盐水层CO2储存中不同盐水环境下砂岩的力学及渗透特性,采用常规三轴压缩、声发射监测和渗透试验相综合的方法,研究了不同盐水砂岩试样在不同围压下CO2渗透率、强度及变形特性的变化规律,并结合微观结构揭示不同盐水溶液对砂岩渗透及强度特性的作用机制.研究结果表明:不同溶液饱和砂岩试样的CO2渗透率、峰值强度、损伤阈值...     

水岩化学作用对砂岩力学特性影响的试验研究

为研究水岩化学作用对砂岩力学特性的影响,将桃源水电站的红砂岩加工成标准圆柱形试样,对其进行不同化学溶液作用下的腐蚀试验,获得红砂岩化学腐蚀过程中相对质量变化规律,同时测量记录各化学溶液pH值。利用岩石三轴测试系统对各种化学溶液浸泡后的红砂岩进行三轴压缩试验,探讨不同的化学溶液对红砂岩力学特性的腐蚀效应,获得水化学溶液对红砂岩强度和变形特性的影响规律。结果表明,试样质量的变化和化学溶液性质有关,试样相对质量变化存在明显差异。pH=13的化学溶液pH值随时间的增长有小幅度下降,其余化学溶液pH值随时间增长均趋于弱碱性(pH≈7.9)。根据溶液pH值的变化、试样相对质量的变化,分析化学溶液对岩石的腐蚀程度。三轴压缩试验结果表明,不同化学溶液对红砂岩力学性质的影响不同。离子成分及pH值均对红砂岩力学特性产生较大影响,各种化学溶液腐蚀后岩石的峰值强度、残余强度、弹性模量均有不同程度的下降。室内试验的结果可为构建红砂岩化学腐蚀条件下本构模型提供重要的试验资料。     

干–酸侵蚀下深地白砂岩动静态损伤特性研究

保证地下开采作业的安全性,事关工程人员生命财产重大问题。以岩体损伤为研究立足点,提出“三试一模”多方位岩体损伤机制研究方法：从干–酸侵蚀、一维冲击、单轴压缩三个试验角度探讨白砂岩损伤过程中岩体的能量、物理力学参数等演化劣化规律,并构建岩体损伤统计本构模型,以进行损伤劣化验证。结果表明：(1)干–酸侵蚀环境中,岩体损伤率由初期反应平缓到初中期、中后期反应加剧,后期反应逐渐殆尽,损伤反应基本与氢离子浓度指数成正比。(2)冲击后,岩体的峰值应力、弹性模量随着干–酸侵蚀次数的增加呈降低趋势,整体上损伤表现为软化现象;侵蚀后期2项力学指标整体上的变化速率呈上升趋势,岩体损伤劣化加剧。(3)单轴压缩下,岩体随着轴向荷载的加重,弹性势能随之增大,其能量增长速率不明显,在轴向荷载80 kN左右处,弹性势能占总能量的比例最小;岩体塑性耗散能呈非线性增长趋势：在早期的3个阶段,塑性耗散能占总能量的比例变小,到后期塑性阶段即临近损伤破坏时,塑性耗散能占比呈增长趋势。(4)假定白砂岩的岩体强度遵循Weibull分布,构建可较好地反映白砂岩残余强度的岩体损伤统计本构模型,并借助单轴压缩试验结果对该模型的准确性进...     

不同应力路径下砂岩力学特性的试验研究

利用WDT–1500多功能材料试验机对砂岩试样进行定围升轴、卸围升轴及定轴卸围这3种不同应力路径下的三轴试验,并从变形特性、强度特性和破坏特性及其机制分析等方面对砂岩试样的力学特性进行对比分析研究。结果表明：相对于定围升轴,卸围升轴及定轴卸围下砂岩的强度有所降低,而其侧向变形和相同主应力下的扩容量明显增加,尤其在卸围升轴下的扩容量最大;不同应力路径下,砂岩的变形和强度特性主要受初始轴压和初始围压的影响,而围压加载速率对砂岩力学性质的影响不明显。定围升轴下试样呈现剪切破坏,而卸围升轴和定轴卸围时试样常常呈现出张剪破坏特征。     

受酸腐蚀砂岩的统计本构模型

基于钙质胶结砂岩受酸腐蚀机理主要为碳酸钙溶解导致孔隙扩大并且其分布具有随机性的事实，提出用Weibull分布函数反映岩石非均匀性的方法，建立受腐蚀岩石的非线性弹性本构方程。采用无扰动CT数计算了岩石的损伤变量，所得结果可用于估算均匀性系数，为酸雨地区岩石力学性质研究提供可借鉴的思路。     

硫酸腐蚀钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验研究

化工厂房、污水管道和酸雨等环境中有较高浓度的硫酸,受硫酸腐蚀后,钢筋混凝土梁表层混凝土严重损伤,混凝土强度显著降低,梁受剪性能产生较大变化。考虑混凝土腐蚀层厚度和剪跨比等因素,对硫酸腐蚀钢筋混凝土梁受剪性能进行试验,研究混凝土腐蚀层厚度和剪跨比对钢筋混凝土梁截面应变、开裂荷载、破坏形态、承载力以及挠度等影响规律。研究结果表明:腐蚀梁破坏形态主要受剪跨比影响;随着腐蚀层厚度增加,梁截面应变和开裂荷载增大;承载力减小;变形增大。基于硫酸腐蚀对混凝土强度、剪跨比和截面尺寸等影响,提出硫酸腐蚀钢筋混凝土梁受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

预应力锚固结构腐蚀介质作用下的耐久性 试验研究

 基于对预应力锚固结构腐蚀影响因素的分析,选取pH值、时间、应力水平及材质作为影响预应力锚固结构腐蚀的主要因素进行分析,并对各因素正交组合后进行预应力杆件的室内加速腐蚀试验。得到预应力锚固结构在腐蚀介质作用下的外观规律性表现,并分析影响预应力锚固结构腐蚀的各种因素对于单位长度腐蚀量及断面损失率等指标的影响规律。试验结果表明,随pH值的增大,单位长度腐蚀量呈现出递减趋势,总体呈负指数形式发展;而随着时间的延长,腐蚀量不断增加,但腐蚀量增量逐渐减小,呈幂函数形式发展,而应力水平对于单位长度腐蚀量的影响并不显著。所得到的拟合公式能够正确地反映单位长度腐蚀量与各因素之间的关系,也为工程中预应力锚固结构使用寿命的预测奠定了理论基础。     

水作用下砂岩断裂力学效应试验研究

 消落带是库岸边坡稳定的敏感地带,在库水位反复升降作用下,岩石的断裂韧度变化规律对库岸边坡的稳定性十分关键。以三峡库区典型库岸边坡砂岩为研究对象,针对库岸边坡消落带的实际赋存环境,设计长期浸泡和浸泡–风干循环作用2种试验方案。试验结果表明：(1) 长期浸泡和浸泡–风干循环作用下砂岩试样有明显“变软”的趋势,其断裂韧度、抗拉强度和抗压强度劣化趋势基本一致,劣化幅度在试验初期较为明显,后期逐渐趋于平缓;(2) 各力学参数劣化的幅度差别较大,其中,断裂韧度劣化最快,抗拉强度次之,抗压强度劣化相对较慢;(3) 比较而言,在浸泡–风干循环作用下,砂岩的各力学参数劣化趋势更加明显,说明在模拟库岸边坡消落带水–岩作用时,浸泡–风干循环作用是不可忽略的因素。研究成果对大量存在的库岸边坡稳定性分析具有重要参考价值,同时,相关试验方法也可以为类似试验提供参考。     

钢管聚丙烯纤维砂浆短柱动态性能试验研究

对3根钢管普通混凝土短柱和6根钢管聚丙烯纤维砂浆短柱进行轴压动态试验,研究应变率、径厚比对钢管聚丙烯纤维砂浆短柱动态力学性能的影响。试验结果表明:应变率ε为10-4s-1时,壁厚为2 mm的钢管聚丙烯纤维砂浆短柱相对于准静态应变率ε=10-5s-1时其极限承载力、初始弹性模量分别提高了5.80%、42.8%,峰值荷载对应的应变降低了6.77%。在试验参数范围内,在极限承载力、峰值荷载应变上,钢管聚丙烯纤维砂浆短柱比钢管普通混凝土短柱对应变率更敏感;在弹性模量上,钢管普通混凝土短柱比钢管聚丙烯纤维砂浆短柱对应变率更敏感。     

火灾下钢框架结构非线性反应分析与试验研究

采用不平衡力法 ,进行火灾下钢框架结构非线性反应分析。该方法可模拟结构的实际升温过程 ,考虑材料非线性和几何非线性的影响 ,并可考虑截面温度的非均匀分布并介绍了最近完成的三榀钢框架抗火试验情况。通过试验进行分析 ,验证了方法的有效性和可靠性。     

泥岩和砂岩嵌岩桩承载特性室内试验研究

针对重庆地区侏罗系沙溪庙组中风化砂岩和泥岩的特性,在室内开展两种基岩类型的模型试验,着重从嵌岩深度和基岩特性两方面探讨大直径嵌岩桩的承载能力、轴力传递规律、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥特性。试验结果表明:4根模型桩的沉降随荷载的增大均呈缓变型增长,在相同嵌岩比下,提高桩周岩层的强度,可提高嵌岩桩的承载能力,更充分地发挥桩侧摩阻力,但桩端阻力的发挥会受到影响;试桩的桩侧摩阻力占桩顶荷载的80%以上,均属端承摩擦桩,其分布呈"上大下小"双峰模式,且随嵌岩比的增大,靠近桩底的峰值有向下退化的趋向。     

氯离子腐蚀与碱集料反应双重破坏因素作用下混凝土膨胀行为的研究

进行了氯化钠与碱集料反应双重破坏因素作用下混凝土的膨胀试验，目的是研究有氯化钠存在时碱集料反应的规律。试验中采用了高低两种不同碱含量的混凝土，浸泡液用1N NaCl、1N NaOH及其分别与3％和7％的NaCl的复合，碱集料反应环境温度为38℃。研究结果表明，不论何种复合，高碱含量混凝土的膨胀均比低碱含量的混凝土高；对于低碱含量混凝土，在早期，1N NaCl溶液对混凝土膨胀的值高于1N NaOH溶液，NaOH与NaCl的复合会导致更低的膨胀值，但在后期，结果正好相反；对于高碱含量混凝土，则不论在早期还是后期，1N NaCl溶液对混凝土膨胀的值均低于1N NaOH溶液，NaOH与NaCl的复合会导致更高的膨胀值。     

蒙皮支撑C型檩条在风吸力作用下性能的理论分析及实验研究

基于压型钢屋面板在风吸力作用下，檩条下翼缘受压，蒙皮作用不能有效发挥这一点，通过对Ｃ型截面檩条在风吸力作用下的理论与足足实验研究的结果，为今后改进设计方法提供了依据。