冲击荷载下花岗岩层裂断口细–微观试验研究

为综合研究花岗岩细观特征和层裂断口微观特征,利用霍普金森杆装置对花岗岩杆件进行不同冲击荷载的层裂试验,通过晶体矿物学研究矿物细观结构,利用高速摄影仪研究细观裂纹扩展,采用能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)和扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)研究试样层裂断口面微观结构,最后运用分形原理,定量计算层裂断口的粗糙度。试验结果表明:花岗岩的矿物细观结构对层裂破坏具有重要影响,其中,长石、石英、云母作为花岗岩的主要成分,表现尤为突出;同时,这些矿物的分布也影响着细观裂纹的扩展。EDS和SEM图片的微观分析表明不同矿物具有不同的微观断裂特征,断口整体上的破碎程度和粗糙度,都有随着冲击荷载增大而增大的趋势,这种趋势在分形维数值的结果分析中得到了验证。     

冲击荷载作用下岩石动力特性的试验研究

应用高压气枪冲击试验设备对大理岩样进行了不同固体冲击速度下的冲击试验,探讨岩石类材料在冲击荷载下作用下的破坏过程和动力特性。共对9组大理岩样进行了冲击试验,试验时固体冲击速度逐渐增加,速度范围是126.2～531.9m/s。得到的初步试验结果如下:当固体冲击速度较低时,岩样整体没有崩解破碎,局部发生破碎,且随着冲击速度的增大,产生的微裂纹会逐渐增多;当固体冲击速度较高时,岩样整体发生崩解破碎,且随着固体冲击速度的增大,破碎后的岩样中细颗粒的含量增大,即随着固体冲击能的增大,岩样的破碎程度逐渐增加。     

冲击载荷作用下硬岩层裂破坏的理论和试验研究

 理论分析半正弦冲击入射加载波形下的层裂破坏特性,推导产生层裂破坏的位置和层裂厚度。利用改进的霍普金森压杆装置产生的半正弦波形对花岗岩试件进行层裂破坏试验。采用高速摄像仪记录试件层裂破坏的全过程。试验结果表明：岩石试件在半正弦入射加载波形情况下,首先如理论推导结果一样只产生了一层层裂破坏,但是随着时间的推移,岩石试件后续又产生了多层层裂;高速摄影仪和动态应变仪所采集到的分析结果均表明后续产生的层裂是由于入射加载过程中已经对岩石试件产生了损伤,以致在很弱的残余反射波作用下继续产生破坏而出现多层层裂。因此,研究岩石等脆性材料的层裂破坏规律,不但要根据最大拉应力瞬间断裂准则分析入射加载波和反射卸载波相互作用所产生的破坏效应,而且要考虑损伤对材料的影响。理论分析和试验方法对研究岩石的层裂破坏及其他相关特性具有一定的指导意义。     

外保温抗裂砂浆性能试验研究

采用单因素分析试验的方法,研究了粉煤灰、聚丙烯纤维和复合外加剂不同掺量对抗裂砂浆性能的影响。试验结果表明,随着粉煤灰、聚丙烯纤维掺量增加,抗裂砂浆的抗裂性明显改善,但粉煤灰的掺量过高或过低将使抗裂砂浆的抗压强度降低;复合外加剂的掺量过高或过低均会导致砂浆的干缩率、开裂指数增大。综合分析,抗裂砂浆最佳配合比为粉煤灰掺量40%,聚丙烯纤维掺量0.5%,复合外加剂掺量0.8%,水灰比0.7,灰砂比1∶3.5。     

聚丙烯纤维抗裂砂浆的试验研究

裂缝是混凝土与砂浆应用中存在的重大问题。不少学者对普通硅酸盐水泥砂浆的收缩裂缝问题进行了大量研究,但纤维的种类、掺入量,以及纤维应当满足的物化性质等尚未形成定论。本文针对加入了脱硫石膏、矿粉等矿物掺合料的普通硅酸盐水泥砂浆,研究了纤维的尺寸、形状及掺入量对砂浆性能的影响。     

高性能砂浆的抗裂性能试验研究

本文从砂浆的抗拉强度、块体的粘结强度、材料的干缩性以及热胀系数等4个方面,对高性能砂浆的抗裂性能进行试验研究和分析,得出了高性能砂浆抗裂性能的试验成果。     

岩体力学行为拉格朗日分析方法研究与工程应用

博士学位论文摘要：拉格朗日方法是岩（土）体力学行为分析的有效方法。鉴于目前该方法研究较少，FLAC软件力学模型不能完全满足要求，以及国内缺少自主开发软件的情况，进行拉格朗日分析方法研究具有重要意义。另外，工程岩体流变行为及其分析方法研究是目前国内外岩石力学领域的前沿课题之一，当前和今后相当长的一段时间，我国将会有众多的建设项目涉及到岩体流变，研究工程岩体流变行为力学模型和流变行为拉格朗日分析方法，具有十分重要的意义和实用价值。主要内容和成果为：（1）研究连续介质力学分析拉格朗日方法FLAC^3D的基本特点，并与有限单元法进行比较。主要结论有：①FLAC^3D方法以节点运动方程为支配方程，追踪介质从受荷到达到平衡状态的过程，是用拟动力法求解静荷载问题；有限元法是根据节点平衡方程直接求解，这是二者基本的区别。②FLAC^3D没有采用介质真实的阻尼特性和节点质量，给出的不是介质所经历的真实过程，不能正确反映过程的影响，因此它所给出的介质应力和变形计算结果的物理意义不甚明确。③FLAC^3D求解过程中的介质振动是一种噪音，可引起弹塑性介质计算结果误差，而用于确定弹性介质在平衡状态下的应力与变形则有很好的精度。④FLAC^3D方法的优点是数学运算简单，求解过程收敛，处理岩土体大变形、弹塑性、有开挖和支护等复杂情况也比较方便；缺点是计算结果物理意义不明确，运算时间长、效率低，大量的时间步有可能产生积累误差，用于弹塑性介质分析时，存在噪音误差。⑤在计算精度方面，FLAC^3D方法不如有限元法直接，存在更多的误差环节，有限元法更有优势。（2）提出由节点不平衡力直接确定节点位移的求解思想，给出位移公式，建立一种改进的连续介质力学分析拉格朗日方法，给出改进拉格朗日方法的求解过程和方法。改进拉格朗日分析方法不需要通过节点运动方程求解，也不需要节点质量、阻尼、惯性力、节点运动速度、加速度及时间步长这些物理量，使求解方法简化，具有FLAC^3D方法的全部优点，并且其求解过程基本上是静态的，介质没有振动，或只有很小的振动，克服了FLAC^3D由于求解过程中介质振动而产生噪音误差和计算结果物理意义不明确的缺点。基于改进拉格朗日方法，用FORTRAN语言编制计算软件。该软件能模拟多荷载步、介质开挖、锚杆（锚索）混凝土衬砌支护等复杂问题，以及介质线弹性、弹塑性、流变等多种力学行为，并具有可视化的后处理功能。通过算例研究改进拉格朗日方法的特点，并与FLAC^3D方法计算结果进行比较。（3）研究和论述岩（土）体弹塑性力学行为分析的改进拉格朗日方法。基于Mohr-Coulomb和Drucker-Prager两个常用屈服准则的平均，建立一个新的屈服准则（称为M．D准则）。给出弹塑性分析改进拉格朗日方法中M—D准则、Mohr-Coulomb准则及Drucker-Prager屈服准则的主要公式、求解方法与过程。采用上面3个准则，对算例进行弹塑性分析，并对计算结果进行比较。地下洞室锚索（锚杆）支护结构模拟建议采用一种一维弹性绳索结构，混凝土衬砌采用平面三角形弹性薄壳单元模拟。给出绳索结构、壳单元主要计算公式和改进拉格朗日方法计算过程。（4）对小浪底水利枢纽地下厂房岩体稳定性与支护效果进行计算分析，得出几点有意义的结论。（5）研究和论述岩体流变行为力学分析的改进拉格朗日方法，给出黏弹性、黏塑性、黏弹-黏塑性模型的计算方法。对工程中常用的几个流变模型，即广义Kelvin模型、Burgers模型、广义Binghanl模型、西原模型，建立改进拉格朗日方法计算模块（子程序），并对算例进行流变分析。（6）基于对岩石单轴压缩试验观察，建立一个岩体强度指标变化规律模型。基于该模型，建立一个非线性的岩体流变模型。用非线性弹-黏塑性模型计算岩柱体单轴压缩蠕变。计算结果表明，该模型能比较全面地反映岩柱体在单轴压缩条件下的各种流变行为。（7）进行地下工程洞室围岩流变行为改进拉格朗日方法分析，采用广义Kelvin模型，对小浪底水利枢纽地下厂房洞室群围岩流变行为进行分析。计算结果可以为评价围岩稳定性、支护结构施加时间提供依据。     

弹性聚酯砂浆的抗裂特性

<正> 以不饱和聚酯树脂为胶结料的聚合物砂浆(简称聚酯砂浆,下同),具有较好的和易性和良好的耐硝酸、氢氟酸稳定性,而且价格较低,因而国内外使用比较普遍。但是,由于聚酯树脂固化过程中物理化学变化的结果,聚酯砂浆的收缩率较大,约为环氧砂浆的5～6倍,因而内应力偏大,抗裂性能较差。在施工聚酯砂浆整体无缝面层时,或在使用过程中由于温度变化极易产生裂缝和脱层。例如,某厂电镀车间地面原设计采用聚酯砂浆整体面层,施工后不久便严重开裂、脱层。中途不得不修改设计,返工重做。因此,国内外都在围绕提高聚酯砂浆的     

抹面抗裂砂浆性能的试验研究

针对传统抹面砂浆施工和易性差、粘结力低、收缩率大、用于墙体抹面易开裂等问题,本文采用α-聚合物、有机纤维、粉煤灰、高效减水剂等对传统砂浆进行合理的改性,以期达到提高抹面砂浆的粘结强度,减小砂浆的收缩,从而大幅度提高砂浆抗裂能力的目的.     

抗裂抹面干混砂浆的试验研究

研究了胶凝材料组合和聚丙烯纤维、可再分散乳胶粉、纤维素醚的掺量对抗裂抹面干混砂浆性能的影响,指出通过对不同材料的合理组合,可以解决在施工中出现的裂缝问题,极大地提高抗裂抹面干混砂浆的耐久性和施工性能。     

聚丙烯纤维砂浆抗裂性能的试验研究

研究不同掺量聚丙烯纤维对砂浆稠度、压折比、开裂指数和收缩率的影响。     

聚合物改性砂浆抗裂性能的试验研究

通过试验研究了聚丙烯纤维、乳胶粉、纤维素醚对聚合物砂浆黏结强度、压折比、收缩率和开裂指数的影响。结果表明,与素砂浆相比,聚合物改性砂浆的拉伸黏结强度最多提高了102%,压折比最多降低了71%,收缩率最多减小了41%,开裂指数最多减小了93%,抗裂性能得到明显提高。对试验研究结果进行综合分析,优选出三组抗裂性能良好的聚合物改性砂浆。     

冲击地压的一维层裂模型

提出了煤层冲击地压的一维模型.该模型把煤体破坏分为两个阶段层裂和失稳,并用支承压力分布特征描述煤体的失稳破坏.该模型描述了重力场条件下的冲击煤层失稳机制.     

围压作用下岩石冲击破坏与变形特性试验研究

采用φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置研究了不同应力状态的砂岩在冲击荷载作用下的力学性能,分析了不同围压水平下砂岩破坏的变形过程与破坏形态.结果表明:围压水平对砂岩的破坏形态有较大的影响.单轴作用下砂岩为脆性压碎破坏,在围压作用下砂岩的破坏形态同单轴作用下砂岩的破坏形态有较大不同,体现出明显的塑性屈服,...     

混凝土冲击作用下红层泥岩桩基沉渣特性试验

桩底沉渣的存在不可避免会降低灌注桩的承载力。结合孔底沉渣形成特征,研究混凝土对桩底沉渣的冲击作用,通过室内水-岩相互作用研究红层泥岩地区孔底沉渣在不同条件下的形成特征,同时利用室内冲击试验和现场冲击试验,研究混凝土对沉渣的冲击作用在不同影响因素下沉渣性质的变化规律。试验结果表明:孔底为干孔时,孔底沉渣是小颗粒天然含水率沉渣;若孔底为湿孔,孔底沉渣为饱和泥化物或细颗粒沉渣;在混凝土冲击作用下,干孔中沉渣基本无变化,湿孔中沉渣反孔顶明显,可能导致桩底缩径。     

混合纤维砂浆刀口法抗裂性能试验研究

鉴于传统平板法抗裂试验复演性差的缺点,选择刀口约束法进行纤维砂浆的抗裂试验,研究纤维在水泥砂浆中的阻裂效应和影响规律。试验研究表明,纤维掺入使得裂缝产生更短、更细、更少,混掺2.5 kg/m3的长玄武岩纤维B和0.9 kg/m3的杜拉纤维C的试件SP-3抗裂性能最好,而试件SP-4(单掺1.5 kg/m3的短玄武岩纤维A)抗裂性最差,裂缝降低系数仅为0.646。     

提高砂浆粉刷层抗裂性能的对策

针对外墙面粉刷因收缩、空鼓而产生的裂缝,以及框架梁下口墙面裂缝的质量通病,从操作人员质量意识、材料性质、施工工艺等各方面分析原因,实施相关的防治措施,效果明显。     

基于刀口诱导约束法的纤维砂浆阻裂效应试验研究

鉴于传统平板法抗裂试验复演性差的缺点,选择刀口诱导约束法进行纤维砂浆抗裂试验,研究纤维在水泥砂浆中的阻裂效应和影响规律。将等体积掺量(0.1%)单掺、混掺的杜拉纤维、玄武岩纤维砂浆与基体试件进行24h内抗裂性能试验对比。试验结果表明:对于单掺试件,纤维越长其抗裂性能越优,其中,30 mm的玄武岩纤维砂浆的抗裂性能提高了99.1%;对于混掺试件,长度相当的杜拉纤维和玄武岩纤维混掺抗裂性能最优,其抗裂性能提高了99.5%;随着掺入纤维种类(3种混掺)的增加,虽试件抗裂性能有所降低,但仍有75.6%的提高率。     

复合型纤维膨胀阻裂砂浆的正交试验研究

在普通砂浆中掺加膨胀剂UEA、聚丙烯纤维PP、羟丙基甲基纤维素HPMC和可再分散聚合物乳胶粉VINAVIL 5603P等外加剂,通过正交试验对聚合物砂浆的抗压强度和抗折强度进行了测试,经结果分析,得到复合型纤维膨胀阻裂砂浆的力学性能并取得最佳配比。