基于应变能密度映射的黄土结构性参数研究

岩土体结构的破坏是由于施加能量超过变形能阈值所造成,基于能量的结构性参数更有利于反映结构性的本质特征.对不同含水状态,不同干密度的延安桃花山原状与压实重塑黄土进行了侧限压缩试验,发现孔隙比e与竖向压力P在ln(1+e)-lgP双对数坐标系内有良好的分段线性关系.在此基础上,基于应变能密度理论,推导提出了侧限压缩条件下的...     

冲击荷载作用后土压缩性状的室内试验研究

在侧限条件下,对粉砂和两种不同饱和度的粉质粘土进行冲击试验和冲击后的高压固结试验,研究冲击产生的压密、冲击后的压缩曲线和压缩指数、冲击形成的前期固结压力及其与冲击能的关系。结果表明,相近初始密实度下,低饱和粉质粘土密实效果最好;冲击后近饱和粉质粘土基本不形成超固结,低饱和粉质粘土形成明显的超固结,冲击形成的前期固结压力随着冲击能增大而增大;冲击后土的压缩指数与冲击能相关性不大。     

动、静荷载预压密后土压缩性状的对比研究

在侧限条件下,对物理性质相同的土分别采用静力和冲击作用产生相同的预压密,对预压密后的土样进行高压固结试验,对比研究压密程度相同但成因不同的预压密后土的压缩曲线、前期固结压力和压缩指数。结果表明,相同预压密的土,压缩后土的压缩指数相近,与预压密的成因无关。而压缩曲线和前期固结压力则因土类而异,经历相同预压密后,不饱和粉质...     

结构性对压实黄土侧限压缩特性的影响

对一定试验含水率及干密度下具有不同结构性(排列)的压实黄土试样进行侧限压缩试验,分析制样含水率引起的结构性变化对不同试验含水率压实黄土侧限压缩特性的影响,探讨压缩性指标与初始结构性参数之间的关系。以饱和压实黄土的压缩曲线为基础,通过引入反映结构性影响的初始结构性参数,提出压实黄土压缩曲线的表达式,根据此表达式可以确定湿载耦合时压实黄土的压缩变形。研究结果表明:制样含水率引起的结构性变化对压实黄土的侧限压缩特性有一定的影响,影响程度随试验含水率增大而减小,对饱和压实黄土压缩特性几乎没有影响;压实土的初始结构性随制样含水率的增大或试验含水率的减小而增强,弹性指数基本上不受结构性的影响,结构屈服压力及压缩指数皆随初始结构性参数增大而增大。在不同的试验含水率及制样含水率下,压缩指数及结构屈服压力与初始结构性参数之间皆有良好的归一化非线性关系,且可用以饱和压实黄土的压缩性指标为参照状态的双曲线来描述。     

搅拌桩用工业废料胶结剂的实验室研究

对比了工业废料胶结剂加固土与425普通硅酸盐水泥加固土的无侧限抗压强度试验、压缩固结试验和渗透试验的结果,以验证工业废料胶结剂代替普通水泥的可行性．同时,对无侧限抗压强度的影响因素进行了分析,并给出了相应的关系表达式。     

加热处理后砂岩的冲击加载试验研究

为了研究不同高温加热处理后(25 ℃、100 ℃、200 ℃、400 ℃、600 ℃、800 ℃、1 000 ℃)岩石在冲击压缩荷载作用下的动态破碎情况,利用Φ100 mm大直径分离式霍普金森压杆试验系统,进行了一系列不同高温加热处理后砂岩的冲击压缩实验,采用不同等级的标准筛对冲击荷载作用下,高温后砂岩动态破碎块度的分布情况进行了分析和统计。根据冲击荷载作用下高温加热处理后砂岩的动态破碎块度统计和能量分析的试验结果,研究了冲击加载试验中,不同高温加热处理后砂岩的动态破碎吸能与冲击入射能、岩石动态破碎块度之间的关系,从微观及能量的角度分析了不同高温加热处理后砂岩的动态破碎形态的变化,探寻了岩石破坏的本质,研究成果对岩石工程的设计和防护都有重要的参考意义。     

侧限条件下钙质砂压缩和破碎特性试验研究

对取自南沙群岛永暑礁附近海域的钙质砂进行了不同终止压力下的侧限压缩试验,指出钙质砂在侧限条件下的压缩特性与粘土类似,其原因是钙质砂在常压力作用下发生了颗粒破碎。同时,对所有试样在试验前后进行了颗粒大小分析试验,并用Hardin模型对其破碎进行了度量。     

黄土的湿陷变形机理

本文通过三轴等应力比试验和侧限压缩试验揭示了黄土湿陷变形的若干规律:主应力比对湿陷变形有较大的影响;湿陷与应力状态有关;变形与应力间存在交叉效应。分析比较了三轴和侧限压缩试验的结果,证明了用δ_s计算地基湿陷变形的局限性。建议在计算黄土地基湿陷变形时按应力状态把地基分区,不同区域用不同的试验指标。本文按三轴试验资料计算了地基压缩层范围内湿陷变形的分布规律,其结果与兰州和陕西张桥等处的现场浸水载荷试验资料吻合很好。     

玻璃纤维增强泡沫轻质混凝土力学性能的试验研究

为研究玻璃纤维对泡沫轻质混凝土力学性能的影响,对浇筑密度为700 kg/m3的泡沫轻质混凝土掺加4组不同长度、不同含量的耐碱玻璃纤维后,开展压缩试验、劈裂抗拉试验、抗折强度试验(三点式),并对数据整理分析。研究结果表明:随着纤维含量的增加,4组纤维泡沫轻质混凝土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均呈现先增加后减小的现象;掺加玻璃纤维对泡沫轻质混凝土抗折强度提高效果最优,劈裂抗拉强度次之,无侧限抗压强度最弱;掺加纤维前后,泡沫轻质混凝土均表现为明显的脆性,但掺加纤维可明显增强泡沫轻质混凝土的韧性。玻璃纤维的掺加对抗折强度提高效果最优,劈裂抗拉强度次之,无侧限抗压强度最弱。     

改良磷石膏的路用性能

对改良磷石膏进行了击实试验、无侧限抗压强度试验和加州承栽比试验.然后通过离心机模拟了不同压实度和填土高度的路基(某方案改良的磷石膏作为路基填料)的沉降情况,并通过室内压缩试验结合分层总和法计算路基顶面的最终沉降.最后得出满足路基强度要求的改良磷石膏最佳配合比为:半水石膏占风干磷石膏质量10％,液黏剂占风干磷石膏质量0....     

含孔洞硬岩破坏过程的离散元分析

基于颗粒离散元理论,采用数值试验模拟含孔洞凝灰质砂岩在单轴、双轴和三轴压缩条件下的破坏过程,并从峰值强度、微裂纹数目和能量等角度分析不同加载方式的影响。研究结果表明：无论采用何种加载方式,试样破坏均是从孔洞周边开始的;单轴压缩的孔洞变形与双轴及三轴压缩不同,且在试样侧面中间形成一条明显的贯通拉裂缝;三轴压缩对试样承载能力的提高明显大于双轴压缩,且围压越大,两者对试样承载能力的提高幅度之差越大;双轴压缩条件下试样的起裂应力随着围压的增大而减小,而三轴压缩条件下试样的起裂应力随着围压的增大而增大;应变能的变化过程可以反映试样的破坏过程,其峰值主要受围压影响;耗散能的变化过程可以体现试样破坏过程中细观颗粒的滑移、摩擦程度,其变化规律与加载方式和围压均有关。     

不同龄期混凝土多次冲击损伤特性试验研究

为了解不同龄期混凝土多次冲击损伤特性,利用大杆径分离式霍金森压杆(SHPB)试验装置对5种不同龄期下的支护混凝土分别进行多次冲击压缩试验,并采用Weibull分布的统计损伤模型分析其损伤特性,系统地了解多次冲击荷载对混凝土造成的损伤规律。结果表明,对每一龄期混凝土,在其临界入射能75%水平的冲击条件下,第一次冲击有助于提高混凝土的抗压强度,之后随着冲击次数增加,混凝土的抗压能力、变形能力都变弱。随着龄期的增长,混凝土损伤–应变曲线表现出2种不同变化形式,损伤度对入射能的敏感度降低,试样失稳时的累积损伤没有明显的变化,均在1.00左右;而峰值损伤则以对数函数关系降低,其中稳定龄期的峰值损伤表明,Weibull分布的统计损伤模型能反映材料的损伤特性。     

不同冲击角度作用后的圆钢管柱滞回性能试验研究

为研究冲击作用后圆钢管柱的抗震性能,以冲击角度(0°、45°和90°)和轴压比(0.4、0.6和0.8)为设计参数,实施9个冲击作用后的圆钢管柱试件和3个未受冲击作用的对比试件的水平低周往复荷载试验,观察试件的破坏形态,获取试件的滞回曲线和骨架曲线。探讨了不同设计参数对试件的极限承载力、破坏模式、延性、刚度退化以及耗能等抗震性能指标的影响。试验结果表明：受冲击作用后的钢管柱的破坏位置均集中在柱底塑性铰区域,主要表现为柱底钢材的鼓曲和断裂;相比于未受冲击作用的钢管柱,受冲击作用后的钢管柱的滞回曲线饱满程度降低,延性和耗能能力显著下降,极限承载力和刚度有所降低,但降低幅度不大;冲击角度主要影响钢管柱的延性和耗能能力,对钢管柱的极限承载力和刚度影响较小;轴压比对钢管柱的滞回性能影响显著,随着轴压比的增大,试件的极限承载力降低,刚度退化更快,延性和耗能能力显著降低;为保证钢管柱具有足够的延性和耗能能力,应严格控制其轴压比。     

Research on seismic behavior and restoring force model of circular steel tubular columns after impacts

为研究冲击荷载作用后圆钢管柱的抗震性能，对12个受冲击荷载作用后的圆钢管柱和3个未受冲击荷载作用的对比柱进行了拟静力试验，研究了冲击高度和轴压比等因素对圆钢管柱破坏模式、滞回性能、延性、刚度退化和耗能能力的影响。基于拟静力试验结果，建立了考虑冲击高度和轴压比参数影响的圆钢管柱恢复力模型。结果表明：冲击高度和轴压比对圆钢管柱的滞回性能均有显著影响，随着冲击高度的增加，滞回曲线由饱满对称的梭形逐渐变为狭窄不对称的梭形，圆钢管柱水平承载力和变形能力逐渐下降，延性和耗能能力显著下降；随着轴压比的增长，滞回曲线的饱满程度显著降低，圆钢管柱承载力和极限位移减小，延性和耗能能力显著降低；受冲击荷载作用后的圆钢管柱恢复力模型计算结果与试验数据吻合良好，可用于工程结构的抗震弹塑性分析。     

冲击荷载作用后圆钢管柱抗震性能与恢复力模型研究

为研究冲击荷载作用后圆钢管柱的抗震性能,对12个受冲击荷载作用后的圆钢管柱和3个未受冲击荷载作用的对比柱进行了拟静力试验,研究了冲击高度和轴压比等因素对圆钢管柱破坏模式、滞回性能、延性、刚度退化和耗能能力的影响。基于拟静力试验结果,建立了考虑冲击高度和轴压比参数影响的圆钢管柱恢复力模型。结果表明：冲击高度和轴压比对圆钢管柱的滞回性能均有显著影响,随着冲击高度的增加,滞回曲线由饱满对称的梭形逐渐变为狭窄不对称的梭形,圆钢管柱水平承载力和变形能力逐渐下降,延性和耗能能力显著下降;随着轴压比的增长,滞回曲线的饱满程度显著降低,圆钢管柱承载力和极限位移减小,延性和耗能能力显著降低;受冲击荷载作用后的圆钢管柱恢复力模型计算结果与试验数据吻合良好,可用于工程结构的抗震弹塑性分析。     

饱水时间对千秋煤矿2#煤层冲击倾向性指标的影响

 为分析饱水时间对煤体的力学性质与冲击倾向性指标的影响,对千秋煤矿2#煤层自然和饱水7～28 d处理后煤样,在RMT–150B岩石力学试验系统进行冲击倾向性指标测定。结果表明：在自然与饱水状态下,煤样的抗压强度与弹性模量、峰前积蓄能量和冲击能量指数均成正相关。饱水煤样的抗压强度、弹性模量、冲击能量指数以及峰前积蓄能量均有不同程度降低。饱水7～10 d后煤的力学性质和冲击倾向性指标变化显著,而后有所减缓。在自然含水状态下,2#煤层属于中等冲击类(II类),饱水7～28 d后2#煤层的冲击倾向性指标有较大降低,由中等冲击类变为弱冲击类(弱II类);建议千秋煤矿采煤工作面注水超前时间7～10 d,超前距离约30 m为宜。     

基于CSC模型的UHPC构件侧向低速冲击分析

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)较普通混凝土具有更优异的强度、韧性和耐久性,广泛应用于桥梁墩柱和建筑承重柱,而上述构件存在车(船)、滚石等侧向低速冲击的潜在威胁,为此,针对UHPC梁/柱构件在侧向冲击下的损伤破坏和动态响应进行数值仿真分析。现有商用模型中广泛采用的混凝土动态本构模型均基于普通混凝土开发,如混凝土损伤(K&C)模型和混凝土连续面帽盖(CSC)模型等。基于作者前期开展的UHPC单轴拉/压、三轴压缩和Hopkinson杆动态拉/压试验,以及已有UHPC双轴等压和静水压试验数据,系统标定了UHPC材料CSC模型的强度面、帽盖、损伤、应变率和硬化参数,给出了一组适用于UHPC的CSC模型参数确定方法。进一步基于LS-DYNA商用有限元分析软件,对已有四组钢管UHPC梁和钢筋UHPC梁/柱构件的落锤冲击试验进行数值模拟,通过对比落锤冲击力、梁/柱动态挠度响应和破坏模式,验证了所提出的CSC模型参数计算方法的适用性和正确性。同时,对冲击过程中刚性落锤与构件之间的作用过程及能量耗散进行了讨论。结果表明：平头落锤冲击下构件经历了惯性抵抗、变形响应、构件回弹和脱离四个阶段;球头落锤冲击构件的惯性抵抗阶段不明显;随着冲击能量的提高,钢管(筋)耗能占比逐渐增大。     

盐岩短期强度和变形特性试验研究

分别选定湖北应城盐矿和江苏金坛盐矿为示范工程,通过盐岩单轴压缩试验、三轴压缩试验及巴西劈裂试验,对两盐矿的盐岩试样的短期强度和变形特征进行分析,获得盐岩的短期强度和变形的力学参数。分析表明,两盐矿的盐岩表现出许多共同的力学特性,但在量值上却有差异。利用试验结果绘制莫尔包络线,分别得到两盐岩的强度参数,结果表明,两地盐岩的强度均符合Mohr-Coulomb破坏准则。试样弹塑性变形能力和扩容变形能力的分析表明,盐岩具有一定的塑性变形和扩容变形能力,高围压下还表现出明显的应变硬化特征。本研究成果可为盐岩地下工程稳定性分析及能源深部地下储存及选址提供一定的参考。