三轴多级循环加卸载下红砂岩强度与变形特征试验研究

为研究围压及应力路径对多级循环加卸载下红砂岩的变形破坏特征的影响,采用RMT-301岩石与混凝土力学试验系统,对红砂岩在10 MPa、20 MPa、30 MPa、40 MPa围压下进行常规三轴压缩试验和等下限增幅循环加卸载试验、增下限等幅循环加卸载试验。研究结果表明:等下限增幅循环加卸载、增下限等幅循环加卸载下试件均呈脆性破坏,强度特性随围压的变化趋势基本一致,试件的加卸载变形模量总体上均随围压增大而增大;随着应力级数增加,等下限增幅循环加卸载下,加卸载变形模量呈先增加后降低或一直降低的趋势,而增下限等幅循环加卸载下均呈增加趋势;随着循环次数的增加,试件的轴向残余应变呈阶梯式增长,且在每级应力循环中呈对数型增长;每级应力的第一次循环对试件损伤影响最大,轴向残余应变显著增长,且增下限等幅循环加卸载下增长更为显著;试件在每级应力循环的轴向残余应变增量随应力级数的变化趋势不同,等下限增幅循环加卸载下呈先减小后增大的“V”形变化趋势,而增下限等幅循环加卸载下总体上呈一直增大的“ノ”形变化趋势,且围压越大变化趋势越明显。     

加筋红砂岩风化土强度和变形特性

红砂岩风化土是湖南公路路堤工程中应用较多的填筑材料,采用直剪试验研究了不同压实度的红砂岩风化土的强度和变形特性,以及加筋对其工程性质的影响。试验表明,随压实度增大,红砂岩风化土的峰值抗剪强度明显提高,但主要由粘聚力的增大引起,随剪切位移增大,粘聚力减小,抗剪强度大幅度降低,其应力–应变曲线呈现随应变软化型。加筋提高了红砂岩风化土的峰值抗剪强度和残余强度,更重要的是明显减小了峰值后强度的降低幅度,且达到峰值抗剪强度的剪切位移增大,峰值区域增宽,土体延性提高,改善了红砂岩风化土的强度和变形特性;对于不同的加筋层数和不同的筋材模量,以及在不同的压实度和试验竖向压力下,加筋对红砂岩风化土的强度和变形特性的改变不同;根据试验结果,还对红砂岩风化土的工程性质以及加筋的抗剪作用机理进行了初步探讨,阐述了加筋材料在土的应力–应变关系中的主要功能和作用。     

抗滑桩加固红砂岩风化土路基边坡模型试验

为了分析抗滑桩在红砂岩风化土路基边坡加固过程中桩身前后的土压力分布规律、桩身应变以及桩身弯矩,在满足相似比关系的条件下,建立抗滑桩加固红砂岩风化土路基边坡模型。在抗滑桩桩前和桩后等间距对称布置应变片和土压力盒,通过钢结构反力架逐级施加静态荷载,测得桩前土压力、桩后土压力随埋深以及桩身应变。试验结果表明：桩前土压力随埋深的分布大致呈三角形,桩后土压力的分布为两端小中部大,且同一埋深位置处的桩前土压力明显大于桩后土压力;桩身应变为非线性形变,随埋深大致呈抛物线分布;桩身弯矩初始随埋深的变化不明显,当达到0.4L₁(桩受荷段长)后随埋深的增加而增大。     

红山窑船闸红砂岩初始损伤细观特性量化研究

为了研究红砂岩的初始损伤效应,对红砂岩进行细观损伤单轴压缩试验,同步多方位观测细观裂纹演化过程,利用数字图像相关技术处理不同含水率下红砂岩试样动态变形过程中灰度分布图,得到孔隙面积比、应变以及含水率之间的相互关系;探讨孔隙面积比与损伤变量之间的联系,进而推导了红砂岩损伤变量随含水率变化的计算公式,定量评价不同含水率下红砂岩的初始损伤程度.结果表明:红砂岩初始损伤效应显著,且随含水率的增大初始损伤呈对数增长,在研究岩体损伤特征时应当充分考虑初始损伤效应.     

红砂岩工程性能试验研究

红砂岩的强度因胶结物质的差异而变化大,在大气环境下或感受干湿循环的作用,岩石严重崩解碎裂,导致强度降低,工程性质变差,稳定时间过长,病害很多,而不能用作路基材料。针对红砂岩地带高等级公路建设中开挖的大量红砂岩不能弃之不用的情况,开展了对红砂岩工程性能试验研究,本文结合工程实例,对实验结果进行分析。     

电脉冲破岩实验高压脉冲电源设计

为满足电脉冲破碎红砂岩实验对高压脉冲电源要求,采用模块化思想设计了基于Marx发生器的高压脉冲电源.设计输出峰值电压为10 kV的单电路板并进行仿真分析,然后由3个单电路板串联设计红砂岩破岩用高压脉冲电源.实验结果表明,高压脉冲电源输出电压约26 kV、脉宽约28.5μs、上升沿小于500 ns;采用25 mm间距电极...     

红砂岩填石路基强夯处理的试验研究

针对红砂岩填石路基质量较难控制,压实度不够的情况,采用强夯法进行处理.通过对红砂岩填石路基的强夯试验和地表变形、深层变形等的观测分析,提出了采用压实度确定强夯设计参数的方法,分析研究了强夯的加固效果、变形规律与夯击能量、夯击次数、夯击影响深度及夯击水平影响距离的关系,获得了强夯法加固各参数具体拟合计算公式,并提出了设计和施工建议.     

动载荷和含水率对红砂岩动态强度和变形的影响

地下工程岩体爆破开挖过程中，动荷载和地下水对工程岩体的安全稳定具有显著影响。为揭示动荷载和含水率对岩石的影响特性，采用改进的霍普金森压杆试验装置，用4种不同的冲击速度，在6种含水率工况下对红砂岩进行冲击压缩试验，根据试验中采集到的3组应力波信号，利用三波法将其转化为岩石的动态应力-应变曲线，得到了岩石的动态峰值应力、极值应变和平均应变率等参数。试验结果表明：相同动荷载作用下，随着含水率增加，动态峰值应力逐渐减小，且二者具有良好的指数函数关系；随着含水率增加，岩石动态极值应变线性增加；随着含水率增加，岩石的平均应变率呈指数型增长。随着冲击速度的增大，动态峰值应力、动态极值应变和岩石的平均应变率均增大。研究结果有助于对深部岩石的稳定性进行监测，为工程中的突水突泥等灾害的发生机理及影响因素的研究提供一定参考。     

不同频率增幅-降幅加卸载条件下红砂岩动力参数及耗散能研究

对饱和红砂岩在RMT-150b岩石力学试验机上进行了不同频率、不同动应力系数下的循环加卸载试验,探讨应力增幅阶段和降幅阶段内红砂岩的动弹性模量、阻尼比、阻尼系数、滞回环宽度等与加载频率和动应力系数的关系.结果表明,在应力增幅阶段动弹性模量随着动应力系数的增加而呈现抛物线递增,在应力降幅阶段动弹性模量随着动应力系数的增加...