巷道开挖效应下围岩损伤演化规律及试验研究

为了研究巷道开挖卸荷引起的围岩损伤演化规律及力学响应机制,采用RMT-150试验机开展了白砂岩试件三轴加载-卸载-单轴再加载力学特性试验,建立了岩石三维损伤本构模型。根据损伤岩石单轴加载应力-应变曲线,分析其破坏模式,确定了单轴再加载强度、波速与初始轴压加载比的非线性关系。结果表明:(1)三轴应力作用下,岩石损伤演化过程分为5个阶段,即损伤稳定减小阶段、无损伤阶段、损伤稳定增长阶段、损伤加速增长阶段、损伤破坏阶段;(2)单轴再加载强度、波速与初始轴压加载比呈现3次非线性相关关系,从环向应变规律来看,损伤岩石表现出塑性硬化和塑性软化两种状态;(3)损伤岩石以张拉破坏为主,随着损伤变量值增加,破坏形式逐渐向剪切滑移破坏转化。通过对岩石损伤演化规律的研究,为工程围岩稳定性判别及预警提供理论依据。     

N18锆合金的单轴拉伸和应力松弛性能

本工作试验研究20~700℃、不同应变加载速率下N18锆合金的单轴拉伸和应力松弛性能。结果表明,N18合金的单轴拉伸应力-应变曲线出现明显的屈服拐点,且温度低于500℃时呈现后继屈服强化,高于500℃后又呈后继屈服软化。除横向试样的断面收缩率高于轧向试样外,试样取向对N18合金的单轴性能影响不大。温度低于300℃时,N18合金的应变速率敏感性受温度的影响不大;350℃时,N18合金的敏感系数达到最小值,其后,对应变速率的敏感性随着温度的升高逐渐增强。N18合金在不同温度和应变水平下均产生明显的应力松弛。在300℃以内,最大应力松弛程度受温度影响较小,且随应变水平的增大明显降低;在350~550℃范围内,应变水平越高,对应的最大应力松弛程度越大;N18合金的最大松弛程度在350℃附近出现最小值。在350~450℃范围内,N18合金表现出明显的动态应变时效特性。     

采用CFRP增强的GFRP管混凝土短柱轴压性能试验研究

通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱进行不同方式的加强,制作了12个两两相同的G FRP管约束混凝土短柱试件,研究不同增强模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能.分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、增强效果、应力应变曲线、塑性残余应变与卸载...     

单轴压缩下饱水裂隙砂岩体积效应的试验研究

为研究水和岩样体积对砂岩物理力学及变形特性的影响,采用MTS815型岩石力学测试系统,对干燥和饱水状态下的3种不同体积(高径比2∶ 1)完整和裂隙砂岩进行单轴压缩试验。结果表明:完整和裂隙砂岩的孔隙率与饱和吸水率与岩样体积成正比;干燥和饱水的完整与裂隙砂岩单轴抗压强度均随体积增大而小幅降低;砂岩弹性模量和变形模量与岩样体积呈负相关,且水降低了砂岩的弹性模量与变形模量;干燥砂岩的泊松比随岩样体积增加而增大,而饱水砂岩则随岩样体积先增加,后稳定;干燥的完整和裂隙砂岩的宏观破坏形式由小尺寸的轴向多劈裂面破坏逐渐转变为大尺寸的单一剪切破坏,水的存在对岩样单轴压缩破坏形态没有明显影响。     

节理倾角及连通率对岩体强度、变形影响的单轴压缩试验研究

 利用含一组张开预置裂隙石膏试件的单轴压缩试验,系统地研究节理组的产状和节理连通率的连续变化对张开断续节理岩体单轴压缩强度和弹性模量及应力–应变曲线的影响。试验研究发现：(1) 随着节理连通率的增大,应力–应变曲线的延性增强,由单峰曲线变为多峰曲线;(2) 在节理倾角不变时,随着节理连通率的增大,岩体的峰值强度和弹性模量都逐渐降低,且二者变化规律不完全相同,可采用不同幂函数的倒数来表示,其系数与节理倾角有关;(3) 当节理连通率不是很大时,岩体的峰值强度和弹性模量随节理倾角的变化规律大致相同,节理倾角为90°时岩体峰值强度和弹性模量最高,节理倾角为30°和60°时岩体的峰值强度和弹性模量最低,出现2个极小值。当节理连通率较大时,节理倾角为90°时岩体的峰值强度和弹性模量最高,节理倾角为45°时岩体的峰值强度最低,节理倾角为0°～60°时岩体的弹性模量都很低。对试件破坏过程的进一步分析表明,上述岩体宏观力学特性随节理倾角和连通率的变化规律,与预制节理的闭合摩擦、岩桥内拉伸和剪切裂纹产生及与预制节理组合形成宏观组合破坏面等细观损伤力学机制密切相关。     

拉伸模式对介电弹性体发电机性能影响的研究

为探究介电弹性体发电机发电量与其拉伸变形的关系,采用单轴、纯剪切与双轴3种拉伸模式进行介电弹性体发电机发电性能的实验研究。分析了介电弹性体发电机在3种拉伸模式下电压、电容、电极涂覆面积与拉伸率的关系,实验研究了3种拉伸模式下介电弹性体发电机输出电压、实际产生电能、拉力与其变形量的关系及介电弹性体的破裂极限。实验和研究结果表明,双轴拉伸模式下介电弹性体的破裂极限最大,在面积变换率大于4倍时电能出现大幅度提升,可实现介电弹性体的能量密度最大化。     

胶结充填体在动荷载作用下的响应特征

为掌握大红山铜矿井下在用的胶结充填材料对爆破荷载的响应特征,对质量浓度为72%、水泥含量为180 kg/m³的胶结充填材料开展了不同加载应变率下的常规单轴冲击试验。试验结果表明:CTB_(180)试件对入射冲击波的透射能力微弱,在较低的冲击应变率作用下即发生破裂;当■_s≥42.3 s3的胶结充填材料开展了不同加载应变率下的常规单轴冲击试验。试验结果表明:CTB_(180)试件对入射冲击波的透射能力微弱,在较低的冲击应变率作用下即发生破裂;当■_s≥42.3 s^(-1)时,试件韧性增加,试件瞬间被压密,增幅较■_s=30.3 s(-1)时,试件韧性增加,试件瞬间被压密,增幅较■_s=30.3 s^(-1)时明显提升,破坏应变量发生了突增;随着■_s的增加,反射能占比先减后增,透射能占比先增后减,但耗散能占比呈递增趋势;破坏形态上,当■_s≤20.7 s(-1)时明显提升,破坏应变量发生了突增;随着■_s的增加,反射能占比先减后增,透射能占比先增后减,但耗散能占比呈递增趋势;破坏形态上,当■_s≤20.7 s^(-1)时,试件仍保持其整体性,但当■_s≥42.3 s(-1)时,试件仍保持其整体性,但当■_s≥42.3 s^(-1)时,将整体失稳破坏。研究结果可以指导充填材料配比选型以及矿柱回采爆破参数优化。     

Domain and segment orientation behavior of PBS–PTMG segmented block copolymers

Segment and domain orientation behaviors of a series of poly(butylene succinate) (PBS) –poly(tetramethylene glycol) (PTMG) segmented block copolymers containing different amounts of hard segment were studied with synchrotron small‐angle X‐ray scattering (SAXS) and infrared dichroic methods. Copolymers used in this work consist of PBS as a hard segment, and poly(tetramethylene oxide) (PTMO) of molecular weight 2000g/mol as a soft segment. As hard‐segment content increased, phase‐separated morphology changed from a phase of continuous soft matrix containing isolated hard domain to one of continuous hard matrix. Upon stretching, domains responded differently depending on their initial orientation. Based on SAXS results, two major domain deformation modes, that is, lamellar separation and shear compression, were suggested. The orientation behavior of the hard and soft segments was examined with infrared dichroic method. Upon drawing, the orientation function of the crystalline hard segment decreased at low‐draw ratios. It was interpreted in terms of rotation of long axis of hard domain along the stretching direction. The lowest value of the orientation function of PBS30 was approximately −0.5, that is, theoretical minimum. This result seems to indicate that for PBS30 containing about 30% hard segment, rotation of hard domain occurs without appreciable interdomain interaction, which is consistent with the morphological model suggested on the basis of SAXS results. Plastic deformation of the hard domain due to domain breakup was found to occur at low‐draw ratios for the sample containing higher hard‐segment content. Domain mechanical stability was tested by drawing a sample up to three different maximum draw ratios. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 77: 699–709, 2000     

冻融循环作用下砂岩力学特性与电镜扫描试验研究

通过对取自新疆阿勒泰某隧道的砂岩开展冻融循环试验,在-25℃下冻结9 h,(20±2)℃下融解5 h,为一个冻融循环过程,对岩样分别进行0、5、10、20、30、40、50、60、80次冻融循环。然后,进行单轴压缩试验和电镜扫描试验,得到经历不同次数冻融循环后的饱和砂岩破坏特征、应力-应变曲线、弹性模量、泊松比,并分析该砂岩物理力学特性和破坏断口微裂纹演化与冻融条循环次数之间的关系。结果表明:随着循环次数的增加,该砂岩岩样弹性模量呈不同程度降低趋势,峰值应变呈逐渐增大趋势,而泊松比呈先增加后减小趋势,微裂纹长度、宽度及面积不同程度呈增大趋势,使砂岩损伤劣化不断加剧。