孔隙对混凝土宏观力学性质的影响

目的研究混凝土孔隙结构参数对混凝土弹性模量、单轴强度等宏观力学性能及破坏规律的影响,建立混凝土细观结构参数和宏观力学特性之间的联系,为以后改善混凝土的力学性质打下基础.方法将混凝土看成由骨料、水泥砂浆以及两者之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,通过数值试验研究孔径、孔隙率对混凝土强度和弹性模量的影响规律.结果混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降;抗拉抗压强度在同一孔径(孔隙率)下随着孔隙率(孔径)的增长呈对数下降;初始孔隙率越大,材料达到峰值应力时新破坏的面积越小;多孔径作用下的宏观力学性质是单一孔径力学性质的积分.结论混凝土中孔径分布和孔隙率对其弹性模量和强度均有较大影响.孔隙率相同时,多种孔径作用下的混凝土宏观力学性质是单一孔径作用下的宏观力学性质的加权平均值.     

三向应力下岩石的强度和变形特性研究

为探讨岩石在三向应力作用下的强度和变形破坏规律及影响因素,采用MTS815电液伺服岩石力学试验系统,分别对砂岩和灰岩进行了三轴压缩试验。基于岩石的应力应变曲线与莫尔-库伦准则,对其残余强度、抗剪强度参数和弹性模量等力学变形特性进行了研究,并分析了孔隙率对岩石各类参数的影响。结果表明:围压对岩石的破坏特征有显著影响,岩石由低围压控制下的脆性破坏逐渐转变为高围压控制下的塑性破坏;横向应变的变化规律与侧向压力作用关系不明显,岩石在峰值应力处的横向应变几乎为定值,应力刚降至残余强度时的横向应变也近似为定值;与砂岩相比,灰岩的孔隙率较低,因而内摩擦角较大,峰值强度也越高,峰值后的残余强度降低得越明显;围压对低孔隙率岩石的弹性模量影响较小,而高孔隙率岩石的弹性模量随围压增加而增大。     

冻融循环下隧道围岩冻胀力理论计算

围岩冻胀导致寒区隧道衬砌破坏,但是目前围岩冻胀力计算几乎都没有同时考虑冻融循环所导致的岩石弹性模量降低及孔隙率增加的共同影响。为此,首先,介绍前人提出的圆形隧道围岩冻胀力弹性力学计算模型;其次,基于Griffith断裂理论及细观损伤理论建立岩石弹性模量与冻融循环次数之间的关系式;最后,提出能同时考虑冻融循环下岩石弹性模量及孔隙率变化的围岩冻胀力损伤力学计算方法。研究结果表明:随着冻融循环次数增加,围岩冻胀力逐渐增加,并趋于定值。岩石冻胀力主要是由岩石孔隙水的冻结膨胀所致,因此,要减轻围岩冻胀破坏应采用截排水措施以控制水的渗入。     

发泡条件对炭泡沫孔泡结构的影响

以AR中间相沥青为原料,在中间相沥青裂解行为的基础上,利用自发泡工艺制备了中间相沥青基炭泡沫.重点研究了发泡过程中形核温度、初始压力以及固化温度对炭泡沫孔泡结构的影响规律.结果表明:随着形核温度的升高,炭泡沫的孔径变大,开口孔隙率升高.随着初始压力的升高,炭泡沫的孔径减小,开口孔隙率降低.随着固化温度的提高,炭泡沫的孔泡结构由椭圆形变为圆形,开口孔隙率升高.     

多孔柞蚕丝素支架的制备及其在药物缓释中的应用

采用冷冻干燥法制备了多孔柞蚕丝素支架,分析了丝素溶液浓度与支架孔径、孔隙率之间的关系,并研究了多孔柞蚕丝素支架负载5-氟尿嘧啶的缓释性能.研究表明,当丝素浓度较低时,支架中的孔洞分布较为均匀,孔径和孔隙率也较大,而随着丝素溶液浓度增大,支架的孔径和孔隙率逐渐减小;支架的药物释放过程可分为快速释放和缓慢释放两个阶段.     

裂纹长度对裂隙岩体力学特性及破坏模式的影响

采用伺服控制岩石力学试验机对水泥砂浆材料制备的类岩石试件进行单轴加载,利用颗粒流离散元软件对岩体进行单轴加载数值模拟试验,研究不同预制裂纹长度下裂隙试件的力学特征及破坏规律.结果表明:随着裂纹长度的增加,裂隙试件的峰值强度、峰值应变和弹性模量均减小,裂隙模型脆性减弱,延性增强,且随着裂纹长度的增加,弹性模量的降幅逐渐增大,敏感度增强;引入强度劣化系数来定量分析裂隙试件的劣化特征,当裂纹长度从10 mm增加到15 mm时,劣化系数增长迅速,试件强度下跌明显,强度敏感度最大;裂纹长度影响裂隙试件的最终破坏模式,在0°原生裂纹下,随着裂纹长度的增加,裂隙试件的破坏模式由剪切破坏为主变为剪切、张拉复合破坏再转化为出现宏观裂纹的张拉破坏.     

铸造泡沫铝合金压缩性能及电磁屏蔽性能

对采用熔体发泡法制备的不同孔径、不同材质的Al-Si和Al-Mg泡沫铝合金进行了压缩试验和电磁屏蔽性能研究.结果表明:铝镁合金泡沫铝压缩过程中无明显断裂阶段,应力-应变曲线表现出明显的塑性特征,泡沫铝合金整体表现出较好的塑性特征;同种材质的泡沫铝材料中,随着孔隙率P的增加,泡沫铝的屈服强度σ_(0.2)以及弹性模量E均随之下降,但孔径大小对屈服强度σ_(0.2)以及弹性模量E的影响较小;随着孔隙率P的降低或者孔径的减小,泡沫铝的反射损耗与吸收损耗增大,从而泡沫铝的电磁屏蔽能力升高,研究表明泡沫铝的电磁屏蔽能力与电磁波的入射角度无关;孔隙率的变化对泡沫合金电磁屏蔽性能的影响相对于改变其他条件对电磁屏蔽的影响要小.     

软弱节理面对于岩石三轴抗压强度的影响研究

利用数值模拟软件,构建了岩石三轴抗压强度试验数值模型。基于应变软化模型,分析研究了结构面不同倾角、条数及侧限围压对于岩石试件三轴抗压强度的影响。结果表明:(1)岩石试件中所含节理面倾角不同时,岩石破坏模式不同。节理面对于岩石强度及变形的控制作用与节理面产状相关;(2)随着岩石中节理条数的逐渐增加,岩石抗压强度相应降低,但对于节理控制型岩石,其主要破坏模式仍以节理面上下部分相对滑移破坏为主;(3)随着围压强度的逐渐增加,含节理面岩石抗压强度逐渐增加,但增加幅值与节理面控制作用大小相关。     

冻融循环作用下水泥净浆孔结构和力学性能演变规律研究

制备多组饱水水泥净浆试样,对其进行冻融循环试验、压汞试验(MIP)和显微硬度试验,进而对经历不同冻融循环次数后的水泥净浆进行孔结构分析及力学性能分析,并基于孔内冰生长热力学理论,采用多孔介质力学方法对水泥净浆冰冻过程进行理论分析,探讨孔径大小对孔壁受力的影响.结果表明,随着冻融循环次数增加,水泥净浆试件的孔隙率逐渐增大,关键孔径和平均孔径有增大的趋势;冻融循环作用粗化了水泥净浆试件内部的孔,尤其是200 nm以上的孔大量增多;水泥净浆试件的显微硬度值随着冻融循环次数的增加而减小,大孔孔隙率的增大是导致材料力学性能退化的主要原因;理论分析对所得试验结果进行了补充解释.     

脆性砂岩预制裂隙扩展破坏过程试验研究

采用CSS-3940YJ岩石力学试验机,开展单轴压缩条件下岩石预制裂隙扩展破坏过程试验.基于全程变形曲线的试验结果,分析了裂隙倾角对岩石变形、强度、裂隙扩展破坏方式的影响规律.研究结果表明,与完整岩样相比,预制裂隙砂岩变形呈现出局部化渐近破坏特征,其峰值强度、峰值轴向应变均明显降低,且降低幅度随着预制裂隙倾角的增大而减小;岩样宏观破坏模式主要呈现出拉破坏、剪破坏和混合破坏3种,且随着倾角的增加逐渐由剪向拉破坏过渡.值得指出的是:由于在加载过程中预制裂隙两端处于应力集中状态,导致在预制裂隙两端会首先萌生出垂直于裂隙的翼型裂纹,并沿着加载力方向向岩样两端发展,随后在预制裂隙两端会产生反翼型裂纹和次生共面剪切裂纹,裂隙倾角越小产生的次生裂纹数目越多,岩样的贯通破坏模式就会越复杂.     

MgO对铁矿球团矿还原后强度的影响

在实验室条件下,研究了Mg O对铁矿球团还原后强度的影响.结果表明:当Mg O质熔剂质量分数由0增加至2.0%时,铁矿球团矿还原后强度得到提升;经还原后,铁矿球团矿的孔径和孔隙度都相应增大,但相比普通球团矿(Mg O质熔剂质量分数为0),含Mg O球团矿(Mg O质熔剂质量分数为2.0%)还原前、后孔径及孔隙度变化幅度相对较小,孔径分布相对集中;还原膨胀是决定铁矿球团矿还原后强度的主要因素;还原膨胀率越低,铁矿球团还原后的强度相对越大.     

Mg对碳纤维稳定泡沫铝发泡过程和胞孔结构的影响

利用溶体直接发泡法制备出了不同Mg和碳纤维添加量的闭孔泡沫铝材料,详细研究了Mg的添加对泡沫铝发泡过程和胞孔结构的影响.研究结果表明:Mg元素的加入明显增大了泡沫体的膨胀率,拓宽了孔径分布的范围,并增加泡沫体中小气孔的数量.气泡壁内部和表面的微观形貌观察表明:Mg元素加入后,造成铝液表面张力降低,改善了铝液和氧化物颗粒的润湿性,有助于增加发泡过程中的气体释放,使泡沫体气泡壁平整且变薄,有助于提升气泡壁的稳定性,使获得的泡沫铝的孔隙率达到90%以上.     

液氮冷却作用下三类高温岩石力学性能试验研究

为了研究液氮冷却对高温岩石物理力学性能的影响，对不同温度下(25~350℃)的花岗岩、片麻岩和砂岩试样进行液氮冷却处理，开展了一系列的物理力学试验研究，结合微观观察结果分析了各类岩石的损伤机理.结果表明，提高加热温度能够加剧液氮对岩石内部结构的损伤，随温度的升高，岩石的孔隙率、峰值应变逐渐增大，而纵波波速、抗压强度和弹性模量则相反.高温和液氮冷却所产生的热应力导致岩石内部裂纹的萌生和扩展，且微裂纹主要沿石英矿物边界发育.随着加热温度的升高，微裂纹的数量呈逐渐增加的趋势，这是岩石宏观特性退化的主要原因.三类岩石对加热和液氮冷却处理的敏感度不同，这与岩石在成岩作用、矿物成分、胶结类型以及孔隙结构方面的差异有关.     

古16井区火山岩储层测井评价

通过成像测井资料并结合地质资料和常规测井资料分析,对16井区火山岩裂缝性储层有效性和渗透性进行了评价研究。结果表明:火山岩储层空隙类型主要为裂缝和基质溶孔,储层模式主要为裂缝直接连通裂缝型、裂缝间接连通的孔隙—裂缝型,储层类型有低孔—裂缝型和孔隙—裂缝型2种;储层孔隙度较小,基质岩块孔隙度为2%~22%;裂缝为0.01%~0.08%,为低孔、低渗性储集层;储层主要分布在火山岩的中上部不整合面250 m以内。     

不同温度场下断层黏滑失稳过程模拟

随着国家对深部工程开发的需求增大，深部高岩温条件下断层黏滑失稳过程的演化规律和形成机制亟待研究.为此，本文借助离散元数值模拟手段，构建热力耦合数值模型，对6种不同温度场条件下的断层黏滑力学行为进行了详细研究，探究了不同温度场对断层黏滑失稳过程的影响机制.结果表明:随着温度场的不断上升，断层黏滑的破坏形态以及破坏模式均发生改变；断层黏滑次数、启滑应力以及启滑应力降整体上随温度上升，呈现不断下降的变化趋势；断层黏滑能量耗散以摩擦滑动为主；断层启滑时，总应变能与温度呈正相关，耗散能与温度呈负相关.     

致密岩石变形破坏过程中渗透率演化的试验研究

为了研究致岩石在变形破坏过程中的渗透率变化特点,利用自适应全自动岩石三轴试验机对致密脆性的花岗片麻岩进行了不同孔隙压力下的渗透试验．试验结果表明：岩石不同变形阶段的渗流特性明显不同;在孔隙压力不大的情况下,岩石本身的裂隙发育情况与孔隙压力相比,对渗透率占主导作用;环向应变更能体现岩石发生软化屈服破坏的过程,在体现渗透率变化上响应更灵敏．在试验的基础上进一步探讨了应力-应变过程中渗流应力耦合的机理,分析了岩石细观力学性质对屈服破坏前期渗透率“突跳”的影响．     

微波辐射对变粒岩孔隙结构及抗拉强度的影响

为了揭示微波辐射下变粒岩的损伤规律，对丹银矿业有限公司含金矿体变粒岩开展了微波辐射实验.结果表明:局部高温熔化区为铁元素富集区，熔化区内部产生大量孔洞，孔径可达0.11mm，熔化区外围附近形成明显的宏观裂纹和密集的微观裂隙网状结构;随距高温区距离的增加，微观裂隙明显减少，孔隙度逐渐降低;随微波辐射时间的增加，抗拉强度及损伤增量不断降低;微波辐射后岩石抗拉强度取决于裂隙分布及熔化区强度和范围.研究结果对优化微波辐射时间，提高微波辐射致裂效率有重要意义.     

w(TiO2)对高铬型钒钛磁铁矿烧结矿冶金性能的影响

以高铬型钒钛磁铁矿和普通磁铁矿精矿混合料为原料，通过烧结杯试验考察了TiO₂质量分数对高铬型钒钛磁铁矿烧结矿性能的影响规律.研究结果表明:随着TiO₂质量分数从6.30%增加到11.76%，转鼓指数逐渐降低，烧结矿强度降低，垂直烧结速度、成品率和烧结杯利用系数均呈现上升的趋势；直径小于5mm的小粒径烧结矿的比例逐渐降低，粒度有增大的趋势；随着TiO₂质量分数的增加，赤铁矿含量降低，磁铁矿含量增加，同时，钙钛矿和Fe₉TiO₁₅相也增加.低温还原粉化指数有上升的趋势，相反还原性降低.     

济南市浅层岩土导热系数影响因素分析

热物性参数的选取对地源热泵系统的换热效率有明显的影响。根据济南市岩土热物性测试数据，通过分析对比获得岩性和导热系数、比热容等热物性参数的相关关系。分析表明，岩石的导热系数普遍大于第四系松散层，岩石导热系数由高到低为沉积岩、岩浆岩、变质岩，灰岩密度、含水率和孔隙率对热物性参数的影响显著。导热系数随密度增大呈线性增加，随含水率增大呈线性减小，随孔隙率增大呈线性减小。得到以孔隙率为单变量的导热系数和热扩散系数的估算公式。所得结论对济南市浅层地热能调查、评价和开发有指导意义。     

岩石毛细管压力曲线特征参数的确定及应用

根据确定的含油气岩石孔喉半径下限的认识,岩石中大于含油气岩石孔喉半径下限的孔喉体积才有储集油气的可能,而小于岩石孔喉半径下限的孔喉体积不能储集油气．由岩石毛细管压力曲线确定的含气岩石中大于0．075μm孔喉体积百分数这个参数,能够在储集岩评价、孔隙度下限确定、束缚水饱和度确定等方面提供重要依据．．