锚杆形态参数对杆体-砂浆界面剪切力学行为的影响

为了研究锚杆形态参数对杆体-砂浆界面剪切性能的影响,开展了杆体-砂浆界面二维等效侧限剪切试验,探究了不同法向应力下各锚杆形态参数对界面峰值剪切强度τ_(max)、剪切耗能值E的影响,基于逐步回归分析的结果表明:对峰值剪切强度而言,肋间距和肋高度是最主要的影响参数,而且这两个参数之间存在明显的耦合关系,肋角度对峰值剪切强度的影响与法向应力大小有关,而肋宽则影响微弱;对剪切耗能值而言,在低法向应力时,其与肋高度有关,而在高法向应力时,其与各形态参数均不显著。除此之外,基于爬坡比K和剪胀角β提出了破坏模式定量分类标准,得到了不同法向应力下锚杆的临界肋间距和肋角度,通过临界值可以判断界面的破坏模式。当肋间距小于临界值时,界面以切齿破坏为主,当肋角度小于临界值时,界面以滑移破坏为主,当肋间距和肋角度均大于临界值时,界面则会出现剪胀滑移破坏或剪切破碎破坏。试验结果为螺纹钢锚杆的形态优化提供了参考,同时为进一步揭示锚杆杆体-砂浆界面的破坏演化过程奠定了基础。     

含水率和加筋条件对棕榈加筋土的影响

通过击实试验、无侧限抗压试验,将加筋土与未加筋土的无侧限抗压强度、破坏时的轴向应变和正割模量相比较,研究了含水率对不同加筋条件下棕榈加筋土抗压强度和变形的影响,并从能量吸收能力角度说明含水率和加筋条件对加筋土强度和变形的影响。结果表明:增强土样抗压强度的适宜加筋率和筋材长度分别为0.5%和20 mm;且土样在具有最优含水率的条件下,纤维增强效果最佳,在最优含水率附近纤维增强效果都成降低趋势;加筋土的能量吸收能力随加筋率、纤维长度、含水率的增加而增加;纤维的加入降低了土体的刚度。另外,土样的破坏形态由未加筋土单一剪切面的脆性破坏逐渐转变为加筋土多剪切面的塑性破坏。     

低温冻结条件下板岩破坏类型及单轴抗压强度试验研究

为揭示低温冻结作用对板岩破坏类型及抗压强度的影响,采用DX-40型低温数控试验箱、DNS100微型控制电子万能试验机进行7种不同层理倾角β和6种不同试验温度t的单轴压缩试验,对其应力-应变曲线以及单轴抗压强度、峰值应变、破坏类型的变化规律进行分析。在JAEGER层理面理论的基础上,建立以冻结温度和层理倾角为控制变量的单轴抗压强度公式,给出影响板岩破坏类型的2个极限角度β1和β2的表达式,并通过试验结果验证强度公式的正确性。研究结果表明:受低温冻结作用的影响,板岩的单轴抗压强度随温度降低呈指数增加;板岩的单轴抗压强度随倾角增加先减小后增大;在低温冻结条件下,板岩的破坏类型有3种,即当0°≤β27.0°时,板岩沿与竖直轴线呈一定角度的方向发生剪切破坏;当27.0°≤β≤82.7°时,板岩沿层理面发生剪切破坏;当82.7°β≤90.0°时,板岩沿垂直方向发生劈裂破坏。     

基于应变软化的岩石三轴抗压强度数值试验研究

利用FLAC3D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,分析研究了矿物弹性模量E、泊松比ν、粘聚力c、摩擦角φ、剪胀角ψ以及加载速率V等对于岩石峰值抗压强度的影响规律。结果表明:(1)初始加压阶段,岩石试件基本无声发射现象的产生;达到峰值强度前,迅速出现声发射现象,声发射次数突然增加,并逐渐至最高值;峰值强度后,基本无声发射产生;(2)三轴压缩试验试件破坏模式主要有单一贯穿性剪切破坏面、四周崩坍性张拉破坏面、X型剪切破坏面。对于不同围压情况,破坏面形态略有变化,但破坏以上述三种为主;(3)随着矿物颗粒弹性模量、加载速率的增加,峰值抗压强度逐渐增加,之间表现出较为明显的多项式函数关系;同时,峰值抗压强度随矿物粘聚力、摩擦角、剪胀角、侧限围压量值的升高而升高,各自之间成较为明显的线性函数关系;(4)岩石矿物泊松比大小变化与试件峰值强度间无较为明显的线性或非线性关系,即泊松比变化对于岩石峰值强度的影响较为复杂。     

混凝土轴向压缩时不同高宽比试件中的剪切带研究

混凝土的抗压强度具有明显的形状效应,其诱发机理是试块端面摩阻力限制了端头水平方向的位移,这种特殊的边界条件改变了试件的破裂路径,最终影响强度测试结果.针对这一现象,以普通单轴压缩为力学模型,基于莫尔-库仑强度准则,分析发生剪切破坏时普通混凝土的剪切带特征.结果表明,4倍高宽比时最危险破裂面不受端头约束的影响,最危险破裂面不受边界影响的临界高宽比为3.21~3.42.高宽比继续减小时,破坏模式逐渐从剪切破坏向压缩破坏过渡,莫尔-库仑准则已不再适用.     

新延安隧道层状页岩力学性能试验研究

为研究新延安隧道层状页岩的力学特性和破坏特征，分析层理面不同倾角对岩石力学参数的影响，本文分别进行了不同层理角度下的室内单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂试验及数值单轴压缩和三轴压缩试验。通过室内试验分析，峰值强度随倾角增加呈先减小后增大的趋势；抗压强度呈“U”型趋势，弹性模量呈“V”型变化。通过大量数值模拟试验拓展了室内试验范围并分别拟合了抗压强度和弹性模量随倾角变化关系式；围压的增大弱化了页岩各向异性，但随着围压的不断增大弱化程度减小；黏聚力对层状页岩强度的弱化程度远远大于内摩擦角；抗拉强度随倾角的增大逐渐减小；倾角不同层状页岩的破坏模式也不同，单轴压缩时，0°为张拉破坏，30°~60°时发生由弱面控制的沿层理面发生的剪切滑移破坏，90°时产生劈裂张拉破坏。三轴压缩时不同层理面倾角的页岩试件主要发生剪切破坏。     

酸雨对建筑砂浆性能的影响

目的对腐蚀后砂浆试块进行定量分析,找出酸雨对建筑砂浆力学性能的影响规律.方法在pH1.0、2.5、4.0和腐蚀10 d、20 d、40 d、60 d的变量下,对砂浆试块表观变化、质量变化、抗压强度和剪切强度进行研究分析.结果腐蚀前后砂浆试块表观变化明显;pH1.0组砂浆试块质量、抗压强度、剪切强度在腐蚀时间内一直处于下降趋势.pH2.5与pH4.0组砂浆试块在腐蚀时间内质量、抗压强度、剪切强度均呈现由升转降的趋势,且pH2.5组下降时间点早于pH4.0组.结论酸雨侵蚀对建筑砂浆外观、质量、抗压强度与剪切强度等性能的影响较为显著.     

不同充填厚度节理面剪切破坏宏细观机理研究

为了研究不同充填厚度下节理面的剪切破坏行为和强度特性,综合前人对充填节理的试验与理论成果,考虑天然岩体复合结构的不规则粗糙表面形态,对实验室制备的类岩石材料充填节理试件进行室内剪切试验,并采用数值方法进行模拟验证。对比实验结果和模拟结果,从宏观和细观角度分析了充填节理的变形特性及破坏行为,研究了充填厚度对节理面剪切强度的影响关系。研究结果表明:在同一粗糙度下,不同厚度充填节理的破坏模式没有明显区别,主要表现为粘结面的破坏;在较小粗糙度下,充填节理的剪切峰值强度和残余强度均随着充填厚度的增加有一定程度的降低,但变化不大;在较小粗糙度和较小充填厚度下,试件沿与节理面起伏较大处成一定角度产生裂隙并逐渐贯通至试件底部,充填厚度增加,仍会产生裂隙,但不会贯通。     

压缩速度对电流变液抗压强度影响的实验研究

在挤压型电流变器件应用中,压缩速度是一个重要设计参数。如果不清楚压缩速度对抗压强度的影响,会造成应用中设计和控制的失准。该文实验表明,在相同外加电压下,随压缩速度升高,电流变液的压缩强度有较大降低,与剪切速率对电流变液的剪切强度的影响类似。在压缩过程中同步测试得到的电流密度曲线与压缩应力曲线的变化趋势基本一致。电流密度的测试结果表明随压缩速度的增加,链结构被压溃更严重,同时由于电场力与粘性力的比值降低,不利于被破坏的链结构的恢复,颗粒间局部平均电场强度降低,从而导致抗压强度降低。     

原状黄土的联合强度理论探讨

目前尚未存在统一的既能判断拉伸破坏,又能判断剪切破坏的土的联合强度理论。文章以洛川黄土为研究对象,采用单轴直接拉伸试验、无侧限抗压试验与三轴不固结不排水剪切试验(UU试验)测得不同应力状态下原状黄土的极限强度,拟合并推导出原状黄土适用的联合强度理论。结果表明:在天然含水率下,原状黄土的抗拉强度较小,仅为8.74kPa,剪切强度最大,抗压强度次之;原状黄土的极限拉应变很小,极限压应变稍大,土体表现为脆性破坏,但随着围压σ3的增大,破坏时的应变也相应增大,土体由脆性破坏向延性破坏过渡;二次抛物线型强度理论能合理地判断原状黄土的拉伸与剪切破坏;可利用易于测量的单轴抗压试验和三轴剪切试验结果求出二次抛物线型强度方程,并合理地反演出抗拉强度。     

钻芯法检测砖砌体加固前后基本力学性能

针对我国量大面广的砖砌体结构,提出了采用钻芯法检测其加固前后基本力学性能的方法,以提供用于评定采用各种砂浆面层加固砖砌体效果的方法。设计了可同时用于加固前后芯样抗压强度、界面剪切强度的试验加载附属装置,完成了315个芯样以及54个砖砌体标准件强度试验,同时进行了4种不同表面处理工况下界面剪切强度试验。抗压强度试验结果表明,加固前后芯样的抗压强度均与相对应的砌体标准件抗压强度具有很好的相关性,加固前相关系数建议取值为MU7.5取2.13,MU10和MU15均取2.25;加固后相关系数建议取3.26。界面剪切强度试验结果表明,加固面层与砖砌体之间的界面剪切强度受砂浆、块体强度等级影响较小,主要受基层砖砌体表面的不同处理手段影响较大。加固前后芯样抗压强度值与相应标准件的强度相关性以及芯样界面剪切强度呈现的规律性基本说明采用本文的钻芯法检测砖砌体结构加固前后基本力学性能的方法是可行的。     

上海软黏土强度固有各向异性

采用室内异形十字板试验对上海淤泥质黏土原生结构导致的不排水抗剪强度的固有各向异性特征进行研究.从基坑中取得筒状土样,然后采用两个具有不同长宽比的矩形板头和三个不同角度(30°,45°和60°)的菱形板头进行室内异形十字板剪切试验,得到了原状土在不同方向破坏面上的不排水抗剪强度.结果表明:由于上海软黏土原生结构的影响,在总应力为零的情况下,其不排水抗剪强度随着破坏面与水平面夹角的增大而增大,即破坏面为水平向时强度最小,竖直向时强度最大.十字板试验结果与直剪试验、无侧限抗压强度试验的结果有很好的一致性.推荐采用Casagrande和Carrillo提出的公式来计算上海软黏土各向异性不排水强度.     

水泥砂浆固化土抗压强度特性试验

为论证水泥砂浆固化土工程应用的可行性,通过设置不同掺砂量、含水率、砂料粒径和养护龄期条件,对水泥砂浆固化土进行无侧限抗压强度试验.试验结果表明:(a)掺砂可提高水泥砂浆固化土的抗压强度,尤其是早期强度.一定水泥掺入比条件下,当掺砂量处于最优掺砂率(10％左右)时水泥砂浆固化土的强度特性改善幅度最大,掺砂量超过最优掺砂率后水泥砂浆固化土的抗压强度无显著提高.(b)水泥砂浆固化土的抗压强度随原料土含水率的增加而减小,当原料土的含水率较低或养护龄期较短时,水泥砂浆固化土的抗压强度下降幅度均较大,当含水率较高时水泥土掺砂难以达到预期的固化效果.(c)砂料粒径变化对水泥砂浆固化土的抗压强度影响较小,水泥砂浆固化土强度随着粒径的增大略有提高;砂料粒径变化对水泥砂浆固化土变形系数的影响较大,两者近似成正比关系,在实际工程中无需对砂料进行筛分而直接运用即可获得较好的处理效果.(d)水泥砂浆固化土无侧限抗压强度试验的破坏模式多为脆性张裂破坏和塑性剪切破坏.随着养护龄期的延长以及掺砂量的增加,脆性张裂破坏更为显著.     

不同压剪应力比作用下节理类岩石材料破坏模式的试验研究

通过对含充填节理类岩石材料试件进行变角度压剪试验,探究不同压剪应力比作用下节理倾角对岩体破坏模式的影响。定义削弱度,分析节理倾角对岩体抗剪强度的影响。研究结果表明:不同压剪应力比影响试件的初始破坏模式,最终破坏由过大剪切位移所致,并且节理倾角决定试件破坏后的形态;压剪应力比越大,同角度节理试件的抗剪强度越大;在相同压剪应力比下,与无节理试件抗剪强度相比,节理会削弱试件的抗剪强度,倾角不同,削弱度不同。     

固结作用粘土与重塑土剪切破坏特性实验研究

实验材料和配比对模型实验规律影响很大,配制合理的强度参数和选取准确的材料配比是至关重要的。利用直剪实验装置,研究固结条件下黏土与重塑土剪切破坏特性,得到不同材料和配比试样剪切破坏特征及对剪切强度参数的影响规律,确定合理的抗剪强度参数材料配比,为进一步研究模型实验规律提供科学依据。     

温度作用后花岗岩强度特性及矿物成分变化特征

文章基于传统三轴压缩试验,对温度作用后的花岗岩强度特性与破坏形式开展研究,借助X射线衍射仪,从微观角度上分析了强度劣化的相关机理。结果表明:在20~900℃范围内,随温度升高,试样色调变暖;单轴压缩下热处理岩样为对锥形或柱状劈裂破坏,三轴下均为剪切滑移破坏;除了300℃下抗压强度出现增强外,高温作用后花岗岩单轴抗压强度整体呈下降趋势;随温度升高,围压对强度的增强作用变得明显,但这种增强作用难以抵消高温对岩石的损伤劣化效果;在500℃及以下时,岩样主要成分的衍射信息未见明显变化;达到500℃后,在26.5°~27.0°衍射角内石英的衍射峰明显减小,27.5°~28.0°范围内斜长石的衍射峰完全消失。岩样矿物成分改变以及结晶态相变是导致高温作用后岩石力学性质与强度降低的重要原因。     

SIPs中EPS芯材的力学性能试验

通过对以定向刨花板(OSB)为面板、模塑聚苯乙烯泡沫(EPS)为芯材的不同厚度的结构保温板(Structural Insulated Panels,SIPs)进行抗拉、抗压和双剪切力学试验,得到SIPs中不同厚度EPS芯材的抗拉、抗压和抗剪强度,应力应变曲线和弹性模量。得到以下结论：厚度对SIPs中EPS芯材的抗拉强度影响不显著,厚度的增加对抗压强度有一定加强作用,对抗剪强度有一定减弱作用,不同厚度试件在双剪切破坏时所受弯矩基本相同。     

尺寸效应对生土立方体试件抗压强度的影响

试件的抗压强度是生土基建筑材料的重要力学指标.本次研究以生土材料立方体试件尺寸效应为研究目的,探寻不同尺寸试件对材料抗压强度的影响.对采用同样制样方法、养护方式和加载方法的三种尺寸立方体生土试件进行抗压强度试验,研究试件的破坏形态、抗压强度以及试件的不同尺寸对强度的影响规律与作用机理,并采用统计筛选法推算三种尺寸试件的强度关系系数.结果表明,小尺寸试件破坏过程显著.材料抗压强度随试件尺寸的增大而减少,呈现出线性关系.100 mm试件与150 mm试件的强度换算系数为0.67,100 mm试件与200 mm试件的强度换算系数为0.42.生土基材料试件抗压强度受尺寸效应影响显著.     

层状砂岩力学行为各向异性与破裂特征

为揭示倾角对层状砂岩力学特性与破裂特征的影响,进行0°,30°,45°,60°和90°等5种倾角的单轴压缩试验,分析倾角对试样物理力学特性和破裂模式的影响,并结合声发射监测,分析微裂纹时空演化规律。研究结果表明:1)不同层理角度试样应力-应变曲线均经历压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和峰后破坏阶段,各阶段区分明显。弹性模量与纵波波速均随层理角度增大而增大,而单轴抗压强度先变小然后增大,曲线整体呈现出"U"形,在层理倾角60°时为最低值;2)倾角从0°增大到90°时,破坏模式由"穿切层理面的劈裂型剪切破坏"转变"复合张剪破坏"再到"剪切滑移破坏",最后转变为"劈裂张拉破坏";3)试样压密段几乎没有声发射事件,在弹性段声发射事件数逐步增加,当加载到峰值强度时,事件数剧烈增加,峰后破坏阶段事件进一步累积,声发射事件阶段变化与应力-应变曲线描述的变形破坏阶段吻合,且声发射事件空间分布与宏观破裂形态基本一致;4)矩张量反演的震源类型T-k值点分布在不同阶段的变化规律反映了剪切、张拉、混合破裂比例变化。试验用层状砂岩横观各向同性性质明显,力学性质随着层理倾角变化而变化,层理倾角变化对试样破坏模式影响明显。     

固化淤泥长期强度和变形特性试验研究

采用INSTRON 5500R 4206-006型微机控制电子万能试验机,对基于水泥、石灰和低钙粉煤灰的固化淤泥进行无侧限抗压强度试验和间接抗拉强度试验,得到标准养护360 d淤泥固化土的应力-应变关系、破坏强度和破坏应变.研究结果表明:固化剂掺入导致固化土破坏应变明显减小,无侧限抗压强度和抗拉强度明显增大,且破坏模式由塑性破坏逐渐向脆性破坏方向发展;从长期强度和经济成本角度,石灰-低钙粉煤灰固化剂完全可取代同配比水泥-低钙粉煤灰固化剂;淤泥固化土的无侧限抗压强度与抗拉强度之比为10左右;掺加适当配比粉煤灰的设计固化材料可考虑用作低强度交通负载公路路基材料.