微波加热提高有机粘结剂铁矿球团的强度

对微波功率、加热时间、反应温度对预热球团强度的影响进行研究,并将微波加热与传统管炉加热进行对比.研究结果表明:有机粘结剂铁矿球团对微波具有良好的吸收性能,当微波功率为2.5kW,球团质量为0.4kg时,球团平均升温速率为76.1℃/min:微波加热能明显提高预热球团抗压强度;在微波功率为2.5 kW,加热时间为8 min,球团终点温度为830℃时,预热球团抗压强度为454 N/个;当加热时间为11 min,球团终点温度上升至1 000℃时,预热球团抗压强度为1 038 N/个;采用微波加热,预热球团内部矿物结构较均匀、紧密,细粒磁铁矿氧化成赤铁矿,并在大颗粒之间连接成片,球团强度明显提高.     

不同冷却方式对微波照射后花岗岩强度影响的试验研究

微波辅助破岩对破岩难度较大的硬岩具有良好的应用前景,其中冷却方式对破岩效果有显著影响。为了分析不同冷却方式对微波照射后花岗岩损伤的影响程度,对微波照射后的花岗岩分别经分自然冷却、洒水冷却和水流冲击冷却三种方式冷却。结合热成像试验和单轴抗压试验,对其温度场变化及强度性能进行研究。结果表明:第一,微波照射后的试件均可产生可见裂纹,扩展范围基本分布在试件中部和顶部;第二,同一微波照射参数下,不同冷却方式对花岗岩强度弱化程度不同,采用水流冲击法冷却时,岩石表面温度降低最快,岩样裂纹扩展最为显著,抗压强度降低程度最大,这些成果对试验研究和工程中微波破岩运用提供参考。     

微波加热对地聚物砂浆力学强度的影响

目的探讨微波加热工艺在混凝土快速养护工艺中的应用效果,探寻适用于地聚物混凝土的快速养护方法及其可靠工艺参数.方法采用水玻璃、粉煤灰、石英砂、水为主要原料配制地聚物砂浆,成型后坯体置于微波装置中加热固化处理,分析表征试样的微观结构和力学强度.结果微波加热条件下,试样的力学强度增长迅速,10 min左右微波处理即可达到甚至超过标准养护28 d的强度,但长时间微波加热导致试样力学强度降低甚至结构开裂;试样最大强度随微波功率的提高而有所增大,相应微波加热时间则有所缩短;在自然干燥状态下,微波加热后地聚物砂浆试样可长期保持强度稳定.结论适当管理的微波加热工艺可作为一种简便的混凝土快速养护方法,适用于地聚物混凝土等结构表面的快速硬化工程等,但过度地微波处理如功率过大或处理时间过长,对砂浆强度不利.     

含裂隙红黏土土水特征与强度特性研究

红黏土边坡在干湿循环作用下极易产生裂隙,裂隙发育将对土体水力学特性及强度造成不利影响,从而降低边坡稳定性。以长沙红黏土为研究对象,制备具有不同裂隙数量的红黏土试样,开展了渗透试验、土水特征曲线试验和直剪试验,揭示了红黏土饱和渗透系数、土水特征曲线和抗剪强度指标随裂隙数量和干密度的演化规律,建立了相应函数表达式。结果表明：红黏土渗透系数量级为10^-5～10^-7 m/s,饱和渗透系数随干密度的增加而减小,随裂隙数量的增加呈指数型增长,裂隙增加5条,饱和渗透系数提高66.4倍;干密度低和裂隙数量多的试样饱和体积含水率更高,脱湿过程中体积含水率随基质吸力降低速率更快,残余含水率更低,持水能力更差;红黏土抗剪强度指标与干密度呈正比,与裂隙数量呈反比,当干密度增加0.28 g/cm³,黏聚力和内摩擦角分别提高2.35倍和0.94倍,而当裂隙增加5条,黏聚力和内摩擦角分别降低57.09%和49.59%。     

石膏试样分级加载流变力学特性试验及应用

采用SAW-2000微机控制电液伺服岩石力学试验机,对自然和水饱和石膏试样开展了分级加载流变力学试验.根据流变力学试验结果,采用FLAC3D(fast lagrangian analysis of continua 3 dimension)模拟了水饱和石膏矿采空区顶板和地表沉降的蠕变规律.研究结果表明:自然和水饱和石膏试样的轴向应变和横向应变的大小取决于分级加载应力水平,且随分级加载应力水平的提高而逐渐增大;水饱和石膏试样的长期强度为其自然的长期强度的55%;自然和水饱和石膏试样的横向应变增量与轴向应变增量的比值随加载应力水平的提高而增加;石膏试样的流变力学特性曲线符合粘弹性流变特征,属于蠕变韧性破坏;石膏矿在淹井或闭坑后的半年至一年期间,是矿柱加速蠕变阶段且伴随矿柱的损伤演化直至破坏,是引发地表沉降的活跃期.     

微波照射下花岗岩强度损伤规律研究

为了探究微波照射下花岗岩强度损伤规律,降低地下工程掘进的开挖难度,选取河北省平山县花岗岩试件,分别开展了微波照射后的单轴抗压强度试验和超声波纵波波速试验。分析了各个试验条件下的应力-应变曲线、峰值应力-峰值应变曲线和超声波纵波波速特征。对比研究了不同照射参数下花岗岩纵波波速规律、峰值应力强度损伤规律和弹性模量强度损伤规律。研究结果表明:当微波照射功率大于3.3 kW时,随着照射功率的增大,试件的延性变化并不明显,表现为峰后花岗岩应力迅速减小,而应变变化却很小。不同照射时间下,微波照射功率对花岗岩试件弹性模量影响显著且成反比。在相同照射条件下,基于弹性模量的损伤变量能较好地反映岩石强度损伤程度,而基于纵波波速的损伤变量在一定程度上用来反映岩石强度损伤程度,则会产生较大的误差。     

基于SHPB的不同含水状态砂岩动态响应

为研究不同含水状态岩石力学性质的变化规律,并保证仅受含水量这一单一因素的影响,以砂岩作为试验材料,制备饱和系数分别为2.82%、52.11%、100%的干燥、半饱和、饱和三种不同含水状态的岩石试样,进行静载以及8种不同冲击能量作用下的动力学性质的研究.通过试验可知:在静载作用下,相比干燥岩石,半饱和、饱和岩石试样的应力-应变曲线随含水量增加出现了峰值明显降低的现象,抗压强度分别降低了8.12%、19.26%.动载作用下,随应变率的增加,3种岩石强度均呈现不同程度的线性变化,应力-应变曲线出现右移及峰值增加的现象,且干燥岩石与含水岩石在卸载阶段有明显不同的两种趋势,特别是在卸载第二阶段.而在相同冲击能量作用下,岩石的含水量越大,其破碎程度越大.     

含水岩石动态抗压强度与微观机制

通过选取云南迪庆某地区红砂岩进行不同含水状态和不同脉冲强度下的SHPB试验和SEM试验,分别从宏观和微观角度研究含水岩石的动态强度特性及其破坏机制。结果表明:静态或动态单轴压缩时,随着含水率的升高,岩石的强度均降低;根据SHPB试验中的应力-应变全过程曲线,含水试样体积压缩变形明显,具有较高的峰值应变,峰后有应变软化特征,而干燥试样具有较高的峰值强度,峰后应力迅速跌落;根据各试样的动态抗压强度变化曲线,相同脉冲强度下试样的抗压强度随含水率的增加而降低,而相同含水状态时的抗压强度随脉冲强度的增加而增大;根据SEM图像,饱水试样颗粒结构疏松而干燥试样颗粒结构致密,冲击破坏机制饱水试样以初始微裂纹破裂和矿物边界或物相边界破裂为主,破坏时的动态抗压强度较低,而干燥试样还包括矿物颗粒直接剪断破裂,因此破坏强度较高。     

微波照射下钢筋混凝土黏结强度损伤演化

为了寻求一种在钢筋混凝土结构中无噪、无尘的钢筋回收方法,将钢筋混凝土试件经不同功率微波照射后,通过钢筋拉拔试验测试微波对钢筋与混凝土界面黏结强度的影响,并绘制黏结应力-钢筋滑移量(τ-s)曲线。结合理论分析,推导出微波作用下钢筋与混凝土黏结界面损伤演化方程,绘制出损伤演化特征曲线。研究结果表明:5 000 W微波照射后,黏结强度仅为0 W微波照射后的1/3。在微波照射下黏结强度显著降低,且黏结强度对1 500～3 500 W的微波变化较敏感。随微波功率提高,拉拔破坏形式由拉拔劈裂逐渐转变为拉拔滑移,高功率微波照射后,混凝土在不发生拉拔劈裂的情况下能直接将钢筋拔出。通过有限元软件对试验过程进行模拟,模拟结果与试验结果相符。     

含裂隙类岩石试样单轴抗压强度特征及裂纹演化规律

通过研究含复杂裂隙岩体性质，甄别岩体中关键裂隙，进而简化裂隙网络.基于3D打印技术制备含裂隙类岩石试样，利用数字图像相关(DIC)技术和颗粒流软件PFC研究了试样应变场变化、试样内局部应力分布状态和破裂模式.研究结果表明:1)相较于完整试样，含水平裂隙试样的峰值强度降低了20.9%，含垂直裂隙试样的峰值强度仅降低3%左右，水平裂隙对试样的劣化效果更显著;2)水平裂隙中部拉应力远超垂直裂隙端部应力，因此含水平裂隙试样更易且更早产生拉伸裂纹，导致含水平裂隙试样强度低于含垂直裂隙试样强度;3)当十字交叉裂隙中垂直裂隙长度为水平裂隙长度的1~2倍时，十字交叉裂隙中的水平裂隙是控制试样裂纹演化及强度特征的关键裂隙，因此十字交叉裂隙可简化为水平裂隙.     

水-动力耦合作用下红砂岩动态强度及破坏机理

为探究水化学损伤下红砂岩的动态强度和破坏机理,通过自然、干燥和饱水红砂岩试样的静态单轴压缩和动态单轴冲击试验,结合岩石碎块的电镜扫描(SEM)图像,分析了不同含水状态和应变率荷载等级下岩石的强度特性,并基于损伤断裂理论分析了含水岩石微裂纹起裂和扩展机理.试验结果表明:红砂岩试样动态抗压强度随含水率的增加而降低,随应变率的增加而增大,饱水试样具有显著的应变率效应;冲击荷载下,饱水试样应力-应变曲线具有显著的体积压缩现象,峰值应变最大,塑性变形明显,而干燥试样弹性变形最大,峰前塑性变形最小;受孔隙水影响,饱水试样颗粒结构疏松多孔,胶结物质被溶蚀而使胶结作用弱化.根据最大周向正应力理论,对含水岩石的微裂纹起裂条件和扩展方向进行了讨论,并对裂尖的动态应力强度因子进行了修正.     

不同水胶比对玻化微珠保温砂浆性能的影响

研究了当水胶比分别为1.2,1.3,1.4和1.5时,玻化微珠保温砂浆的干燥收缩、抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数等性能指标.通过压汞试验和SEM扫描电镜分析,从微观角度进一步揭示了玻化微珠保温砂浆的性能指标随水胶比变化的原因.试验结果表明:玻化微珠保温砂浆的干燥收缩随着水胶比的增大呈现明显增大的趋势;当水胶比一定时,玻化微珠保温砂浆的干燥收缩早期增长速率较快,后期增长速率较慢;当水胶比分别为1.3,1.4和1.5时,玻化微珠保温砂浆的抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数与水胶比为1.2时相比均有了较为明显的变化,抗压强度分别下降了13.1%,40.0%和73.8%;抗折强度分别下降了18.8%,35.7%和77.7%;干密度分别减小了8.3%,19.4%和33.3%;导热系数也分别下降了4.6%,11.3%和21.4%.玻化微珠保温砂浆的各项性能随着水胶比的变化,产生了明显的变化.通过压汞试验和SEM分析发现,随着水胶比的增大,玻化微珠保温砂浆内部孔隙增多.     

干湿循环下宁明粉砂岩宏微观损伤劣化规律研究

为揭示干湿循环下广西宁明地区粉砂岩损伤劣化规律,首先通过干湿循环试验模拟了岩石失水-吸水过程,分析了干湿循环作用下粉砂岩饱和含水率、纵波波速变化规律,并研究了干湿循环后粉砂岩的单轴压缩力学参数劣化特性以及微观结构变化,然后以弹性模量定义干湿循环后粉砂岩损伤,并基于Weibull分布定义受荷后粉砂岩的损伤,耦合得到了干湿循环作用下受荷粉砂岩的损伤演化方程。研究表明：随干湿循环次数增加,粉砂岩饱和含水率呈非线性增大,纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量呈非线性减小,可采用指数函数进行拟合,且变化趋势均呈现出3个阶段;干湿循环作用对弹性模量劣化程度较单轴抗压强度劣化程度更为显著;阶段劣化度随干湿循环次数的增加而减小,总劣化度随干湿循环次数的增加而增大;峰值应变逐渐增大,岩样塑性得到了显著发展,破坏模式由脆性破坏向延性破坏转变。     

不同功率微波照射下钢筋混凝土粘结滑移试验分析

近年来,微波辅助机械拆除钢筋混凝土对于城市混凝土结构的拆除具有重要意义。为了探讨微波辅助机械拆除钢筋混凝土的断裂过程,采用钢筋混凝土的拉拔试验评价了不同微波功率下钢筋混凝土的粘结滑移曲线。在不同功率微波辐射下,分析了钢筋混凝土的破坏模式,钢筋与混凝土的粘结强度和粘结刚度。结果表明:①随着微波功率的增加,钢筋与混凝土温度应力差会导致两者之间机械咬合齿抗剪强度的降低;②对4种功率微波照射后钢筋混凝土拉拔试验粘结滑移曲线进行分析,认为整个拟合曲线均可由初始滑移段、滑移段、下降段和残余段4段组成;③随着微波功率提高,对应的粘结强度降低。5 000 W功率微波照射条件下粘结强度降低幅度相比3 000 W时并不显著,故认为采用3 000 W功率微波照射具有更好的能效比。     

循环载荷下干燥及饱和砂岩的变形及声发射特征

对取自陕西榆横矿区小纪汗煤矿顶板砂岩的干燥和饱和试件进行单轴循环加卸载试验及声发射监测,分析了不同含水状态岩石的强度以及变形特征、声发射特征和加卸载响应比变化情况.结果表明,水对上述性质具有显著影响:饱和试件强度和滞回环数量均低于干燥试件,压密阶段轴向应变比干燥试件增加18.9%,峰值强度前轴向应变比干燥试件降低17.4%,干燥和饱和试件在循环加载过程中弹性模量均有增大趋势;干燥试件在整个加卸载过程中声发射能量累积为3.87×10-11J,饱和试件声发射能量累积为2.58×10-11J,仅为干燥试件的66.67%;干燥和饱和试件的加卸载响应比呈现类似的变化规律,但饱和试件的加卸载响应比峰值特征时间比干燥试件短,宏观裂纹形成得更早.     

华南地区铀成矿及构造控制的分形分析

华南地区是我国铀矿资源的主要产区,华南主要铀矿床皆受北东-北北东向区域性深大断裂控制.华南地区断裂构造及铀矿床分布的分形分析结果表明,华南区域断裂构造与区域铀矿的分布均具有分形特征.整个区域断裂构造分维值D=1.414 2,显示该区断裂作用成熟度较高,十分有利于流体活动和铀成矿作用;铀矿床分布的分维值D=1.052 7,说明铀矿床分布的复杂性要小于断裂构造的分布;三个分区分析结果显示断裂的分布与局部区域铀矿分布具有正相关,断裂构造复杂且分维值高的区域铀矿分布的分维值越高,铀矿分布也越多.导致矿床分形分布的主要原因是分形断裂构造体系的活动.     

路基填料石灰改良土弹性波速与压缩强度的相关性

石灰土是高速路基工程中使用的一种重要改良填料．为了依据弹性波速评价路基改良填料的施工质量，通过大量试验研究了养护龄期、灰土比和饱和过程对石灰改良土压缩强度与弹性波速的影响，分析了压缩强度与弹性波速之间的相关性．结果表明，石灰改良土的压缩强度随剪切波速的增加而增加；不同养护龄期、不同灰土比和不同含水量的石灰改良土的压缩强度与剪切波速之间存在良好的相关关系，其相关系数大于0．95；尽管相同含水量、不同龄期、不同灰土比石灰改良土的压缩强度也随压缩波速的增加而增加，但它们之间离散性很大，相关系数小于0．82，且饱和后压缩波速增加，压缩强度降低．因此，只有依据剪切波速才能评价各种条件下石灰改良土强度特性的差异．     

水岩作用下砂岩断裂韧度及抗拉强度的试验研究

为了解在考虑时间效应的水岩作用下砂岩Ⅰ型断裂韧度、抗拉强度的变化规律及其相关性,选取三峡库区库水变幅带砂岩为研究对象,设计紧凑的实验方案,对周期性饱水-风干循环状态和长期饱水状态下的砂岩试样开展了三点弯曲断裂韧度试验和劈裂抗拉强度试验.试验结果表明:在水岩作用下,砂岩的断裂韧度和抗拉强度软化效应明显,且随着浸泡时间的增加,软化效应呈先增大后稳定的趋势.同时,在同一周期内砂岩试样的断裂韧度和抗拉强度有相近的软化系数,契合岩石的抗拉强度和断裂韧度存在较好的相关性.最后通过数据拟合得到了砂岩断裂韧度与抗拉强度的相关关系,拟合相关性较高,并通过与试验数据的比较,验证了公式的可行性.研究成果对水岩作用下砂岩断裂韧度与抗拉强度的相关性有一定的参考价值,为通过砂岩抗拉强度预测估算断裂韧度提供了便利,同时也可为其他类型岩石的相关研究提供参考.     

双向低频振动对铀尾矿库滩面覆土层控氡效果影响的试验研究

双向低频振动引起铀尾矿库滩面覆盖层控氡效果劣化是其结构设计中应加以考虑的一项问题。以铀尾砂与本地红土为原材料,制备干燥、自然和饱和三种含水状态下铀尾矿库滩面覆土层试样,基于自制激振组合氡析出试验装置,开展双向低频振动下铀尾矿库滩面覆土层氡析出试验。结果表明,不同含水状态的铀尾矿库滩面覆土层在低频振动条件下,均大致呈现降氡效率随覆土厚度增加而增加的趋势,其中当覆土厚度为5 cm时,降氡效率分别为54.14%、50.32%、60.51%;当激振频率为10 Hz左右时,干燥、自然状态覆土表面氡析出率均达到峰值,分别为0.135 Bq/(m²·s)、0.089 Bq/(m²·s),而饱和状态覆土表面氡析出率在15 Hz的低频振动条件下达到峰值0.118 Bq/(m²·s);双向低频振动对覆土层控氡效果的影响程度表现为:饱和状态>干燥状态>自然状态。