干湿循环作用下深部砂岩强度劣化及能量演化规律

为研究干湿循环对深部砂岩的强度劣化机制和能量演化规律,对经历不同干湿循环次数的砂岩进行基本物理参数的测定、单轴压缩试验和SEM观测,探讨砂岩单轴抗压强度劣化及单轴压缩过程中能量演化规律。试验结果表明：随干湿循环次数的增加,单轴抗压强度和弹性模量劣化效果明显,但平均劣化度逐渐减小,说明干湿循环对岩石的损伤劣化效果逐渐趋于稳定。干湿循环10次以后,砂岩在SEM下可以观测到明显的絮状物,单轴抗压强度降低明显,并呈现一定的延性特征。在单轴压缩试验中,随干湿循环次数的增加,砂岩试件中储存的弹性能逐渐减少,耗散能呈波动性下降。     

“南水”双屈服面模型的两点修正

基于堆石料大型三轴试验数据,分析研究了其切线模量和切线体积比与应力状态的关系,建立了切线模量和体积比与应力比之间的函数关系式,并将其引入"南水"双屈服面弹塑性模型中.运用修正模型对不同应力路径下堆石料的大型三轴压缩试验结果进行了模拟,结果表明,修正模型在未增加参数的情况下较好克服了原模型在描述堆石料应力-应变关系,特别是剪胀(缩)特性方面的不足,可更好地模拟堆石料的强度和变形特性.     

白莲河抽水蓄能电站堆石坝填料变更质量控制技术

根据施工招、投标文件,面板堆石坝上游堆石料采用引水发电系统开挖的堆放在上库转存料场的花岗岩石料作为主坝填筑料,但主坝填筑施工开始后上库转存料场内并无原招标文件所指的上游堆石料,上库转存料场内堆放的石料为片麻岩。为保证主坝填筑施工的顺利进行,根据业主和监理的要求,对料场现有片麻岩进行填筑碾压试验。根据监理中心对片麻岩碾压试验成果的批复,主坝高程280m以上采用片麻岩石料进行上游堆石区的填筑。本文重点讲述片麻岩填筑的质量控制技术。     

考虑颗粒破碎的堆石料蠕变特性研究

高土石坝竣工之后,坝体内堆石颗粒会不断发生破碎和重组,这在宏观上表现为堆石体不断产生蠕变变形.过大的堆石体蠕变变形会使得大坝防渗体发生破坏,从而危害大坝的安全运行.颗粒破碎是导致堆石体蠕变的主要因素之一,为研究颗粒破碎效应对堆石料蠕变特性的影响,在堆石料单粒强度的Weibull分布和颗粒分形破碎理论的基础上,引入了考虑时间效应的颗粒延迟破坏强度公式,并推求了蠕变条件下堆石料的级配演化过程.之后通过建立蠕变和破碎参量的关系,实现了对三轴试样蠕变变形的计算.最后通过堆石料三轴蠕变试验验证了方法的有效性.新提出的方法不仅能合理预测堆石料的蠕变变形,而且可以较好地反映蠕变过程中试样级配曲线的演化.     

冻结黏土的强度与变形特性及参数研究

为了更全面地分析冻土的强度与变形特性,以皖北某矿取样的原状黏土为研究对象,进行不同温度(-5℃、-10℃、-15℃)下的单轴抗压强度试验和三轴剪切强度试验.试验结果表明,在试验温度下,试样单轴抗压强度的应力-应变曲线为应变软化型;试验条件下,冻土三轴剪切应力-应变曲线可以用双曲线模型描述.随着温度的降低,冻土的单轴抗压强度和弹性模量均增加.初始弹性模量和极限偏应力均与围压呈正相关,与温度呈负相关.冻土的抗剪强度随围压增加而增大,随温度增加而减小.通过冻土三轴试验得到的抗剪强度指标推算单轴抗压强度,可以为人工冻结法施工提供理论依据.     

炭质页岩隧道弃渣的浸水特性试验研究

为了充分利用炭质页岩隧道弃渣作为路基填料,需要了解炭质页岩的物理力学性质,以及受浸水影响下炭质页岩的性质变化.通过对炭质页岩的组成成分和物理性质,在浸水条件下的抗压强度、抗剪强度和耐崩解特性试验进行分析.结果表明:炭质页岩由于高岭石和蒙脱石含量高,在遏水条件下软化膨胀,其抗压强度和抗剪强度在浸水时明显减小,耐崩解性较差,其强度和耐久性下降明显,不适于直接作为路基填料使用.     

面板堆石坝边坡稳定性可靠性分析及其应用

结合已有试验数据对堆石料的抗剪强度参数进行了统计分析，分别采用验算点法和统计矩法对面板堆石坝下游坝坡的稳定性进行了可靠性分析，结果表明了这两种方法在面板堆石坝边坡稳定可靠性分析中的适用性；进而以洪家渡面板堆石坝为算例，对其抗剪强度参数的统计量进行了敏感性分析，说明了对面板堆石坝边坡稳定性进行可靠性分析的必要性，对可靠性理论在岩土工程中的应用进行了有益的尝试。     

堆石骨料对混凝土层面剪切性能影响的试验研究

堆石混凝土层间界面上露出的块石棱角与周围自密实混凝土的相互作用决定了堆石混凝土的层间抗剪性能。该文设计并完成了24个堆石混凝土施工缝小型直剪试验,通过在施工缝上布置不同抗剪堆石骨料,研究了堆石骨料露出高度、数量和强度以及竖向荷载对堆石混凝土施工缝抗剪性能的影响。试验结果表明堆石骨料对堆石混凝土施工缝抗剪性能有显著影响。试验出现了2种典型的破坏模式:堆石骨料周围混凝土的挤压塑性破坏和堆石骨料直接剪切破坏。堆石骨料露出高度、数量和强度以及竖向荷载的变化会引起施工缝的抗剪性能和破坏模式变化。参考普通混凝土裂缝剪力传递理论,提出了堆石混凝土层间界面抗剪承载力公式,该方法考虑了外露堆石的几何特征,能够体现出不同的破坏模式。利用试验结果对所提出的公式进行验证,验证结果表明所提出的方法能够有效评估堆石混凝土的层间抗剪性能,为今后堆石混凝土层间抗剪能力的设计提供了有益的参考。     

水对红砂岩特性影响的研究

水是影响红砂岩特性的一个重要因素,本文着重考虑了水对红砂岩膨胀率、抗压强度、抗剪强度的影响。通过对我校后山红砂岩的自由膨胀率试验和单轴抗压试验,研究了红砂岩、单轴抗压强度在不同含水率下的变化规律,并结合红砂岩的微观结构分析了两者变化的规律。同时本文还简要地阐述了水对红砂岩抗剪强度的影响,解释了一些边坡在降雨情况下发生变形的原因。     

饱和前后软岩各向异性力学特征的对比试验

以泥质粉砂岩和褐红色泥岩为对象,研究单轴压缩条件下软岩干燥和饱和状态时的各向异性力学特征,包括变形各向异性特征和强度各向异性特征.试验结果表明:泥质粉砂岩和褐红色泥岩的弹性模量、单轴抗压强度饱和后均大幅下降,而泊松比增大;饱水后泥质粉砂岩的弹性模量在垂直于层理方向的降低幅度明显小于平行方向,而单轴抗压强度在垂直于层理方向的降低幅度则略大于平行方向,泊松比的变化幅度相差不大;饱水后褐红色泥岩的泊松比在垂直于层理方向的增大幅度明显小于平行方向,而弹性模量和单轴抗压强度变化幅度相差不大.     

堆石颗粒浸水破碎引起堆石料湿化变形研究

为研究堆石料的湿化变形,首先通过室内颗粒破碎试验分析了粒径对岩石颗粒强度和软化系数的影响;然后依据散粒集合体应力与应变张量表达式和岩石颗粒的软化系数,建立了饱和与干燥试样的应力-应变转换关系,结合双线法预测了堆石料的湿化变形;最后通过算例分析了该方法的有效性.结果表明：浸水湿化会降低岩石颗粒的强度,饱和与干燥玄武岩颗粒的强度均服从Weibull分布;颗粒特征强度随粒径的增加而降低,但是Weibull模量和颗粒的软化系数没有明显的粒径相关性.堆石料饱和与干燥试样的应力-应变关系可通过岩石颗粒软化系数进行变换;由饱和试样的应力-应变关系和岩石颗粒软化系数可估算堆石料浸水后因颗粒破碎引起的湿化变形.算例中预测结果与试验结果整体比较接近,表明岩石颗粒浸水后强度降低导致的颗粒破碎是堆石料产生湿化变形的主要原因.     

炭质页岩力学特性各向异性及其破坏机制研究

以贵州松桃李家湾锰矿矿体顶板炭质页岩为研究对象,开展页理面与加载方向不同夹角条件下纵波波速、单轴压缩及电镜扫描等试验,并以最大值与最小值的比值定义各参量的各向异性系数.结果表明:①纵波波速随入射方向与页理面夹角α增大而减小,其各向异性系数R_v为1.44;弹性模量随加载方向与页理面夹角β增大而减小,其各向异性系数R_E为1.14;单轴抗压强度σ_(ucs)呈现出两头大中间小的"U"型特征,最小值在β为37°时取得,其各向异性系数R_σ为3.01.②不同β条件下,单轴压缩应力-应变曲线有起始压密和弹性压缩阶段,都具有明显的应变软化特征.③单轴压缩下,炭质页岩在β=0°时主要为拉破坏,页理面抗拉强度和基质体弯折拉断强度协同控制其力学特性;在β=32°时主要为沿页理面剪破坏,页理面抗剪强度控制其力学特性;在β=66°时主要为沿页理面和切断基质体的剪破坏,页理面和基质体的抗剪强度协同控制其力学特性;在β=90°时主要为拉破坏并含有少量沿页理面剪破坏,页理面抗剪强度和基质体抗拉强度协同控制其力学特性.     

干湿循环对不同密度砂岩强度劣化的影响

揭示干湿循环过程中砂岩强度的劣化规律对防治失稳岩质边坡具有重要指导意义.以兰州市岩质边坡的砂岩为研究对象,通过抗压、抗拉试验及电镜扫描观察,分析干湿循环对不同初始干密度砂岩强度的劣化影响.研究结果表明,砂岩的单轴抗压强度、弹性模量、抗拉强度及其劣化速率与干湿循环次数成负相关,单轴抗压强度、弹性模量和抗拉强度与干湿循环次数具有良好的指数关系.同一强度参数中,不同初始干密度砂岩强度参数值的差别随干湿循环次数的增加呈减小趋势.干湿循环次数相同时,随初始干密度的增大,单轴抗压强度、弹性模量和抗拉强度及其劣化程度呈递增趋势.在干湿循环递进的过程中,砂岩的微观结构发生显著改变,不同初始干密度砂岩的微观结构差别逐渐减小.干湿循环对砂岩强度的劣化与循环次数和初始干密度密切相关.     

西流水面板堆石坝三维流变分析

采用考虑堆石料流变性的分析模型,对西流水混凝土面板堆石坝进行了三维非线性有限元计算,得到了考虑堆石流变性后的坝体、面板及接缝的位移和应力,同时对比分析了堆石料流变性对混凝土面板堆石坝结构性态的影响．结果表明,虽然堆石流变性对大坝工作性态有一定影响,但对西流水面板坝而言,在考虑堆石流变性影响后,其设计方案在技术上仍是可行的．     

废旧轮胎橡胶颗粒——黏土的单轴抗压特性

通过无侧限单轴抗压试验研究了废旧轮胎橡胶颗粒-黏土的抗压强度及其变形特性。发现,橡胶颗粒-黏土的单轴抗压强度达到极限承载力时,橡胶颗粒-黏土存在鼓胀型、剪切型及鼓胀剪切型三种破坏形态;单轴压缩过程中,橡胶颗粒-黏土的轴向应力-轴向应变关系呈现硬化特性;橡胶颗粒使黏土的抗压强度降低,但使黏土抗剪强度提高,且固结时间缩短了4倍。而在橡胶颗粒-黏土中掺入少量水泥使其固化后,橡胶颗粒-黏土的单轴抗压强度显著提高,且固化后的橡胶颗粒-黏土偏于脆性剪切破坏。     

砂岩力学特性对干湿循环效应响应规律的试验研究

为研究砂岩力学特性对干湿循环效应的响应规律,基于不同干湿循环作用下砂岩吸水性、单轴压缩与直剪试验结果,系统分析了砂岩吸水率、抗压强度、变形参数、抗剪参数以及破坏特征等物理力学特性对干湿循环效应的响应规律. 研究结果表明,随着干湿循环次数的增加,砂岩吸水率与质量损失率呈正相关变化,而抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角则呈负相关关系,当循环15次时,与天然状态相比,砂岩抗压强度下降幅度高达78.96%,而黏聚力和内摩擦角则分别减小了78.40%和31.33%. 但不论曲线变化趋势是增大还是减小,其变化幅度均是先大后小,并最终会以某一循环次数为临界值发展变化. 砂岩的破坏特征亦会受到干湿循环试验次数的影响,干湿次数越少,脆性破坏越明显,反之则延性特征增强,即砂岩会呈现一种从脆性到延性转化的破坏规律.      

三种不同粒径砂岩的强度与破坏特征

为研究三种不同粒径砂岩在受载条件下的强度变化和破坏特征,选取同一地区的三种不同粒径的砂岩,分别进行了单轴压缩和巴西劈裂试验,借助基恩士超景深显微系统观察三种砂岩在受压、受拉破坏后裂隙周围岩石结构。试验结果表明：（1）砂岩随着粒径减小,颗粒比表面积增大,胶结及结构排列越密实,抗压（抗拉）强度越高,破坏形式由延展性逐渐转为脆性;（2）砂岩抗压强度随着粒径增大而降低,细砂岩较粉砂岩抗压强度降低了24.1%,粗砂岩较粉砂岩抗压强度降低了49.4%;（3）砂岩抗拉强度随着粒径增大而减小,细砂岩较粉砂岩抗拉强度降低了33.2%,粗砂岩较粉砂岩抗拉强度降低了52.3%;（4）砂岩抗压、抗拉强度随着粒径增加分别呈指数、幂函数减小的演化规律和变化特征。     

干湿交替中砂岩强度与波速关系的试验研究

库水周期性干湿循环作用使得库岸边坡消落带岩土体的强度发生劣化,当劣化发展到一定程度的时候就可能会引起岸坡失稳.不同类型的岩土体遇水后,其强度劣化程度因岩土体的岩性不同而不同.本文以两种不同矿物成份的砂岩为研究对象,进行室内超声波测试、单轴抗压试验,探讨干湿循环作用下其强度劣化情况以及强度与纵波波速之间的相关关系.试验结果表明：干湿循环作用下砂岩的纵波波速与单轴抗压强度有很好的对应关系.Ⅰ号砂岩遇水后,波速与强度均有相应的大幅度衰减,多次干湿循环之后,波速与强度趋于平稳;Ⅱ号砂岩在经历多次干湿循环之后,波速与强度均未发生显著的劣化.     

不同钢纤维掺量活性粉末混凝土力学性能的试验研究

通过单轴受压、劈裂抗拉和抗折试验,研究了活性粉末混凝土的基本力学性能(抗压强度、劈拉强度和抗折强度).研究结果表明:钢纤维体积含量1.0％—2.0％之间变化时,活性粉末混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度变化不明显,当钢纤维体积含量超过2.0％后,其抗压强度、劈拉强度和抗折强度均有明显提高.当钢纤维体积含量超过3.5％后,钢纤维掺量对活性粉末混凝土轴心抗压强度和劈拉强度影响不明显,而对抗折强度的提高作用仍然比较明显.根据试验曲线,推导拟合出活性粉末混凝土单轴受压应力-应变曲线方程.     

结构性黄土抗拉抗剪的双曲线强度公式推导

为能全面考虑结构性黄土的抗拉抗剪特性.通过抗拉强度、单轴抗压强度和常规三轴剪切强度等三种试验,针对结构性黄土的应力路径和强度破坏线进行分析.基于全面而合理地描述结构性黄土强度的抗拉强度特性和抗剪强度特性的观点,建立一种能综合考虑抗拉特性和抗剪特性的结构性黄土双曲线强度理论公式,并通过一系列数学推导证明了双曲线强度公式的理论正确性.研究表明:新建立的结构性黄土双曲线强度理论公式能较为有效、合理地反应结构性黄土的抗拉、抗剪特性.