反复直剪试验节理强度与粗糙度变化的研究

通过对人工模拟节理在不同法向应力作用下的4次反复直剪试验,分析节理峰值抗剪强度与反复剪切次数之间的关系以及节理粗糙度系数CJR退化与剪切次数之间的关系,并提出考虑反复剪切次数n的节理峰值强度公式和节理粗糙度系数CJR衰减的经验公式。研究结果表明:峰值强度随剪切次数的增加逐步减少,但第1次直剪试验得到的峰值抗剪强度与第2次直剪试验得到的峰值抗剪强度差异最明显,后3次直剪试验得到的峰值强度较接近;在相同的法向应力作用下,CJR随剪切次数的增加而减少,但减少速率逐步变小。     

壁面滑移条件对聚苯乙烯中空型材挤出过程的影响

利用三维等温黏弹有限元数值方法,从挤出胀大、内外壁面压力、剪切速率和应力场角度,研究了中空"回"型材内外两个壁面的不同滑移系数对挤出成型的影响.结果表明,内外壁面的压力、剪切速率和法向应力均随着内外壁面滑移系数增大而增大;当内壁面滑移系数固定,挤出胀大率随着外壁面滑移系数增大而增大,而当外壁面滑移系数固定,挤出胀大率却随着内壁面滑移系数增大而减小;当内外壁面滑移系数差距较大时,容易产生突出的挤出胀大或收缩现象;当内外壁面滑移系数均较大时,由于内外壁面产生反方向的法向应力,反而使得挤出胀大得到抑制;而当内外壁面滑移系数均较小时,压力降、剪切速率和法向应力均接近零值,挤出胀大和收缩得到很好的消除.     

不同锯齿高度对软弱结构面剪切特性的影响

为分析不同法向应力与锯齿高度情况下软弱结构面的剪切行为,通过数值方法建立不同锯齿高度情况下的结构面计算模型,模拟在不同法向应力情况下的直剪试验,探讨结构面抗剪强度峰值前后的应力应变关系。建立剪胀角?与锯齿高度h之间的线性关系表达式。研究结果表明:随着锯齿高度增大,峰值抗剪强度对应的位移逐渐增大;应变软化阶段应力下降的速率呈先减小后增大的趋势,当锯齿高度与夹层厚度相同时达到最小值;峰值抗剪强度与残余抗剪强度均随锯齿高度的增大而呈线性增大,当锯齿高度达到一定值后,残余强度不发生变化;当锯齿高度较大如80 mm时,结构面法向应力与抗剪强度之间呈现显著的线性关系,而当锯齿高度较小时,两者之间的关系表现出一定的非线性特征,并且此时对应较小法向应力的剪切强度基本相同;随着法向应力增大,应变软化阶段应力下降的速率不断减小,残余强度与峰值强度的比值呈先增大后减小的趋势,最大值为0.961 4。     

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。     

桩土接触面力学特性大型剪切试验

土与混凝土接触面力学特性直接影响到桩侧摩阻力的发挥,相关研究对抗拔桩设计及应用至关重要。采用大型剪切系统,设计试验剪切模型箱,通过将预制混凝土板置于剪切装置中,以模拟抗拔桩的实际受力情况,分别从剪应力-剪切位移曲线、接触面剪切强度及剪缩剪胀性3个角度进行对比分析。结果表明:剪应力达到峰值强度后随剪切位移的增加线性递减,且在不同法向应力作用下,减小速率近似相等;接触面最大剪应力随着法向应力的增大而增大,两者呈良好的线型关系,但随含水率的增大而减小;接触面抗剪强度随含水率的增大而逐渐减小,相同法向应力下其值远低于土体抗剪强度;当法向应力较小,土样含水率较低时,土体发生剪胀现象,而在其他条件下均为剪缩,法向应力越大,其剪缩量越大。     

土-结构接触面剪切全过程本构关系研究

结合室内直剪试验分析土与结构接触面的本构关系,研究不同法向应力条件下接触面的变形特征和应力路径,并构建反映土-结构接触面本构关系的数学模型.试验结果表明:法向应力和界面粗糙度是影响接触面剪切特性的主要因素.界限法向应力的存在使得剪切破坏模式发生转变,其数值与接触面的粗糙度和土体的相关剪切属性有关.此外对接触面统计损伤本构模型进行改进,在忽略接触面厚度参数的基础上,结合剪切过程中的“三阶段”模式,提出了考虑接触面剪切全过程的统计损伤改进模型,并通过试验数据验证其正确性.该模型可以反映一定法向应力情况下土-结构接触面周围的整体变形量.     

钢桥面铺装层间抗剪性能室内试验研究

钢桥面铺装层间剪切性能是桥面使用性能的重要因素。本文为研究铺装层抗剪性能,通过直接剪切试验,研究了乳化沥青用量、法向应力及层间污染对层间抗剪性能的影响。研究表明：铺装体系中,结构沥青较多时,层间最大剪切应力、极限抗剪强度及层间粘结系数?均增大;乳化沥青用量存在最佳用量,文中实验值0.75kg/m2,回归值0.95/m2;随法向应力增大,层间最大剪切应力、极限抗剪强度增加;?随层间污染物增加而变小,油污的污染对剪切性能的影响大于泥土。     

节理岩体剪切强度的计算方法及其应用

根据36组直剪试验结果,对基于起伏度和粗糙度等剪切强度公式进行对比,给出其建议适用性范围.研究结果表明:在只考虑起伏度时,Ladanyi-Archambault公式的计算结果更接近实际值;而只考虑粗糙度时,采用JRC-JMC模型和Grasselli改进公式进行预测更加合理;节理岩体的峰值剪切强度与法向应力有关,当法向应力较小时,节理面起伏度是节理岩体峰值强度的主要影响因素,而随着法向应力的增大,采用粗糙度计算结果与实际值相吻合.     

不同粗糙度系数结构面分级剪切蠕变特性

掌握结构面剪切蠕变特性的规律是揭示岩体时效变形与破坏的根本途径。通过对Barton标准剖面线第1条和第10条人工水泥砂浆结构面分别开展了恒定法向力条件下的分级剪切蠕变试验,研究了结构面剪切蠕变特性随粗糙度系数(JRC)、法向应力、剪应力的变化规律。同时,采用离散元软件(PFC^2D)对不同粗糙度系数的Barton标准剖面线结构面进行了分级剪切蠕变数值模拟研究。结果表明：在恒定法向力条件下,同一结构面剪切蠕变量、蠕变速率均随剪应力增加而增加;在恒定法向应力及剪应力作用下,剪切蠕变随粗糙度系数增加而减小,结构面剪切蠕变数值模拟结果验证了同样的结论;另外,蠕变变形位移云图结果表明结构面试样沿结构面剪切加载方向,剪切蠕变随距离增加而减小;随着粗糙度系数增加,结构面剪切蠕变破坏模式由滑移摩擦为主逐渐向剪断破坏为主过渡。研究成果可为岩体工程的长期安全稳定性评价提供理论依据。     

基于高斯滤波法剪切作用下节理表面形貌演化

选取2类岩石节理试样进行3种法向应力条件下的剪切试验,采用高精度三维激光形貌仪Talysurf CLI 2000获取节理表面三维形貌图,并基于高斯滤波法,将原始节理表面分离为波纹度表面与粗糙度表面,通过计算节理表面粗糙度系数比(S)与表面磨损度(Ds),研究剪切作用下节理表面形貌变化规律。结果表明:起伏体的破坏使得波纹度表面和粗糙度表面的整体粗糙程度均出现明显下降;波纹度表面磨损度随着法向应力的增大而增大,而粗糙度表面磨损度在首次剪切后最大,且大于波纹度表面磨损度;法向应力较低时原始节理表面形貌变化主要取决于粗糙度表面,法向应力较高时节理表面形貌变化则由波纹度表面控制。     

聚苯硫醚相对分子质量分布的计算机模拟测定

研究应用熔体动态粘弹性质测定聚苯硫醚相对分子质量分布方法。采用流变仪测定聚苯硫醚熔体动态储能模量、动态耗能模量、动态剪切粘度等流变性数据,用零动态剪切粘度数值确定重均相对分子质量。应用双滑动链环流变性分子动力学模型,根据平台模量,特征松弛时间等独立参数,模拟计算熔体动态剪切粘度理论值,与实验测试值拟合,得到相对分子质量分布系数。该法为测定200℃以下不溶于任何有机溶剂的聚苯硫醚相对分子质量分布,提供了一种实际有效的方法。     

硅树脂基磁流变胶流变特性研究及Herschel-Bulkley模型参数识别

为了探究硅树脂基质磁流变胶的流变特性,自行制备了羰基铁粉质量分数分别为30%、50%、70%的三种磁流变胶MRG-30、MRG-50、MRG-70,并对其展开稳态旋转剪切测试和动态振荡剪切测试.结果表明:剪切应力随磁场变化分为快速增长、缓慢增长、饱和三个阶段,羰基铁粉含量对零场粘度、剪切应力、响应速率影响较大,MRG-70磁流变效应最好;磁流变胶的流动特性符合Herschel-Bulkley函数变化规律,且非牛顿指数n都满足n1,具有剪切稀化特性;线性粘弹性区域临界应变幅值rLVE随着磁感应强度增强而增大,磁流变胶的储能模量对频率的依赖性微弱;法向应力随着磁感应强度增强而增大,但频率对材料的法向应力的影响十分微弱.     

加有偶联剂的碳酸钙填充聚丙烯体系的流变性能及形态的研究——Ⅳ.关于熔体粘度计算的关联式和熔体破裂的临界剪切应力值的研究

本文在前二篇工作的基础上,根据流变实验结果,应用回归分析的方法,对碳酸钙填充聚丙烯体系的熔体粘度与填料含量、剪切速率和实验温度之间的关系建立了关联式。实验结果证明,此关联式的理论计算值与实验值符合较好。 本文还考察了在不同填料含量、实验温度。毛细管长径比以及剪切速率下PP—CaCO_3—TTS体系熔体破裂的临界剪切速率值及其变化规律,并对有关机理进行了探讨。     

饱和粉质黏土残余强度剪切速率效应试验研究

以三峡库区某滑坡滑带土为研究对象,通过环剪仪单级剪切试验研究不同法向应力条件(25～300kPa)下剪切速率(0.05～10mm/min)对饱和粉质黏土残余强度的影响,研究结果表明:在各法向应力条件下,残余强度均随剪切速率的增大而减小且两者呈非线性关系,表现出明显的负速率效应.研究发现:较低剪切速率(1mm/min)和较高法向应力(100kPa)时负速率效应更显著.试验数据分析表明:残余强度与剪切速率呈良好的对数关系,拟合出了同时考虑法向应力和剪切速率的正常固结条件下重塑饱和粉质黏土残余强度速率效应的经验公式及通用表达式.研究成果为饱和粉质黏土环剪残余强度取值提供参考.     

粉质黏土与再生混凝土接触面剪切特性试验研究

采用大型直剪仪进行粉质黏土与再生混凝土及普通混凝土的接触面剪切试验,用建筑垃圾和铁尾矿配制再生混凝土,接触面采用在粉质黏土上现浇混凝土形成,研究不同法向应力下接触面的剪切特性。试验结果表明：再生混凝土接触面的剪切位移-剪应力(w-τ)曲线与普通混凝土接触面的类似,接触面的抗剪强度与法向应力呈线性关系,在相同法向应力下再生混凝土接触面的抗剪强度大于普通混凝土接触面的抗剪强度,两种接触面的抗剪强度均小于土体自身的抗剪强度;接触面的初始剪切刚度模量随着法向应力的增加而增大,剪切刚度模量与大气压强的比值(G/Pa)和法向应力与大气压强的比值(σ/Pa)在双对数坐标系上呈线性关系。     

聚苯硫醚相对分子质量分布的计算机模拟测定

研究应用熔体动态粘弹性质测定聚苯硫醚相对分子质量分布方法。采用流变仪测定聚苯硫醚熔体动态储能模量、动态耗能模量、动态剪切粘度等流变性数据,用零动态剪切粘度数值确定重均相对分子质量。应用双滑动链环流变性分子动力学模型,根据平台模量,特征松弛时间等独立参数,模拟计算熔体动态剪切粘度理论值,和实验测试值拟合,得到相对分子质量分布系数。该法为测定200℃以下不溶于任何有机溶剂的聚苯硫醚相对分子质量分布,提供了一种实际有效的方法。     

土石混合料与岩石接触面变形特性模拟试验研究

以土-岩接触面滑坡为工程背景,用室内大型叠环单剪试验研究土石混合料与岩石接触面变形特性,重点分析法向应力、含水率、粗糙度对接触面变形特性的影响.研究表明,土-岩接触面的体变规律主要与法向应力有关,当法向应力小于400 k Pa时,表现为剪胀,400 kPa时试样表现为剪缩,体变随着剪切位移变化曲线呈"U"型变化趋势,粗糙度和含水率只影响体变的幅度.相同试验条件下,同一高度的土样剪切变形移随着法向应力以及粗糙度的增大而增大,饱和含水率土样较天然含水率土样剪切变形明显变小;接触面剪切带厚度受粗糙度、法向应力影响较大,随着法向应力和粗糙度的增加,接触面破坏形式,由滑移破坏向接触面剪切滑动带破坏再向土体内破坏转变,因此存在临界粗糙度和法向应力,使得接触面的破坏由接触面向土体内转移.在分析土-岩接触面常用模型适应性基础上,用统计损伤模型描述土-岩接触面应力位移关系较好.     

用不同类型粘度计测定交联聚合物溶液流变性质

用奥氏毛细管粘度计、落球粘度计和HAAKE RS150型流变仪分别测定了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与柠檬酸铝(A1Cit)交联体系在交联反应过程中的粘度值,研究了在不同反应时间下HPAM-Al-Cit交联体系的粘度与剪切速率的关系.结果表明,在低剪切速率时,HPAM-AlCit交联体系的粘度随反应时间增加呈下降趋势;在剪切速率较高时交联体系具有剪切稠化现象;HPAM与A1Cit发生分子内交联反应形成交联聚合物线团在水中的分散体系,这是交联体系粘度随反应时间增加而降低和剪切变稠的主要原因.     

海藻酸钠溶液的粘度性质与流变学特征

本文考察了海藻酸钠溶液的粘度行为和亚浓溶液的流变特性，得到体系粘度与海藻酸盐浓度的幂次关系，幂指数为２．９；探讨了在不同外加盐浓度条件下体系的特性粘度，Ｈｕｇｇｉｎｓ与Ｋｒａｅｍｅｒ常数的变化情况；亚浓溶液的剪切行为表明，在体系的表观粘度ηａ与剪切速率的幂次公式ηａ∝ｂ中，ｂ值不仅取决于海藻酸盐的浓度，也是剪切速率的函数     

用不同类型粘度计测定交联聚合物溶液流变性质

用奥氏毛细管粘度计、落球粘度计和HAAKE RS150型流变仪分别测定了高相对分子质量、低浓度的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）与柠檬酸铝（AlCit）交联体系在交联反应过程中的粘度值，研究了在不同反应时间下HPAM—Al-Cit交联体系的粘度与剪切速率的关系。结果表明，在低剪切速率时，HPAM—AlCit交联体系的粘度随反应时间增加呈下降趋势；在剪切速率较高时交联体系具有剪切稠化现象；HPAM与AlCit发生分子内交联反应形成交联聚合物线团在水中的分散体系，这是交联体系粘度随反应时间增加而降低和剪切变稠的主要原因。