劈裂法测地勘岩芯抗拉强度的形状效应研究*

对现场所取岩芯进行力学分析是确定和评价其工程性质的重要途径和手段;但对于一些整体性和强度较差以及裂隙或层理发育的岩层,将现场钻取的岩芯加工成符合规范的标准岩芯。首先加工难度大,更主要的是二次加工对岩芯扰动大,导致力学实验结果偏差较大。为此,将现场地勘岩芯直接应用于力学实验岩芯,通过抗压强度测试中的尺寸效应、劈裂法抗拉强度测试中的形状效应研究,得出以下结论:不同高径比的巴西圆盘劈裂法间接测试抗拉强度的形状效应表明,劈裂法间接测得的抗拉强度和圆盘尺寸离散性较大;但也表现出一定的分布规律。总体上随高径比的增大而呈减小趋势;因此,由于抗拉强度形状效应的离散性,试验中尽可能采用规范规定的尺寸进行强度试验。若在标准岩芯获取受限制的情况下,也可以用非标试件进行试验,引起的误差必须修正。     

不同高径比时软岩强度与变形尺寸效应试验研究

对2组直径约为50mm、高径比为1～2、岩性分别为贫矿和白云石大理岩的岩石样本,通过单轴压缩试验,对其尺寸效应进行研究对比。结果表明:岩石应力-应变关系曲线的曲率随高径比的增大而增大;岩石的变形模量和弹性模量随高径比的增大而呈现非线性增大;在小高径比时岩石的破裂形式较复杂,在大高径比时,呈劈裂破坏和剪切破坏;岩石的抗压强度随高径比的增大呈增大趋势。     

超高性能混凝土形状与尺寸效应分析

为研究试件形状和尺寸对超高性能混凝土抗压强度的影响,分别开展立方体和圆柱体共6种规格试件、12批次的试验,对试验结果进行尺寸、形状效应的分析. 结果表明,试件尺寸越大,强度越低;立方体的尺寸效应比圆柱体明显;圆柱体试件对立方体试件的换算系数,随着试件尺寸的增加不断减小. 试件边长（直径）为150mm时,圆柱体试件的强度大于立方体的;试件边长（直径）为70和100mm附近时,圆柱体试件的强度小于立方体. 在此基础上,结合收集到的文献数据,给出了以100mm立方体为基准的形状尺寸统一换算关系,并对各标准最低抗压强度值进行换算后的比较. 建议我国将UHPC最低标准强度从现有的100MPa提高到120~130MPa,对于测试试件,可继续沿用现有的100mm立方体,建议补充70.7mm立方体作为非标准试件.     

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.     

钢渣混合料强度的尺寸效应试验研究

对尺寸为50 mm×50 mm、100 mm×100 mm和150 mm×150 mm钢渣混合料试件的抗压强度进行了对比试验,在对结果回归分析的基础上,得出不同尺寸试件强度之间的关系及龄期与变异系数的关系.结果表明,试件的尺寸大小与无侧限抗压强度没有明显的相关性,且变异系数随龄期的增加呈减小趋势.50 mm×50 mm试件的无侧限抗压强度值变异系数较大,而150 mm×150 mm试件所需土样较多,且强度试验结果离散性较大,而100 mm×100 mm试件的综合性能较好,故建议采用100 mm×100 mm试件作为无侧限抗压强度的试件尺寸.     

基于RFPA2D的岩石尺寸效应试验

研究高径比不同变化趋势对岩石尺寸效应的影响,考虑到岩石材料的非均质性,应用岩石破裂过程分析系统RFPA2D,对不同变化趋势下的岩石样本,进行了单轴压缩下的数值模拟研究,并对数值模拟结果进行试验验证.结果表明:岩石的变形模量和弹性模量随高径比的增大而呈现非线性减小;在小高径比时岩石的破裂形式较复杂,在大高径比时,呈劈裂破坏和剪切破坏;岩石抗压强度随高径比的增大呈增大趋势.该成果对岩石尺寸效应有一定指导意义,便于为工程提供可靠岩石信息.     

GFRP筋拉伸力学性能尺寸效应试验研究

通过试验研究不同直径玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的力学性能,并采用基于材料强度Weibull分布的最弱链理论分析其尺寸效应.试验结果表明,GFRP筋极限抗拉强度、抗拉弹性模量和极限延伸率随着直径增大而下降,而屈服应变变化规律则相反.通过试验分析,建立考虑直径变化的GFRP筋应力应变关系及其相关参数同直径的关系;提出了不同直径GFRP筋极限抗拉强度fDtu计算公式.基于最弱链理论分析,得出GFRP筋尺寸效应的主要影响因素是试件的有效区体积.研究表明,GFRP筋拉伸力学性能具有明显的尺寸效应;采用最弱链理论进行尺寸效应分析是可行的,能够预测不同GFRP筋强度,确定其抗拉强度标准值,有助于统一GFRP筋试件的有效长度取用标准,并建议长度范围为试件直径的30~40倍.     

砂浆单轴抗压强度尺寸效应律研究

为评估尺寸效应行为对砂浆准脆性材料力学性能的影响及完善砂浆尺寸效应理论,以物理模型试验方法及理论解析方法对砂浆尺寸效应行为进行了研究.通过对12组几何相似的砂浆立方体试件及12组非几何相似的砂浆板式试件进行单轴抗压强度试验,研究砂浆尺寸效应行为及砂浆强度等级对尺寸效应的影响.研究结果表明,砂浆抗压强度随着试件几何尺寸的增大而减小,尺寸效应随砂浆强度等级的提高而增强.引入基于断裂力学能量释放理论尺寸效应律分析砂浆几何相似试件的尺寸效应行为,加入强度项修正Bazant尺寸效应律并以修正尺寸效应律分析砂浆非几何相似试件的尺寸效应行为,分别建立了砂浆抗压强度尺寸效应律计算式,其计算结果与试验结果吻合良好.该研究成果可为砂浆材料工程应用提供指导,为砌体精细化细观模型的建立提供重要依据.     

硅灰强化再生混凝土抗压强度尺寸效应

为研究水泥外掺硅灰浆液强化再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应 的影响,以水泥外掺硅灰浆液水胶比、再生骨料取代率和试件几何尺寸为试验参数,完成了 240个再生混凝土立方体试件的抗压试验. 结果表明：采用水胶比为1.0的水泥外掺硅灰浆液 强化处理再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度的提升和尺寸效应的降低幅度均最大. 随着 再生骨料取代率的增加,立方体抗压强度尺寸效应呈增强趋势,100%再生骨料取代率下尺寸 效应度约为普通混凝土的1.4倍;采用水泥外掺硅灰浆液强化处理再生骨料可降低尺寸效应, 强化处理后再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应度较未处理试件降低了约 19.2%. 建立了尺 寸效应律计算公式,可用于再生混凝土立方体抗压强度的分析计算.     

大尺寸CFRP约束混凝土方柱的轴心抗压试验研究

试件的尺寸对于碳纤维增强塑料(CFRP)约束混凝土柱的性能具有重要影响,但目前在CFRP约束混凝土尺寸效应方面的研究基本上还处于空白.基于对7种不同倒角半径的大尺寸CFRP约束混凝土方柱的轴心抗压试验,获取了各组试件的破坏模式、抗压强度、应力-应变曲线、外包CFRP应变分布等基本力学性能,并与已有小尺寸试件的试验结果进行比较和分析.研究结果表明,试件的抗压强度随倒角半径比的增大而增大,外包CFRP对直角试件几乎无增强作用;所有试件的破坏都是由外包CFRP的拉断所导致,断裂位置均位于倒角范围内,应力集中的现象明显;约束效应比MCR可以较好地反映尺寸效应对抗压强度影响,试件尺寸的增大显著降低CFRP的约束效应;外包CFRP的极限应变低于其材性试验结果35%以上,明显大于对应的小试件试验结果;已有模型的计算结果与本试验的实测结果存在显著差异,故有必要考虑尺寸效应的影响.     

混凝土拉、压强度尺寸效应的研究

分析了混凝土复合剪切强度的尺寸效应，建立了反映截面尺寸影响的混凝土拉、压剪强度的相关关系式及相应的尺寸效应计算公式。研究表明，混凝土复合剪切强度随剪切方向截面边长的增加而降低，且随尺寸的增加，强度的降低呈减缓的趋势，而轴压比对尺寸效应的影响较小。     

火山灰效应对水泥与混凝土强度的影响(英文)

介绍了单位重量熟料或单位重要水混对含活性矿物外加剂的水泥或混凝土强度的影响规律,其判据是水泥中单位重要熟料比强度、混凝土中单位重要水泥比强度、水泥或混凝土中火山灰效应比强度、比强度比以及火山灰效应对强度的作用率等。采用这些数据以及火山灰效应图,定量分析了含活性矿物外加剂的水泥或混凝土硬化过程中的影响因素和火山灰效应的作用规律。     

高强混凝土抗压抗拉强度的尺寸效应

为研究高强混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的尺寸效应,试验设计三种高强混凝土(60 MPa,80 MPa,100MPa),分别选取边长为100 mm、150 mm、200 mm三种立方体混凝土试块进行抗压试验和劈裂抗拉试验。结果表明,混凝土强度越高,其脆性越大,混凝土的尺寸效应越明显。高强混凝土的强度随着立方体试件尺寸的增大而降低;但降低的幅度随试件尺寸的增大而显著减小,即尺寸效应曲线趋于平缓。基于本试验文章给出了尺寸效应的换算系数。C1、C2、C3三种高强混凝土的立方体抗压强度尺寸效应换算系数λ100为0.84~0.88,λ200为1.11~1,14;劈裂抗拉强度尺寸效应换算系数λ100为0.83~0.86,λ200为1.06~1.15。     

NS影响硅酸盐水泥性能的机理研究

利用XRD和SEM等现代检测手段,研究了纳米SiO2(NS)与P.Ⅰ型硅酸盐水泥均匀混合制成的纳米复合水泥的性能,探究水泥水化过程受NS影响的规律性.结果表明:NS的加入量和N型纳米复合水泥标准稠度的关系呈递增变化函数,且缩短其凝结时间;NS不仅对水化产物的形成有诱导作用,加速其水化过程,促进C-S-H凝胶生长和合理分布,而且还具有火山灰活性,与Ca(OH)2反应生成二次水化物,降低水泥砂浆骨料界面中的Ca(OH)2(CH)晶体取向程度,从而使硬化水泥砂浆中的水化产物紧密排列,形成密实的网络显微结构,其孔隙率减少,机械强度提高.性能优良的纳米复合水泥NS最佳掺量为2%.     

基体强度与氮化钢的疲劳

通过改变预处理回火温度，研究了基体强度对氮化钢渗氮件三点弯曲疲劳强度的影响。结果表明：硬基的光滑渗氮试样比软基者的σａ提高２２％，此增益归因于３种相关的因素延滞表面疲劳裂纹的萌生及其进入快速扩展阶段的有利作用。     

两种K0固结土样的强度比及其各向异性

K_0固结(侧向约束的固结)可导致土的各向异性.通过对比上海软黏土的原状土样和重塑土样的三轴ACUC(K_0固结压缩剪切)、ACUE(K_0固结拉伸剪切)试验以及直剪试验得到的强度比,研究这两种土样所具有的不同结构对K_0正常固结软黏土强度比及其各向异性的影响.三轴ACUC、ACUE试验中,在3.7倍于结构屈服应力的正常固结范围内,原状土样在不同固结压力下表现出与重塑土样不同的有效应力路径、极限状态线、有效内摩擦角和强度比.当固结压力较小时,原状土样表现出比重塑土样明显偏大的ACUE强度,因而呈现出较小的强度各向异性;随着固结压力的增大及结构进一步破损,原状土样的强度各向异性逐渐增大而接近重塑土.因此,在对K_0正常固结软黏土的三轴强度比及其各向异性的研究中,这种与固结压力相关的结构效应值得关注.直剪快剪试验结果表明,正常固结范围内两种K_0固结土样的强度比几乎相同,因而可以忽略结构效应对直剪快剪强度的影响.     

超早强混凝土在热轧机基础工程中的应用

针对紧急和抢修工程需要,研究超早强混凝土的应用问题,选用P·O42.5普硅水泥,掺入多元复合型外加剂,研制超早强混凝土,在常温条件下2d可达到设计强度标准值fcu.k的70％.在某钢厂热轧基础工程实践结果表明,应用这种超早强混凝土能保证工程建设质量,加速进度,提高效益.     

引信着靶时的动态分析与计算

本文根据引信设计的需要,结合引信的结构特点,对截锥形弹以低速(200～500米/秒)和高速(500～1000米/秒)贯穿薄靶板(铝板和胶合板)时的动态特性进行了分析和计算。 由于在建立模型时考虑了靶板强度效应的影响,解决了原来一些模型对低速冲击不适用的问题。通过惯性效应和强度效应的比较,从理论上证明了M.Zaid和B.Paul的试验结论:即当冲击速度高于500米/秒时可忽略强度的影响;而当冲击速度低于500米/秒时,不能忽略强度效应的影响。     

不同应变率下冰的动态力学行为及毁伤效应分析

为了解冰材料在宽应变率范围内的动态压缩力学特性,利用准静态压缩实验装置和分离式Hopkinson压杆（SHPB）装置开展了应变率为10^-4~10³ s^-1范围内-20℃冰试件的动态压缩实验,测得了冰在该应变率范围的单轴压缩强度处于8.44~40.70 MPa之间,并进一步研究了其动态压缩强度随应变率变化的演化规律,给出了相应的数学表达式;利用修正的含高压高应变率效应的冰本构模型,通过二次开发技术将其嵌入到有限元软件LS-DYNA中,数值研究了冰弹高速撞击铝合金靶板的毁伤规律.     

钢纤维混凝土纤维增强作用

着重讨论了直线形、梯形和超梯形钢纤维混凝土增强作用的计算，并列出３种钢纤维对混凝土增强作用的统一公式，以此分析纤维对基体增强作用的各种影响因素，并对不同纤维形状的钢纤维混凝土增强作用作分析比较。