相似材料力学性质影响因素试验研究

选取地下工程物理模型试验中常用的石膏作为胶结剂,石英砂作为骨料制成相似材料试件.将相似材料试件置于不同尺寸、温度、含水率及加载速度条件下进行单轴压缩试验,得到单轴抗压强度和弹性模量,分析不同因素对相似材料力学性质的影响规律.研究发现,相似材料力学性质受尺寸、含水率及加载速度影响大,受温度影响小,且相似材料力学性质受不同因素影响原因与岩石的影响原因相同.为避免这些因素的影响,大型相似材料模型铺设时要严格控制用水量、充分搅拌原料、合理控制密实度及养护已经铺设的材料,同时精确控制荷载施加速度.     

低强度相似材料参数敏感性正交试验研究

用相似模拟试验进行低强度相似材料参数敏感性试验,选择铁矿粉、重晶石粉、砂及石膏用量4因素5水平进行正交试验。结果表明,铁矿粉和石膏用量分别对相似材料的容重和抗压强度有显著影响,随铁矿粉用量增大,相似材料容重呈增大趋势,随石膏用量增大,相似材料抗压强度逐渐增大;模拟铁矿体合理配比为:m(重晶石)∶m(铁矿粉)∶m(砂)∶m(石膏)=21∶78∶40∶8。     

低强度相似材料正交配比试验

为准确地配出满足相似模拟试验需求的低强度相似材料,以沙子为骨料,粉煤灰和石膏为胶结料,采用正交试验的方法进行配比试验研究.试验结果表明:不同配比相似材料的力学参数分布范围较大,能满足不同比例模拟试验对相似材料的要求;相似材料的抗压强度和弹性模量皆随砂胶比和胶结物比例的增加呈现明显的减小趋势,砂胶比与材料的抗压强度和弹性模量近似呈线性关系,胶结物比例与材料的强度和弹性模量近似呈现乘幂关系;采用极差分析法分析了砂胶比和胶结物比例的敏感度,并作出了其对相似材料力学参数影响的直观分析图,胶结物比例较砂胶比对材料的抗压强度和弹性模量的影响皆更为显著.该成果对相似模型材料配比的选取具有定的参考价值和指导意义.     

成型压力对相似材料力学性质影响机理

为探究成型压力对相似材料力学性质的影响机理,选择IBSCM新型相似材料,运用正交试验方法系统性的研究了成型压力和配比对相似材料密度、抗压强度、弹性模量、泊松比的影响;采用极差分析和多元回归分析等方法对结果进行了分析。结果表明:各因素对相似材料物理力学性质影响显著性由大到小依次为胶结剂浓度、成型压力、铁粉含量、石膏含量;胶结剂浓度对相似材料的抗压强度、弹性模量起控制作用;成型压力由2 MPa增大到6 MPa时,材料的密度、抗压强度、弹性模量分别增大了5. 97%,59. 1%,27. 5%,成型压力对相似材料力学性质影响较大,相似模拟实验中选择恰当的成型压力和配比是提高模拟实验相似性的关键;得到了成型压力和配比对相似材料力学参数影响的回归模型,并对模型的有效性进行了验证。     

新型岩石相似材料物理力学参数影响因素的试验研究

运用岩石力学、单因素分析法等理论与方法,通过制作以砂子、石蜡、油等原料的相似材料试件,开展了不同冲击次数、骨料粒径、油含量试件力学性质测试试验。试验结果表明:在石蜡砂子质量之比、油含量等因素一定时,冲击次数为7次、5次、3次,其峰值分别为0.180,0.142,0.123 MPa,冲击次数多的试件抗压强度高于冲击次数少的。骨料粒径为:0.2~0.3,0.3~0.45,0.45~0.9 mm,其峰值分别为0.079,0.114,0.145 MPa,骨料粒径大的试件的抗压强度总是高于骨料粒径小的。油含量为0,10,20 m L,其峰值分别为0.197,0.124,0.108 MPa,油含量大的试件抗压强度低于油含量少的。试件的抗压强度随着冲击次数的不断增大,均随之增大;随着骨料粒径不断增大,均随之增大;随着油含量的不断增加,均随之减小。这些研究成果对相似材料模拟试验具有一定意义。     

水泥和石膏胶结岩样材料参数的敏感性分析

采用正交试验设计的方法进行水泥石膏胶结岩样材料参数的敏感性分析,以含砂率、含水率、胶结比以及砂的粗细比为4因素5水平,设计了25组材料的配比方案对胶结岩样进行了研究.通过称重测量、单轴压缩试验得到岩样密度、抗压强度、峰值应变和弹性模量等参数,运用极差分析,结果表明:掺水率对人工制备岩样的密度、单轴抗压强度和弹性模量影响最大;掺砂率对岩样的峰值应变最大;其他因素的影响不是很明显.     

多孔隙珊瑚生态混凝土配合比试验研究

针对南海工程建设中资源短缺问题选用当地天然珊瑚材料,进行生态混凝土的制备.研究珊瑚骨料、水灰比、砂等因素对多孔隙珊瑚混凝土抗压强度的影响.试验结果表明:抗压强度随着珊瑚骨料含量、珊瑚砂含量、水灰比的增大表现出先增大后减小的规律且与一定范围内水泥用量成正比;在保证孔隙率的条件下,珊瑚骨料用量、砂用量、水灰比分别为1450...     

机制砂陶粒混凝土抗压性能试验研究

为了研究水泥用量、水灰比、砂率对机制砂陶粒混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的影响,进行了机制砂陶粒混凝土抗压性能试验。结果表明:机制砂陶粒混凝土的立方体和轴心抗压强度在砂率较小时受水泥用量的影响较大,在砂率较大时受水泥用量的影响较小;弹性模量同时受到砂率和水泥用量的关联影响,存在着最佳砂率和水泥用量;相比于天然砂轻骨料混凝土,机制砂轻骨料混凝土的水泥用量较大;立方体和轴心抗压强度及弹性模量均随着水灰比的增大而降低。建议给出了拌合物工作性和强度均满足要求的LC35级机制砂陶粒混凝土的配合比(水泥用量460~520 kg/m3、水灰比0.35和砂率42%),可供实际工程应用参考。     

再生顶板破碎岩石胶结体力学特性实验

本文以州景矿破碎巷道围岩为例,通过室内试验研究破碎岩石在胶结后的强度特性,利用RMT-150岩石力学实验系统对试件进行单轴压缩试验,并分析其影响因素,制作了破碎岩石重组水泥胶结试件。结果表明:胶结对破碎岩石的结构和强度特性具有显著影响,胶结后的破碎岩石抗压强度显著提高,被胶结的块体强度和破碎程度是影响胶结体强度的主要因素;被胶结的块体单粒径、粒径级配对胶结体强度有明显的影响,抗压强度随岩块粒径大小的变化而变化。通过对不同条件下破碎岩石的胶结体强度影响因素进行分析,为州景矿再生顶板支护研究提供参考依据。     

深埋隧硐模型试验相似材料配比的多元回归分析

为研究深埋岩体相似材料影响因素的显著性,以确定相似材料配比的多元回归方程,采取正交试验方法,选取传统相似材料配比方案中砂胶比(A)、胶结材料石灰含量(B)、胶结材料石膏含量(C)和云母含量(D)为试验因素,同时设置空列为误差列以考虑试验误差的影响,通过单轴抗压和直剪试验等物理试验得到试件的内摩擦角、抗压强度、抗拉强度和粘聚力等物理力学指标,通过极差法求出各因素各水平均值极差,通过分析得出影响规律,即随着试验因素胶结材料(B)的石灰含量增大,相似材料内摩擦角、粘聚力、抗拉强度和抗压强度显著增大,而随着因素砂胶比(A)的减少,相似材料密度与内摩擦角显著减小。通过方差法将各因素影响参数大小进行量化,获得了各因素影响参数贡献率,其中,试验因素胶结材料中的石灰含量(B)对试件内摩擦角、抗拉强度、抗压强度和粘聚力影响贡献率最大,依次为59.1%、53.7%、53.4%和48.3%,表明试验因素胶结材料中的石灰含量(B)对试件内摩擦角、抗拉强度、抗压强度和粘聚力起到主要控制作用,而试验因素砂胶比(A)对试件的密度和粘聚力影响贡献率最大,依次为77.4%和42.0%,表明试验因素砂胶比(A)对试件的密度和粘聚力起到显著控制作用。最后根据各因素对相似材料力学参数影响的贡献率,选取具有显著控制作用的影响因素进行多元回归分析,得到了可用于试验配比的多元回归方程。     

泡沫混凝土的力学特性试验研究

利用普通硅酸盐水泥为胶凝材料,用少量粉煤灰和矿粉取代部分水泥,按照质量比16:3:1(依次为水泥、粉煤灰、矿粉)、水料比0.5,制备了不同气泡含量的泡沫混凝土。对试样进行单轴压缩破坏试验,得到了不同龄期不同气泡含量的泡沫混凝土破坏应力以及其应力-应变曲线,研究了强度、弹性模量随龄期的变化规律以及与气泡率之间的关系,探讨了泡沫混凝土弹性模量与强度之间的关系。结果表明,泡沫混凝土的抗压强度在一定范围内,受龄期影响较大,而弹性模量受龄期影响较小;抗压强度、弹性模量、屈服应变随气泡率增大而减小;强度和弹性模量与气泡率成指数关系,强度与弹性模量成对数关系。     

骨料粒径对混凝土力学性能影响研究

为研究粗骨料平均粒径对混凝土力学性能的影响,利用MTS试验机进行了M40、M80和M110砂浆及对应不同粗骨料粒径混凝土的准静态压缩与劈裂试验,获得了各试件的准静态压缩应力-应变曲线和劈裂应力-时间曲线,分析了粗骨料粒径对不同等级混凝土的影响程度,并借助双因素方差分析方法研究了砂浆抗压强度和骨料粒径对混凝土抗压强度的影响程度.结果表明:随着粗骨料粒径的增加,混凝土的抗压强度、杨氏模量和抗拉强度具有相似的变化趋势,即呈现出先增大后减小的趋势,粗骨料粒径对混凝土抗压强度的影响随着砂浆强度的增加而变大,对杨氏模量的影响却随着砂浆强度增大而减小;砂浆抗压强度对混凝土压缩强度的影响程度要大于骨料粒径.      

三峡库区岩质滑坡离心模拟黏结材料渗透性试验研究

为了研究三峡库区岩质滑坡离心模拟中黏结材料的渗透性问题,基于正交设计方法,选取不同级配石英砂为骨料,水泥和石膏为黏结剂,设置砂胶比、石英砂级配和水泥石膏比3个控制因素,每个因素4个水平,共计16组试验方案,通过室内试验得到不同配比下黏结材料的渗透系数。试验结果表明:正交试验的试验结果可满足三峡水库大多数岩质滑坡的离心模拟黏结材料所需的渗透系数。采用极差和方差分析法对影响材料渗透性的不同因素进行分析,结果显示影响材料渗透性的因素主要是砂胶比,石英砂级配次之,水泥石膏比的影响不明显。研究结果可为后续三峡库区离心模拟黏结材料的选取提供理论依据和实践经验。     

水泥粉煤灰砂浆强度模型的研究

为探索粉煤灰对水泥基材料力学性能的影响,采用二次回归正交设计的方法研究粉煤灰水泥基材料3d、28d的抗压强度和抗折强度,探讨了各因素对水泥基材料力学性能的影响规律。研究表明:采用二次回归正交设计建立的数学模型能够准确的描述水胶比、胶砂比、粉煤灰掺量与水泥基材料各龄期抗压强度、抗折强度相互之间的内在规律。     

多孔水泥混凝土力学性能试验研究

为研究多孔水泥混凝土的力学性能,考虑了玄武岩碎石与河卵石的2种单一粒级9.5～13.2mm和13.2～16.0mm以及孔隙率分别为18%、22%和26%的情况,运用CT扫描和万能试验机等技术手段,获得了多孔水泥混凝土内部孔径大小分布规律及其弹性模量等。研究结果表明,水灰比过大、过小均会造成孔隙与浆体分布不均匀,水泥的最佳用量以刚好能够完全包裹粗骨料的表面为适度;孔隙率受骨料类型、骨料粒径以及骨料体积比影响较大;与碎石相比,卵石制备多孔水泥混凝土弹性模量与抗压强度之间离散性较大;在不同应力条件下,受压8,24h后,多孔水泥混凝土抗压强度明显不同。     

细观特征对混凝土力学特性影响试验研究

混凝土材料组分极为复杂,力学性质与其内部细观结构密切相关.为了研究不同细观特征对混凝土力学特性的影响,采用常规三轴压缩试验,对9组27个混凝土试样进行常规三轴压缩试验,对比了胶凝材料类型、骨料种类、骨料含量三种决定细观特征的因素对混凝土力学特性及变形破坏的影响.研究结果表明,水泥胶凝材料的胶结力远强于石膏的胶结力,P.O32.5水泥的胶结力低于P.O42.5水泥;不同类型粗骨料产生不同的混凝土强度,碎石骨料由于其棱角分明,胶结较好,故碎石混凝土拥有较高的强度.同时混凝土强度随粗骨料含量的增加而增加;研究结论可为深入探索混凝土的力学性质提供依据.     

模拟原煤的相似材料试验研究

为制备原煤的相似材料,选用煤粉和沙子为两种骨料,石膏和水泥为胶结剂,应用单因素分析法,分别就煤粉、石膏、水泥和沙子之间的不同配比对相似材料强度的影响进行了试验研究.结果表明,以煤粉为骨料的相似材料,其试样强度与煤粉用量呈线性负相关,且相关性显著,相似材料性能也易掌控;而以沙子为主料的相似材料,其试样强度与沙子用量呈非线性关系,试样强度波动较大,相似材料性能不易掌控.因此,以煤粉做原煤相似材料的骨料比沙子要合适,研究结果为原煤相似材料的制备提供了借鉴.     

不同黏土矿物对岩石相似材料性质的影响

岩石相似材料配比中水敏材料的合理选择是开展水岩劣化作用下岩体工程大型物理模型实验研究的重要基础与前提。从研制适用于开展水岩作用相关物理模型试验相似材料的角度出发,以石英砂、重晶石粉为骨料,水泥、石膏为胶结材料,分别添加膨润土、伊利石粉、高岭土作为水敏性调节剂来制作岩石相似材料,开展了单轴压缩、直剪以及水理性试验,获得了不同配比相似材料的物理力学参数和水理性质指标,并采用单因素控制法深入分析了不同黏土矿物类型与不同掺入量对相似材料试样物理力学性质与水理性质的影响。结果表明：(1)添加黏土矿物的相似材料,其物理力学参数分布范围广,能满足岩石相似材料的需求;(2)黏土矿物的添加显著改变了试样的物理力学性质,随着其掺入量的增加,试样密度、抗压强度、弹性模量以及黏聚力整体呈下降趋势,内摩擦角呈增大趋势,其中膨润土的影响程度强于伊利石粉和高岭土;(3)含有膨润土的相似材料相对于其他黏土矿物吸水率更大,更易于发生崩解,更适合作为研究水岩相互作用的物理模型试验相似材料的水敏性添加剂。该研究成果可为研制适用于开展水岩相互作用的物理模型试验相似材料提供参考。     

废旧砖再生骨料混凝土配合比设计的试验研究

以建筑垃圾废旧砖为原材料制作再生粗骨料和再生细骨料部分取代天然粗骨料和天然细骨料,以粉煤灰和矿粉部分取代水泥配制废旧砖再生骨料混凝土,采用正交试验设计方法进行废旧砖再生骨料混凝土的抗压强度试验,采用极差分析和方差分析确定出各因素影响再生黏土砖混凝土强度的显著性.试验结果表明:最佳配合比为A_2B_2C_2D_3;四因素对混凝土抗压强度影响主次顺序为再生粗骨料取代率,粉煤灰取代率,再生细骨料取代率,矿粉取代率;各因素不同水平对再生骨料混凝土强度影响的规律为,混凝土抗压强度随再生粗骨料取代率、粉煤灰取代率和再生细骨料取代率的增大而减小;矿粉取代率在25%时,其强度最大.     

影响再生骨料透水性混凝土性能各因素的实验分析

试验研究了再生粗骨料的粒径、水灰比、骨灰比和砂率四种因素对再生骨料透水性混凝土的抗压强度、有效孔隙率和透水系数三种性能指标的影响规律.结果表明：抗压强度随着骨料的粒径、水灰比和砂率的增加而增大,随着骨灰比的增大而降低;有效孔隙率随着骨灰比的增大而增大,随着粒径、砂率的增大而减小,随着水灰比的逐渐增大呈现先上升后下降的趋势;各因素对透水系数的影响与对有效孔隙率的影响规律是一样的.