温湿环境下砂岩变角剪切实验

为获得温湿环境下砂岩变角剪切强度软化规律,首先对山东莱芜红砂岩试件进行30、50、70℃潮湿环境吸水测试,再对吸水后试件、干燥试件、饱水试件分别进行45°、55°、65°角度下的变角剪切强度实验。结果表明:试件在温湿环境下吸水速率呈减速趋势,直至气液平衡状态;吸水温度越高,吸水量越大,试件达到气液平衡状态的时间越短;随着吸水率的增加,试件凝聚力呈负指数衰减,且趋于试件饱水时凝聚力;在不同角度下变角剪切,试件宏观破坏形态从粉碎性破坏变为完全脆性破坏。该研究为温湿环境下深井巷道围岩抗剪强度测定提供了方法。     

温湿效应对膨胀岩吸水软化作用的影响

试验通过控制水温,观察膨胀岩在水中崩解、软化的快慢,以及固体颗粒物粒径的大小,得出了温度对膨胀岩吸水崩解软化作用的影响规律。通过对各组温湿度状态下的膨胀岩进行直剪实验,获得了温湿度对膨胀岩抗剪强度的影响规律。结果表明:随着温度的升高,膨胀岩内部矿物颗粒吸水速率变快、吸水量增大、分子运动加速、膨胀作用增强,崩解速率也逐渐加快,吸水软化所需时间更短;温度的升高,加大了膨胀岩内部水分的蒸发,导致岩体失水收缩,内部结构变得紧密,水的润滑作用也减弱,膨胀岩的黏聚力和摩擦角均增大;随着含水率的增加,膨胀岩吸水发生体积膨胀,分子间吸引力减小,内部矿物颗粒胶结变得松散,水的润滑作用加强,黏聚力和摩擦角均降低。     

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.     

砂岩吸水特性试验

为了研究砂岩吸水随时间的变化规律,利用深部软岩水理作用测试仪,对鹤岗南山矿深部和浅部砂岩进行了吸水试验,并通过粉晶X-射线衍射试验、压汞和SEM电镜扫描测试,分析了影响砂岩吸水特性的主要因素,建立了砂岩吸水过程函数.结果表明:无论是深部还是浅部砂岩,其吸水过程均具有时间效应,吸水速率随时间改变;吸水特征双对数曲线呈凸凹型和直线型.孔隙结构呈A类分形特征的砂岩,吸水速率变化较小,吸水特征双对数曲线多呈直线型,孔隙结构呈B、C类分形特征的砂岩,吸水速率变化较大,吸水特征双对数曲线多呈凹凸型.砂岩中矿物种类与含量、粒间孔隙中黏土矿物类型与产状均对吸水速率产生影响.     

织物单面压缩性质测试仪原理与表征织物单面压缩性质指标体系的建立

从刺痒感的产生机理出发，通过对织物表面毛羽分布、皮肤与织物间相互作用等的分析，探讨了布面毛羽对皮肤作用力的可测量性，提出了测量仪器的定性和定量的要求，并以此为依据，研发了能模拟皮肤与织物相互作用的织物单面压缩性质测试仪．对典型织物单面压缩曲线进行了分析，构建了表征织物单面压缩性质的指标体系，并通过对选定试样的测试分析，对织物单面压缩性质进行了探讨．     

岩石强度特性的单轴压缩试验研究

以宜兴抽水蓄能电站所提供的岩芯为例，对该电站岩芯的强度特性进行研究，依据单轴压缩试验结果分别提出了风干状态下岩石的单轴抗压强度与高径比，自然状态、饱和状态下岩石的单轴抗压强度与横断面积之间的非线性关系，该式可以很方便地在有关工程中为相似岩石估算其强度值提供参考。     

高压注水井地层吸水软化效应及井筒应力状态分析

油气井高压注水增产措施会导致地层吸水软化,改变地层应力状态,从而使井筒受力状态发生变化。针对这一问题,首先对岩心样品进行浸泡及压缩实验,结果表明:浸泡后的岩样弹性模型和抗压强度均发生大幅降低,证实了高压注水措施对地层的软化作用。进一步建立地层、水泥环及套管的三重耦合有限元模型,讨论了高压注水工况下下套管及水泥环的应力状态以及套管壁厚、注水压力等参数的影响规律,采用变化井筒围岩弹性模量的方式模拟井筒围岩的吸水软化作用,并分析套管、水泥环应力变化,结果显示地层软化作用下对套管及水泥环的应力增加非常明显。实验及计算结果为高压注水井井筒受力及套损的理解提供了借鉴。     

地下水的化学淋滤对砂岩强度的影响

本文通过对成渝铁路沿线红色砂岩的调查研究,应用实验分析手段研究地下水淋滤作用对砂岩强度的影响,并得出淋滤率与砂岩强度的关系式,为红层边坡的稳定性评价提供了依据.     

冻结裂隙砂岩低周循环动力特性试验研究

通过在砂岩样中预制裂隙的方法来模拟实际裂隙岩体,借助于中低频率(20.0,2.0Hz)动循环加载和常规加载试验,对烘干、饱水和饱水冻结砂岩样在循环作用下引起的低周疲劳特性和不同加载频率下的速率效应进行了研究,发现在每级加载低周次循环荷载作用下,冻结裂隙砂岩样会产生明显的疲劳;同时,该疲劳特性又与砂岩冻结与否、有无裂隙等条件有密切关系.     

致密砂岩加热过程单轴抗压强度变化

为保证电加热技术在致密砂岩气藏增产时的井下安全,分析致密砂岩地层井周砂岩的单轴抗压强度变化规律,利用自研的高温岩样应变与声速测试装置、箱式电阻炉及50 KN力学实验机对高温状态下及高温冷却后的致密砂岩进行了单轴抗压强度试验,并结合热重分析、X衍射试验进行分析,研究表明：就抗压强度大小而言,高温状态下的砂岩试件普遍大于高温后（300 ℃时相反）;就变化趋势而言,高温状态下和高温冷却后的砂岩平均单轴抗压强度都在26~200 ℃阶段呈现上升的趋势,以及400~600 ℃阶段急剧下降,而在200~400 ℃阶段两组试验的变化趋势差别较大。针对本文中砂岩,其单轴抗压强度随温度的变化阈值存在于300~500 ℃这一区间内;对于高温状态下砂岩试件,当加热温度为200 ℃,砂岩的单轴抗压强度随恒温时间的增加而增大,而400℃时单轴抗压强度整体变化不大。研究结果对比揭示了高温下和高温后致密砂岩单轴抗压强度的不同变化规律,可为探究砂岩气藏井下电加热工程可行性提供参考。     

岩石抗压强度与试件尺寸相关性试验研究

针对江苏宜兴抽水蓄能电站提供的石英砂岩、砂岩、灰岩岩石试样进行抗压强度特性试验研究．依据岩石单轴压缩试验结果,将灰色预测改进GM(1,1)模型与跳变灰过程理论耦合,建立了风干状态、自然状态、饱和状态下岩石的单轴抗压强度与试件高径比之间的非线性关系式,利用该关系式可以很方便地在相关岩土工程中为相似岩石估算其强度值提供参考、借鉴．     

不同形状红砂岩的点荷载强度试验研究

本文以湖北宜昌三峡库区马家沟侏罗纪红砂岩为对象,对岩石试样开展点荷载和单轴抗压强度试验,研究常见的试样形状(圆柱体、方块体、不规则块体)对点荷载强度的影响。研究结果显示：对于不同形状的试样,确定好合适的形状修正指数m,形状效应对点荷载强度IS(50)的影响可以忽略;同时了对比了国内外不同规范m取值的影响,综合分析后,推荐该地区红砂岩标准试样的修正指数m取0.5,非标准试样的修正指数m取0.42;结合红砂岩室内单轴抗压强度的试验结果,得到了适用于该地区红砂岩点荷载强度IS(50)与单轴抗压强度UCS的经验转换关系式。     

基于蠕变试验的冻结红砂岩长期强度

人工冻结法以其独特的优势广泛应用于西部建井工程,因此研究岩石在冻结状态下强度特性尤其重要,基于冻结红砂岩蠕变试验,分别通过过渡蠕变法、等时应力-应变法、裂纹损伤应力法、稳态蠕变速率交点法得到冻结砂岩长期强度。结果表明：（1）通过过渡蠕变法可以得到冻结砂岩长期强度的取值范围,约为三轴压缩强度的45~65%左右;（2）体积应变等时曲线簇更加能够体现时间对岩石变形的关系,长期强度约为三轴压缩强度的48%左右;（3）稳态蠕变速率法能够较为简单的确定岩石长期强度,但因其方法本身具有一定的局限性,综合考虑三向蠕变速率,对其改进得到稳态蠕变速率交点法,可以更加精确反映砂岩强度,长期强度约为三轴压缩强度的49%左右;（4）引入裂纹体积应变计算方法,根据其与时间的关系得到裂纹体积应变等时曲线簇,得到的强度值与等时曲线法及其相近,因此裂纹损伤应力法也可作为确定岩石长期强度依据。将冻结红砂岩的长期强度作为监测冻结壁变形的标准,可为评价冻结壁蠕变诱发失稳破坏提供理论支撑和试验依据。     

断续双裂隙砂岩强度与起裂、贯通模式的研究

本文对含预制裂隙砂岩试样进行单轴循环加卸载试验,研究循环荷载作用下含预制裂隙砂岩的力学特性与岩桥贯通机理。试验结果表明：单轴循环加卸载作用下,砂岩试样峰值强度与弹性模量呈现出显著的强化现象;与完整砂岩试样对比,含预制裂隙红砂岩试件力学性能表现出明显的降低趋势,且与裂隙几何参数密切相关;试样峰值强度随着岩桥倾角增大呈现出先降低后增加的“V”字形波动趋势,而随着裂隙倾角增大,试样峰值强度则表现出了与岩桥倾角相反的增减变化趋势;利用摄像机全程记录了试样裂纹的扩展,揭示了岩桥贯通机理与裂隙几何参数之间的关系。     

岩样单轴抗压强度区间估计分析

基于岩石单轴抗压强度为正态分布随机变量,利用数理统计理论对岩样单轴抗压强度置信区间、置信度等问题进行了系统的分析研究,整理并推导出了岩样单轴抗压强度"区间估计指标"的理论计算公式,并分析了岩样单轴抗压强度样本均值、样本标准差、总体均值置信区间、总体标准差置信区间等与岩样数量之间的关系,最后利用前人试验数据进行了验证应用与分析。结果表明:现有"单值点指标"方法给出的数据"信息不足",导致不同试验条件下得到的各组试验数据之间的横向比较的可靠性得不到保证,而"区间估计指标"可克服其不足,且在岩样数量较小时仍可使用,只是其置信度会较低(置信区间宽度会较大);当岩样数量较小时,样本标准差的波动性比样本均值的波动性约高一个数量级,样本标准差的随机性与离散性更大且达到收敛稳定所需的岩样数量也更大;岩样单轴抗压强度的"区间估计指标"置信区间、置信度等与岩样数量、岩样非均质性、岩样强度分布的随机性等有关。     

考虑砂岩残余强度的二元结构深挖路堑边坡稳定性分析

在西部地区的公路工程中出现了大量二元结构深挖路堑边坡,对此类边坡稳定性分析中的岩体材料强度取值依然没有明确定论.以兰永一级公路为背景,将发生失稳的K35+000~150标段黄土-砂岩二元结构边坡的破坏形式作为参照,在分析该深挖路堑边坡破坏原因的基础上,选取该标段上一典型断面,采用有限元软件研究坡底砂岩分别处于峰值强度和残余强度两种不同强度指标下的深挖路堑边坡的稳定性以及边坡的变形破坏特征,并基于残余强度下的边坡模型,研究预应力锚杆加固对边坡稳定性的影响.结果表明:以残余强度为基础对边坡稳定性进行分析更为贴合此类边坡工程的实际状况,边坡若能在开挖过程中采用预应力锚杆支护底部基岩层将有效提高边坡稳定性从而阻止坡体失稳发生.研究结果可为今后甘肃地区黄土-砂岩二元结构高边坡的稳定性分析提供参考.     

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、单轴压缩试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,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:随着干湿循环次数的增加,单轴抗压强度和弹性模...     

海水环境下碳纤维复合材料混凝土的强度试验

为研究碳纤维复合材料(CFRP)对腐蚀防护的效果,采用实验室加速腐蚀的试验方法,利用人工海水对2种不同强度等级的CFRP混凝土小柱分别采用不同加固方案进行侵蚀,并对腐蚀后的试件进行抗压力学性能测试.采用强度及其退化率来考察腐蚀程度、混凝土强度等级及加固形式对试件抗压性能的影响.结果表明,CFRP具有良好的腐蚀防护效果,可改善试件力学性能,且加固方案对腐蚀防护具有一定的影响.     

裂隙倾角对泥质白云岩强度影响试验研究

地下岩体中普遍存在的裂隙是影响岩体拉压性能的重要因素之一。依托贵阳轨道交通工程,采集泥质白云岩,开展劈裂试验和单轴压缩试验,分析了不同裂隙角度对泥质白云岩拉、压性能的影响。结果表明:(1)劈裂试验中,泥质白云岩抗拉强度为3～7 MPa,平均值为5. 03 MPa,抗拉强度随裂隙角度的增大呈下降趋势,劈裂模量为0. 1～2. 84 GPa,整体呈幂函数下降趋势;(2)泥质白云岩的抗压强度较高,分布在60～130 MPa之间,平均抗压强度为87. 25 MPa;随裂隙角度的增大,试样抗压强度呈先减小后增大趋势;通过理论推导,得出岩体中最易破裂裂隙角度为22. 5°～45°,与试验结果相符;弹性模量随裂隙倾角整体呈上升趋势;(3)通过对泥质白云岩拉压强度对比,得出泥质白云岩抗压强度平均值与抗拉强度平均值之比为18. 97。