仿木材料抗拉强度与应力-应变曲线试验研究

仿木材料是以氯氧镁水泥为基体,植物纤维为增强体,并添加柠檬酸、酒石酸、六偏磷酸钠搅拌均匀后经高压静置固化成型的无机胶凝材料,为研究其抗拉强度和抗拉本构关系,制作了30个试件进行轴心受拉试验,共采集到22个试件的有效数据。结果表明：仿木材料的轴心抗拉强度为7.98 MPa,变异系数为0.121,抗拉弹性模量为3 600 MPa,变异系数为0.089,轴心拉力作用下,材料达到峰值应力后应力迅速下降,试件脆性破坏;根据应力、应变测试结果,拟合得到了材料的轴心抗拉本构关系,可供材料非弹性应用时参考。     

压实高庙子膨润土抗拉强度各向异性

高放射性核废料深地质处置库中的缓冲层由膨润土块堆砌构成, 而块体由膨润土粉末压制而成, 其强度可能存在各向异性. 采用直接拉伸试验方法, 测得压实高庙子膨润土在不同条件下的抗拉强度, 探讨了干密度和含水率对抗拉强度各向异性的影响, 并进行了机理分析. 试验结果表明: 随着含水率的增加, 抗拉强度先增大后减小, 存在一个峰值; 抗拉强度随着干密度的增加而增大; 当拉力方向与制样压实力方向垂直时, 试样的抗拉强度大于拉力方向与压实力平行时的抗拉强度, 并且在同一含水率下, 抗拉强度各向异性的程度随干密度的增加而增大. 原因在于压实过程中蒙脱石层叠体排列趋于一个方向, 导致各向异性显著. 研究成果可为我国核废料处置库膨润土块体在运输和吊装过程中的抗拉强度特性提供参考数据.     

黑云母花岗岩对冲击荷载的动态力学响应

为了研究黑云母花岗岩对冲击荷载作用时的动态力学响应,采用大直径分离式Hopkinson压杆装置对黑云母花岗岩进行了动态压缩及动态劈裂抗拉试验,分析了黑云母花岗岩的动态压缩应力-应变曲线、动态压缩破坏形态以及动态劈裂抗拉强度等动态力学参数随着冲击荷载的变化规律。结果表明:黑云母花岗岩的动态抗压强度随着子弹冲击加载速度的增加而明显提高,在15.0 m/s左右时,动态抗压强度达到347.1 MPa; 随着子弹冲击加载速度的增加,黑云母花岗岩破坏的形式是从块状到粉状; 与静态劈裂抗拉强度相比,动态劈裂抗拉强度也有较大幅度的提高。     

压力型和拉力型锚杆承载性状对比试验研究

基于现场试验,对比研究了压力型、拉力型锚杆的承载性状.研究结果表明,压力型、拉力型锚杆的破坏形式为锚固段砂浆体与岩土层间的粘结滑移破坏,两者的极限承载力主要取决于锚固段与周围岩土体的粘结力.在相同条件下,压力型锚杆极限承载力标准值较之拉力型锚杆提高了近70%.张拉荷载与锚头位移的关系具有明显的非线性特征,采用双曲线模型进行拟合,具有较好的吻合性.采用高强钢筋作为杆体材料的压力型锚杆的承载性状较之于普通拉力型锚杆有明显改善.     

压实高庙子膨润土抗拉强度各向异性

高放射性核废料深地质处置库中的缓冲层由膨润土块堆砌构成,而块体由膨润土粉末压制而成,其强度可能存在各向异性.采用直接拉伸试验方法,测得压实高庙子膨润土在不同条件下的抗拉强度,探讨了干密度和含水率对抗拉强度各向异性的影响,并进行了机理分析.试验结果表明:随着含水率的增加,抗拉强度先增大后减小,存在一个峰值;抗拉强度随着干密度的增加而增大;当拉力方向与制样压实力方向垂直时,试样的抗拉强度大于拉力方向与压实力平行时的抗拉强度,并且在同一含水率下,抗拉强度各向异性的程度随干密度的增加而增大.原因在于压实过程中蒙脱石层叠体排列趋于一个方向,导致各向异性显著.研究成果可为我国核废料处置库膨润土块体在运输和吊装过程中的抗拉强度特性提供参考数据.     

基于ANSYS对比分析压力型与拉力型锚杆承载特性

基于Coulomb摩擦模型与Drucker-Prager屈服准则,建立了拉力型锚杆及压力型锚杆的非线性有限元模型,对比分析了不同荷载作用下2种锚杆的承载特性.研究结果表明,在不同的荷载作用下,压力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线与拉力型锚杆的轴力及其杆体剪应力随锚固深度的变化曲线存在着明显的差异,且2种锚杆的锚固体外侧剪应力的变化曲线同样有明显差异.拉力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体外端,压力型锚杆的锚固体外侧剪应力峰值出现在锚固体内端;压力型锚杆的荷载-顶端位移曲线近似呈线性关系,而荷载-承载板位移曲线则呈现明显的非线性;压力型锚杆的张拉性能大大优于拉力型锚杆.两者的破坏模式一致,均为土层的剪切破坏.     

拉力型锚索极限承载力的解析解与试验研究

针对拉力型锚索锚固岩体的破坏形式,结合拉力型锚索作用下岩体破坏面方程,采用Mohr-Coulomb强度准则,对破坏区岩体的极限平衡状态进行研究。以此为基础,推导基于岩体破坏面方程的拉力型锚索极限承载力的解析解,并分析破坏面形状与锚索几何参数对极限承载力的影响,与拉力型锚索的试验成果进行对比分析。研究结果表明:采用拉力型锚索的解析表达式可以较合理地估算拉力型锚索的极限承载力;基于围岩体破坏的锚索承载力与其破坏面形状有关,对于锚固段存在结构面或滑动面的锚索,需对锚索基于围岩体破坏的承载力进行验算。     

超高性能混凝土配合比设计及其受拉性能

基于最大堆积密度理论,研究超高性能混凝土(UHPC)的配合比设计方法.采用修正的AndreasenAndersen法计算石英砂级配,通过密度试验确定水泥和硅灰的相对质量分数;根据单一变量试配试验确定砂胶质量比、水胶质量比和纤维体积分数,综合考虑抗压强度和工作性能2个因素确定最佳配合比.按最佳配合比制作立方体试件和轴心受拉试件,进行受压和单轴拉伸力学性能试验,研究UHPC受压和单轴受拉力学性能以及纤维体积分数对UHPC单轴受拉力学性能的影响.结果表明:按照最佳配合比制备的UHPC,其抗压强度为116.64~134.85MPa,抗拉强度为4.761~8.504MPa;随着纤维体积分数的增加,抗拉强度和韧性都大幅提高,试件也由脆性破坏转变为韧性破坏.研究成果可以为UHPC在国内的推广应用提供一定参考.     

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。     

玄武岩纤维掺砂水泥土压拉强度的试验分析

为研究玄武岩纤维和砂对水泥土强度的影响,进行不同配比玄武岩纤维掺砂水泥土的无侧限抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验,探讨了玄武岩纤维掺量和掺砂量对水泥土强度及破坏形态的影响和作用机制。研究结果表明:玄武岩纤维掺量0.5%、1.0%、1.5%,掺砂量10%的水泥土无侧限抗压强度分别为3.58、3.40、3.31 MPa,较素水泥土分别提高了26.1%、19.7%、16.5%;水泥土的抗拉强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增大后减小的趋势,在玄武岩纤维掺量为1.5%时达到最大值;玄武岩纤维掺量1.5%、掺砂量为10%和15%的水泥土抗拉强度分别为0.52 MPa和0.60 MPa,较素水泥土分别提高了44.4%和66.7%;玄武岩纤维的掺入使水泥土在破坏时保持较好的整体性,表现出一定的塑性特征;玄武岩纤维和砂在各自工作的同时,在一定程度上相互协作,共同促进水泥土压拉强度的提高。