渗流-三轴应力耦合试验机的研制

为了对工程设计提供必要的依据,需要进行岩体的渗流-三轴应力耦合研究。由于缺乏相应的试验设备,因此研制了渗流-三轴应力耦合试验机,该设备由密封、水压控制、三轴加载、流量计量、自动控制及数据采集系统5部分组成,能够在垂直于渗流向的两个方向上实现独立加载。研制过程中引入了一些新工艺,采用聚氨酯密封胶实现了试件在高水压下的密封,引入阻尼器削减水压振幅以获得平稳的高水压源,采用油封技术解决小流量测量中的蒸发问题。     

等温条件下混凝土质扩散系数研究

混凝土的质扩散系数（Dm）是混凝土材料的一种湿物性，它反映混凝土内部的湿份在空间上趋于均匀的能力。在混凝土温度保持不变的条件下，混凝土质扩散系数取决于材料的微观孔隙结构、初始含湿量的大小及其在空间上分布的均匀性。对同一种混凝土材料而言，混凝土质扩散系数强烈地依赖于混凝土内部的初始含湿率。本首先从湿度扩散矩的概念上论证了混凝土的质扩散系统与其平均值（Dm）的关系；接着研究平均质扩散系数代替质扩散系数以后，混凝土湿度场的变化趋势；最后讨论了两种不同质扩散系数下混凝土干缩速度、干缩应变、非均匀干缩引起的约束应力等。以北方地区拆模后的大体积混凝土为例，计算了混凝土表面最大干燥应力与干燥深度，其成果可以为混凝土表面保护设计提供参考。     

多裂隙体的稳定热断裂(张开型)问题

为了讨论大体积混凝土结构中大多数由温度变化引起的裂缝的稳定性，给出了无限平板中作用有稳定点热源的位移场、应力场基本解，构造出以边界虚拟力为基本未知量求解混合边界多裂隙体热断裂问题的基本方程。数值计算表明该方法求解多裂隙体热断裂问题精度高，计算工作量少。对含边界裂缝的平板、含三条平行裂缝的平板和含有三条三角形分布的裂缝的平板在稳定温度荷载作用下进行了实验和计算互校，两者结果吻合良好。     

三维应力作用下砂砾岩孔隙型渗流

为了掌握砂砾岩在三维应力作用下的渗流规律,开展了理论和试验研究。把渗透系数设定成孔隙率变化量的函数,再基于孔隙弹性理论推导孔隙率变化量和应力之间的关系,建立了孔隙型岩石的渗流应力耦合特性关系式,其表明平均有效应力是控制孔隙型岩石渗透系数变化的主要因素。在渗流-三轴应力耦合试验机上开展的砂砾岩渗流应力耦合试验的结果进一步证明,砂砾岩渗透系数与平均有效应力成负指数函数关系。根据理论分析和试验结果建立了砂砾岩在三维应力作用下的耦合特性关系模型。