考虑岩石交界面方向效应的巴西劈裂试验研究

为了研究硬岩与软岩交界面方向对其破坏形式的影响,对含岩石-水泥砂浆(代替软岩)交界面的组合试样进行了多组加载角度的巴西劈裂试验,获得了不同交界面方向的组合试样的"抗拉"强度,并利用颗粒流程序PFC2D研究了交界面的破坏机理.计算得到的"抗拉"强度随交界面与加载方向夹角的增大而增大.当交界面平行于加载方向时,沿交界面发生劈裂破坏,计算得到的"抗拉"强度可认为是交界面的抗拉强度;当交界面与加载方向不平行时,发生更为复杂的拉―剪复合破坏.此外,为了进一步分析交界面的抗拉强度对破坏形式的影响,采用提高水泥用量和增大交界面粗糙度两种方法增加交界面的抗拉强度,并进行了一系列试验.试验得到了含交界面的巴西劈裂试验的典型破坏模式分布图,对更好地理解硬岩与软岩交界面的破坏形式具有指导意义.     

不同取代率再生骨料混凝土在硫酸盐侵蚀和冻融循环共同作用下的力学性能研究

再生骨料混凝土有利于城市绿色、可持续化发展。力学性能是混凝土基本性能,对于混凝土在实际工程中的应用十分重要。在我国西北地区,硫酸盐侵蚀和冻融循环双重作用会对混凝土的力学性能产生不利影响。通过把0%、30%、50%、70%、100%取代率的再生骨料混凝土放入5%的硫酸钠溶液中,采用快冻法分别循环0、40、80、120、160、200、240、280次。在每个冻融循环周期结束后分别检测混凝土的抗压强度,抗剪强度,劈裂抗拉强度,动弹性模量,重量。结果发现:经280次冻融循环之后,若以100%取代率再生骨料混凝土的抗压强度,抗剪强度,劈裂抗拉强度,动弹性模量,重量损失率为基准,0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土抗压强度损失率同比分别减少36%、30%、21%、13%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土抗剪强度损失率同比分别减少25%、21%、15%、9%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土劈裂抗拉强度损失率同比分别减少18%、16%、9%、4%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土动弹性模量损失率同比分别减少23%、21%、14%、10%。0%、30%、50%、70%取代率再生骨料混凝土重量损失率同比分别减少7%、5%、3%、2%。最后结合试验结果,详细分析了不同取代率再生骨料混凝土相关性能差异产生的机理,为再生骨料混凝土在实际工程中的应用提供了借鉴。     

高性能混凝土高温后劈裂抗拉强度试验研究

在不同温度相同恒温时间以及相同温度不同恒温时间两种情况下对C40高性能混凝土立方体试件的劈裂抗拉强度进行试验研究,分析讨论了不同高温作用后混凝土材料劣化的机理以及对劈裂抗拉强度的影响,探讨了劈裂抗拉强度随温度变化的规律。结果表明,高温后对混凝土的劈裂抗拉强度影响最大的因素是作用的最高温度,在相同的恒温时间条件下,C40高性能混凝土的劈裂抗拉强度随着经历温度的升高总体呈下降趋势;在相同的试验温度条件下,混凝土的劈裂抗拉强度随着试验时间的延长会出现反弹现象。     

岩石SHPB劈裂分析理论研究

为了分析岩石在冲击载荷下的动态劈裂破坏情况,通过分析巴西圆盘在动态劈裂和静态劈裂时表面应力分布均匀化的相似性,可以将静态劈裂时的弹性理论应用到动态劈裂当中,得到巴西圆盘在动态劈裂下的动态抗拉强度、动态抗压强度、应变率和应变的计算公式.应用三维非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟巴西圆盘在分离式霍布金逊压杆实验装置上受冲击时动态劈裂的整个实验过程.基于动态抗拉强度公式和动态抗压强度公式,对试件的实际拉应力曲线与计算拉应力曲线进行对比,以及对实际压应力曲线与计算压应力曲线进行对比,通过对比曲线的相互吻合性证明数值模型适用于对岩石冲击劈裂破坏性质的研究.通过分析试样表面的应力均匀化过程以及试样表面对心压缩轴线上拉应力方向的应力分布情况,得出试样在对心压缩轴线表面上的破坏顺序是由从两个冲击端部向中心发展的;通过分析试样沿对心压缩轴线所切剖面上的拉应力分布,得出试样在厚度方向上的破坏顺序是由表面向内部发展的.     

弯应力作用下混凝土结构水力劈裂试验研究

混凝土重力坝坝踵在运行期间易出现拉应力,是坝体的薄弱区域。为研究该区域的水力劈裂问题,采用四点弯曲弯矩+高水压的联合施载方式,模拟混凝土重力坝坝踵受拉状态下的水力劈裂破坏过程。基于不同弯矩与水压值组合,研究坝踵因施工应力出现初始裂缝情况下的水力劈裂问题。结果表明,裂缝发展过程中,混凝土试件的应变可分为线性段及指数段,当应变进入指数段时,试样临近破坏;较小的荷载增量即会打破稳态,促使裂缝失稳扩展;劈裂水压与拉应力存在叠加效应,若最值作用位置相同,裂缝尖端应力集中现象明显,易引起水力劈裂破坏,若作用位置不同,则受拉截面应变分布较均匀,较大限度地发挥了混凝土受拉截面的抗劈拉能力,减弱了水力劈裂作用。     

地质聚合物混凝土动态劈裂拉伸破坏的吸能特性

以矿渣、粉煤灰为原材料,以NaOH(NH)、Na2CO3(NC)为碱激发剂,制备了C30高流态地质聚合物混凝土GC,并采用经波形整形技术改进后的Φ100 mm SHPB试验装置开展了GC的动态劈裂拉伸试验,从入射能量平均变化率、能量的吸收、动态破坏形态间的内在关系入手分析了GC的吸能特性。结果表明:GC的入射波、反射波和透射波能量及吸收的能量随入射能量平均变化率的增加而增大,但增大速率逐渐变缓,总体规律可用二次多项式关系来表示;随着入射能量平均变化率的增加,试件的破坏程度也越加严重,加载端的类似三角形的粉碎性区域的面积也越大,且试样与入射杆接触端面的粉碎区域要大于与透射杆接触端面的粉碎区域;GC与普通硅酸盐水泥混凝土OPCC均存在入射能量变化率效应,但OPCC吸收的能量的增大速率随入射能量平均变化率的增加几乎保持不变,总体规律可由线性关系来表示。     

掺加水泥对泡沫沥青混合料水稳定的影响

在水泥的不同掺量和不同添加顺序的条件下分别拌和泡沫沥青混合料,并进行劈裂强度试验,分析水泥的添加对其水稳定性的影响。通过试验发现一定掺量的水泥与集料先混合,再和泡沫沥青拌和而成的泡沫沥青混合料水稳定性能够得到显著提高。     

大粒径碎石沥青混合料振动压实方法

为了研究大粒径碎石沥青混合料的振动成型方法,采用自行研制的振动成型压实机,对大粒径碎石沥青混合料进行了不同配置条件下的振动压实试验;分析了各配置条件下大粒径碎石沥青混合料的密度、强度与各振动参数的关系,得出了最佳振动压实的参数组合,并在该配置条件下,进行了振动压实与马歇尔击实压实的对比试验.结果表明,振动压实法更为合理,既不易击碎石料,又能获得与马歇尔击实法相近的抗压强度和劈裂强度.     

基于EMI技术的混凝土冲击损伤演化特性

采用压电阻抗(EMI)技术探究了C50混凝土在冲击荷载作用下的损伤演化特性,并基于EMI技术与动态弹性模量测试原理之间的内在联系,设置了平行对照试验,验证了EMI技术应用于混凝土冲击损伤监测的敏感性与准确性.在此基础上,针对不同损伤程度的试件进一步开展劈裂抗拉强度试验,揭示基于EMI测试技术的损伤量——电导信号的均方根偏差值(RMSD)与混凝土宏观力学参数之间的经验关系.损伤测试试验结果表明:EMI技术能够很好地实现对混凝土试件损伤发展状态的监测,并且可根据RMSD值的变化特点,给出试件失效的预警信息.力学强度试验结果显示:在具体边界条件下,混凝土试件的劈裂抗拉强度将随RMSD值呈指数型下降,可据此对试件的承载能力做出定量的评估与预测.     

内聚力模型在泡沫沥青混合料离散元模拟中的应用

为研究内聚力本构模型对泡沫沥青冷拌混合料的适用性,基于内聚力本构模型,结合Matlab软件"凸包法"和三维ODEC算法,建立了泡沫沥青冷拌混合料的三维模型试件.同时,对不同级配的混合料进行模拟劈裂试验,用对比分析和统计分析的方法观察数值模拟与室内试验的结果.研究结果表明:"凸包法"和三维ODEC算法相结合能够模拟泡沫沥青冷拌混合料中的粗集料棱角性,数值模拟的劈裂试验强度-变形曲线发展趋势和实际的劈裂试验规律基本相符.模拟数据与试验数据具有良好的相关性,表明内聚力本构模型的三维离散元模拟能有效应用于泡沫沥青冷拌混合料设计.