岩石疲劳强度的高频振动试验初步研究

通过单轴压缩试验研究了岩石强度并用空间弹性力学理论进行分析比较,通过高频振动疲劳试验研究了岩石的疲劳强度,得出了试验中所用材料603号花岗岩的纵向应力应变曲线以及疲劳强度区间,并对其疲劳现象进行分析.     

岩石低周疲劳损伤模型与损伤变量表达方法

在岩石（体）工程领域,周期荷载作用下岩石的疲劳破坏特性与岩体的长期稳定性密切相关。针对目前对混凝土疲劳损伤研究较多,但对岩石疲劳损伤研究相对较少这一现状,运用损伤力学方法对以累积塑性应变表达的损伤变量进行了分析,指出了目前常用的以累积塑性应变表达的损伤变量表达式存在的理论上的缺点,建立了一种新的岩石疲劳损伤变量表达方法。为研究岩石在疲劳荷载作用下力学性能不断劣化的过程,从连续介质损伤力学的基本理论出发,分析岩石在疲劳荷载下的损伤发展和变形规律,并考虑岩石材料的硬化特性,推导了低周疲劳损伤演化方程,经低周疲劳试验数据分析,所建模型可以较好地反映岩石的疲劳损伤演化规律,可用于岩石在低周疲劳荷载作用下的有限元分析。     

周期荷载下盐岩的疲劳变形及损伤特性研究

利用RMT－150C型岩石力学多功能试验机,进行了盐岩单轴循环荷载作用下的疲劳试验,研究了盐岩的疲劳强度、变形及损伤特性。试验结果表明,当上限应力大于“门槛值”时,盐岩疲劳破坏时的轴向应变可以分为初始变形、等速变形和加速变形3个阶段,呈疏－密－疏的发展过程。改变上限应力和平均应力会显著影响疲劳的进程,提高上限应力值和平均应力值,初始轴向变形和循环轴向变形的比率都会提高,疲劳破坏时的总循环次数显著减小。盐岩疲劳破坏终点的变形量同样受静态轴向应力-应变全过程曲线的控制,控制误差范围在10%左右。循环荷载作用下,盐岩的变形模量经历了一个先逐渐增加,后缓慢降低,最后加速减小的过程。对循环荷载作用下盐岩疲劳损伤演化规律进行了初步探讨     

大理岩静态和循环荷载试件的电镜试验分析

本文对单轴静态和循环荷载试验前后的大理岩试件进行了电镜试验分析,从中得出三个结论:(1) 试件中不同的部位,其破坏程度不同;(2) 对试件用不同的加载方式,其破坏方式和特征不同;(3) 在疲劳应力门槛值(疲劳应力极限值。以下,称疲劳应力门槛值)以下的循环幅值荷载作用下,岩石内部的裂隙等发生闭合,这是证明岩石疲劳应力门槛值存在的一个重要试验证据。     

石灰岩热损伤破坏机制研究

采用清华大学带扫描电镜的岛津SEM高温疲劳试验机系统,对高温作用下石灰岩在单向压缩和单向拉伸加载的细观结构进行了实时试验研究,探讨了岩石热损伤演化过程和热裂纹扩展、破坏特征,建立了岩石热裂纹生长的损伤模型,结合试验结果和利用位错、扩散蠕变的概念,分析了岩石热损伤变形的破坏机制。结果表明在500 ℃范围内的温度作用下产生的热裂纹主要为晶间裂纹。     

岩石疲劳损伤及破坏前兆研究现状与展望

疲劳是岩石的重要力学特性之一,与工程的安全稳定密切相关.在循环荷载作用下,岩石初始损伤不断累积、加剧,最终导致岩石的失稳破坏,从而诱发工程灾变.阐述了近年来基于声发射、红外辐射技术开展岩石疲劳损伤与破坏方面的研究进展.首先论述了研究人员采用声发射时域参数、声发射空间演化以及Felicity比开展岩石疲劳损伤特性的研究进展.进而,针对研究人员采用声发射时域参数、损伤变量、分形维值、Felicity比、加卸载响应比、RA以及b值等参数开展岩石疲劳破坏前兆的研究进展进行讨论.在此基础上,论述了研究人员采用红外辐射技术开展岩石疲劳损伤与破坏前兆的研究进展.最后,提出了今后岩石疲劳损伤与破坏前兆研究中需要进一步深入解决的几点问题.本文可对深入认识岩石疲劳损伤机理、破坏前兆特征起到积极的促进作用.      

循环荷载下砂岩疲劳损伤过程的声学特性分析

利用电液伺服疲劳试验机系统研究了砂岩在单轴受压循环荷载作用下的疲劳损伤特性,配合智能型超声波检测设备及损伤在线实时监测系统,对砂岩试件在疲劳损伤过程中的声学参数（超声波速、时域波幅、波形）进行了实时的测量及详细地分析研究。结果表明,在循环加载过程中横向超声波速随损伤的发展变化比较敏感,呈现有规律的倒S型三阶段衰减现象,可以客观地描述砂岩的疲劳损伤特性及直观地反映疲劳损伤的各个阶段;超声波时域幅值在砂岩疲劳损伤过程中变化不稳定;波形在砂岩损伤过程中从有规则的纺锤形逐渐发生畸变,波形相关系数随循环次数的增长呈现整体下降趋势。研究成果进一步丰富了声学数据在疲劳损伤过程中的应用,从声学角度探讨了岩石疲劳损伤过程的微观机制,为进一步选择声学参数进行岩石疲劳损伤过程的跟踪识别提供试验依据。     

强风化岩石长期稳定性试验研究

江苏某抽水蓄能电站,上库主坝为混凝土面板堆石坝,由于上库防渗面板基础开挖量大,开挖料大多数为强风化粉砂质泥岩和强风化泥质粉砂岩,拟利用部分强风化中下部开挖料作为主坝填筑料,对于达到挖填平衡、保护环境、减少弃料及提高经济效益具有重要意义。为此对强风化岩石进行了岩石物理性质、抗压强度、压缩变形、矿物成份分析、化学分析等试验研究,同时进行了岩石干湿、变温多次循环疲劳物理力学特性试验,揭示了强风化岩石在干湿、变温循环条件下的变化规律,对于强风化岩石的可利用性及预测其长期稳定性提供了科学依据。     

三轴疲劳-卸围压条件下大理岩力学特性试验研究

为了揭示应力扰动和卸载围压作用下大理岩损伤破裂的物理过程和非线性力学行为,采用GCTS RTR-2000伺服加载岩石力学试验机进行了岩石疲劳卸围压试验,同时对破坏试样进行了压后裂纹形态CT扫描可视化分析。结果表明：周期性的加卸载作用对大理岩起到了主因损伤作用,卸围压的作用对大理岩起到了根本性的破坏作用。岩石疲劳循环形成滞回环,滞回环面积由疏变密,滞回环加载和卸载曲线接近重合,加卸载模量近似相等;岩石经过卸围压作用,岩石的轴向、径向和体积应变表现为不同程度增大,表明应变对围压降低具有强敏感性,敏感程度由高到低依次为体积应变、径向应变和轴向应变;由于疲劳循环的影响,卸围压作用产生的围压降幅随循环次数增多而降低,卸围压时长随循环次数增多而减少;量化宏观应变变形,求得应变损伤指数 、 、 ,疲劳循环次数越多,应变损伤指数越大;岩石破坏后细观CT扫描揭示了疲劳循环损伤对岩石破裂形态影响的内在机制。随疲劳循环次数的增加,裂纹密度和规模显著增加。研究成果可为地下工程疲劳活动规律和开挖卸荷问题提供理论和模型支撑。     

围压对黄砂岩疲劳破坏变形特性的影响

为研究三向应力状态下周期荷载对工程岩体长期稳定性的影响,对黄砂岩试样进行了不同围压的常规三轴压缩试验和周期轴向荷载疲劳试验,得到了黄砂岩疲劳破坏的轴向、环向及体积变形特性。试验结果表明:常规三轴轴向周期荷载作用下,黄砂岩疲劳破坏的轴向、环向以及体积变形受到静态应力-应变曲线变形量的控制;疲劳破坏轴向、环向的峰值变形和不可逆变形均符合三阶段倒S型曲线发展演化规律;围压对轴向变形发展规律有一定强化作用,对环向变形发展规律却有所抑制;在疲劳破坏变形过程中,峰值应变ε_(max)具有和不可逆应变ε~p相似的发展规律,弹性应变ε~e在3个阶段基本保持不变,不可逆应变增量Dep的变化规律能够反映3个阶段应变速率的发展演化规律;变形比强度更适合作为岩石疲劳破坏的依据,黄砂岩的疲劳破坏变形特性研究为建立岩石的疲劳破坏力学模型做了基础。     

湖泊底泥改性固化的强度特性和微观结构

将灰渣胶凝材料作为改性剂应用于湖泊环境疏浚底泥的固化处理,研究了改性淤泥的强度特性,探讨灰渣胶凝材料对淤泥的改性机理。改性淤泥的抗压强度试验结果表明,当灰渣胶凝材料质量掺入比为5 %时,能够显著提高改性淤泥的各个龄期强度;当掺入质量比为12.5 %时,28天强度可以达到1.55 MPa。改性淤泥的早期强度较高,后期强度能持续增长,同时具有良好的耐水浸泡性能。SEM分析表明,灰渣胶凝材料能与底泥颗粒中的活性物质发生火山灰反应,形成高强难溶的胶结物,使改性淤泥中大孔隙数量减少,改善了淤泥土颗粒之间的胶结性能。这说明灰渣胶凝材料是一种性能优异的底泥改性材料。     

含水率对重塑淤泥不排水强度性质的影响

通过室内调配不同含水率的重塑淤泥,利用研制的室内微型高精度十字板剪切仪,研究了含水率对重塑淤泥重塑不排水强度的影响。该仪器的剪切强度分辨率为1 Pa,经试验验证,仪器测量结果的稳定性较好,但对强度越低的重塑淤泥试样其测量值的相对平均偏差越大。淤泥含水率对淤泥的不排水强度有显著影响,不排水强度均随含水率/液限的增大而减小,含水率/液限越大,不排水强度下降趋势越小。相同的含水率/液限时,不同种类的重塑淤泥的不排水强度比较接近。在双对数坐标中,不排水强度均随含水率/液限的增大而线性减小。由试验数据得出了不同种类重塑淤泥的不排水强度与含水率/液限之间的关系式,利用该关系式可以求得每一种重塑淤泥任意含水率下的不排水强度。文中的试验值大于洪振舜提出的关系式的计算值。当IL >2时,试验值与Locat和Leroueil提出的关系式的计算值基本吻合,当IL <2时,试验值大于Locat和Leroueil提出的关系式的计算值。     

不同充填度岩石分形节理抗剪强度的数值模拟

在对岩石节理进行分形模拟的基础上,建立了岩石分形充填节理直剪试验数值分析模型,采用数值模拟方法,研究了充填度与岩石分形充填节理抗剪强度之间的关系。结果表明,随着充填度的增大,分形节理抗剪强度总体上呈非线性减小。当充填度小于1时,随着充填度的增大,分形节理抗剪强度迅速减小,节理抗剪强度受节理表面形态、充填物力学性质以及壁岩力学性质的共同影响;当充填度大于1时,节理抗剪强度主要受充填物力学性质的控制,强度参数接近于节理充填物的强度参数。      

粗粒料强度准则与排土场稳定性研究

排土场稳定性主要取决于排土场的坡角及排弃废石的内部强度。通过低压到高压的三轴压缩试验研究了千枚岩粗颗粒散体材料强度的特性及压力对其强度的影响。试验表明：粗颗粒材料的破碎率随着压力的增大而增加,而增加速率则随着压力的增大而减小,并给出了一个用于描述压力及破碎率的关系式。提出了考虑破碎对强度影响的强度准则,该准则能描述粗颗粒材料的强度随压力的变化情况。采用该强度准则分析排土场的稳定性,其结果更加接近实际情况。而采用摩尔-库仑强度准则计算得到的排土场稳定性安全系数偏大,存在安全隐患。建议采用本文提出的强度准则分析排土场稳定性,特别是对于超高排土场的稳定性分析,更加适用该强度准则。     

聚合物增韧增强喷混凝土的研制及评价

本文介绍了聚合物增韧增强喷混凝土材料的研制及其持性。通过室内和现场试验对该材料的增轫增强效果进行了评价。最后对聚合物的增轫增强机制进行探讨。     

摩擦材料的位移间断条件研究

应用势能变分原理导出了位移间断条件,它仅与材料的强度有关。同时也建立了位移间断条件与控制方程解丧失唯一性之间的联系,探讨了两者之间的异同,明确了两者等效的范围。研究结果表明：解的唯一性丧失是应用本构算子和声学张量来讨论材料刚度劣化造成的稳定问题,其条件应该等效于位移间断条件,但它没有用强度条件表示的位移间断直接,尤其是在材料的试验破坏强度明确时。     

Risk assessment of metals from groundwater in northeast Rajasthan

In Shear strength reduction (SSR) technique, the factor of safety (FOS) is defined as the ratio of the material’s actual shear strength to the minimum shear strength required to prevent failure. Failure surface is found automatically through the zones within the material, where applied shear stresses cross the shear strength of the material. In this paper, a review of the technique is discussed in reference to FLAC. A brief background of the approach together with detailed procedure is presented.An attempt is made to exhibit the shear strength dependency of the strain. As stability of the slope is a function of the shear strength, the development of failure strain reflects the potential failure zone of slope. The shear strain developed in the slope increases with reduction in the shear strength and is reflected in the analysis. The concept of failure ratio (R_f) is incorporated in shear strength reduction technique and is demonstrated. Relationships between the critical shear strength reduction ratio and the safety factor are examined.     

植被混凝土生态护坡基材初期强度特性研究

生态护坡基材初期强度对基材在边坡的自身稳定和物种发芽有重要影响。以植被混凝土基材为研究对象,以其2 d龄期的无侧限抗压强度作为初期强度的代表值,对生态护坡基材初期强度特征进行研究。以水泥掺量 、有机质掺量 和水灰比 为影响因素,分别设计单因素影响试验、正交试验。试验数据分析表明,水泥掺量、有机质掺量和水灰比3因素均对植被混凝土初期强度产生影响,影响程度依次为 ＞ ＞ ; 在0.50～0.55之间时植被混凝土基材初期强度最大。在水灰比及其他因素不变的条件下,以 、 为自变量,建立了植被混凝土基材初期强度的多元非线性回归模型,验证试验表明该模型可较准确地预测植被混凝土基材的初期强度。在植被混凝土生态防护技术应用过程中,根据基材初期强度模型估计基材最小水泥掺量和最大有机质掺量,既可保证工程实施初期基材的自身稳定性,又有利于边坡后期植被的恢复和持久生长     

改性纳米硅材料加固松散砂土的工程特性研究

为了改变松散砂土的低强度和低抗侵蚀性,本文以纳米硅材料为基础,采用聚丙烯酰胺类作为改性剂,对松散砂土进行加固研究。分别研究在不同浓度的纳米硅材料以及不同掺量的改性剂的共同作用下,加固松散砂土的无侧限抗压强度、抗剪强度以及其崩解特性的变化规律,并对其加固机理进行分析。试验结果表明,改性后的纳米硅材料对松散砂土的无侧限抗压强度、抗剪强度以及抗崩解能力都得到较大的提高。当纳米硅材料浓度一定时,砂土的抗压强度和抗剪强度随着改性剂掺量的增加出现先增大后减小的趋势;在纳米硅浓度20%、改性剂掺量0.2%时抗压强度达到最大值970 kPa;在纳米硅浓度20%,改性剂掺量0.3%时黏聚力和摩擦角分别为173.2 kPa和39.3°;在加固松散砂土的抗崩解试验中,当纳米硅浓度大于20%、改性剂掺量大于0.1%时,加固后的砂土在水中侵泡8 d后砂样的崩解率低于50%;当纳米硅浓度20%,改性剂掺量0.2%时,加固砂土不崩解。综合试验结果,建议纳米硅溶液的浓度在20%,改性剂的掺量为0.2%作为改性纳米硅材料加固松散砂土的最优配比。     

IV级软弱围岩相似材料的试验研究

以IV级围岩为参照对象,研制可用于隧道围岩稳定性物理模型试验的软弱围岩相似材料。采用的5种原材料（重晶石粉、石膏、细砂、洗衣液和水）,通过直剪试验、无侧限抗压强度试验及三轴压缩试验测得所配相似材料的强度特征和物理力学参数,包括黏聚力c、内摩擦角?、单轴抗压强度Rc、弹性模量E和泊松比?。首先,通过试验分析每种原材料的不同比例对所配相似材料强度特征及物理力学参数的影响,选择适合于模拟IV级围岩相似材料的原材料配比;其次,针对优选的材料配比所配制的相似材料,开展大量的三轴压缩试验,研究在不同围压下该相似材料的强度及其破坏特征。结果表明,含水率减少或石膏含量增加导致Rc、E和c明显增大,而?降低不明显;增加砂含量可增大E 和?,但Rc值减少;石膏含量对相似材料的脆性和延性影响最明显,而含水率对相似材料的强度影响最为突出。试验结果还表明,相似材料在低围压时呈现脆性,在高围压时呈延性;就破坏准则而言,试验所得结果小于Mohr-Coulomb准则,略大于Hoek-Brown准则,但更符合Hoek-Brown准则。研制软岩相似材料的试验数据可为下一步拟开展的隧道围岩稳定性模型试验和数值模拟提供重要的参考和依据。