运用水压破裂法测试岩石的抗拉强度

劈裂法受试验条件的影响很难得出理想的结果，而水压破裂试验有试件受力载荷不受人为因素干扰的优点，测得的抗拉强度具有较高的可信度，并且在工程实际中有广泛的用途。本文在研究水压破裂法测试岩石抗拉强度的方法及原理的基础上，用统计断裂力学整理试验结果，并与巴西法作了比较。试验表明，用威布尔二参数模型的统计断裂力学方法研究岩石抗拉强度是可行的，并具有良好的线性关系。     

碱胁迫条件下草本植物根系力学强度试验研究

本项研究选取适宜于黄河源区寒旱环境生长的两种草本植物垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb）和老芒麦（Elymus sibiricus Linn）作为供试种,通过室内培育种植方法,采用浓度分别为25mmol·L-1、50mmol·L-1、75mmol·L-1、100mmol·L-1的NaHCO₃溶液对垂穗披碱草和老芒麦两种植物进行了碱胁迫处理,同时采用浓度为0mmol·L-1的溶液作为未进行碱胁迫处理对照组。在碱胁迫处理后第15d和第30d,分别测定了两种植物单根抗拉力、单根抗拉强度,以及脯氨酸含量、丙二醛含量、叶绿素含量、相对电导率值等4个抗盐碱性生理指标。试验结果表明:碱胁迫对两种植物单根抗拉力影响程度随浓度增加而增大,亦随生长时间增加而增大,其中当碱胁迫浓度为25mmol·L-1时,两种植物单根抗拉力值均大于未进行碱胁迫处理呈正常生长的对照组植物,而当浓度大于25mmol·L-1时,两种植物单根抗拉力值均小于对照组的两种植物;碱胁迫条件下两种植物单根抗拉强度较对照组两种植物均呈增大趋势,增幅为3%～16%,且相同浓度条件下,两种植物单根抗拉强度随生长时间增加而呈降低趋势,降幅为1%～18%;相同浓度和相同生长时间条件下,老芒麦单根抗拉力值较垂穗披碱草大0.13～0.53N,且老芒麦单根抗拉强度值较垂穗披碱草大20～65MPa;由灰色关联分析结果可知,在碱胁迫条件下,脯氨酸含量、丙二醛含量、叶绿素含量、相对电导率值等4种生理指标中,相对电导率值与两种植物单根抗拉力及单根抗拉强度关联度相对最大即为0.888～0.996,反映出两种植物单根抗拉力及单根抗拉强度受相对电导率值影响相对较为显著。本项研究对于进一步探讨盐碱胁迫条件下,植物根系力学强度特征和影响机理等方面具有重要理论研究价值,同时利用植物有效防治黄河源土地盐碱化地区水土流失、浅层滑坡、沙化等灾害具有现实意义。     

全珊瑚骨料海水混凝土力学性能试验研究

为了探讨全珊瑚骨料海水混凝土的基本力学性能,并比较其与普通混凝土和轻集料混凝土的差异,通过实验系统测定了珊瑚混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度(f_(c,m))、劈裂抗拉强度(f_(sp,m))、抗折强度(f_(t,m))与立方体抗压强度(f_(cu,m))之间的线性关系与计算公式。结果表明:在强度等级C20~C50的范围内,珊瑚混凝土的f_(c,m)和f_(sp,m)分别比普通混凝土的f_(c,m)和f_(sp,m)高出10%~48%和9%~33%,随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在减小。珊瑚混凝土的f_(t,m)与普通混凝土的ft,m之间的差异规律与强度等级有关,较低强度等级的C30珊瑚混凝土ft,m比普通混凝土的f_(t,m)要高4%,而较高强度等级的C55珊瑚混凝土f_(t,m)比普通混凝土的f_(t,m)低13%。较高强度等级的C50珊瑚混凝土f_(c,m)、f_(sp,m)和f_(t,m)分别比页岩陶粒轻集料混凝土的f_(c,m)、f_(sp,m)和f_(t,m)低11%、0.9%和4%。     

岩块与岩体的强度

本文以试验资料为依据,论述了岩块和岩体的单轴强度与极低应力区剪切强度参数之间的相互关系,并在简要介绍霍克—布朗强度准则的基础上,提出了确定岩体常数s与m的新方法,进而分别讨论了各向同性和各向异性岩体三轴强度的近似确定问题。     

泥石流源区典型草本植物根系抗拉试验

植被对于泥石流源区的生态修复和物源稳定具有重要意义,其中植物根系的抗拉力学特性是影响植物护坡的主要因素之一。为了探究泥石流源区植物根系的抗拉特性,以都江堰市锅圈岩泥石流源区为研究区,在野外调查的基础上,通过重要值计算确定了源区典型草本植物并进行抗拉强度试验。研究表明,锅圈岩泥石流源区主要分布有寒芒、节节草等对恶劣环境适应性强的乡土植物,它们的根系平均分布深度在30 cm以内;根系抗拉力与根径呈幂函数正相关关系,抗拉力随根径的增大而增大。当根径0.50 mm时,抗拉强度与根径也表现出幂函数关系;当根径0.50 mm时,部分植物根系的抗拉强度值波动较大。不同植物根系的平均抗拉强度从大到小依次为铁杆蒿(106.24 MPa)、节节草(非节点处,30.79 MPa)、草地早熟禾(28.69 MPa)、小飞蓬(20.20 MPa)、多头苦荬(18.77 MPa)、寒芒(老根,14.87 MPa)、节节草(节点处,12.67 MPa)、寒芒(新根,8.29 MPa)。泥石流源区草本植物的根系抗拉力学特性良好,对稳固浅层土体和泥石流物源有积极作用。     

马蔺根系固土护坡效应研究

研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,通过野外调查和材料力学、土力学试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。结果表明,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为(75.22±11.40)cm、(106.09±25.62)cm和(1.51±0.55)株/m²;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm。马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为(7.94±2.91)N,(46.30±11.06)MPa和54.17%±17.08%。随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低趋势,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系。马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,增长率分别为9.48%~17.40%和7.62%。本文研究成果对马蔺用于坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有实际指导意义。     

青藏高原东北部观赏地被植物马蔺根系固土护坡效应研究

为了进一步丰富青藏高原东北部地区植被护坡工程植物选择,推动区内植被护坡工程实用性和观赏性兼顾发展。该项研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,以青海省大通县朔北藏族乡至东峡镇之间区域为研究区,在野外植物分布特征和生长特征调查的基础上,结合单根拉伸试验和重塑根-土复合体三轴压缩试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。试验结果表明：马蔺主要分布在研究区内洪积扇、坡积裙和河漫滩等地貌单元,立地条件包括上述地貌单元内的林下坡地、田间、道旁、湿地、荒地等;通过选取两处试验区开展调查可知,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为75.22±11.40 cm、106.09±25.62 cm和1.51±0.55 株/m2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm;马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为7.94±2.91 N,46.30± 11.06 MPa和54.17%±17.08%,随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低关系,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系;马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,且对土体黏聚力的增强作用较为显著。该项研究成果对于选用观赏地被植物马蔺进行研究区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有理论研究价值和实际指导意义。     

岩土工程勘察中冻土可钻性的影响因素分析

对含水率为13%~27%的粉质粘土,在0~-25 ℃之间进行冻结,测定冻土的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、波速等。试验结果表明,当粉质粘土含水率在18%~25%,冻土温度为0~-18 ℃的条件下,温度一定时,随着含水率的增大,抗压、抗拉和抗剪强度总体呈降低趋势,可钻性级别呈降低趋势;含水率一定时,冻土的抗压、抗拉和抗剪强度随着温度的降低而增大,可钻性级别提高。冬季勘察时,受冻土影响,可通过在钻孔内加热水提高钻速的方法提高成孔效率。     

陕西延安Q_2原状黄土抗拉强度试验研究

对陕西延安新宝塔山隧道Q2原状黄土进行了不同加载速率的无侧限抗压与贯入抗拉试验,研究了Q2原状黄土抗压与抗拉强度的影响因素。结果表明:加载速率对宝塔山Q2原状黄土抗压和抗拉强度影响较大,抗压强度与抗拉强度随加载速率增大而增大;高径比对抗拉强度也有较大影响,试验时当高径比控制在1.0左右时,高径比对宝塔山Q2原状黄土的抗拉强度影响相对较小,因此采用轴向压裂法测量黄土的抗拉强度时,高径比宜控制在1.0;在试验加载速率范围内,加载速率对宝塔山Q2原状黄土的压拉比影响不大,其压拉比在9.88~13.68范围内变化。     

致密砂岩储层抗拉强度评价方法研究

致密砂岩储层抗拉强度直接影响压裂过程中裂缝起裂、水力裂缝扩展以及水力裂缝与天然裂缝的沟通能力.基于巴西劈裂实验圆盘测定了 14组致密砂岩抗拉强度,同时在围压条件下测定了相同取心位置的14块岩心的纵横波波速和密度.基于上述实验结果,并与岩心所处井深测井数据对比分析,建立了基于地球物理测井数据(声波时差测井和密度测井)的致密砂岩抗拉强度的预测模型,模型相关系数大于0.93.由预测模型可知,抗拉强度与岩样密度和纵波波速呈正比(与声波时差呈反比).利用所建立的抗拉强度评价方法在鄂尔多斯盆地M16井致密砂岩储层进行了应用分析.得到了全井段抗拉强度,并基于抗拉强度预测了储层断裂韧性,其评价结果与压裂后产能监测数据相一致.本研究可为压裂设计、可压裂性评价及工程"甜点"选择提供支撑.