用于填筑路堤加固的竹筋格栅力学性能

为了研究慈竹土工格栅在四川巴中-南充高速公路填筑路堤加固应用中的可行性,通过新鲜慈竹的顺纹抗拉和弯曲试验统计分析了慈竹土工格栅的力学性能,将其与传统土工格栅的力学性能相比表明:慈竹土工格栅能满足规范对传统土工格栅的要求,可用于填筑路堤加固。根据力学性能试验结果,选取龄期2 a以上的慈竹作为该公路路堤的辅助加筋材料。通过室内直剪试验对慈竹加筋土的界面特性进行研究,确定了竹青和竹黄朝向间隔布置的竹片格栅相对较优,对应的界面摩擦系数能达到0.32:拉拔试验获得竹片与土的界面似摩擦系数能达到0.35。提供的慈竹土工格栅的编织工艺以及加筋填筑路堤的施工工艺能更好地为工程服务。     

基于CT扫描与3D打印技术的岩体三维重构及力学特性初探

无法直观认识和还原岩石内部结构一直是阻碍岩石力学试验研究的关键问题之一。以天然砂岩为研究对象,运用CT扫描和2种不同的3D打印工艺重构了与天然砂岩试样结构相接近的3D打印试样,并在此基础上通过单轴压缩和巴西劈裂试验对天然砂岩及3D打印试样进行了力学性能测试,对比了两者的强度和变形规律。试验结果表明:通过不同3D打印工艺制作的试样均能够高度还原天然砂岩试样的内部复杂结构。其中,采用3DP打印工艺制作的试样具有与天然砂岩试样更接近的物理力学性能,试验结果的离散性也相对较小。其研究结果可为今后岩石力学研究中材料的替换、室内试验的开展和数值模拟结果的印证提供新的研究途径。     

酸腐蚀后灰岩动态压缩力学性质的试验研究

地下水化学腐蚀在岩石圈中广泛存在,而岩体也常因承受动荷载而变形破坏。为探究酸腐蚀后灰岩的动态力学性质,将试样分别在pH=3的NaCl和KHSO_4混合溶液中浸泡不同时间,通过核磁共振测试获得了部分试样的孔隙率、孔径分布及成像灰度图,并利用分离式Hopkinson压杆开展了5种应变率的单轴冲击试验。结果表明:随腐蚀时间增加,灰岩孔隙率从自然状态下的0.26%剧增到3.20%(腐蚀28 d),微孔隙尺度也同步增大;动态抗压强度大幅劣化(30.3%),并可根据下降速率区分为2个阶段,而其弹性模量和比能量吸收值则随时间呈指数衰减。自然状态和腐蚀后灰岩的应变率响应规律基本一致:随应变率增大,破坏模式由典型的劈裂破坏向拉剪混合、剪切破坏过渡,直至粉末状破坏;抗压强度和弹性模量近似线性增加,但自然状态下二者对应变率的敏感程度较腐蚀后强烈。酸腐蚀对灰岩动态承载能力和抗变形能力具有重要影响,在工程实践中应加以考虑。     

利用提钾废渣和粉煤灰制备矿物聚合材料的实验研究

利用富钾岩石提钾后的废渣代替硅酸钠 (钾 )、大部分高岭石和氢氧化钠 (钾 ) ,以粉煤灰为主要原料 ,制备出矿物聚合材料 ,并采用正交实验确定其优化工艺条件为 :煅烧高岭石用量为 10 %～ 15 % ,废渣用量约 35 % ,氢氧化钠用量为 5 %～ 6 %。代表性样品的 7d抗压强度可达到 4 0～ 5 0MPa ,耐酸性、耐碱性分别为 99.99%和 10 0 % ,密度1.77～ 1.88g/cm3 ,收缩率 0 .13%～ 0 .2 8% ,导热系数 0 .4 8～ 0 .5 1W/m·K ,平均硬度 3.4 3。X射线粉末衍射分析表明 ,由铝硅酸盐聚合反应形成的基体相呈非晶态。扫描电镜分析絮凝状的基体相与粉煤灰玻璃体结合紧密 ,从而为制品具备良好的力学性能提供了结构基础。该矿物聚合材料成本低廉 ,同时又能利用粉煤灰等工业固体废物而达到改善环境的目的     

高温作用后3D打印岩体试样力学性能初探

实际岩土工程中经常遇到高温环境，研究3D打印岩体试样在高温作用后的力学性能对促进3D打印技术在工程领域的应用具有重要意义。以GS19砂和呋喃树脂作为打印基材，运用3D打印技术制备内部结构高度一致的岩体试样，研究不同温度作用后3D打印岩体试样的力学性能，结合电镜扫描试验从微观层面上分析不同温度作用后3D打印岩体试样力学性能产生变化的原因。提出了3D打印岩体试样的最优力学温度，并研究了含预制裂隙的3D打印岩体试样在最优力学温度作用后的破坏特征。研究表明：3D打印岩体试样的单轴抗压强度与劈裂抗拉强度随温度的不断升高均呈现先增大后降低的规律，最优力学温度为150 ℃；在最优力学温度作用后，含不同倾角预制裂隙的3D打印岩体试样的破坏过程包含压密、微裂纹萌生、裂纹稳定扩展、贯通破坏4个阶段，裂纹的初始萌生位置均出现在预制裂隙处但随着预制裂隙倾角的变化而有所不同，扩展路径总是趋向于荷载加载的方向并大致呈中心对称形式。     

含能粘弹体的动态力学性能与极限力学性能的关系研究

对动态力学性能与极限力学性能 (抗拉或抗压性能 )之间的关系进行了推导 ,提出了利用它们之间的关系由动态参量来预估极限力学性能的关系式 ,并以MC 1为例 ,证明了储能模量E’与抗压强度σb 之间的关系。     

纳米石墨粉对红黏土力学性质的影响

对添加了纳米石墨粉的红黏土以击实进行了重塑样制备,设计了不同掺量纳米石墨粉在红黏土最优含水率下的三轴固结不排水试验;通过应力-应变曲线,分析了不同掺量纳米石墨粉对红黏土力学性能的影响,得出了抗剪强度和抗剪强度指标的规律,并采用SEM微观手段对其改善机理进行了分析。试验结果表明:抗剪强度和黏聚力C随纳米石墨粉掺量的增加先增加后减小,内摩擦角$\varphi $基本保持不变,得出适量的纳米石墨粉对红黏土的力学性质有显著的提高,最优掺量在1%~2%之间。研究认为,纳米石墨粉红黏土呈现出的力学性质,与纳米石墨粉对红黏土孔隙结构的影响、纳米石墨粉对红黏土颗粒的黏附胶结密切相关。     

水力压裂模拟用煤岩体相似材料基础力学特性实验研究

煤层水力压裂模拟实验是研究煤矿井下水力压裂煤岩体致裂增透、弱化机理的有效手段。然而,大尺寸煤岩体原位保真取样技术不成熟,已有大尺寸煤样块多取自卸压区,其在运输和制备过程中会发生二次破坏,导致实验结果失真。因此,使用煤岩体相似材料代替大尺寸原煤执行室内水力压裂模拟实验成为一种可行的选择。煤岩体相似材料试样的力学特性是影响水力压裂效果最重要因素。为精确表征煤岩体相似材料的基础力学特征,选择煤粉、水泥、石膏、砂子为相似材料,设计制作7种配比试样,进行超声波与力学特性耦合响应规律研究。结果表明:煤岩体相似材料试样超声波波速(P波和S波)和强度(单轴抗压和抗拉强度)随着密度的增大而增大,随着孔隙率的增大而减小;相似材料对于超声波波速、强度和密度增大幅度的影响为水泥>砂子>石膏,孔隙率正相反;相似材料水泥和石膏分别在调节试样强度和变形特性方面起主要作用;根据超声波P波波速与强度之间的二次多项式数学模型,通过测定超声波P波波速可提前预测试样的强度;试样力学参数可调整范围大,通过改变相似材料配比可以调整试样的力学性质,精确模拟煤岩体,且试样制作方法简单。此研究可为煤层水力压裂模拟用煤岩体相似材料力学特征相似设计提供依据,促进矿井瓦斯防治技术的发展,具有广泛的应用价值。      

基于高阻尼纳米复合材料的直角型黏弹性阻尼器的数值模拟

为提高装配式钢结构梁柱节点的抗震性能,首先通过熔融共混法制备高阻尼性能纳米偏高岭土/氟橡胶(NanoGmetakaolin/Fluororubber,NMK/FKM)复合材料,并对该新型材料进行4种频率下的动态力学性能试验和静态力学试验,然后以 NMK/FKM 纳米复合材料为核心耗能材料,对所提出的直角型黏弹性阻尼器进行 ABAQUS有限元模拟分析.研究结果表明:当频率为1．5Hz 时,NMK/FKM 纳米复合材料宽阻尼温域和 TA 值皆达到峰值,该工况下材料的阻尼性能最佳;直角型黏弹性阻尼器表现出刚度随位移幅值的增大而增大的动力特性;当频率为0．5、1．0和1．5Hz 时,阻尼器滞回特性表现出非线性特征,当频率升至2．0Hz时,滞回特性则为线性.随着黏弹性材料层厚度的增大,滞回环面积、阻尼器刚度和最大阻尼力逐渐减小;随着高跨比的增大,阻尼器耗能性能提升.通过调整阻尼器的高跨比和阻尼材料层厚度,可以进一步提高直角型阻尼器的动态响应.     

新型舌板黏滞阻尼器力学性能试验研究

本文提出了一种新型舌板黏滞阻尼器,通过对该黏滞阻尼器进行低周循环加载试验和抗低周疲劳性能试验,研究并验证了该阻尼器的耗能性能、抗低周疲劳性能及恢复力模型。研究结果表明:选取合适参数的舌板式黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗能性能与抗低周疲劳性能良好。Maxwell模型能够较好地描述该阻尼器力学行为,反映阻尼器在各种试验工况下的出力情况。该阻尼器设计与加工简单,对工程结构的耗能减震有着实际意义。