兰州九州重塑黄土的抗拉变形破坏机理

通过对不同干密度及含水量的重塑黄土进行室内抗拉强度试验,探究轴向压裂法致使试样破坏的机理及一般规律。结果表明,黄土的抗拉变形破坏可分为4种类型：I类,高干密度低含水量（干密度大于1.65 g·cm^-3,含水量小于15%）,抗拉强度介于8~12 kPa;Ⅱ类,低干密度低含水量（干密度小于1.60 g·cm^-3,含水量小于15%）,抗拉强度介于4~8 kPa;Ⅲ类,高干密度高含水量（干密度大于1.65 g·cm^-3,含水量大于17%）,抗拉强度介于4~8 kPa;IV类,低干密度高含水量（干密度小于1.60 g·cm^-3,含水量大于17%）,抗拉强度介于3~4 kPa。I类、Ⅱ类破坏类型属于脆性破坏,Ⅲ类、IV类属于塑性破坏。重塑黄土抵抗变形最弱的含水量为15%。通过对比分析黄土、普通黄黏土、红黏土及膨胀土的抗拉强度发现,在最优含水量处,不同干密度下黄土的抗拉强度均最小。黏性土的持水能力远超过黄土。黏土及膨胀土的抗拉强度均在最优含水量处达到最大值,而黄土的抗拉强度随着含水量的增加持续减小。研究结果对黄土强度特性的理解具有一定的参考意义。     

大断面原状黄土抗拉强度试验研究

抗拉强度是描述黄土力学性质的重要指标,是研究黄土拉张破坏特性的基础。采用自主研发的大断面原状黄土拉伸仪,对陕西泾阳L5原状黄土开展了单轴拉伸试验,测定不同含水率下大断面原状黄土的拉伸应力-应变特征,获得其抗拉强度,并与利用常规三轴剪切试验结果间接获得的抗拉强度值进行对比分析。结果表明：黄土在低含水率时,黄土强度较高,拉应力随拉应变的增加线性增加,破坏时呈脆性;黄土在高含水率时,抗拉强度较低,拉应力随拉应变的增加呈非线性增加,表现出一定的塑性;黄土抗拉强度与含水率呈指数递减关系。与常规三轴试验结果相比,拉伸试验获得的结果较小,更接近实际情况,同时两者之间存在一定的线性关系。     

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...     

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。     

新型珊瑚海水混凝土力学性能试验研究

为了解决全珊瑚海水混凝土(coral aggregate seawater concrete,简称CASC)的脆性问题,采用碱式硫酸镁水泥(basic magnesium sulfate cement,简称BMSC)为胶凝材料和剑麻纤维为增韧材料制备了一种新型全珊瑚海水混凝土(NCASC),系统测定了基本力学性能,并与普通硅酸盐水泥制备的CASC、碱式硫酸镁水泥砂石混凝土(basic magnesium sulfate cement concrete,简称BMSCC)、普通砂石混凝土(ordinary portland cement concrete,简称OPC)以及普通轻骨料混凝土(lightweight aggregate concrete,简称LAC)的力学性能进行对比。结果表明:立方体抗压强度(f_(cu),m)在15~35 MPa范围内的NCASC的轴心抗压强度(f_c,m)、劈裂抗拉强度(f_(sp),m)与f_(cu),m之间具有较显著的线性关系;对于f_(cu),m为15~35 MPa的混凝土,相同强度NCASC的f_c,m高于OPC、LAC及BMSCC,其f_c,m与f_(cu),m比值最大,大致在0.85~0.96之间,NCASC的f_(sp),m比OPC和LAC高,但比BMSCC低,且随着强度的提高,OPC与NCASC的f_(sp),m间的差距在增大,而LAC和BMSCC与NCASC的f_(sp),m间的差距在缩小;在强度等级C15~C55的范围中,NCASC和CASC的f_(sp),m、f_c,m与f_(cu),m之间的关系基本可以采用相同的线性回归方程来描述,利用这两个回归线性方程得到对应于标准强度等级的CASC和NCASC的f_(sp),m和f_c,m数据,为CASC力学性能研究与结构设计提供参考依据。     

基于吸力量测确定膨胀土活动带和裂隙深度

采用M itchell公式和裂隙扩展深度方程两种吸力法确定安康地区膨胀土大气影响深度和裂隙开展深度。其一通过对安康地区两处天然边坡开挖观测井,利用张力计进行不同深度处吸力值的现场量测,根据M itchell提出公式计算大气影响深度;其二根据非饱和土抗拉强度公式,建立膨胀土裂隙扩展深度方程,利用基质吸力量测结果求其理论解。结果表明,安康地区膨胀土吸力变化曲线随深度增加变幅减小,呈波浪式推移。M itchell公式确定安康地区膨胀土的大气影响深度为3.35m以内,裂隙深度方程确定裂隙开展深度为3.063.14m。利用M itchell公式计算大气影响深度与膨胀土断裂理论公式确定的裂隙开展深度结果接近。     

宜宾珙县龙马溪组页岩岩石力学性质研究

为了研究宜宾珙县地区下志留统龙马溪组页岩的力学性质,采集该地区两处露头页岩岩样,用于单轴抗压和抗拉强度试验研究。结果表明:不管是抗压强度还是抗拉强度,D003系列岩样(最大抗压强度范围:24.81～45.56 MPa;最大抗拉强度范围:0.44～4.67 MPa)基本都高于D002系列岩样(最大抗压强度范围:31.82～87.75 MPa;最大抗拉强度范围:3.49～5.45 MPa)。页岩在单轴受压直至破坏的过程中,层理对页岩的破坏模式和破坏载荷有明显影响:页岩层理越发育,破坏载荷就越小,且页岩破裂方向与岩样自身层理方向基本一致。同时,劈裂试验的裂缝断口方向也与页岩本身的层理方向基本吻合。通过对比分析可知,宜宾珙县地区页岩的抗拉强度和单轴抗压强度均具有一定的各向异性,但总体来说,该地区页岩的抗压强度远大于抗拉强度,这表明宜宾珙县地区下志留统龙马溪组页岩在受载时更容易出现拉伸破坏。研究结果可为该地区进行页岩气钻井、压裂改造的设计提供有益参考。     

兰州九州重塑黄土抗拉特性研究

通过室内三轴快剪、无侧限抗压和无侧限贯入抗拉试验,对兰州九州开发区重塑黄土的抗拉特性进行对比性试验研究。结果表明：抗拉强度随含水量呈二次多项式递减关系;抗拉破坏时的贯入深度随含水量的增长呈现先减小后增大趋势,随干密度的增加呈现先增大后减小的趋势;抗拉强度远小于无侧限抗压强度,且无侧限抗压与抗拉强度呈线性递增关系;无侧限抗压和抗拉强度与黏聚力和内摩擦角正切值的乘积均呈指数递增关系。     

新型土工单轴拉伸试验装置的研制及应用

针对目前土工单轴拉伸试验水平的不足,研制了一套新型土工单轴拉伸试验装置,该套装置主要由试样制备、加载、控制与数据采集4个部分组成。试验装置通过燕尾槽与双滑动底板的设计,可以制备不同拉伸段长度的试样并分别开展相应的单轴拉伸试验;通过试样形式与所对应拉伸夹具的设计,解决了试样端部在拉伸过程中出现的松弛与应力集中问题;通过双导轨拉伸装置的设计,避免了试样在拉伸过程中出现的应力偏心现象;通过双级变速箱的设计使最小拉伸速率可达到0.001 mm/min,能够准确描述材料单轴拉伸破坏的演化过程,并能准确测试材料的抗拉强度以及全过程的拉应力-位移关系曲线。基于所研制的试验装置开展了黏性土的单轴拉伸试验,试验结果表明:黏性土的单轴拉伸破坏形式不是纯脆性破坏,而是在抗拉强度后存在一个软化阶段,此时仍具有一定的承载能力;随着试样拉伸段长度的增大,抗拉强度呈对数减小,峰值位移呈对数增大;随着拉伸速率的增加,抗拉强度呈对数增加,峰值位移呈线性增加;抗拉强度与峰值位移均随压实度的递增呈线性增加;随着含水率的递增,试样的抗拉强度先增大后减小,即存在一个峰值,而峰值位移呈线性增加。     

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。