城市热岛效应下浅层土中混凝土的酸腐蚀试验研究

针对城市热岛效应引起城区浅层土地温场升高这一观测结果,采用室内快速模拟试验方法,对城区酸性土壤腐蚀混凝土材料的温度效应开展了试验研究。试验研究了在温度为5℃、20℃和40℃条件下,混凝土试样在酸浓度分别为0%、5%和10%的沙土介质中放置30d、90d后的抗压强度变化规律,并对混凝土试样在腐蚀过程中的腐蚀系数变化规律和微观机理进行了分析;最后,对南京城区热岛效应环境下浅层土中混凝土材料酸腐蚀的强度变化规律进行了分析。试验结果表明,在同一腐蚀浓度下,混凝土试样抗压强度的下降速度随着温度的升高而不断加快,其腐蚀系数也随着温度的升高而不断增大;腐蚀介质的浓度越大,环境温度对混凝土腐蚀系数的影响就越明显;在温度为40℃、硫酸浓度为10%的沙土中放置30 d后,混凝土的腐蚀系数K达到45.21%,约是在5℃条件下腐蚀系数的2倍,相当于环境温度每上升1℃,混凝土腐蚀系数平均增加0.64%。该研究成果对于减轻城市热岛效应对岩土工程的影响具有重要意义。     

珠江口盆地流花碳酸盐台地灰岩坑的地震反射特征及成因探讨

早中新世东沙隆起带上发育了大规模的流花碳酸盐台地,上覆巨厚未固结-弱固结泥岩。基于三维地震数据,利用相干体及可视化等方法,在台地上发现了由溶蚀垮塌作用形成的数量众多的椭圆形的灰岩坑。灰岩坑直径一般为200~700 m,最大超过900 m,深度10~90 m;灰岩坑在地震反射上表现为碳酸盐岩顶部垮塌,并导致上覆泥岩地层塌陷;灰岩坑一般沿NWW向断层分布,这些NWW向断层切割中新世碳酸盐岩和上覆海相泥岩地层,绝大多数终止于T₁₀的不整合面。综合分析东沙海区构造和沉积过程认为：发生在晚中新世末期的东沙运动形成了NWW向张扭性断层,为酸性流体提供了运移通道和物质交换场所;东沙运动伴生的基底岩浆活动可能产生了酸性热液流体;东沙运动末期发生强烈的构造抬升和大规模海底暴露,造成地表水沿断层注入,加快了碳酸盐岩的溶蚀速率。在台地底部珠海组砂岩层的高压流体、地表水和岩浆活动可能产生的酸性热液流体的共同溶蚀作用下,碳酸盐岩地层内部产生溶洞,并且越来越大,最终顶部无法承载上覆巨厚泥岩而发生垮塌,形成灰岩坑。流花碳酸盐台地灰岩坑的形成不是简单的暴露溶蚀,而是构造活动影响下深埋藏溶蚀作用的产物。     

周期荷载作用下盐岩声发射特征试验研究

通过改变恒幅荷载条件下的上限应力、下限应力以及加载速率等试验条件,基于声发射技术对盐岩疲劳损伤特征进行试验研究。试验发现,盐岩声发射信号出现在加载阶段和卸载初期,而砂岩声发射信号一般集中出现在上限应力处;盐岩疲劳寿命对下限的依赖程度大于砂岩;随着上限应力的增大,盐岩声发射振铃数增多。加载速率的提高会加速盐岩的疲劳破坏。通过对比声发射振铃数累计曲线和应变累计曲线,发现两者有很好的对应关系,说明二者在反映盐岩疲劳损伤时具有一致性。最后对盐岩进行3级变幅荷载试验,发现第3级声发射振铃数比相同上、下限应力的恒幅荷载条件下多,说明变幅荷载造成的盐岩损伤比恒幅荷载条件下严重。     

岩土预应力锚固结构服役寿命研究

岩土预应力锚固技术在交通、水利和建筑工程中得到了广泛应用,但工程实践表明,预应力索（杆）体由于使用环境和条件的特殊性,如长期埋置于潮湿的环境中和承受张拉作用力,存在着失效破坏现象。在相关研究的基础上,通过对比分析影响预应力锚固结构服役寿命的主要因素,确定杆体材料应力腐蚀是决定正常使用条件下预应力锚固结构服役寿命的根本因素。在利用流变力学理论和实际监测数据建立预应力长期变化模型、依据室内快速腐蚀试验和现场腐蚀监测数据建立杆体材料应力腐蚀发展模型基础上,以杆体材料变化的极限承载能力为判据,提出岩土预应力锚固结构服役寿命预测方法,可为岩土预应力锚固结构失效风险预防和处置提供指导作用。将研究成果应用于工程实践,预测了实际工程的服役寿命。     

元坝长兴组超深层生物礁大气田优质储层发育机理

通过系统开展元坝气田长兴组超深层生物礁储层岩石学与岩石地球化学分析,结合碳酸盐岩溶蚀动力学模拟实验,以及储层古压力恢复,揭示了元坝超深层生物礁优质储层的发育保存机理。研究表明,早期暴露溶蚀、浅埋藏白云岩化是基质孔隙发育的基础,储层深埋引起的古油藏原油裂解导致的超压水力破裂缝的形成,是储层渗透性改善的关键,"孔-缝耦合"共同控制了超深层优质储层的发育。在此基础上,构建了生物礁非均质"孔-缝双元结构"储层模型,为生物礁储层预测奠定了理论基础。     

Corrosion behavior of anodic oxidized TiO<Subscript>2</Subscript> film in seawater

TiO₂ films were formed on metallic titanium substrates by the anodic oxidation method in H₂SO₄ solution under the 80V D.C.. Phase component and microstructure were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Water contact angles on titanium oxide film surface were measured under both dark and sunlight illumination conditions. Corrosion tests were carried out in seawater under different illumination conditions by electrochemistry impedance spectrum (EIS) and polarization curves. The result showed that the TiO₂ film prepared by the anodic oxidation method was anatase with a uniform structure and without obvious pores or cracks on its surface. The average water contact angle of the film was 116.4° in dark, in contrast to an angle of 42.7° under the UV illumination for 2 hours, which demonstrates good hydrophobic property. The anti-corrosion behavior of the TiO₂ film was declining with the extended immersion time. Under dark conditions, however, the hydrophobic TiO₂ film retarded the water infiltrating into the substrate. The impedance changed slowly and the corrosion current density was 2 orders of magnitude lower than that with the film illuminated by sunlight. All of those mentioned above indicate that the TiO₂ film possesses much better performance under dark condition, and it can be applied as an engineering material under dark seawater environment.     

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     

Mechanical and low-cycle fatigue behavior of stainless reinforcing steel for earthquake engineering applications

Use of stainless reinforcing steel (SRS) in reinforced concrete (RC) structures is a promising solution to corrosion issues. However, for SRS to be used in seismic applications, several mechanical properties need to be investigated. These include specified and actual yield strengths, tensile strengths, uniform elongations and low-cycle fatigue behavior. Three types of SRSs (Talley S24100, Talley 316LN and Talley 2205) were tested and the results are reported in this paper. They were compared with the properties of A706 carbon reinforcing steel (RS), which is typical for seismic applications, and MMFX II, which is a high strength, corrosion resistant RS. Low-cycle fatigue tests of the RS coupons were conducted under strain control with constant amplitude to obtain strain life models of the steels. Test results show that the SRSs have slightly lower moduli of elasticity, higher uniform elongations before necking, and better low-cycle fatigue performance than A706 and MMFX II. All five types of RSs tested satisfy the requirements of the ACI 318 code on the lower limit of the tensile to yield strength ratio. Except Talley 2205, the other four types of RSs investigated meet the ACI 318 requirement that the actual yield strength does not exceed the specified yield strength by more than 18 ksi (124 MPa). Among the three types of SRSs tested, Talley S24100 possesses the highest uniform elongation before necking, and the best low-cycle fatigue performance.     

纤维水泥土力学性能的试验研究

为了解加入纤维对水泥土力学性能的影响,对素水泥土及纤维水泥土进行了无侧限抗压和疲劳试验。研究结果表明,添加纤维可小幅度提高水泥土的抗压强度;与素水泥土相比,纤维水泥土在达到应力峰值时的应变明显增大,破坏后的残余强度也有所提高;纤维的加入提高了水泥土的延性,减少了裂缝的开展,改善了其力学性能;添加纤维后水泥土抵抗疲劳的能力明显增强;掺入纤维对水泥土抗疲劳能力的提高程度远大于其对水泥土无侧限强度的提高程度;水泥土的应力水平和疲劳寿命之间具有单对数线性关系;在循环荷载作用下水泥土表现为低应力性破裂特征。     

复杂应力路径下饱水砂岩宏细观力学特性研究

饱水作用对砂岩变形及强度特征影响显著,考虑岩体实际赋存环境,为了解复杂应力路径下饱水砂岩宏细观力学特性,利用RMT-150C岩石力学多功能试验机及SEM电镜扫描技术,对饱水砂岩进行循环荷载作用后卸荷破坏试验,研究不同影响因素作用下的疲劳损伤特征,重点分析了加载频率、上限应力等因素对卸荷变形、强度及细观损伤特征的影响规律。研究表明,根据试验设计方案获得的饱水砂岩应力-应变曲线大致可以划分为5个典型阶段,其中,同一应力状态下,疲劳损伤阶段轴向不可逆应变在等速变形阶段的应变速率随加载频率的增大迅速增加,这表明上限应力的“门槛值”极有可能是变化的,且与加载频率及循环次数密切相关;同时,卸围压变形破坏阶段的总应变及围压卸荷量均随加载频率（或上限应力）的增大而减小,与该阶段持续时间随加载频率（或上限应力）的变化规律一致。不仅如此,通过分析饱水砂岩破坏面细观损伤特征发现,加载频率与上限应力作用下的细观损伤特征差异显著,其中破坏面微裂隙面积占比随加载频率增大而减小,上限应力则恰好相反。