高温作用后砂岩巴西劈裂声发射特征试验

为了研究温度对砂岩力学性质的影响规律，对25～500℃区间内5种温度水平下的红色砂岩开展巴西劈裂试验。结果表明：根据抗拉强度变化情况将温度划分为3个区间（25～200、200～400、400～500℃），高温处理后的红色砂岩抗拉强度受温度影响而发生劣化，抗拉强度随着温度升高先缓慢减小而后下降速度加快，200℃是砂岩阈值温度；砂岩的劈裂破坏模式也由单一主裂纹破坏变为主裂纹和伴生裂纹破坏；声发射特征表现出较为显著的阶段性特征，大致经历声发射活跃期、微弱期、平静期。温度导致岩石内部矿物成分、晶体间隔、晶间水状态和结合离子键发生改变，是导致岩石发生热损伤的重要因素。     

温度对盐渍土抗剪强度和变形特性的影响

为了明确因冻结温度和结晶差异造成的温度对盐渍土抗剪强度和变形特性的影响，以高含盐量和不同盐分类型的盐渍土为研究对象开展试验研究。首先，选用青藏高原察尔汗-格尔木高速公路沿线采集的含盐量为10%~36%的氯盐含量高、硫酸盐含量低的盐渍土土样（HC-1，HC-2）和硫酸盐含量较高而氯盐含量较低的盐渍土土样（CS）3种高含盐量盐渍土作为试验土样，对3种土样进行冻结温度试验，验证其降温至-20℃时，土体不会发生冻结。其次，在5个不同控制温度（-20℃、-10℃、0℃、10℃和20℃）下，分别进行盐渍土直剪试验以得出温度与抗剪强度参数关系函数。最后，分析温度对抗剪强度和弹性模量的影响，同时，利用数值拟合建立考虑温度影响下的盐渍土抗剪强度和切线弹性模量公式。研究结果表明：当温度由20℃降低至-10℃，3种盐渍土的抗剪强度和初始切线弹性模量均增大后趋于峰值，而随温度继续降低至-20℃后，HC-1和HC-2土样指标呈下降趋势，CS土样各参数结果却趋于稳定；不同含盐类型的盐渍土，温度对其破坏比R_f的影响也不同；在温度由20℃降至-20℃的过程中，HC土样的R_f在-10℃出现峰值，且在较低荷载（100 kPa）下，呈现出先增大后减小的特点，在较高荷载（200，300，400 kPa）下呈现出先增大后趋缓的特点；CS土样的R_f在20℃~10℃、10℃~-10℃和-10℃~-20℃降温段呈现出先增大中趋缓后减小的分段式变化特点。     

基于图像技术的沥青混合料细观损伤演化研究

借助于CT图像技术,以AC20、SMA16、ATB25混合料为试验研究对象,从细观角度对沥青混合料单轴压缩条件下的损伤演化规律进行了探讨。研究结果表明：在混合料损伤演化过程中,空隙对试件的变形起着控制作用;加载速度对内部裂纹的扩展速率和发育程度有重要的影响;温度对混合料的极限强度和裂纹扩展行为有显著影响;内部CT数等值线与外部同值等值线的连通可以作为启裂位置和损伤产生的判据。体应变为0的应力阶段所对应的损伤值可作为损伤门槛值,且损伤分维数与应力之间呈非线性关系,并随着损伤的演化发展逐渐增加。     

高应力泥质粉砂岩非线性蠕变损伤模型研究

为了研究高应力作用下泥质粉砂岩蠕变损伤特性,针对深埋硐室围岩和高陡边坡长期受高应力作用产生的蠕变影响,采用三轴流变试验仪对泥质粉砂岩进行分级增量加载研究其蠕变损伤特性。通过蠕变试验结果分析高应力泥质粉砂岩在硬化和软化2个阶段的不同损伤演化规律,硬化阶段考虑弹性模量、应力水平和应力作用时间综合影响的蠕变损伤效应;软化阶段基于损伤力学原理分析泥质粉砂岩在高应力作用下的蠕变损伤演化特性。通过建立考虑不同因素影响下的高应力泥质粉砂岩损伤演化方程,最终构建符合其蠕变特性的非线性蠕变损伤本构模型,并对改进后的蠕变模型参数进行识别反演。研究结果表明：高应力泥质粉砂岩的蠕变呈现明显的非线性特征,且蠕变硬化和软化特征明显,硬化阶段蠕变损伤变量随着应力水平的增大而增大,且随着时间增加而趋于稳定值;软化阶段蠕变损伤因子随应力水平和时间的增加呈明显的增长趋势,由此可见,高应力泥质粉砂岩蠕变在不同阶段其损伤受应力水平和应力作用时间的影响呈现明显的正相关趋势,说明该模型能够较好地反映泥质粉砂岩在高应力作用下应力水平与时间效应对蠕变损伤特性的影响,试验曲线与理论模型较为符合,研究成果可对高应力泥质粉砂岩深埋硐室及巷道围岩支护提供理论指导意义。     

单轴压缩下溶隙灰岩声发射RA-AF特征及破裂模式研究

灰岩溶隙随其发育阶段呈现不同形状,溶隙形状将影响受力作用下的灰岩裂纹演化机制。利用单轴压缩试验下声学特征(RA-AF)对"裂隙"、"椭圆孔"、"类蘑菇孔"和"类哑铃孔"等4类溶隙形状的灰岩微裂纹演化机制进行了研究。根据单轴压缩试验的声学特征、力学特征,将声发射演化过程分为初始非线性段(Ⅰ)、类线性段(Ⅱ)、非线性阶梯状幂律段(Ⅲ)和峰值活跃段(Ⅳ)等4个阶段,通过分析RA-AF演化特征,以及基于二维高斯混合模型(GMM)的RA-AF值聚类分析,获得不同阶段的演化规律。研究结果表明:完整灰岩和溶隙灰岩随着加载的进行,RA和AF值均表现出明显的原点集中性;完整灰岩和"椭圆孔"灰岩的破坏模式以拉裂为主,"裂隙"灰岩是以剪切为主的拉剪混合破坏,"类蘑菇孔"灰岩是以拉裂为主的拉剪混合破坏,"类哑铃孔"灰岩则是先剪后拉的拉剪混合破坏;溶隙形状对微裂纹的形成产生较大影响,"裂隙"灰岩表现出极强的剪切性质;"椭圆孔"的剪切性质减弱,拉裂性质增强;"类蘑菇孔"的破坏受溶隙上下部的"菌伞"和"菌柄"控制,控制次序是先下后上;"类哑铃孔"则先由"菌伞"控制,再由整个溶隙孔控制,并且第Ⅲ阶段"菌基"出现抑制效应,这种抑制效应能够明显延长岩样的寿命。     

汽车制动盘开裂原因分析

某型号制动盘在试生产过程中,在制动盘通风孔内壁表面出现大量裂纹。对开裂件进行宏观、微观及能谱分析认为,制动盘通风孔内壁裂纹为热裂纹,裂纹产生的原因与砂芯退让性差有关。通过降低砂芯树脂添加量提高溃散性后,经试验验证,制动盘通风孔内壁表面未再出现裂纹。     

不同加载速率下花岗岩和砂岩声发射特征研究

通过单轴压缩试验，研究了花岗岩和砂岩在不同加载速度（0.05、0.10、0.15 mm/min）时的应力发展规律、强度变化特征以及声发射时空变化特征。结果表明:随加载速度的提高，花岗岩和砂岩的应力-时间曲线发展特征均明显发生改变，从0.05 mm/min增加到0.10 mm/min时，岩石应力变化幅度较大。花岗岩的单轴抗压强度随着加载速度的提升先是快速增大后基本不变；砂岩的单轴抗压强度是随着加载速度的提升逐渐减小的。花岗岩的振铃计数随着加载速度的提高总体上是减小的，而砂岩的振铃计数随加载速度的提高是在减小的。累计振铃计数特征表现为花岗岩随加载速度是先增加后减小，砂岩是逐渐增大的，并且在0.15 mm/min时砂岩的累计振铃计数大于花岗岩。累计能量是随着加载速度提高而减小，砂岩的累计能量大于花岗岩。花岗岩的声发射事件数水平是随着加载速度提高在破坏前先减小，破坏时变化较小，频度在全过程是逐渐减小；砂岩的声发射事件数水平在破坏前是逐渐增大，破坏时则变化不大，频度在全过程是逐渐减小。     

硫酸钠盐渍黄土物理力学特性演变规律及机理研究

为研究硫酸钠盐渍黄土重塑后的物理力学特性演变规律，揭示其影响作用机理。以豫西洛阳地区典型黄土为研究对象，并以蒸馏水为基液配制硫酸钠溶液，制备不同含盐量的盐渍黄土。通过室内开展颗分试验、液塑限试验、无侧限抗压强度试验、直接剪切试验及比表面积测试、电动电位试验测定了含盐量对重塑盐渍黄土的物理力学特性演变规律，分析了其物理参数、力学参数及微观特性变化规律，揭示含盐量在重塑盐渍黄土中的作用机制。结果表明，在粒径小于0.01 mm(以黏粒和细粉粒为主)范围内，百分含量总体降低，这是由于黏粒和细粉粒在硫酸钠作用下发生了团聚现象，形成的团聚体主要发生在0.05～0.3 mm粒径范围内；硫酸盐含量较低时，对塑性指标影响较小，硫酸盐含量较高时，过多的硫酸盐结晶造成了液限和塑性指数降低；无侧限抗压强度和直接剪切强度随着含盐量的增加先增大后降低，黏聚力和内摩擦角呈现与强度相似的变化规律；电动电位随着含盐量的增加逐渐降低，且电动电位的变化规律与颗分试验、无侧限抗压强度试验及直接剪切试验的演变规律有着密切的联系和相关性。     

Si-Mn系TRIP钢FLD及断裂机理的研究

TRIP钢在两相区760℃退火，在贝氏体区400℃等温处理!根据GB 15825．8-1995对试样进行FLD试验，并利用扫描电镜进行断裂机理分析。试验表明，该TRIP钢的FLD0可达27．2％，具有良好的成形性；应变时等轴状铁素体(F)先被拉伸变形，在F晶粒中及其边界产生微孔洞，孔洞聚集长大形成裂纹，裂纹碰到硬质相贝氏体(B)时沿其边缘扩展，遇到残余奥氏体(RA)时，发生TRIP效应释放应力导致裂纹转向。     

PET改性沥青结合料性能试验研究

为了得到PET改性沥青结合料的性能,对掺加不同PET用量的沥青结合料进行红外光谱试验、粘度试验、常规沥青试验和Superpave试验,并对试验结果进行分析。结果发现在沥青中加入PET后,吸收峰的位置变化不大,表明PET与沥青主要为物理反应;随着PET用量的增加,改性沥青的粘度呈现出先增大后减小的趋势,针入度呈现出增大的趋势,软化点趋势是先增大后减小,延度值不断减小,复数模量呈现降低趋势,相位角呈现降低趋势;劲度模量呈现出先减小后增大的趋势。     

正断层错动下山岭隧道衬砌结构力学响应分析

以某穿越断层隧道为背景，开展断层错动下高韧性水泥基复合材料(ECC)衬砌与传统钢筋混凝土(RC)衬砌的数值模拟分析，研究了断层错动量、断层倾角、断层宽度及错动形式等参数对隧道衬砌力学响应的影响规律。研究结果表明：正断层错动下，ECC和RC衬砌变形损伤规律相似，衬砌沿隧道轴向呈“S”形分布，损伤主要集中在断层破碎带及活动盘(下盘)范围内。随着错动位移的增加，衬砌损伤程度及范围迅速增大，最终以拱顶及拱肩等典型部位拉裂破坏为特征；随着正断层倾角的增大，衬砌损伤区域逐渐向断层错动面集中，衬砌所能适应的极限错动位移有所增加；随着正断层宽度的增加，衬砌极限错动位移和损伤分布范围呈现出先快速增大后趋于稳定的趋势；衬砌破坏模式和变形适用性随断层错动形式不同而异，正断层错动下表现为张拉破坏，而逆断层错动下以压溃破坏为主；与逆断层错动相比，正断层错动下衬砌所能承受的极限错动位移更小；相同断层参数下，ECC衬砌的变形适应性、抗错性能及损伤容限明显优于RC衬砌，在极端受力情况下抗错断性能更突出。     

基于分形理论宾汉浆液在多孔介质中的扩散研究

在分形理论的基础上，构建了宾汉流体在多孔介质中的扩散模型，分析了浆液黏度、浆液初始剪切力和受注介质孔隙结构特征（孔隙度）对浆液扩散规律的影响，以便为注浆在岩土工程灾害治理中的合理设计提供技术支撑。结果表明：（1）当孔隙通道的曲折度分形维数DT为1.5时，浆液扩散压力随着扩散距离的增加呈非线性迅速减小趋势，而当DT为1.0时，浆液扩散压力随着扩散距离的增加无明显变化；（2）当DT较大时，浆液压力损耗随着浆液初始剪切力的增加呈非线性迅速减小趋势，而当DT较小时，在相同条件下，浆液压力损耗随浆液初始剪切力的增加无明显变化；（3）浆液压力损耗随着受注介质孔隙度的增加呈现先急剧减小、后缓慢减小的趋势。     

城市道路对微区域温度场和人体热舒适性的影响规律研究

道路作为城市下垫面的重要组成部分，其面积比例、材料组成和路域植被状况对于城市温度场及人体热感具有重要的影响。为此，基于ENVI-met构建了包含城市道路场景的微区域模型，通过现场实测数据验证了模型的有效性；在此基础上，分析了城市道路面积占比、路面反射率、路面导热系数、路侧植被覆盖率等对城市微区域空气温度、平均辐射温度、路面温度以及人体生理等效温度的影响规律。结果表明：当城市道路面积占比增大20%时，空气温度升高值可达2.42℃;高反射率路面在14:00的空气温度比普通路面低1.38℃,但夜间的降温效果不突出；低导热系数路面能够有效降低夜间的路面温度与空气温度；在路侧增加10%植被覆盖率可使空气温度降低3℃～4℃,生理等效温度降低0.3℃～1.4℃;关联性分析表明导热系数与空气温度的相关系数为0.714;增加路侧植被覆盖率来缓解城市热岛效应的成本增加为0.218%。总体上，城市道路面积占比越大，城市热岛效应越明显，但这一规律不是线性的；高反射率路面能够有效降低空气温度，但不能提升人体热舒适性；导热系数与空气温度关联性最高，低导热系数路面对城市微区域夜间温度和室外热舒适性较为有利；增加路侧...     

不同含水率砼单轴压缩下声发射与分形维数试验研究

为研究水对砼破裂过程中声发射及分形规律的影响,选取养护30 d的C35砼,对干燥、自然、饱水条件下试件进行单轴压缩声发射试验,得到不同含水率下单轴压缩应力-应变曲线及声发射参数。结果表明,含水率的增加会使砼的塑性提高、强度降低;声发射参数可较好地反映岩石孔裂隙的产生过程,与岩石破坏过程中的内部细观结构演化规律具有直接关系;声发射计数随着含水率的增加呈下降趋势,水对岩样有软化、润滑作用,在裂纹产生过程中,水会削减剪切破坏、裂纹张开的激烈程度;不同含水率下试件的声发射计数的分形特征具有良好的相似性,其分形维数D呈现上升→突降→最大值→下降的特征。     

钢桥面板纵肋双面焊构造疲劳裂纹扩展特性研究

正交异性钢桥面板纵肋构造细节疲劳危害严重，修复困难，传统单面焊构造疲劳抗力不足是导致该部位疲劳开裂频发的主要原因。采用双面焊构造可望显著提高该构造细节的疲劳抗力，而初始焊接缺陷是该类构造细节疲劳抗力的关键影响因素。以双面焊构造为研究对象，基于线弹性断裂力学理论，建立多裂纹扩展模拟方法，通过多裂纹扩展试验验证该方法的可行性；在此基础上，对焊根处存在单一和多个初始缺陷条件下构造细节疲劳裂纹扩展特性进行研究。结果表明：外侧焊根单裂纹、内侧焊根单裂纹与焊根多裂纹扩展模式均为Ⅰ型开裂主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹扩展模式；多裂纹扩展特性并不显著，多裂纹在扩展初期由于临近裂纹等效应力强度因子幅值的迅速降低而转变为单一裂纹，此后其扩展规律与外侧焊根单裂纹扩展规律基本一致；3种裂纹在扩展初期裂纹形状比变化规律存在差异，但随着扩展深度的增加，等效应力强度因子幅值下降段变化规律基本一致，裂纹扩展达到一定深度后均呈扁平状且随扩展深度增加扁平状趋势更加显著；外侧焊根处的单一缺陷是控制钢桥面板纵肋双面焊构造疲劳抗力的主要缺陷，制造时应采取有效措施避免这类缺陷。     

火灾下混凝土空心板温度场及损伤规律研究

为分析火灾下混凝土空心板温度场分布变化，研究其结构受火损伤规律，从服役多年的空心板桥上截取长2.6 m的梁段，按ISO 834标准规定的升温曲线对其进行180 min的明火高温试验，通过预埋温度传感器实测获得空心板梁段温度场随受火作用时间的分布变化规律。在此基础上，结合统计得到的混凝土热工参数代表值、火灾试验升温加热过程和空心板实际受火热边界条件，对梁段的温度场进行有限元数值仿真分析，并将温度场理论计算结果与实测结果进行比较，分析温度场计算偏差的主要原因，探讨温度场有限元模型参数合理取值。采用300℃、500℃和800℃等温线法分别计算火灾下空心板的截面缩减系数。基于最小二乘法拟合得到空心板截面缩减系数与受火作用时间关系，对其火灾下截面损伤进行多项式量化。研究结果表明：空心板内部在试验前期升温速度较快，后期趋于平缓；同一时刻下，空心板内部温度沿梁高方向非线性递减，且梯度逐渐降低；空心板温度场有限元数值仿真结果与实测结果接近；所提出的热工参数代表值合理；空心板截面高度对其受火损伤范围影响不大；火灾下混凝土空心板截面缩减系数随受火时间呈二次抛物线递减，并随梁高递增。该研究成果可用于类似桥梁火灾下的温度场仿真分析和损伤状况评估。     

基于开裂应变能平衡原理的纤维水泥稳定破碎卵石增韧研究

为了降低水泥稳定碎石基层对矿石资源过多的消耗，并探究纤维对水泥稳定碎石抗疲劳开裂的增韧作用，采用破碎卵石替代石灰岩集料，基于开裂应变能平衡原理建立疲劳裂纹长度预测模型，分析纤维增韧水泥稳定破碎卵石疲劳开裂性能。选取不同长度(10、15、20 mm)和掺量(0.9、2.0、3.0 kg·m^-3)的聚丙烯纤维，设计了纤维增韧水泥稳定破碎卵石间接拉伸疲劳试验，采集应变、模量以及裂纹长度等信息。利用所提出的模型获取疲劳开裂扩展规律，并与传统基于模量衰减的疲劳开裂模型预测结果及试验实测裂纹长度进行对比分析。结果表明：基于应变能疲劳损伤模型预测的裂纹长度与实测裂纹长度更为接近，说明所提出的模型能更好地表征纤维增韧水泥稳定破碎卵石的疲劳开裂特性。损伤密度在稳定发展阶段增长速率随纤维长度的增加呈下降趋势，随纤维掺量的提高先减小后增加，表明掺量对水泥稳定破碎卵石抗疲劳开裂性能的提升更加明显，但掺量过高反而会降低纤维水泥稳定破碎卵石的抗裂性能，在长度20 mm、掺量2.0 kg·m^-3时疲劳寿命提升最佳(3倍左右),建议纤维长度取15～20 mm,掺量范围为0....     

柴油机SCR系统NOx转化率影响因素的研究

利用计算流体动力学的方法对柴油机SCR尿素水溶液喷雾分解和催化剂表面的化学反应过程进行了数值模拟,结合SCR台架试验,探究了氨氮比、温度、空速和喷嘴安装位置对NO转化率的影响。结果表明:当氨氮比在0.6~2.0时,NO转化率随氨氮比的升高呈先升后降趋势,氨氮比为1.2时的NO转化率较高;当催化剂温度在300~500℃时,NO转化率随温度的升高呈先升高后趋于稳定的变化趋势,温度达450℃时基本稳定;空速在13 000~21 000h-1时,NO转化率随空速升高逐渐降低;随着喷嘴与催化剂距离的增加,NO转化率逐渐增加,当喷嘴与催化剂距离大于450mm时,NO转化率逐渐趋于稳定。     

燃油火灾下预应力混凝土梁耐火试验

为研究预应力混凝土（PC）桥梁遭遇燃油火灾时的耐火性能，设计制作了3榀大比例PC简支缩尺模型试验薄腹梁，包括1榀箱形截面梁和2榀双T形截面梁，以荷载水平和截面类型为试验参数，开展了燃油火灾升温条件下PC梁局部受火试验。获取了梁截面混凝土温度和预应力钢束温度变化、跨中挠度变化、有效预应力衰变、裂缝开展、爆裂分布与深度以及耐火极限相关试验数据，深入探索了燃油火灾高温下PC梁的损伤演化规律和破坏模式。试验结果表明：梁截面各测点温度在受火期间随着受火时间的增加其整体趋势不断升高，由于水分的蒸发造成温度曲线在100 ℃~120 ℃之间有一明显的缓平段，箱形截面梁箱内温度在达到100 ℃后几乎保持不变。停火后，混凝土内部和预应力钢束温度持续升高，距受火面距离越远，在停火后升温持续时间越长，预应力钢束在停火后最高升温161 ℃。火灾下PC梁挠曲变形分为受火初期显著增长、受火中期缓慢增长和受火后期急速增长3个阶段，最终由于预应力钢束断裂表现出明显的脆性破坏特征。按常温下适筋梁设计的PC模型试验梁在火灾高温下呈现为少筋梁破坏特征；钢束的有效预应力在火灾高温下表现出先增加、后衰减，最后被拉断应力突然降低的三阶段变化特性。箱形闭口截面梁的混凝土温度和预应力钢束温度均低于双T形开口截面梁，其耐火性能明显优于双T形开口截面梁，破坏时预应力钢束临界温度分别为397 ℃和319 ℃。荷载水平由0.35增加至0.55时，火灾下PC梁耐火极限降低21%，破坏时预应力钢束临界温度由416 ℃降低至319 ℃。研究成果可为PC桥梁耐火试验提供方法指导，为其抗火设计和灾后应急提供理论依据。     

基于颗粒流程序的土石混合料振动压实特性数值分析

基于PFC2D颗粒流程序，建立考虑块石破碎的土石混合料振动压实模型，进行了不同含石量、不同泥岩砂岩块石混合比例的土石混合料振动压实试验模拟研究。结果表明:土石混合料试样的最大干密度随泥岩砂岩块石混合比的增大逐渐增大，随含石量的增加先增大后减小，60%含石量为其最优含石量；试样上部的块石受振动锤的影响较大，发生高度破碎，试样下部的块石主要发生高应力下的拉张破坏，破碎程度较低；块石的破碎率随含石量的增加而增大，随泥岩砂岩混合比的增大而增大。