不同卸围压速率下混凝土材料能量特征研究

为了探究混凝土材料在不同卸围压速率下的强度特征和能量变化规律,制备圆柱状混凝土试件,开展常规三轴卸围压试验。研究结果表明:混凝土试件的峰值强度随着卸围压速率的增大呈线性关系减小,其峰值轴向应变随着卸围压速率的增大呈单指数关系减小;卸围压速率越低,试件卸围压阶段所持续的时间越长,积累的弹性能随之增大;同时发现试件的卸围压速率越小,卸围压开始时刻到应力峰值时刻的耗散能增长速率越快,且试件峰后破坏阶段的耗散能曲线斜率随着卸围压速率的增大逐渐增大;随着卸围压速率的增大,混凝土试件应力峰值时刻的轴向能量、环向能量、弹性能和耗散能均减小,低卸围压速率下试件变形充分,而卸围压速率较高的时候,试件的变形破坏具有突发性。     

季冻区路基土的能量损伤演化模型研究

依托辽宁阜新某公路路基土样,进行冻融循环试验及三轴压缩试验,分析不同含水率、围压、冻融次数下的弹性能变化规律;基于能量衰减定律,建立能量损伤演化模型,探索季冻区路基土的损伤规律。结果表明：含水率较高时试件应变与弹性能正相关,弹性能随冻融次数和含水率的增加而平顺,含水率较小时弹性能迅速升高出现峰值,然后逐渐减小最后趋于平稳;在围压加持下,随着应变的增加弹性能整体呈现先增大至峰值点后减小并趋于稳定的变化趋势,曲线相同应变位置的弹性能值随围压的增大而增大;能量损伤演化模型曲线与试验曲线吻合度较高,为季冻区冻土路基灾害防治提供了理论依据。     

高压水刀辅助TBM滚刀破岩效率室内模型试验

研究不同工况条件下高压水刀辅助TBM滚刀破岩效率,对于进一步优化该新兴技术,实现高强度高磨蚀性地层TBM高效安全掘进具有重要意义。为此,基于室内滚刀贯入模型试验,对不同低围压作用(围压p₀=0,1.25,2.5 MPa)以及不同高压水刀预切割竖向裂缝几何参数(切缝深度H=10,20 mm,预切缝-刀具轴线间距L=0,20,40 mm)条件下高磨蚀性硬岩试样滚刀贯入破碎过程及破岩效率影响规律展开研究。试验结果表明:低围压且无预切缝条件下,随着围压的增大,岩样峰值贯入荷载增大,贯入荷载-贯入度曲线跃进跌落次数增多,试样破坏特征从脆性破坏向延性破坏转化,无围压条件下高强度高磨蚀性地层TBM掘进难度高于常规强度地层和高强度磨蚀性地层;低围压且有预切缝条件下,预切缝-刀具轴线间距L=0时,岩样发生劈裂模式破坏,无围压条件下,L=0时,其峰值贯入荷载显著小于L≠0情况,有围压条件下,L=0时,岩样达到峰值贯入荷载所对应的贯入度显著大于L≠0情况;有预切缝条件下,预切缝-刀具轴线间距L≠0时,预切缝深度H越大,破岩效率越高,较大的高压水刀切割深度H能够降低高强度高磨蚀地层TBM掘进中滚刀的磨损率;有预切缝条件下,当预切缝深度H一定时,不同L值下的岩样峰值贯入荷载及对应的贯入度都随着围压增大而增大,而当L值较大时,一定程度上需提高掘进推力才能够实现高效破岩。     

围压对双轴试验力学参数影响的数值模拟研究

为了研究围压对双轴试验力学参数的影响,利用离散元方法(二维)数值模拟了不同围压下试件的响应结果,研究了围压对弹性模量、泊松比和强度的影响,给出了0 MPa和25 MPa围压下试件的破坏模式和颗粒间的接触力、位移矢量、裂缝分布。结果表明:围压与弹性模量、强度呈直线增长关系,泊松比随着围压的增大而减小,两者呈二次多项式关系,25 MPa比0 MPa时试件的最大接触力增大28.15%、最大位移增加0.03 mm、裂缝数增加92条。     

短时冻区花岗岩残积土冻结温度试验研究

为了解短时冻区花岗岩残积土的冻结温度值，以福建省短时冻区花岗岩残积土为例，通过测温试验，分析土壤冻结温度随残积土含水率及含盐率的变化规律。结果表明:不同含盐率导致黄壤和红壤两种典型土冻结温度差别显著。随着含水率的增大，土样冻结温度呈现升高趋势，而随着含盐率的增加，试样冻结温度明显降低，并对曲线分别进行数据拟合得出相应的公式。     

非饱和膨胀土抗剪强度的三轴试验研究

基于非饱和三轴试验系统,对不同含水量情况下南宁非饱和膨胀土的强度特性进行研究.研究表明:在定围压下,低含水量时的应力应变曲线呈微应变软化型,高含水量时的应力应变曲线呈应变硬化型;在低含水量的情况下高围压时的曲线呈应变硬化型,而低围压下剪切的试样其应力应变曲线随着轴向应变的增加呈现出微弱的软化趋势.土体的抗剪强度对含水量的变化敏感性较大.随着含水量的增大,膨胀土的摩擦角线性减小;其枯聚力随含水量的增加先是增大,在最优含水量时粘聚力达到最大值,而后随着含水量的继续增加,粘聚力逐渐减小.     

非饱和膨胀土抗剪强度的三轴试验研究

基于非饱和三轴试验系统,对不同含水量情况下南宁非饱和膨胀土的强度特性进行研究。研究表明：在定围压下,低含水量时的应力应变曲线呈微应变软化型,高含水量时的应力应变曲线呈应变硬化型;在低含水量的情况下高围压时的曲线呈应变硬化型,而低围压下剪切的试样其应力应变曲线随着轴向应变的增加呈现出微弱的软化趋势。土体的抗剪强度对含水量的变化敏感性较大。随着含水量的增大,膨胀土的摩擦角线性减小;其粘聚力随含水量的增加先是增大,在最优含水量时粘聚力达到最大值,而后随着含水量的继续增加,粘聚力逐渐减小。     

高原寒冷地区沥青混合料劈裂强度影响因素

针对青藏高原地区的气候特点,试验分析了油石比、温度、加载速率等对沥青混合料劈裂强度的影响。结果表明,不同温度条件下,油石比对沥青混合料劈裂强度的影响有所不同。高温时,沥青混合料劈裂强度随油石比的增大而波动变化,但影响较小;常温时,劈裂强度随油石比的增大呈抛物线形变化,出现峰值;低温时,劈裂强度随油石比的增大呈增大趋势。在相同的加载速率下,劈裂强度随温度的升高而减小。在常温及高温条件下,劈裂强度最大值及其对应的油石比均随温度的升高而减小。-10℃时的劈裂强度对加载速度的变化比较敏感。     

不铺设和铺设玻纤格栅的路基建筑垃圾填料力学特性研究

针对不铺设和铺设玻纤格栅两种不同工艺填筑路基所使用的建筑垃圾试样开展不同围压下的三轴压缩试验。结果表明:不同围压下建筑垃圾试样的应力-应变关系在初始段近似线性增加，低围压下试样有明显的峰值应力，高围压下试样的偏应力并无明显峰值而是随轴向应变持续缓慢增加；不铺设和铺设玻纤格栅建筑垃圾的黏聚力、内摩擦角、弹性模量E₅₀差异很小，割线模量E_sec随应变呈先增大后减小的趋势，且围压越大E_sec越大。因此，铺设玻纤格栅后有利于提高以建筑垃圾作为填料路基的整体稳定性。     

类岩石材料裂纹单轴压缩扩展行为研究

构建可靠的裂隙网络模型是岩质边坡、隧道和地下矿山巷道等各类岩体工程稳定性研究的基础。开展室内试验，研究含不同尺寸、不同倾角裂纹岩样在单轴压缩下的力学行为。结果表明：类岩石试样的峰值强度随裂纹倾角的增大而减小，且随裂纹倾角的增大，峰值应力对应的应变减小、幅度较大，类岩石试样在峰值强度后，表现出准脆性破坏特点；裂纹尺寸对试样的峰值应力和对应的峰值应变有较大影响，随裂纹尺寸增大，试样的峰值应变增大，但裂纹的形状（圆形和矩形）对峰值应力、应变的影响较小；验证了最大周向应力理论得到的在不同裂纹倾角下的开裂角，与单轴压缩下到不同裂纹倾角进行比较，发现在裂纹倾角较小时裂纹的开裂角与试验得到的相差不大，约7.39%～11.82%；而裂纹倾角增大时，相差较大，约33.15%。     

双螺杆挤出胶粉改性沥青流变性能研究

为解决橡胶沥青黏度高、掺量低的问题，用双螺杆挤出法对胶粉进行脱硫，同时为了进一步解决螺杆高温挤出时胶粉力学性能损失大的问题，采用双螺杆分别在低温（低于170℃）120℃、160℃和高温200℃、240℃挤出胶粉，再分别以20%、30%、40%的胶粉掺量（质量分数）制备12组胶粉改性沥青。通过溶胶含量试验，测试胶粉的脱硫程度；采用布氏黏度试验、动态剪切流变试验（DSR）、多应力蠕变恢复试验（MSCR），研究挤出温度、胶粉掺量对胶粉改性沥青加工流动性能、流变性能的影响规律。结果表明：采用活化工艺结合双螺杆挤出工艺制备的胶粉溶胶含量有较大提高，160℃挤出温度下溶胶含量较120℃挤出温度下溶胶含量提高了2.13%；黏温曲线中，活化挤出胶粉改性沥青相比橡胶沥青黏度降低较为明显，说明活化挤出工艺能很好地改善橡胶沥青黏度高的问题；随着挤出温度的升高，胶粉改性沥青复数剪切模量逐渐降低，同时在低频区相位角不断增大，意味着弹性性能逐步减弱；挤出温度为120℃和160℃时，胶粉掺量的增加能改善沥青高温性能和弹性恢复性能，但温度升至200℃及240℃时，高温性能随掺量增加有所降低，240℃时弹性恢复性能也开始降低；12组样品中160℃挤出温度条件下，各掺量胶粉改性沥青流变性能较好，加工流动性能也相比橡胶沥青有较大改善。     

某隧道高地应力近水平岩层白云岩三轴试验研究

依托某高地应力近水平岩层硬脆围岩隧道,通过现场钻孔取芯进行岩芯三轴压缩试验。研究表明：白云岩在低围压下发生张拉劈裂和剪切破坏,在高围压下主要发生剪切破坏。通过三轴试验,得到高（30、35 MPa）低（10、15 MPa）不同围压下白云岩的应力-应变关系,通过绘制应力莫尔圆获得白云岩的强度参数：弹模E=31.91 GPa,黏聚力c=22 MPa,内摩擦角φ=47°,并得到白云岩的强度表达式,可为原岩应力的获取提供依据。     

温度对旋转钻进破岩功耗的影响研究

岩石在常温、常压下的变形破坏理论已非常成熟，但随着钻探深度不断的增加，岩石将要面临高地温、高围压的环境，这些因素将直接影响钻进过程。通过研究旋转钻进过程中能量的传递转移，建立岩石破碎的简化模型，利用单位体积破岩能耗来探究温度对钻进过程的影响。研究结果表明:随着钻进深度的增加，在一定的围压作用下，温度升高而岩石的弹性模量却逐渐减小，压入深度随温度升高呈抛物线形上升，破岩功耗随温度呈曲线上升，并在经过阀值温度400℃后趋于平缓。     

酸性溶液对花岗岩力学特性及微观结构的影响

为探究酸性溶液作用下花岗岩力学特性损伤机制，在pH值分别为7、5、3的化学溶液中对花岗岩试件进行72 d饱和处理，然后对饱和试件和自然干燥试件进行三轴压缩试验、核磁共振试验、电镜扫描试验（〖WT５”《TNR》〗scanning electron microscope, SEM〖WT５”ＢＺ〗）及X射线衍射试验，并对比分析不同化学溶液作用下花岗岩试件三轴抗压强度损伤、变形特征及力学参数的变化规律。试验结果表明： 1）花岗岩试件的三轴抗压强度、弹性模量及黏聚力随酸性溶液pH值降低而减小，泊松比随着pH值的降低而增大； 2）在酸性溶液的腐蚀作用下，试件内斜长石及方解石等矿物成分的消耗导致试件内部结构疏松程度增加，强酸作用下伴有微裂隙产生； 3）与自然干燥状态下的试件相比，在围压20 MPa的条件下经pH=3的酸性溶液酸化处理后的试件，其偏应力峰值强度降幅达39.94%； 4）花岗岩在酸性溶液作用下，部分矿物溶解、迁出，使得孔隙结构不断劣化产生大量次生孔隙，且酸性溶液pH值越低，中、大孔隙占比越高。     

高铁路基粗粒土填料静力特性大型三轴试验研究

选取宁杭高铁德清站路基填料站现场典型粗粒土填料制备试样,在100,150,200,300 kPa围压下开展大型三轴固结排水剪切试验,得到相应的应力-应变和体变特性曲线.试验表明:围压越大,偏应力达到稳定值所需的轴向应变越大,当围压为300 kPa、轴向应变达到15％时,偏应力仍在继续增长.不同围压条件下的试样剪切初期均...     

水射流辅助机械滚刀破岩试验研究

为解决极端软硬不均、极硬岩（硬度超过180 MPa）等复杂地质条件下，隧道掘进机破岩过程中刀具破岩效率低及“啃不动”的问题，采用滚刀岩机作用综合试验台，搭载高压水射流装置，采用不同的水射流参数及掘进参数对花岗岩试样开展破岩试验，研究不同条件下水射流辅助机械滚刀破岩对掘进参数及效率的影响。通过试验获得水射流破岩合理的靶距与压力，探明水射流与机械滚刀交叉轨迹复合破岩、同轨迹复合破岩相对于纯机械滚刀破岩刀盘推力、转矩及破岩效能的变化特性。     

单轴压缩下不同长度单裂隙岩体能量损伤演化机制

为探寻裂隙岩体变形破坏过程中内在的能量演化机制,基于岩石能量耗散理论和室内试验数据,研究了单轴压缩条件下单裂隙岩体变形破坏过程中各能量指标(总能量、弹性应变能及耗散能)演化规律,分析了裂隙长度变化对岩样力学特性、破坏模式、各能量指标及峰前能量突变幅度的影响规律.研究结果表明:裂隙岩体的峰值强度、峰值应变及弹性模量均随裂...     

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。     

高黎贡山隧道花岗岩岩石高温单轴压缩试验研究

高黎贡山隧道位于特定的高地应力和高地热条件下,施工中可能发生岩爆。为了查明高温下隧道硬质岩的物理力学性质,以占隧道硬质围岩绝大部分的花岗岩为代表,进行了高温单轴压缩试验,以期为工程岩爆评价提供较为科学的依据。研究结果表明:从试样应力-应变关系曲线的形状看,主要为Ⅱ型破坏,有发生岩爆的可能。