改良废旧轮胎混合材料动力特性试验研究

为深入研究冻融循环条件下废旧轮胎颗粒材料的改良方法及动力特性,通过室内试验,确定了废旧轮胎颗粒材料的改良配比.利用改良后的废旧轮胎混合材料制备了若干试样进行动三轴试验,获得了不同温度、冻融循环次数和循环加载次数下试样的动应力-动应变关系曲线.试验结果表明:在动应变5％以内,混合材料试样的动应力-动应变关系曲线无明显峰值点,具有显著的应变强硬化特征;在-15～20℃范围内,试样的破坏强度随温度降低而增加,随冻融循环次数和循环加载次数增加而降低,而且两者对常温试样破坏强度影响较小,对冻结试样影响较大.     

颗粒材料双轴试验离散元数值模拟(英文)

为了得到颗粒材料的力学参数与试验条件之间的关系,选取5组粒径范围的颗粒材料,利用离散元方法生成初始试件,并数值模拟了其双轴试验,分析了不同围压对材料弹性模量和强度的影响,以及不同加载速率下材料的弹性模量、泊松比和强度的变化规律。提取了围压为10MPa与加载速率为0.03m.s-1时5组试件的应力-应变曲线,从微观角度给出了荷载作用后试件中的裂缝分布。模拟结果表明:随着围压的增大,5组试件的弹性模量和强度增大,增长趋势相对平缓,但粒径为9.50～13.20mm的试件出现较大波动;加载速率与弹性模量、泊松比、强度和裂缝初始应力基本呈二次多项式关系,最小判定系数为0.9009,最大为0.9959;在5组试件中,随着粒径的增大,由应力-应变曲线得到的应力峰值减小。     

土工袋竖向承载及循环压缩特性试验研究

土工袋技术近年来已被成功应用于房屋地基加固,具有较好的隔震效果,但其在动荷载条件下的变形特性尚未深入研究.为了进一步分析土工袋竖向承载能力及变形特性,开展一系列室内土工袋组合体无侧限极限抗压强度试验以及循环压缩试验,并通过控制循环次数、上部静荷载及循环荷载比值的大小研究其对土工袋组合体竖向应力、应变和动压缩模量的影响.试验结果表明：随着层数的增加,土工袋组合体极限抗压强度逐渐减小并趋于稳定值0.7 MPa,压缩模量峰值也随之减小并稳定于6.73 MPa;循环压缩试验初期土工袋组合体塑性变形显著,每一循环周期产生的竖向残余应变随着循环次数的增加逐渐减小并趋于0;动压缩模量在试验过程中基本保持稳定,不受循环次数的影响;随着上部静荷载的增大,土工袋组合体动压缩模量逐渐增大,上部静荷载为50 kN的土工袋组合体经过200次循环荷载作用后动压缩模量达到53.87 MPa;反之,循环荷载比值越大,动压缩模量越小,循环荷载比值为0.4条件下土工袋组合体在200次循环荷载作用后仍能达到49.39 MPa;在竖向动荷载作用下,土工袋能够满足其作为隔震材料的承载能力及稳定性要求.     

强度折减法分析干湿循环下红砂岩路堤边坡稳定性

通过红砂岩填料的室内干湿循环试验,得到红砂岩填料在不同干湿循环次数作用下的剪切强度,依据库仑定律反推出强度参数。红砂岩填料得到强度参数在干湿循环下有着较大幅度的强度衰减,对路堤边坡的稳定性影响巨大。基于强度折减法理论,结合室内试验得到红砂岩填料干湿循环下的强度参数,选用ABAQUS软件对选定的红砂岩路堤边坡稳定性进行分析,得到红砂岩填料边坡的稳定性随干湿循环次数的增多而减小,在干湿循环作用下边坡的稳定性系数由2.128降低到1.672,降幅约为21%。     

干湿循环作用下充填节理岩石压缩特性

为探明干湿循环作用对充填节理岩石压缩力学强度与变形破坏特征的影响，人工制备多种不同充填物的节理岩石试样，对其进行0(全程干燥)、1、5、10、15、20次干湿循环预处理，使试样产生一定的累积损伤；在此基础上，对充填节理岩石试样进行静态单轴压缩试验和动态冲击试验，并在动态冲击试验过程中借助高速摄像机观察充填节理岩石的冲击破坏特征。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加，充填节理岩石的静态和动态抗压强度不断降低，且降低幅度逐渐变小，20次干湿循环作用后岩样的静态和动态抗压强度总劣化度均为20%～30%;通过拟合发现岩样的动态抗压强度降低规律符合指数函数分布；随着干湿循环次数的增加，静态破坏模式由劈裂破坏逐步发展为剪切破坏，动态冲击中充填节理岩石破碎程度和充填节理层粉碎飞溅程度加剧，验证了干湿循环作用会严重影响充填节理岩石的变形破坏特征和动态抗冲击能力；应力波透射系数随干湿循环次数的增加而不断降低，20次干湿循环作用后岩样的应力波透射系数降低了约10%,说明干湿循环作用对应力波传播能力造成了显著影响。     

沥青路面水损害研究新方法

研制开发了评价路面材料抵抗动水压力破坏能力的试验仪器--高频高压动水压力发生器.该仪器可产生最大峰值1 MPa的正弦波形循环动水压力,频率为O～25 Hz.与三轴试验设备配合使用,可用来研究道路材料在循环动孔隙水压力冲刷作用下的力学性能,为进一步研究路面材料水损害产生的机理及防治措施提供了一种新的试验手段.该仪器运行稳定,功能完善,数据可靠,试验精度满足要求.对水泥稳定碎石试件的初步试验表明:在相同条件下试件的强度随冲刷次数的增加而降低,塑性变形随冲刷次数的增加而增大.     

膨胀土裂隙发育规律及与抗剪强度的关系研究

运用图像处理软件对不同干湿循环次数作用后的膨胀土表面裂隙参数进行提取,然后对试件进行低应力条件下的快剪试验,探讨了抗剪强度与裂隙参数的关系。研究结果表明;第1~2次干湿循环作用对裂隙的开裂影响程度较大,随次数的增加裂隙基本沿着原有的裂隙以变宽、变长为主,新裂隙发育较少;在第1次干湿循环后c值变化最明显,φ值受干湿循环次数作用影响不大;c值与裂隙率和分形维数具有良好的线性关系,可为裂隙参数来反算抗剪强度提供理论依据。     

硫酸盐干湿循环作用下烧结粘土砖劣化机理及强度预测

通过实验研究了粘土砖在浓度为10%硫酸盐干湿循环作用下质量、相对动弹性模量及强度退化机理,结果表明,粘土砖质量和相对动弹性模量随干湿循环次数的增加均表现出先略有增长,循环约30次后下降的规律,强度也是先增长而在循环约40次左右开始下降.采用灰色理论建立了硫酸盐环境下粘土砖强度退化预测函数,并与实验结果进行了对比,结果表明,模型预测值与实验值,除了个别点误差较大外,其余点上的误差均在5%以内,说明强度退化函数预测的合理性,并预测粘土砖使用寿命.     

列车荷载对板式无砟轨道力学性能的影响分析

为研究无砟轨道混凝土在客、货车作用下的劣化规律,基于损伤力学概念,引入损伤变量对混凝土室内循环加载进行试验研究. 首先,建立钢轨-扣件-轨道板-CA砂浆层-底座板-地基有限元实体模型,获取试件试验等效应力水平,通过列车车速确定加载频率,然后确定合理的荷载组合模拟工况;其次,应用MTS加载系统对混凝土试件进行循环加载测试,利用无损检测系统测试了不同加载次数下混凝土的动弹性模量以及抗折强度;最后,将动弹性模量和抗折强度作为损伤变量,根据测试结果得到不同应力水平、加载频率作用对轨道板材料力学性能劣化规律的影响. 试验结果表明:在客货车荷载作用下,动弹性模量的损伤程度在加载200万次时约为抗折强度的损伤程度的2倍;应力水平一定时,加载频率越小,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤程度越大,并且在10 Hz与15 Hz频率之间较明显;加载频率一定时,应力水平越大,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤越严重,应力水平为0.7的混凝土在1 000次左右的加载循环加载下发生破坏;低速的客货车荷载会加快混凝土初期损伤,较高速度的客货车荷载会加速无砟轨道结构后期损伤的发展.      

熔融石英砂动力特性动三轴试验

为探究振动荷载作用下熔融石英砂液化破坏过程中动变形和动强度变化规律, 促进透明土技术在岩土工程动力特性可视化模型试验中的推广和应用, 对构成透明砂土骨架结构的典型粒径(0.5~1.0 mm)熔融石英砂开展饱和试样动三轴试验; 研究了不同围压、加载频率和动应力比等试验条件下熔融石英砂试样的累积轴向应变、动孔压发展模式、动应力衰减、动弹性模量和阻尼比的变化规律, 并将试验结果与相同级配的标准砂进行了对比。分析结果表明: 熔融石英砂累积轴向应变随动应力比的增大呈现出由稳定型向破坏型转变的趋势, 加载频率为0.5~1.5 Hz时, 临界动应力比为0.150~0.175, 小于标准砂的0.200~0.225;升高围压、增大动应力比、降低加载频率会加快试样塑性应变累积, 缩短液化破坏时间; 熔融石英砂孔压发展模式随围压增大逐渐由Seed孔压模型向指数型过渡, 增大加载动应力会加剧液化破坏后孔压的振动幅度; 相同动应力比下, 熔融石英砂与标准砂的动应力与动应变呈现线性相关, 在围压大于200 kPa时, 二者动应力衰减幅度随围压的增大而逐渐减小; 熔融石英砂的动弹性模量和阻尼比表现为线性关系, 动弹性模量随动应变的增大呈现出双曲线型减小的趋势, 并随围压的增大而增大; 阻尼比随动应变的增加先增大后基本稳定在0.22, 发展曲线受围压影响较小。      

压实石灰黄土力学特性试验

通过对公路上广泛使用的灰土比为10％(重量比)、压实度为95％的压实石灰黄土进行三轴试验，测得了不同围压下压实石灰黄土的应力-应变曲线、体积变形曲线及侧向变形曲线，获得了压实石灰黄土的初始切线模量、初始切线体积模量、初始泊松比、峰值强度、峰值应变、残余强度和抗剪强度参数等力学指标。结果分析证明邓肯-张模型不适用于压实石灰黄土。可以使用改进的Saenz公式来表示其应力-应变关系。     

基于水岩相互作用的岩石力学性能研究

依托云南省富宁港一期工程,现场采集岩石试样,经过不同次数的干湿循环后作常规三轴压缩试验;对实测岩石力学性能参数进行回归分析,得到泥岩及砂岩在水岩相互作用下力学性能的变化规律;基于岩石弹性模量,应用连续介质损伤力学方法对比分析了泥岩及砂岩的损伤劣化特点;应用Hoek-Brown强度准则对岩石力学参数进行转换得到岩体综合强度参数;通过有限单元法得到不同次数的水岩相互作用下架空斜坡码头性能的变化特点。     

冻融循环对云贵高原尾矿土力学性质的影响

为研究尾矿力学指标在冻融循环过程中的弱化规律，基于冻融尾矿土的常规三轴固结不排水剪切试验，对冻融前后尾矿土的各项力学指标进行了分析. 首先对尾矿土试样进行开放条件下的冻融试验，设置0、1、5、10、15次冻融；然后对不同冻融次数下的尾矿土进行常规三轴固结不排水剪切试验，设置50、100、200、300 kPa 4组围压；最后基于试验结果，对抗剪强度、峰值抗剪强度及弹性模量等力学指标进行分析. 研究表明:冻融对尾矿土的力学性质影响显著，随着冻融次数的增加，其应力-应变关系曲线由应变软化型逐渐向加工硬化型发展；破坏形式由脆性剪切破坏转变为延性破坏，剪切过程中孔压负增长的趋势逐渐减弱至消失；抗剪强度指标、峰值抗剪强度及弹性模量逐渐降低，其中，尾矿土受第1次冻融的扰动最大，表现为有效凝聚力和有效内摩擦角分别降低了30.55%和6.33%；峰值抗剪强度下降比的平均值达42.66%，弹性模量下降比的平均值达33.61%；10次冻融后尾矿土的力学指标趋于稳定，从第10次到第15次冻融，有效凝聚力和有效内摩擦角分别降低2.94%和0.37%；峰值抗剪强度下降比的平均值和平均弹性模量下降比的平均值分别为2.53%和4.03%，建议采用冻融10次的力学指标作为工程设计的依据.      

红粘土裂隙发育及与低应力抗剪强度的关系研究

通过Matlab软件的图像处理功能对干湿循环作用后的红粘土表面裂隙参数进行定量分析,并进行低应力条件下的快剪强度试验,探讨了红粘土表面裂隙参数与抗剪强度的关系。结果表明;第1~2次干湿循环作用对表面裂隙最终形态的确定起主要作用。随干湿循环次数的增加,裂隙发育沿着原有裂隙扩展,以变宽、变长为主,新的裂隙较少,最终趋于一种稳定状态。裂隙的产生对土体抗剪强度有重要的影响,可通过裂隙率、分形维数与抗剪强度参数的良好的线性关系,来预测裂隙结构强度参数。     

水泥改良土力学特性试验研究

在大量动静三轴试验的基础上,研究了水泥改良土试样的应力．应变关系,掺和比及围压等影响因素,以及临界动应力、累计塑性应变、弹性应变及回弹模量的变化规律,同时,还研究了水泥土的回弹模量和动弹性应变与振动次数的变化规律．试验结果表明：水泥土的应力．应变曲线呈软化型,存在明显的应力峰值点;动应力存在一个临界值,土体的变形分为衰减型、破坏型及临界型;水泥土的临界动应力是素土的两倍以上,随掺和比的增加而增长,但增长趋势变缓．     

循环荷载下压实粉土的动态特性

为了研究交通循环荷载下黄河冲积粉土的动态特性,基于室内应力控制式动三轴试验,并考虑动应力、含水率两个因素的变化,研究了压实粉土的累积塑性变形、回弹模量及临界动应力的变化规律.试验结果表明:循环荷载下压实粉土的累积变形与动应力、含水率的高低均有关,动应力越大,累积变形随含水率增加而增长较快;压实粉土的回弹模量随动应力增加而缓慢降低,随含水率增加线性减小;压实粉土的临界动应力随含水率增加线性降低.     

机场道面混凝土冻融破坏评价指标

为了研究中国北方寒冷地区机场道面混凝土冻融破坏的评价指标,制作了3种不同抗冻性能的混凝土试件,采用快速冻融试验机对混凝土试件进行了冻融破坏试验,并用动弹仪DT-10W测试了试件的动弹性模量,分析了不同冻融循环次数作用下试件相对动弹性模量、压折强度、质量损失及表面剥落的变化规律,给出了机场道面混凝土冻融破坏的临界值。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件的压折强度均有不同程度的下降,其中抗折强度的损失较大,且试件表面剥落面积及深度增大,质量损失对试件表面平整度的影响严重。根据试件在冻融过程中相对动弹性模量与抗折强度损失、表面剥落与质量损失的规律,建议以300次快速冻融循环后混凝土试件相对动弹性模量不小于75%(抗折强度损失率不大于46%)和质量损失率小于1.0%(中等剥落)作为机场道面混凝土冻融破坏的评价指标。     

泥质岩崩解性状的模型试验研究

通过循环浇水-风干的过程模拟干湿循环作用,测试岩面剥蚀深度、裂隙宽度等,开展室内大模型的崩解试验研究。试验结果表明:泥质砂岩面崩解现象不明显,而泥岩显著;泥岩的收缩量明显大于泥质砂岩。岩面裂隙观测结果表明:浇水后泥质砂岩裂隙度与风干时间呈线性相关;泥岩裂隙度与风干时间呈非线性相关,包括初期快速增大阶段和后期缓慢增大阶段;风干时间长短与裂隙度受干湿循环影响的程度关联较大,短时间内,岩面裂隙度随干湿循环次数增加保持相同的波动状态,但干燥时间超过临界值后,裂隙度会突破原有波动状态,加剧干湿循环对裂隙的影响。试验成果还表明,施工过程的短期坡面冲刷不是影响边坡稳定的主要问题。     

不同孔隙率对高应力水平下混凝土强度的影响研究

在保证骨料组分相似的基础上,通过添加外加剂配置了3种不同孔隙率的混凝土,并对其开展了高应力水平下的三轴压缩试验,研究了混凝土应力—应变关系和强度变化规律,探讨了在不同围压下孔隙率作用的显著程度,并建立了考虑fck的强度预测模型以及临界平均应力预测模型.研究结果表明:在低围压下,孔隙率越小,产生同一轴向应变时所需的偏应力明显更大;孔隙率一定时,饱和度越大,极限应力越小,而且其受平均应力影响的程度逐渐减弱;随着孔隙率的增大,强度受饱和度变化的敏感性也在增强;利用提出的模型,可以有效预测不同平均应力下的混凝土强度,而且最大预测误差仅为8.6％.     

干湿循环对粉质粘土路堤边坡稳定性影响分析

反复干湿循环作用下粉质粘土强度参数发生衰减,抗剪强度降低,导致粉质粘土填筑的路堤边坡容易失稳破坏。粉质粘土路堤边坡的稳定性随干湿循环次数的增大而降低,稳定系数经过前3次较大幅度的降幅后逐渐趋于平稳状态。