再生混凝土材料抗压强度尺寸效应试验研究

以废弃的混凝土为原料配制了多组再生粗骨料不同取代率下的立方体和棱柱体再生混凝土试件,对其进行抗压强度尺寸效应试验,得出了再生混凝土抗压强度尺寸效应系数,并对其进行了综合分析.结果表明:在相同条件下再生混凝土抗压强度的尺寸效应具有抗压强度随着试件尺寸增大而减小的基本规律.     

纤维束强度理论与土体抗剪强度的尺寸效应研究

从结构破坏的尺寸效应人手，利用纤维束强度理论，得到了材料的宏观统计力学效应。并以土力学强度试验中广泛应用的小尺寸、中尺寸和原位大尺寸抗剪强度试验为基础，对某土体强度进行了统计分析和蒙特卡洛模拟，统计结果揭示了土体强度的统计尺寸效应。研究认为，岩土体不同尺寸试样试验具有不同的强度值，按纤维束强度理论解释较为吻合；当试件尺寸大于中尺寸后，强度参数趋于稳定，其试样的强度代表性更好。     

开挖尺寸效应对基坑稳定性的影响分析

国内规范最主要的基坑抗隆起稳定性计算方法为圆弧滑动法,其假定滑动圆弧的圆心位于最下道支撑与围护墙的交点,但未考虑基坑开挖的尺寸效应,导致窄基坑设计偏于保守。为综合分析各种基坑抗隆起稳定性计算方法的差异性,研制基坑稳定性分析软件,并利用有限元强度折减法对各种计算方法进行对比分析。结果表明:基坑开挖尺寸对基坑抗隆起具有一定影响,相同条件下,开挖尺寸越小,其抗隆起安全系数越大,影响也更为显著,规范设计就越偏于保守;当增大开挖尺寸时,其对抗隆起安全系数的影响逐渐减小。     

岩石(体)波速与强度的宏观定量关系研究

研究目的:岩石(体)纵波速度、抗压强度是评价岩体强度、稳定性、围岩分级十分重要的指标。本文利用大量试验数据,统计各种地层岩石纵波速度、抗压强度平均值,从宏观上回归分析岩石(体)纵波速度与抗压强度的关系,建立二者相互预测的宏观定量模型,这对评价岩体质量、隧道围岩分级、节省测试费用、缩短工期、检验测试结果可靠性具有重要实际意义。研究结论:(1)岩石(体)致密、坚硬、完整、新鲜,纵波速度就高;反之,岩石(体)质软、风化严重、含水多、结构面多、孔隙多,纵波速度就低。(2)岩石纵波速度与岩石单轴抗压强度的立方根成正比;岩体纵波速度与岩石单轴抗压强度的立方根和岩体完整性指数的平方根之积成正比。(3)岩石(体)纵波速度与单轴抗压强度的宏观定量关系模型可信度较高。     

灰岩三轴循环力学特性及能量演化特征试验研究

岩石的三轴力学特性及变形破坏特征对于指导地下工程稳定具有重要的意义。针对徐州地铁地层中灰岩开展了常规三轴和三轴循环加卸载试验,基于围压变化,分析其应力应变曲线、强度特征、破坏模式和能量演化特征,确定了灰岩力学特性及能量演化特征。具体结论如下,围压的升高会造成灰岩的弹性模量、变形模量、峰值强度和损伤阈值均逐渐增大,破坏模式由拉伸破坏转变为剪切破坏;三轴循环加卸载下灰岩的材料属性劣化程度要低于常规三轴,裂纹的贯通网络要比常规三轴的更为复杂;循环加卸载过程中能量演化呈现不同趋势,可依据单个循环内弹性能快速降低和耗散能快速升高作为岩石破坏的前兆信息。研究结果可为徐州地铁隧道和硐室的开挖及支护提供一定的指导。     

混凝土三轴循环力学特性及能量演化特征试验研究

循环扰动荷载对地下工程稳定安全具有重要的影响。利用GCTS动态岩石三轴试验系统,对混凝土试样开展常规三轴及三轴循环加卸载试验,研究了循环荷载作用下混凝土的力学特征、变形机理及能量演化规律。研究结果表明：三轴循环加卸载条件下混凝土峰值强度低于常规三轴峰值强度;随着循环次数增加,滞回环面积及塑性应变逐渐增大,试样损伤逐步加剧;混凝土试样破坏时弹性模量逐步降低,相同加载次数时弹性模量随围压增大而不断增大,试样刚度增大;随着循环次数增大,每个循环内总能量密度及耗散能密度都呈现出缓慢增大-急剧增大-减小的趋势,单个循环内总能量及耗散能密度的急剧增大可作为判断混凝土试样损伤破坏的前兆信息。     

混凝土劈裂抗拉强度尺寸效应的细观数值研究

为从细观结构上研究混凝土的劈裂抗拉强度及其尺寸效应,采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,在细观层次上将混凝土看成是由硬化水泥砂浆体、粗骨料颗粒及二者问的黏结带构成的三相非均质复合材料;利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和劈裂抗拉,并对其劈裂抗拉强度尺寸效应进行了研究.结果表明:骨料与砂浆的界面是混凝土劈拉破坏的薄弱环节,混凝土试件的劈裂抗拉强度存在明显的尺寸效应,所采用的数值模拟计算方法基本可行.     

卸荷岩体强度与破坏特征试验研究

为进行不同卸荷应力路径下岩石强度与破坏特征研究,对红砂岩进行三轴压缩与峰前、峰后和峰前逐步卸除围压轴压随动减小的试验研究。在此基础上分析得到,在卸围压的过程中轴向应力和围压均随应变的增大而呈线性减小且其下降模量随着围压下降速率的增加而增加。试样在卸围压破坏后的残余强度与其卸除围压水平大小呈直线关系,岩石的破坏为脆性破坏,而且从其剧烈程度来讲,峰前卸围压的大于峰后卸围压,峰后卸围压又大于加载试验。     

单节理岩体强度试验研究

从理论和经验两方面阐述单节理岩体的强度特征及其确定方法,结合实际的隧道工程岩体,对加工制备的5组完整岩石和含单节理岩石样品进行室内轴向压缩强度试验,应用基于细观离散的三维颗粒流程序PFC3D仿真室内试验结果,从而确定出数值试验中相应岩石和节理的基本细观输入参数。在此基础上,通过对实际工程进行地质调查构建节理岩体结构的理想地质模型,输入岩石与节理的基本细观参数,实现对大尺度单节理岩体进行数值预测的强度试验,并获得实际工程岩体的应力—应变关系及相关的强度特征。试验研究表明:节理的存在降低岩体的强度,改变岩体的延性;岩体中同组的不同节理间存在相互的强度弱化作用,作用的结果导致岩体的总体强度下降,因此简单地分步应用单节理理论预测含多节理的岩体强度是不可行的;基于岩体结构,应用室内试验与数值试验相结合确定大型节理岩体强度的方法是可行的。     

粉煤灰和硅灰对高强度纤维水泥基材料力学性能影响研究

基于纤维水泥基复合材料的发展和工程应用实际,探讨不同粉煤灰和硅灰掺量对高强度纤维水泥基材料抗压强度、抗折强度以及韧性的影响。研究结果表明:粉煤灰和硅灰的掺加会显著影响高强度纤维水泥基材料的力学性能,具体优化掺量为50%的粉煤灰和15%的硅灰可以使高强度纤维水泥基材料抗折强度增强到19.5 MPa,抗压强度提高至75.2 MPa,折压比达到0.26左右,比普通纤维混凝土在抗折和抗压强度上分别提高了35%和40%,折压比也提高了6%左右,说明该优化配合比能明显增强高强度纤维水泥基材料的抗压强度、抗折强度和韧性,可为该材料的工程应用提供参考。     

高速铁路路基红层泥岩填料力学特性试验研究

研究目的:本文主要研究红层泥岩的击实性质、CBR承载比、模拟路基荷载下的膨胀率、无侧限强度、三轴剪切强度及压缩模量,用以验证将红层泥岩用作高速铁路路基及基床填料的适应性.研究结果:得出了红层泥岩的最大干密度、最优含水量、浸水前后的强度及变形特性、CBR承载特性与膨胀特性等物理力学特性;结合达成新线试验段的试验研究及施工,分析了高路堤浸水前后的变形特性,提出了在实际工程中使用红层泥岩填料填筑路基的意见和建议.     

滑带土残余强度参数试验研究

研究目的：评估滑带土残余强度，为滑坡稳定性研究和滑坡防治工程设计提供可靠的强度参数。 研究方法：滑坡现场调研，以现场大剪试验与室内土工试验为主，理论分析为辅。 研究结果：滑带土的峰值强度和残余强度比较接近，成线性关系；塑性指数能较好的用来估算残余强度。 研究结论：沿古滑坡滑动带复活或滑坡存在一定的蠕动变形情况下，滑带土的抗剪强度可近似采用残余强度值。现场试验表明，剪应力一剪位移曲线具有明显的峰值，且经过一定的剪切位移后，残余强度才出现。残余强度试验值与反算法得出的参数值较为吻合，现场试验被证明是评估滑带土残余强度的有效途径。     

饱和对水泥改良土抗压强度与弹性波速及其相关性的影响

用固结不排水三轴剪切试验方法和透射法,分别测定改良土的抗压强度和弹性波速,从而研究饱和对水泥改良土抗压强度、弹性波速的影响以及两者的相关性。结果表明,水泥改良土含水量的变化对其强度、弹性波速的影响较大。试样饱和后,2种水泥改良土的抗压强度和剪切波速大约分别降低30%和20%左右,而压缩波速却明显增大。不同养护龄期、不同灰土配比条件下,饱和前后抗压强度与剪切波速具有一致的变化趋势,它们之间存在良好的相关性,其相关系数大于0.95;由于饱和导致改良土的压缩波速增加,不能反映其强度的弱化,因此,剪切波速是评价水泥改良土强度特性变化的重要指标。     

高强型CA砂浆力学性能影响因素及力学机理研究

为了解高强型CA砂浆主要组成材料对力学性能影响,研究乳化沥青与水泥质量比、砂灰比对CA砂浆强度和弹性模量的影响;并采用扫描电镜观察CA砂浆水泥沥青微观胶凝结构和CA胶浆与砂界面情况,分析CA砂浆力学性能微观机理。结果表明:随乳化沥青与水泥质量比增加,CA砂浆28d轴心抗压强度和弹性模量显著下降;随砂灰比增加,CA砂浆弹性模量无明显变化,28d轴心抗压强度开始无明显变化,之后大幅度下降;水泥沥青微观胶凝结构特征和CA胶凝材料与砂的界面黏结决定CA砂浆力学特点。因此,合适的乳化沥青与水泥比和良好流动性能是CA砂浆良好力学性能的保证。     

察尔汗盐湖岩盐路基应力作用下溶蚀特性试验研究

为研究察尔汗盐湖岩盐路基在应力作用下的溶蚀特性,对察尔汗盐湖岩盐试样通过控制围压、轴向应变和溶蚀时间的方法,并采用位移加载方式,进行单轴和三轴压缩条件下的岩盐应力-溶蚀耦合效应的力学试验,得出了岩盐在应力作用下的溶蚀特性:(1)随着围压的增大,岩盐溶蚀质量呈现逐渐减小的趋势,即在岩盐收到较大侧向限制时,岩盐在上部荷载作用下产生了较小的塑性变形,减少了水溶液与岩盐的接触面积,从而使溶蚀速率减缓;(2)荷载作用下,岩体所产生的裂缝加大了水溶液与岩盐颗粒的接触面积,即在处理岩盐地基时需考虑减小岩盐地基岩体的孔隙。     

广义HOEK-BROWN经验准则在边坡岩体力学参数估计的应用研究

岩体因结构面切割作用而具有非均质、各向异性和不连续性的特性,这使得岩体强度与普通均质材料强度有所区别。工程实践中,岩体力学参数只能通过原位试验或经验公式进行估计。原位试验费钱费力且部分地区无法进行试验,因此通过经验公式获取岩体力学参数是很好的选择。广义Hoek-Brown强度准则考虑岩体结构、岩块强度、岩体扰动等多方面因素,能够很好反映岩体非线性破坏特征,利用该准则可对边坡岩体力学参数进行估计。通过量化GSI的广义Hoek-Brown强度准则估算吉尔木隧道出口边坡岩体力学参数,结果表明:该方法估计获得的参数是合理的。通过计算表明边坡主体部分岩体单轴抗压强度为1.5 MPa,变形模量为4 GPa,抗剪强度指标C=0.6 MPa,φ=32°。广义Hoek-Brown强度准则在高陡边坡岩体参数的估计中能更加方便、及时、准确地反映岩体的实际情况,在工程实践中具有很好可操作性。