冻融岩石损伤劣化及力学特性试验研究

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采用实验研究与损伤力学理论分析相结合的研究方法,对砂岩和页岩进行开放饱水状态下的冻融循环试验,并对经历不同冻融次数后的岩样进行单向受力状态下的力学特性试验;分析了岩石的冻融损伤劣化过程,系统研究了岩石的强度与变形特性、应力-应变曲线及损伤扩展力学特性随冻融循环次数的变化规律,并对两种岩石冻融损伤的同一性和差异性进行比较。研究表明:砂岩的冻融损伤劣化模式主要为剥落模式和断裂模式,最终由于冻融损伤而崩解;而页岩为裂纹模式,冻融耐久性相对较强。随着冻融循环次数的增加,两种岩石的弹性模量及强度减小,应力-应变曲线压缩性增大,弹性增长段减小;砂岩表现出延性增强,脆性减弱的特征,而页岩在冻融循环达到一定次

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岩石损伤劣化及力学特性试验研究

采用实验研究与损伤力学理论分析相结合的研究方法,对砂岩和页岩进行开放饱水状态下的冻融循环试验,并对经历不同冻融次数后的岩样进行单向受力状态下的力学特性试验;分析了岩石的冻融损伤劣化过程,系统研究了岩石的强度与变形特性、应力-应变曲线及损伤扩展力学特性随冻融循环次数的变化规律,并对两种岩石冻融损伤的同一性和差异性进行比较。研究表明:砂岩的冻融损伤劣化模式主要为剥落模式和断裂模式,最终由于冻融损伤而崩解;而页岩为裂纹模式,冻融耐久性相对较强。随着冻融循环次数的增加,两种岩石的弹性模量及强度减小,应力-应变曲线压缩性增大,弹性增长段减小;砂岩表现出延性增强,脆性减弱的特征,而页岩在冻融循环达到一定次

2020-05-23
1.03MB
含孔隙岩石损伤本构模型

针对现有损伤本构模型所存在的局限与不足,在深入研究孔隙岩石变形破坏特征的前提下,将岩石视为孔隙、损伤与未损伤3部分。以孔隙率反映岩石体积变化,基于weibull随机分布,依据损伤力学原理,确立含孔隙冻融岩石的损伤本构模型,并以理论表达的形式确定模型参数,最后利用冻融岩石的力学特性试验结果验证其合理性。结果表明:推导的本构模型与试验结果吻合较好,且岩石初始阶段时孔隙压密以及应变软化特性都能更好地反映出来;通过峰值条件获得的模型参数表达式,可反映冻融岩石的损伤演化与变形破坏的一般规律,增强了模型的适用性。

2020-04-30
413KB
内摩擦角对岩石损伤本构模型的影响探讨

基于Weibull随机分布和损伤力学理论,从岩石变形全过程的特点入手,选用Drucker-Prager准则,建立能反映冻融岩石各变形阶段特征的损伤本构模型,通过冻融砂岩常规三轴压缩试验,运用Mohr应力圆,获得不同冻融循环次数下砂岩的黏聚力和内摩擦角,由模型理论曲线与冻融砂岩试验曲线对比分析,验证模型的合理性,通过变动内摩擦角,分析摩擦角对模型是否存在影响。结果表明:基于Drucker-Prager准则获得的理论曲线与试验曲线吻合较好,验证了模型的合理性;内摩擦角对分布变量的影响较大,且是线性关系,但对损伤本构模型没有影响或影响不大。研究成果对岩石本构关系的建立有较好的参考价值。

2020-04-27
1.79MB
岩石变形全过程损伤模型及其参数

寒区岩石受到荷载及冻融循环的作用,考虑岩石微元破坏的特点,将其简化为冻融损伤、受荷损伤及未损伤3部分组成。基于损伤力学理论,通过探讨冻融损伤变量、受荷损伤变量以及总损伤变量之间的关系,假定岩石微元破坏符合D-P准则,建立冻融与荷载作用下考虑残余强度的岩石损伤本构模型,并由冻融砂岩力学特性试验验证其合理性;在此基础上探讨了模型参数对岩石损伤本构关系的影响。结果表明:不同冻融次数及围压作用下的模型理论曲线与试验曲线较为吻合,较好地描述了岩石变形的全过程;模型参数对岩石损伤前及破坏后残余段的应力应变曲线几乎没有影响,但对损伤阶段的影响较大。研究成果将会对寒区岩石损伤演化认知具有较好的参考价值。

2020-05-14
765KB
过程中岩石内部热传导弛豫特性研究

为了研究冻融过程中岩石内部的传热规律,对冻融过程中类岩石试件内部的温度变化进行了定点监测,基于实测的不同温度下岩石热参数构造了显热容模型,并对冻融过程中岩石内部热传导弛豫现象和温变规律进行了模拟和分析。研究结果表明:冻融过程中饱和岩石内部出现了明显的热传导弛豫现象,温变曲线呈现三区段变化特征;构造的显热容模型可以较好地模拟出冻融过程中的热传导弛豫区段;建立了考虑热弛豫现象的冻融岩石温度场模拟方法,模拟结果与实测结果吻合度较好。

2020-04-29
346KB
沥青混合料损伤特性研究

沥青混合料冻融损伤特性研究,李兆生,谭忆秋,为了研究沥青混合料冻融损伤过程,基于Maxwell模型建立了沥青混合料冻融损伤本构方程,以冻融后的劈裂强度作为损伤变量,分析沥青�

2020-01-10
345KB
循环条件下岩石物理力学指标相关性分析

为了得到冻融循环条件下岩石强度指标与物理指标的关系,在室内实验和理论分析的基础上,建立了冻融循环过程中岩石抗压、抗剪强度力学指标与纵波波速、孔隙率物理指标的关系。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石的孔隙率增大,纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力降低;冻融循环条件下粗砂岩的孔隙率、纵波波速与单轴抗压强度、弹性模量、黏聚力之间具有良好的相关性。通过测量经历不同冻融次数的岩石的孔隙率和纵波波速,较好地反映出冻融循环过程中岩石强度的衰减关系。

2020-04-23
454KB
酸性环境中砂岩损伤特性的实验研究

酸性环境中砂岩冻融损伤特性的实验研究,李杰林,周科平,对H2SO4溶液和纯水浸泡的砂岩,进行了30次冻融循环实验,并对冻融循环后的岩样进行了核磁共振测量和劈裂破坏测试,得到不同冻融循�

2020-01-09
467KB
基于核磁共振技术的砂岩损伤研究

基于核磁共振技术的砂岩冻融损伤研究,李杰林,周科平,为了研究砂岩的冻融损伤特性,对砂岩岩样共进行了180次冻融循环实验,利用核磁共振技术对冻融循环后的砂岩进行了检测和核磁共振成

2020-01-09
1.49MB
基于NMR技术的充填体孔隙结构的损伤演化特征

为了研究在反复冻融循环条件下充填体内部孔隙结构的变化规律,运用核磁共振(NMR)技术对0、50、100和200次冻融循环后的试样细观结构损伤进行扫描,获得核磁共振弛豫时间T2谱,并对循环后试样进行拍照记录;在此基础上,分析了试样孔隙演化的规律和细观结构损伤的机理。结果表明:由T2分布曲线可以反映冻融循环作用下试样内部孔隙的演化和扩展特点;随冻融循环次数的增加,表征材料孔隙率大小的T2谱面积呈现初期增加速度较快,后期增速减小的规律,其中小孔隙比例随循环次数增加而减小,大孔隙比例随次数增加而增大;通过探讨孔隙结构演化机理,提出冻融循环中渗透力和冻胀力共同作用是砂浆结合面出现破坏而形成连通裂隙的根本

2020-05-05
381KB
损伤后引气混凝土三轴强度准则研究

冻融损伤后引气混凝土三轴强度准则研究,徐向锋,杨为民,青岛海湾大桥为我国北方冰冻海域建设的第一座跨海大桥,为了有效评估冻融后承台引气混凝土的力学性能,开展了引气混凝土在冻融作

2020-01-10
406KB
非饱和损伤混凝土的气体渗透率和毛细吸水率研究

非饱和冻融损伤混凝土的气体渗透率和毛细吸水率研究,邢秉元,周春圣,论文利用快速冻融循环的方法来制备含有不同程度均匀微裂纹损伤的混凝土试件,采用冻融循环次数、相对动弹性模量和超声损伤指标来

2020-02-02
298KB
硫酸盐腐蚀与共同作用下井壁混凝土损伤劣化研究

通过试验研究了初始损伤井壁混凝土随硫酸盐腐蚀和冻融循环次数的增加,其质量、超声波传播速度及强度等的变化,运用损伤力学对损伤进行定量评价和参数拟合并借助环境扫描电镜观测分析混凝土微结构的变化。试验结果表明,随着腐蚀和冻融周期循环次数的增加,混凝土的质量呈先增大后迅速减小,超声波传播速度和抗压强度逐渐减小,初始损伤加剧了混凝土性能的劣化;冻融在混凝土损伤劣化中起主导作用,其引起的破坏作用远大于硫酸盐腐蚀。在冻融因素作用下,初始损伤对混凝土性能劣化的影响明显增强;腐蚀和冻融的叠加作用引起混凝土内部微裂纹的产生和连通,而初始损伤的存在使得微裂纹网络体系更加发达,呈现龟裂状延伸和扩展。

2020-05-15
320KB
后花岗岩孔隙发育特征与单轴抗压强度的关联分析

为了研究冻融后岩石的孔隙特征与力学性质之间的关系,对冻融后的花岗岩进行了核磁共振测试和力学试验,分别分析了NMR孔隙度和谱面积与单轴抗压强度之间的关系,并将岩石核磁共振成像结果与力学破坏特性进行了关联分析。研究结果表明:孔隙的发育程度对岩石的力学损伤有重要的影响,岩石的NMR孔隙度和谱面积与单轴抗压强度之间的关系式均为指数分布,岩石内部的孔隙分布情况与其力学性质和宏观破坏特征之间存在一定的联系;采用分形理论对冻融后花岗岩的孔隙发育特征进行了描述,得出了冻融花岗岩孔隙发育的分形维数。分析表明,冻融作用下岩体内的裂隙产生及其演化具有自相似性,分形维数值越大,孔隙越发育,其单轴抗压强度就越小。

2020-05-23
537KB
循环作用下土体特性研究进展

中国具有广大的季节性冻土地区,研究冻融循环作用下土体的物理力学特性,对需满足一定强度及稳定性要求的寒区工程建设与防护具有十分重要的指导意义。冻融循环试验是研究土体冻融特性的基础性试验,主要涉及冻融温度、冻融时长及冻融次数3个试验指标的选择,但目前相关学者的研究对此并未给出相对统一的参考依据,给试验方案的确定及试验结果的相互对照造成不便。对目前土体冻融破坏新进展进行了全面综述,分析并介绍了国内外冻融试验方案的确定思路,提出建议性方案;并论述了冻融温度、冻融次数、含水率、塑性指数等对土体冻融破坏的影响及冻融循环作用下土体物理力学性能的研究进展;最后,提出了目前关于土体在冻融损伤机理及本构模型等方面

2020-05-24
462KB
轻质烧结砖与污泥烧结砖试验

为研究冻融作用下轻质烧结砖和污泥烧结砖的抗冻性能,对轻质烧结砖和污泥烧结砖进行冻融试验研究,得到表观损伤、质量损失率、开孔孔隙率和强度损失率与冻融次数之间的关系。结果表明,轻质烧结砖冻融损伤速率发展较快,不适用于寒冷和严寒地区可能与水接触的结构。基于弹塑性力学理论分析了冻融破坏机理,结合材料损伤理论,提出了用冻融前后的开孔孔隙率增量表征的强度损伤方程。将此方程与试验数据拟合,分别得到轻质烧结砖和污泥烧结砖强度损失随开孔也隙率增量的变化关系。

2020-05-12
1007KB
循环条件下粗砂岩物理力学性质变化规律

岩体经受自然冻融循环过程后,其物理力学性质的劣化是引起岩石工程灾害的主要原因。借助于MTS815液伺服岩石试验系统对经历不同冻融循环次数的粗砂岩进行三轴压缩试验,研究经历不同冻融循环次数后岩石在不同围压下的强度和变形特性,分析冻融循环次数和围压对岩石强度和变形的影响规律。研究结果表明,在冻融循环次数一定的条件下,随着围压的增加,岩石的三轴抗压强度、弹性模量和峰值轴向应变逐渐增加,表明粗砂岩的破坏逐渐由脆性破坏向塑形破坏变化;在围压相同的情况下,随着冻融循环次数的增加,岩石的三轴抗压强度、弹性模量逐渐减小,峰值应力对应的轴向应变逐渐增加;随着冻融循环次数的增加,粗砂岩的黏聚力均呈指数衰减形式降低

2020-04-21
1.47MB
后循环荷载作用下红砂岩力学特性试验研究

为了研究寒区岩石在往复荷载作用下的力学性质,采用TAW-100微机控制岩石力学试验机及冻融循环试验箱对经历不同冻融循环次数的红砂岩进行常规单轴压缩试验和单轴循环加卸载试验。结果表明,随着冻融循环次数的增加,岩石的峰值强度、弹性模量逐渐减小,而峰值应变和泊松比逐渐增大,岩石的破坏则呈现出由脆性向延性转变的趋势;循环加卸载平均模量随冻融次数的增加迅速降低,单位体积耗散能则随加卸载应力水平的增加逐渐增大,但这一趋势随冻融循环次数的增加逐渐降低。

2020-05-16
354KB
循环对粉质粘土动力性能损伤的数学模型研究

冻融循环对粉质粘土动力性能损伤的数学模型研究,刘寒冰,魏海斌,通过粉质粘土冻融循环后的动三轴试验,研究了粉质粘土作为路基填料的动力特性,得出了动强度和循环荷载次数及冻融循环次数的数量

2020-01-20
539KB
环境下混凝土力学性能退化模型

冻融环境下混凝土力学性能退化模型,祝金鹏,李术才,基于混凝土冻融试验和混凝土细观力学对混凝土冻融后的力学性能变化进行了研究。混凝土冻融试验方面,采用快速冻融方法,对混凝土�

2020-01-19
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