水下爆炸冲击波反射压力计算方法的改进

重力坝是一类常见大型混凝土水工建筑。为探寻适用于其近区水下爆炸冲击波反射压力的计算方法,利用冲击波阵面上的质量、动量和能量3个守恒基本关系式,以及凝聚介质状态方程,严格推导出物理内涵明晰的刚性壁面水下爆炸冲击波反射压力计算方法。通过连续介质中冲击波速与粒子速度之间的关系,给出其中水的状态参数k的确定方法,揭示状态参数k随入射冲击波压力呈双指数衰减规律,发现入射压力在725 MPa以上时,k值的变化对冲击波反射压力计算结果有着重大影响。通过与Cole[12]、Henrych[14]和罗泽立等[15]提出的计算方法及数值仿真进行对比验证分析,结果表明:新提出的计算方法具有适用范围更广、计算精度更高的特点,且首次从理论上揭示水下爆炸冲击波反射压力系数范围为2.00~4.49。

掺合料对水泥基相似材料性能的影响研究

以水泥为凝胶材料,石英砂和重晶石为骨料,硅灰和矿渣粉为填料配制相似材料,研究填料种类、掺量对相似材料极限抗压强度和弹性模量的影响规律,以及养护时间对相似材料表观密度的影响规律。结果表明:水泥是相似材料强度的基础,矿渣粉对调整相似材料强度性能的能力大于硅灰;随室温养护时间的增加,强度等力学性能逐步增加,表观密度逐步降低,28天以后环比累计降低幅度仅1%。当水泥掺量8%,外掺1.5%~9.0%的硅灰和矿渣,能够配制强度为0.2~1.0 MPa,表观密度为1.3~1.8 g/cm3,弹性模量为20~110 MPa的相似材料,该类相似材料可以在地质力学模型试验中模拟软岩体。

深部岩体地质力学模型试验相似材料脆性的调整和表征

峰后脆性是深部岩体岩爆、分层断裂等变形破坏的决定性因素之一,因此深部岩体地质力学模型试用相似材料必须要重点考虑峰后脆性。在分析无机材料脆性机理的基础上,提出通过调整骨料粒径和水泥矿物组成以及使用掺合料等技术手段来调整水泥基相似材料的脆性;以石英砂—水泥—硅灰—水体系相似材料的破坏变形特征参数为基础,采用表观弹性模量来描述相似材料变形阶段的脆性,该参数具有数据处理简单、物理意义直观等优点。

基于多孔粉煤灰的水泥基相似材料自养护技术研究

为了提高水泥基相似材料在自然环境下的养护效果,采用多孔粉煤灰作为填料研究其对相似材料性能的影响规律。结果表明：水泥基相似材料中,水泥作为凝胶材料提供相似材料的强度;在空气中进行自然养护的条件下,通过掺入多孔粉煤灰,能够提高相似材料的力学性能。粗粉煤灰掺量5%时相对于没有掺时的强度增加值超过50%～100%,粗粉煤灰替代10%时又比替代5%的强度增加值超过20%～80%。由于粗粉煤灰具有不同尺寸的开口孔,在水泥浆体搅拌过程中这些孔可以吸收并储存适量的水,在水泥硬化过程中,这些储存在孔中的水就会逐渐释放出来,表现为对水泥基相似材料一定的自养护功能。

锦屏大理岩相似材料制备及其力学性能分析

基于深埋隧洞围岩岩爆模拟实验的需要,以锦屏大理岩为工程背景,采用石英砂、重晶石砂、重晶石粉、松香和酒精研制了一种新型的以松香作为胶结剂的岩石相似材料。通过多次试配总结了相似材料的制备方法,以粗细骨料质量比例和松香用量2个参数为主要变量,制作了16组不同配比的试样,开展了单轴压缩实验,并测算了试样的重度。实验结果表明,相似材料的抗压强度和弹性模量受松香用量的影响较大,拟合得到了抗压强度-松香掺量关系式,并计算得到了模拟锦屏大理岩的材料配比。为提高相似材料的适用性,对材料比重和弹性模量的调整方法进行讨论得出,可以将重晶石砂替换为石英砂以调节材料重度,在材料中掺入少量的硅油或橡胶粉,可以调节其弹性模量。

一种用于实验室浇筑型材料成型的一次性纸质模具

针对浇筑成型相似材料强度较低,极易在脱模时造成损伤等问题,研制了一种用于实验室浇筑型材料成型的一次性纸质模具,指出其具有结构简单、加工方便、易于拆模、造价低廉等优点,可以满足大批量标准试件浇筑成型的需求。

相似材料性能调节方法综述

相似材料是模型试验顺利开展的重要前提和基础。由于岩石和工况的多样性,难以找出一种材料能够完全满足不同工况模型试验的要求,因而在研究中对相似材料物理力学参数的调节具有重要意义。论文总结了近年来研制的主要相似材料,并对其物理力学参数的调节方法进行了分析,指出了目前研究的主要进展和不足之处。相关结论可为相似材料的研究提供参考。