不同冲击荷载下高温-水冷却花岗岩能量耗散特征研究

研究地热钻井施工中高温岩石冷却后的能量耗散特性,对提高岩石破碎效率至关重要。通过对分离式霍普金森压杆(SHPB)系统在不同冲击载荷下的动态试验,研究了高温-水冷却花岗岩的能量耗散特性。花岗岩的加热范围为25℃至1000℃。此外,还通过电镜扫描(SEM)和压汞试验(MIP)获得了该花岗岩的微观形貌和孔隙分布。以400℃为界,孔隙分布变化趋势可分为两个阶段:在400℃之前,微孔和小孔占比超过75.00%;当T≥400℃时,中孔占比迅速增加。此外,动态峰值应力和峰值应变随入射能量的增加而增加,而动态弹性模量的变化趋势不明显。当加热温度从25℃增加到800℃时,耗散能占比呈上升趋势,而加热到1000℃的花岗岩的吸收能量下降。当应变率在100 s^(-1)-120 s^(-1)之间时,能量利用效率最高。

隧道喷射混凝土防钙溶出复合掺和料的配制与性能研究

针对隧道出现的钙溶出结晶现象,基于室内试验,通过测定胶砂试件的钙离子溶出量、抗压强度、抗折强度等指标,并结合扫描电子显微镜对微观形貌进行了表征,优选出几种隧道喷射混凝土防钙溶出复合掺和料配方。结果表明:复合掺和料在3种不同配比下均能改善胶砂试件的钙离子溶出性能,最大提升率为32.41%;3种配比下胶砂试件的抗压强度均有增强作用,28 d龄期抗压强度最高可达40.32 MPa,抗折强度也有明显提升效果,较普通胶砂试件增长率为25.4%~33.8%。从微观形貌观察到,掺入复合掺和料的水泥石内部致密,无明显可供侵蚀性介质渗入的毛细通道,水化产物多,且有凝胶体生成,填充了结构孔隙,从机理方面揭示了复合掺和料对隧道防结晶有明显作用。

南腊隧道排水系统结晶堵塞机理与处置措施

在南腊隧道建设过程中,多处排水管被结晶体堵塞,给建设和管理造成很大困扰。通过现场调研和理论分析,研究隧道排水管内结晶体的主要来源和堵塞过程,结晶体由白色松软粉絮状逐渐发展为硬质板状或块状,水泥、地下水、隧道内二氧化碳是结晶体物质组成的重要来源,结晶过程主要包括排水管内溶液析出结晶体和排水管内结晶体的沉积与剥蚀。基于此,提出隧道排水系统的处置建议,即优化隧道排水系统设计、合理选择外掺料、提高排水管和混凝土的施工质量等,以降低钙溶出风险,减缓隧道排水系统的结晶堵塞病害。

阻垢剂研究进展及在隧道工程中的应用展望

文章提出利用阻垢剂预防或减少隧道排水系统结晶病害这一思路。首先,通过文献调研了目前阻垢剂的研究进展,总结了常见的阻垢剂种类,并对未来阻垢剂的发展方向进行了深度剖析;随后,将目前普遍认为的阻垢剂阻垢机理归纳为:螯合作用、晶格畸变作用、分散作用、再生-自解脱膜假说、阈值作用;最后,介绍了隧道排水系统结晶堵塞病害的形成过程及特点,分析了阻垢剂在隧道排水系统中的应用难点,为下一步阻垢剂的应用提供基础。

单轴压缩下加锚裂隙类岩石试块裂纹扩展试验及PFC^(3D)模拟

为探究锚杆对裂隙岩体的锚固效应及其对裂纹扩展的影响,分别制作裂隙倾角为15°、30°、45°、60°、75°以及90°的无锚和加锚类岩石试块,利用MTS816岩石伺服试验机进行单轴压缩试验,并采用声发射和数字照相技术对裂纹扩展过程进行同步监测和记录。此外,使用颗粒流软件PFC^(3D)进一步研究不同锚固角对裂纹扩展的影响。结果表明:锚固体的峰值强度、弹性模量以及起裂应力较无锚试块均有提高。锚杆的存在降低了拉伸裂纹萌生和扩展时的应力强度因子,能够有效限制拉伸裂纹的萌生和扩展,并且抑制剪切裂纹的出现。拉伸裂纹的萌生和扩展过程可分为初始阶段和加速阶段,加锚试块预制裂隙两端特征点的位移明显小于无锚试块。根据PFC^(3D)模拟结果,锚固角β=45°时,锚杆锚固作用最明显,随着锚固角度b的增加,拉伸翼裂纹发育程度先增高后降低,预制裂隙试块破坏模式由剪切破坏转为拉剪复合破坏,再转变为剪切破坏。该研究结果可为分析岩体工程的稳定性提供一定的参考。

结晶堵塞隧道调研与现场试验--以云南某隧道为例

本文以云南省某结晶堵塞高速公路隧道为例,通过现场调研、现场试验等手段,对该隧道的结晶体来源及预防措施进行了探析。结果表明:结晶体成分主要为CaCO_(3);结晶体CaCO_(3)中Ca^(2+)主要来源于水泥和速凝剂,CO_(3)^(2-)主要来源于地下水和CO_(2);利用20%掺量粉煤灰代替20%水泥,可以减少喷射混凝土的钙溶出作用。

高温–水冷却花岗岩动态压缩力学特性的应变率效应研究

为探究高温–水冷却花岗岩的应变率效应,使用MXQ1700箱式气氛炉制备200℃,400℃,600℃,800℃和1000℃共5种高温花岗岩试样并用水冷却,随后利用分离式霍普金森压杆系统对常温试样和高温–水冷却花岗岩试样进行4种不同冲击速率的动态压缩试验(冲击气压分别为0.30,0.40,0.50和0.60MPa)。此外,还通过压汞和扫描电镜试验获得高温–水冷却花岗岩试样的孔径分布、孔隙率和微观形貌。微观结果表明:试样内部损伤以400℃为界可分为两个阶段,400℃之前,高温–水冷却花岗岩试样内部以微孔和小孔为主,孔隙率低于2.20%,损伤较小,当温度超过400℃后,内部中孔比例快速增加,孔隙率上升,损伤随温度升高而加剧。应变率效应方面:在相同温度条件下,高温–水冷却花岗岩试样的动态峰值应力和峰值应变均随应变率的增加而增大,而弹性模量的应变率效应不明显;花岗岩试样破碎程度随损伤的增加而加剧,且分形维数随着应变率的增大而增加;分析内部损伤和外界冲击速度对花岗岩试样应变率的影响,并获得应变率随内部损伤和冲击速度变化的拟合公式。