岩石流变力学的研究现状及其发展方向

从岩石单轴压缩流变试验、多轴压缩流变试验、拉伸断裂流变试验、岩体及结构面的剪切流变试验、以及流变试验中的各种影响因素等来评述岩石流变试验的研究进展。同时从经验模型、元件模型、损伤断裂模型、基于内时理论的流变模型以及弹粘塑性模型等来对岩石流变本构模型的发展进行了回顾。最后,指出复杂应力路径下岩石的非线性流变、水力-应力耦合情况下的岩石流变、考虑各向异性的岩石流变等方面是今后需要进一步深入研究的问题。

粘土的蠕变-松弛耦合试验研究

本文对常规应变控制式三轴仪的耦合试验和应力控制式三轴仪的蠕变试验所确定的长期强度进行比较,验证耦合试验的适用性以及“单级加载”和“逐级加载”耦合试验结果的一致性。提出一种省样省时的“常规剪切与单级耦合试验相结合的新方法”。最后介绍了耦合试验中流变参数确定的思路和计算,这将提高耦合试验在研究和实用中的价值。

湿-热耦合作用下SBS改性沥青老化性能及老化机理研究

在沥青路面服役过程中,高温环境和水的作用可能加速沥青的老化。为探究高温多雨环境下SBS改性沥青的老化性能并揭示其老化机理,本研究将SBS改性沥青进行旋转薄膜烘箱老化和压力老化处理后,再进行80℃高温水浴老化24 h,以模拟湿-热耦合环境下沥青的老化过程。对经过上述处理的沥青和不同老化状态下(未老化、短期老化、长期老化)SBS改性沥青进行高温流变性能试验和红外光谱试验,对比分析湿-热耦合作用下SBS改性沥青的老化性能及老化机理。试验结果表明:在四种不同老化状态中,高温水浴老化后的SBS改性沥青具有最大的复数模量和最小的相位角;在高温和水环境耦合作用的影响下,SBS改性沥青的热氧老化进一步加剧;SBS改性沥青在各老化阶段的复数模量的增长规律与亚砜基和羰基的增长规律一致;同样温度条件下,水的存在会加速SBS沥青老化。

热等静压对Mg-14Gd镁合金扩散迁移及微观组织的影响

对稀土Gd含量较高的Mg-Gd合金进行了热等静压(HIP)工艺研究。结果表明,热等静压工艺可明显改善镁合金铸件中的微气孔、缩松等铸造缺陷;铸态Mg-Gd合金晶粒尺寸约为56μm。经过热等静压工艺处理后稀土元素存在聚集现象。扩散偶试验结果表明,Mg/Gd元素形成的扩散层包括Mg_(5)Gd、Mg_(3)Gd、Mg_(2)Gd相,热等静压对Gd在Mg基体中的扩散有抑制作用,阻碍了Mg-Gd合金晶粒长大。

渗流–应力耦合作用下碎屑岩流变特性和渗透演化机制试验研究

基于物理和常规变形特性分析,认为某水电站坝基碎屑岩力学特性异常复杂,故采用岩石三轴伺服仪开展渗流–应力耦合作用下的流变和渗透特性试验研究。首先绘制流变全程试验曲线,探讨轴向、侧向及体积流变特性和速率变化规律;其次对流变过程中渗流规律和演化机制进行详细分析;最后,对破坏岩样开展微细观电镜扫描试验,研究宏微观破坏机制。结果表明,碎屑岩表现出显著的流变力学特性,流变曲线主要分为初始衰减和稳态流变两阶段,且最后级应力施加后呈现快速流变现象;应力和渗透压力增加导致流变变形加剧,围压对流变变形存在限制作用;最终破坏表现出轴向压缩变形过大、体积延性扩容明显、稳态流变速率较大等特点,且流变速率与应力符合指数增加关系。鉴于岩样的非均质性,加载作用导致渗透系数变化存在部分波动,但整体呈降低的趋势。稳态流变阶段,渗透系数恢复至平缓线性下降趋势,说明波动对渗透率的整体演化无显著影响,且围压增加导致渗透系数降低。试验结果旨在为渗流–应力耦合作用下岩石工程长期稳定分析及流变模型构建提供可靠的依据。

偶联改性玄武岩纤维沥青胶浆流变性能研究

针对偶联改性玄武岩纤维沥青胶浆现有研究现状和不足,采用1.0%的硅烷偶联剂KH-550溶液对玄武岩纤维表面偶联处治,制备了纤维掺量为0.3%、0.6%及0.9%偶联改性玄武岩纤维沥青胶浆,通过动态剪切流变试验测得复数模量、相位角、车辙因子评价高温流变性能,通过弯曲梁流变试验测得劲度模量、劲度变化率评价低温流变性能。试验结果表明,偶联改性玄武岩纤维提高了沥青胶浆抵抗高温剪切变形的能力,但对低温性能改善有限。

化学-应力耦合流变试验确定PC制品的开裂时间

基于化学探测法检测聚碳酸酯(PC)制品残余应力的原理,为确定退火后PC试件的环境应力开裂时间,开展了一系列化学溶液浸渍-四点弯曲应力松弛耦合状态下的流变试验。采用自主研制的可进行四点弯曲松弛和蠕变试验的流变试验仪,获得了不同松弛初始应力下PC退火试件在空气、正丙醇及正丙醇-甲苯混合溶液等不同环境中的开裂时间,建立了不同溶剂环境下流变松弛初始应力与开裂时间之间的非线性回归方程。研究结果表明:PC试件的开裂时间与流变松弛初始应力、外界化学环境有关;残余应力主导着PC注塑制品内部结构的劣化,而外界化学环境将加剧其劣化。该耦合流变试验法可快速获取退火试样在某一溶液环境中的开裂时间,能满足残余应力高精度测试的要求。