点荷载试验在典型露天采场超高边坡工程地质勘察中的应用

夏日哈木镍钴矿山拟建大型超高边坡露天采场,需进行边坡工程地质勘察工作。岩石抗压强度是重要的工程地质参数,如何在青藏高原山区快速获得各类岩石的单轴抗压强度等参数非常关键,尤其是各类难以进行室内压缩试验的风化或蚀变岩石。本次在野外现场采用济南矿岩HDH-1型岩石点荷载仪对矿区内各类岩石进行点荷载试验,并通过前人总结的点荷载强度与单轴抗压强度转换公式计算出了各类岩石的单轴抗压强度及层状(条带状)岩石的各向异性指数。本次点荷载试验克服了昆仑山区岩石测试加工工序复杂、周期较长、成本高等因素,且适用于风化层、蚀变带内不易进行室内压缩试验的岩石,是一种间接测量估算岩石相关强度参数的快捷方法,对以后西部山区的工程地质勘察工作具有较为广泛的借鉴作用。

LYP225低屈服点钢哑铃形钢棒阻尼器剪切性能试验研究

该文结合带平直段的双圆锥阻尼器和低屈服点钢材的特性,设计了LYP225低屈服点钢哑铃形钢棒阻尼器(LY225-WDP),该阻尼器具有屈服位移小、延性高、耗能能力稳定的特点。利用低屈服点钢LYP225设计了7个不同构造参数的LY225-WDP试件,并对其进行低周往复循环荷载试验,研究阻尼器在循环剪切变形下的滞回与耗能能力,以及不同设计参数对阻尼器力学性能的影响。结果表明:在循环剪切变形下,LY225-WDP的变形特点主要表现为弯曲变形,破坏模式属于低周疲劳破坏;阻尼器的滞回曲线饱满,稳定性良好,在整个加载过程中,表现出明显的强化现象,延性系数在8.50~10.04,超强系数在2.09~2.79;阻尼器的弹性刚度及承载力在耗能段内径及长度一定时与内缩率呈正相关,在耗能段外径及长度一定时与内缩率呈负相关;阻尼器的耗能能力随着平直段长度的增加而明显提升;对LY225-WDP建立了弹性刚度及屈服承载力计算公式,试验数据验证了公式的准确性,可为LY225-WDP的设计提供参考。

某600 MW机组主蒸汽管道热胀位移异常分析及处理

针对某600 MW机组主蒸汽管道热胀位移异常状况,采用载荷测试的方法获取实际吊点载荷,发现原有吊架设计载荷小于管道实际吊点力、不能够满足管道承载需求,导致管道向上热膨胀位移量不足。最终本着经济有效原则,通过更换一组恒力吊架及变更水平向限位结构型式的方法,有效解决该故障,有力保障管道的安全稳定运行,也为类故障的处理提供可供参考的经验。

抽水蓄能电站云母石英片岩各向异性特性试验研究

云母石英片岩的各向异性特征对抽水蓄能电站地下洞室围岩稳定性影响较大。通过岩矿鉴定、室内压缩实验、直剪试验、点荷载现场试验等手段,分析了云母石英片岩强度、变形的变化规律,研究了不同风化程度的云母石英片岩在不同加载方向上的各向异性特性。结果表明:在漫长地质历史过程中经历各种地质作用,云母石英片岩的矿物形成了强烈的定向排列结构,使云母石英片岩具有明显的片状构造,从而导致云母石英片岩在力学性质上具有明显的各向异性;在不同方向荷载作用下,云母石英片岩的抗压强度、变形模量、弹性模量均表现出一定的各向异性,随着水平与片理面夹角的增大,云母石英片岩的单轴抗压强度、变形模量、弹性模量先减小后增大,均呈现出“U”型的变化规律;水平与片理面夹角α为0°时,岩石破坏为压密剪切破坏,α为40°时,岩石破坏为复合剪切破坏,α为70°时,岩石破坏为典型层面剪切破坏,α为90°时,岩石破坏为劈裂张拉破坏;直剪试验指出片理面间的粘结强度较低,在荷载方向与片理方向平行时易产生错动,反应了云母石英片岩的各项异性;通过点荷载试验,不同风化程度不同加载方向的云母石英片岩点荷载强度呈现出明显的各向异性,平行片理面的强度主要由片理层间的胶结强度提供,而非云母石英片岩本身的力学强度特性,同时云母石英片岩的各向异性程度随着风化程度减弱而稍有减弱。

软黏土中吸力锚承载特性离心试验研究

加载倾角和系泊点位置是吸力锚基础最重要的设计要素之一,能够改变锚体的破坏姿态以影响极限承载力。在饱和软黏土地基中选择不同的加载倾角及系泊点位置进行位移控制下的张紧式吸力锚离心模型试验,利用六自由度磁力计装置定量分析了加载倾角和系泊点位置对吸力锚破坏姿态与极限承载力的影响。研究发现,系泊点位置在锚体约2/3高度时,吸力锚发生平动破坏,当加载倾角由35°变化至20°时,在相同的系泊点位置,吸力锚发生后仰破坏,归一化极限承载力稍增大,并且达到极限承载力后仍保持一定的承载力余量;系泊点位置在锚体2/3高度以上时,吸力锚发生前倾破坏,归一化极限承载力降低了25%左右,并且破坏后的承载力余量大大降低。无论破坏模式如何,均未发现锚内土塞与锚有明显分离。

基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定试验研究

快速可靠地检测服役桥梁的承载刚度对保障道路交通线路的安全运营具有重要意义。文章提出一种基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定方法,并以某实际工程中一座简支梁桥为试验对象,对所提方法的可行性和准确性进行验证。设计传统桥梁荷载试验的中载和偏载加载方案,测得各工况下简支梁桥跨中截面的实测静挠度,基于环境激励进行联合测点模态试验和局部测点模态试验,预测简支梁桥跨中截面的模态挠度,并结合桥梁理论挠度计算结构挠度校验系数。结果表明:中载、偏载工况下联合测点模态试验预测的跨中截面模态挠度与静载试验跨中截面实测静挠度的相对误差最大不超过5.7%,基本满足工程精度的要求;联合跨中截面测点和桥面加载点测点的联合测点模态试验能够准确评估桥梁的承载刚度;仅在跨中截面布置传感器的局部测点模态试验预测的模态挠度基本等价于联合测点模态试验预测的模态挠度,两者的相对误差小于2%,局部测点模态测试预测的跨中截面挠度校验系数与静载试验的实测挠度校验系数相比具有很好的一致性。

正弦波形钢板阻尼器力学性能试验研究

为解决传统剪切钢板阻尼器耗能腹板面外刚度小,大变形下容易发生面外屈曲等问题,提出一种正弦波形钢板阻尼器,考虑波形腹板的放置方向和屈服强度,设计4个试件,开展拟静力试验,探究其滞回性能、承载能力和刚度退化等。研究表明:耗能能力强、延性性能好,大变形下滞回性能稳定是正弦波形钢板阻尼器的特性;横向波形钢板阻尼器的峰值荷载较低,而其耗能能力、延性优于竖向波形钢板阻尼器;竖向波形钢板阻尼器的初始弹性刚度较大,但其刚度退化的速率大于横向波形钢板阻尼器;腹板采用低屈服点钢制作的阻尼器,其滞回曲线比较饱满。

基桩自平衡静载试验中平衡点问题研究

基桩自平衡静载试验是一种被广泛采用的单桩竖向承载力测试方法,平衡点位置的确定是保证试验成功的重要条件。相关规范采用竖向力平衡条件确定平衡点,在多个现场试验中发现以此条件确定的平衡点位置上下位移差异较大,极易造成荷载箱达到最大行程时某段桩承载力尚未充分发挥的状况。本文针对试验中位移差异问题,提出用桩土界面刚度平衡确定位移协调平衡点位置,以达到试验过程中位移协调的目的。为此,采用实测数据结合有限元数值计算,对平衡点位置上下位移差异较大的原因进行分析,提出刚度平衡条件,建立位移协调平衡点的经验计算公式,并采用数值计算及实测数据对经验公式进行验证,结果表明经验公式具有较好的效果,对确保试验成功具有重要意义。

结构强度试验加载点之间的耦合机制研究

飞机结构疲劳试验是新机研制的主要环节之一。结构疲劳试验系统是多组件多通道系统,试验加载点之间的耦合作用严重影响试验速度。本文通过分析加载点之间的相互影响机制,获取其耦合机制,并通过有限元仿真和试验实测验证了本文方法的合理性和有效性。

基于点荷载的山皮石强度研究

山皮石作为路基材料时具有强度高、透水性好、价格低廉的优势。对山皮石试样分别进行天然、饱和状态下的点荷载试验,基于点荷载试验对山皮石的强度进行分析,讨论了饱和对山皮石强度的影响。结果表明:山皮石强度离散型较大但整体强度较高,试样中有75%的强度达到38.9MPa以上;山皮石强度随截面面积的增大先增大后减小,截面面积在1500m^(2)左右时强度较高;山皮石的软化系数一般小于0.75,属于易软化岩石。

悬链线钢管混凝土单管拱破坏试验研究

为探究悬链线钢管混凝土拱的力学性能,依托净跨径95 m的单管混凝土拱桥—瓦石窝大桥,开展1︰16的缩尺模型试验。开展2根钢管混凝土悬链线拱面内单点加载试验,试验拱跨度为5.938 m,矢跨比为1/3.5,拱轴系数为1.5,加载工况分别为拱顶加载和四分点加载。试验结果表明:拱顶和1/4加载工况下,拱的破坏模式均为四铰破坏;2种加载工况下,拱加载点处外部变形较大,但未发生局部屈曲现象。在达到极限荷载的55%后,拱肋钢管开始对核心混凝土产生约束作用,钢管对核心混凝土的约束效应比抛物线拱要提前发挥作用。L/4加载工况下拱的变形和应变均大于拱顶加载工况,说明L/4加载工况更不利。另外,利用ANSYS梁单元法对悬链线钢管混凝土拱进行了参数扩展分析,分析了不同加载方式、拱轴系数、矢跨比,以及含钢率对拱极限承载力的影响。结果表明:不同加载方式、矢跨比、含钢率对拱的承载能力影响较大,拱轴系数影响较小。随着含钢率和矢跨比的增大拱的承载力相应增加。研究成果可以增补钢管混凝土拱承载力试验库和为工程设计提供借鉴,同时也为悬链线钢管混凝土拱的理论计算铺垫基础。

不同温度条件下花岗岩的点荷载强度特征试验研究

对于不同海拔地区矿山工程机械作业优化仿真研究,需要准确确定不同海拔高度处的工程岩石受温度影响的力学参数值。本文以矿山工程常见的花岗岩为研究对象,在广西柳工机械股份有限公司全球研发中心的高低温试验室中开展不同温度下花岗岩的点荷载试验。基于三维扫描设备0.001mm量级精度的图像识别能力,精确确定破坏试样的三维破坏面积,进而准确确定花岗岩点荷载强度。分析发现,花岗岩点荷载强度满足正态分布函数,取其均值作为该温度下花岗岩的点荷载强度。研究结果表明,花岗岩点荷载强度随着温度的升高而波动下降。本研究结果为硬岩受温度影响的力学机制研究提供了参考和依据,并为不同海拔地区矿山工程机械作业优化仿真研究提供支撑。

点荷载法测试易风化泥质岩强度的可靠性分析

在川南地区在近年的煤炭开发过程中,多数基建矿井在巷道开拓期间大量出现围岩软弱、易风化、节理裂隙发育、变形大、支护难、多次返修等严重困扰矿井正常投产的支护难题,为合理选取支护技术,必须对软岩类型及等级进行划分。首先进行地质工程调查,选择巷道主要分布的厚层黑灰色泥岩为研究对象,在井下采用点荷载测试仪对新鲜不规则岩块进行强度测试。在对可疑数据采用Grubbs准则进行取舍后,采用传统法、ISRM法、工程分级法分别进行点荷载强度计算,所得结果采用F检验法和t检验法对各公式计算结果进行随机误差和系统误差检验,研究各方法的适宜性。研究发现,在对泥岩进行点荷载测试时,传统法和ISRM法较工程分级法所得单轴抗压强度平均值的随机误差和系统误差小,更适宜作为该类岩性进行工程软岩分级评价时的重要指标;点荷载所获泥岩强度值的偏差系数在11%~30%范围内,与一般岩石单轴抗压强度测定值偏差系数接近,具有可靠、快速、方便、费用低的优点,适宜作为围岩取样困难的巷道进行软岩类型评价的测试方法。

岩石点荷载试验若干问题的研究

为了推进使用国家标准《工程岩体分级标准》和岩石强度的现场试验方法,研究了点荷载试验的ISRM方法和《工程岩体分级标准》方法.指出了有两大关键问题影响点荷载试验的推广.提出了用Is的平均值确定Is(50)的方法,通过岩石不规则试件和规则石膏模型试件的点荷载试验证实,在D值大于50 mm的试件个数n2和D值小于50 mm的试件个数n3大致相等的条件下,本文的方法和传统方法的相对标准差相差不到2%.最后提出了制定岩石点荷载试验国家标准的建议,并总结了点荷载强度指标的应用范围.这对于岩石点荷载试验的发展和创新具有重要意义.

岩石点荷载作用下对应力记忆效应的声发射数值模拟与试验研究

在分析单轴压缩试验岩石Kaiser效应机制的基础上,建立岩石在点荷载作用下对先前应力记忆效应的理论表达式,采用岩石破裂过程分析软件RFPA2D对14种不同尺寸和力学参数的试件进行数值模拟,模拟结果表明,岩石点荷载声发射试验能够反映岩石先前应力状态,点荷载加压出现声发射时的点荷载值与岩石先前所受应力值成正相关关系。为了进一步验证上述结论,对5个岩石试件进行单轴压缩加载、卸载后用点荷载重新加载的循环试验,得到与数值模拟相同的结论,研究成果为工程现场地应力值估算、评价提供新的研究方法。

香港岩石的硬度与点荷载指标和强度的关系

无损硬度测试——施密特锤及肖氏硬度实验和点荷载试验是三种经常用来间接测定岩石强度指标的方法。目前很多学者已提出了不同的经验关系，这些关系主要是把硬度指标、点荷载指标和单轴抗压强度、单轴抗拉强度与间接拉伸强度联系起来。但是在应用这些关系时，必须首先用当地的岩石特性数据加以验证，查看地质变化的影响，才可确保使用无误。本文的主要目的是根据大量香港岩石（包括花岗岩、石灰岩、大理岩和凝灰岩）的实验数据，提出一套适用于香港地区岩石的经验关系，另外也对其他经验关系作了考证。

针贯入仪在软岩强度测试中的应用

软岩强度较低,结构松散,难以加工成标准试件测其单轴抗压强度,为解决这一工程实践难题,引入了日本的一种通过测试软岩针贯入指标间接推算其抗压强度的试验仪器——针贯入仪。首先简要地介绍了针贯入试验的仪器装置、操作过程、注意事项以及数据处理方法,然后运用该仪器在现场和室内分别对不同软岩进行强度测试。统计分析测试结果表明,测试数据离散性大小与岩性均一程度、结构面分布情况密切相关。最后,选取了一组软岩岩样进行针贯入和点荷载对比试验,计算得出两种试验结果相差不大。因此,采用针贯入仪测试软岩强度是合理可行的,可在软岩工程中推广使用。

矿山岩体分级中点载荷试验的力学分析

为了研究岩石的弹性刚度与岩石力学特性的内在关系,该文在对380块岩石样本进行了点载荷的载荷与变形试验的基础上,从理论上分析了载荷与位移的基本关系,概化了其载荷位移的3种过程模型,并对其进行了刚度和回归分析,得到了点载荷试验的刚度是一重要的岩石力学参数的结论。对进一步揭示点载荷试验的应力应变关系和刚度分析做了有益的探索。

基于点荷载试验推算花岗岩拉压强度的研究

依托青岛某地下轨道交通工程勘察,选取同一钻孔获取的连续完整的典型岩芯试样,同时进行单轴抗压试验、劈裂试验和点荷载试验,研究基于点荷载试验推算青岛花岗岩单轴抗拉、抗压强度的方法及相应参数取值。试验结果及分析表明:总体来讲,青岛花岗岩的单轴抗压强度、抗拉强度和点荷载强度指数随着密度和波速的增大而增大,同一岩样的轴向点荷载强度指数小于径向值。给出了基于点荷载强度指数推算抗压、抗拉强度的线性和指数两类公式的转化系数和相关系数,线性和指数型公式用于推算花岗岩抗压强度效果相近,应用线性型经验公式推算花岗岩抗压、抗拉强度时,需特别注意轴向和径向转化系数的较大差别。

保险杠安全性能仿真分析与试验研究

针对某乘用车原钢制保险杠低速碰撞变形大的问题和汽车轻量化设计的需求,新开发了铝合金保险杠。分别建立了原钢制保险杠和新开发的铝合金保险杠的有限元模型,对其进行了三点静压仿真,并进行了试验验证。结果表明,铝合金保险杠强度性能优于原钢制保险杠。通过台车碰撞仿真和试验,分析了两款保险杠的耐撞性,相同工况下铝合金保险杠防撞梁的变形量和台车减速度值均小于钢制保险杠,其耐撞性优于原钢制保险杠。