三效催化剂快速老化方法与劣化强度的相关性研究

基于催化剂高温失活机理,分析了不同快速老化方法对催化剂劣化强度的影响。并在发动机台架上,分别利用国内外最常用的两种老化方法——断油方法和ARL-102方法,对Pt-Rh三效催化剂进行100h的快速老化试验。通过每老化25h后的性能测试,考察了催化剂性能随老化时间的变化特性。文中还提出了考察三效催化剂劣化强度的评价指标。

冰水赋存演化下冻结土石混合体-结构界面强度劣化机制及模型

温升下冻结土石混合体-结构界面层孔隙内冰水赋存改变极易诱发强度劣化,而目前界面强度劣化机制及劣化规律定量表征的相关研究存在空白。制备0%,15%,30%,45%等4种含石率组合体试样,通过核磁共振、直剪试验研究了正融过程冰水赋存演化下界面强度劣化特性,结合莫尔-库仑准则首次提出以薄膜水及毛细水含量变化率为参变量的强度劣化模型。得到结论:含石改变界面孔隙结构分布使毛细水占比升高;温升下界面抗剪强度劣化程度随含石率增加而降低;正融后不同含石率界面黏聚力衰减程度均大于内摩擦角衰减程度;黏聚力、内摩擦角与未冻水含量关系曲线分别呈阶段非线性特点及两阶段线性特点,其实质在于薄膜水及毛细水发育使得界面黏聚力和内摩擦角产生不同程度及形式的劣化。模型分析表明:随含石率升高,薄膜水及毛细水劣化系数具有“此消彼长”的特性,颗粒间及颗粒与结构接触面滑动摩擦强度和咬合摩擦强度劣化比例系数分别呈现下降、上升趋势。

考虑刚度与强度劣化的洞室围岩弹塑性分析

地下洞室锚固围岩进入塑性状态后其刚度与强度均会产生一定程度的劣化。将锚固围岩视为复合岩体并借助参数等效原则求出其刚度与强度参数后,基于D-P屈服准则得到了考虑劣化效应的深埋圆形洞室锚固围岩弹塑性解,借助FLAC-3D有限差分软件验证了该方法的可靠性后对相关影响因素进行了具体分析。研究结果表明:①考虑锚固围岩的刚度与强度同时劣化后得到的围岩变形量更符合实际;②残余黏聚力c"、残余内摩擦角φ"、残余弹性模量E"的大小对锚固塑性残余区半径Rb、洞壁位移u具有控制性作用,当c",φ",E"取值越大时,Rb,u便会越小,反之Rp、Rb、u便会越大;③软化模量Mc、Mφ对塑性残余区半径Rb、洞壁位移u的影响较大,对塑性软化区半径Rp的影响可以忽略;④系统锚杆与支护阻力pi协调作用下可以有效控制塑性残余区范围及围岩变形。

掺粉煤灰混凝土强度劣化试验研究

为研究掺粉煤灰混凝土的抗压强度劣化规律,以碎石、水泥、粉煤灰、中砂与自来水为原材料,制备掺粉煤灰混凝土试件。在碳化与干湿循环等环境作用下,利用万能压力试验机,展开试件强度劣化试验。试验结果表明:粉煤灰掺量未超过30%(包含30%)时,试件抗压强度未出现劣化现象;粉煤灰掺量超过30%时,粉煤灰掺量越多,试件抗压强度劣化程度越大。龄期延长,各试件抗压强度均有所提升;增加粉煤灰掺量,会提升试件劈拉强度的劣化程度;延长龄期,会减缓试件劈拉强度的劣化速度。增加水胶比含量,导致试件劈拉、抗压强度劣化程度提升;碳化作用下,试件抗压及劈拉强度有所提升,碳化时间为13 d时,试件抗压及劈拉强度达到峰值;干湿循环作用下,试件的抗压及劈拉强度均会出现劣化情况,粉煤灰掺量为30%时,试件的抗压及劈拉强度均值相对较高。

某滑坡泥岩残积土强度变形劣化特性试验研究

以宜彝高速公路匝道边坡施工为背景,对工程区滑坡带泥岩残积土进行了物理力学性质、含水率和干密度变化条件下的膨胀变形和强度劣化特性试验研究。试验结果表明:工程区的泥岩残积土为孔隙比大、级配不良、塑性指数高的高液限黏土,具有较强吸水性。不同含水率和干密度条件下的膨胀变形时程曲线均可分为快速增长、增长减缓和趋于稳定三个阶段,并拟合得到通用公式;干密度一定,膨胀变形随含水率增大而迅速减小,二者呈幂指数关系;含水率一定,膨胀变形随干密度的增大而增大。随着含水率增加,泥岩残积土抗剪强度参数迅速衰减。降雨入渗是导致该滑坡的主要诱因之一,在此基础上,针对泥岩残积土边坡的勘察、设计与施工提出了建议。

冻融循环下粉砂质泥岩强度劣化特性及细观机理研究

为研究粉砂质泥岩在冻融循环作用下的强度劣化特性及细观机理,开展了不同冻融循环次数下的粉砂质泥岩试样单轴压缩试验和压汞试验,并对单轴压缩试验后的岩样破碎断口开展电镜扫描,得到了冻融循环次数对粉砂质泥岩的强度特性、破坏模式以及孔隙率的影响规律,进一步探讨了冻融循环下粉砂质泥岩强度劣化机理。研究结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,粉砂质泥岩单轴抗压强度与弹性模量均下降,单轴抗压强度的衰减速率不断降低,岩样破坏时应变不断增大,弹性模量衰减速率增大,粉砂质泥岩破坏形式由脆性向塑性转变。(2)随着冻融循环次数的增加,大孔孔隙率、中孔孔隙率与总孔隙率呈指数增加,并以中孔孔隙率的增加为主;随着冻融循环的继续进行,部分微孔转变为中孔,微孔孔隙率呈先增加后减小的趋势。(3)冻融循环下粉砂质泥岩单轴抗压强度与弹性模量下降的机理为水-冰相交替作用使岩体内部孔隙率增加,其中部分微孔连通转化为中孔,导致中孔孔隙率增加;可见对于冻融循环下的粉砂质泥岩而言,中孔孔隙率增加是导致其强度劣化的最主要因素。

干湿循环作用下伊犁黄土强度劣化试验研究

为了探讨干湿循环对黄土强度的影响,采用三轴试验方法,考虑了干密度、含水量、干湿循环幅度的影响,获得伊犁黄土干湿循环强度劣化规律,并利用复合函数拟合劣化度,建立伊犁黄土干湿循环强度损伤模型。结果表明:黄土在干湿循环作用下会产生明显的劣化效应,干湿循环幅度和干密度的影响显著;受原状黄土和压实黄土的劣化影响的主要是黏聚力,首次干湿循环对压实黄土黏聚力影响最大,3次干湿循环时原状黄土黏聚力劣化最多,内摩擦角受干湿循环作用影响不大;干湿循环效应使原状黄土的力学特性向重塑黄土发展,5次干湿循环后原状黄土的强度与压实黄土趋于一致;增湿过程土体孔隙发育和减湿过程土样内外出现裂隙是黄土出现强度劣化的主要原因。

三峡库区砂质黏性紫色土强度劣化规律试验研究

为揭示三峡库区周期性干湿交替作用对紫色土强度的影响机制,研究干湿循环次数、细颗粒(d<0.075 mm)含量以及质量含水率三因素对紫色土三轴抗剪强度特性的影响,通过试验数据回归分析,提出干湿循环作用下砂质黏性紫色土黏聚力劣化程度的定量表达式.试验结果表明:①干湿循环作用对黏聚力的影响远大于摩擦角,其中,第7次循环黏聚力下降24.87%,内摩擦角下降幅度为11.17%.在干湿循环达5次以后,强度参数基本保持不变,土体结构也基本趋于稳定.②随着质量含水率从18%降低至6%,试样黏聚力增加38.81%,内摩擦角增加32.85%,证明质量含水率对试样抗剪强度参数有重要影响.细颗粒含量对强度参数的影响较小,随着细颗粒含量的增加,黏聚力也逐渐增加,对摩擦角影响无明显变化规律,但总体呈下降趋势.③根据二次多元回归拟合及方差分析,三因素对抗剪强度以及参数均有影响作用,根据p值大小进行显著性分析,含水率的强度参数的影响高于另外两因素的影响,且三因素对试样黏聚力的影响高于摩擦角;该研究结果对揭示土体抗剪强度的劣化机制有重要参考意义.

循环温度作用下石膏矿岩强度劣化效应试验研究

为研究循环温度对石膏矿岩的影响,采用波速表征石膏矿岩的完整度、单轴抗压强度表征石膏矿岩的强度劣化效应,开展循环温度作用下石膏矿岩强度劣化效应试验。结果表明:随着循环温度次数增加,石膏矿岩波速整体呈现平→急→波动→稳的变化规律,完整度最大降低率为27.3%,证明循环温度作用可造成石膏矿岩内部结构的变化和损伤;随着循环温度次数增加,石膏矿岩应力-应变曲线的压密阶段时间增长、弹性阶段时间减少、塑性阶段时间增加、峰值强度对应的应变增大,强度整体呈降低趋势,最大强度劣化率为12.60%,证明循环温度对石膏矿岩强度有劣化效应。研究成果对揭示石膏矿大面积采空区坍塌机理和防控具有一定的理论指导和借鉴意义。

冻融循环作用下露天煤矿内排土场土体力学特征及强度劣化机理

为了探究冻融循环作用对土体结构和力学性质的影响机理,以内蒙古元宝山露天煤矿内排土场典型黏土为研究对象,采用室内冻融循环试验和MatDEM数值模拟,进行土体内部温度场、水分场和应力场的模拟分析。结果表明:排土场土料经过冻融循环后发生冻缩现象;低围压时应力-应变曲线呈现应变软化型,发生剪切破坏,围压升高后向应变硬化型转变,发生剪胀破坏;抗剪强度的劣化受前3次冻融作用的影响最为显著,在第3次达到最低值;温度的传递过程可划分为温度快速下降、缓慢相变过程、继续降温、温度稳定4个阶段;水分运移主要在温度传递的前2个阶段发生,且第二阶段的水分运移量居多;颗粒受冻融作用后整体半径缩小、分散性增大;温度和水分运移引起的颗粒胀缩、冰-水相变、冷生结构的形成等,导致颗粒的大小、位置、连接状态和颗粒间的应力等反复变化,共同驱动土体产生不可逆的结构性损伤,进而造成强度劣化。水分运移不仅为冷生构造的生长提供水源条件,还产生溶蚀、冲刷破坏,与水的相变共同成为冻融循环作用导致土体发生结构调整和应力场变化的主要原因。通过离散元法模拟冻融循环,有助于了解土体内部的力学特征和强度劣化机理,为冻区露天煤矿内排土场边坡及其他工程建设的稳定性研究提供参考。

海水侵蚀作用对水泥土抗拉强度劣化影响研究

【目的】探究海水侵蚀环境下水泥土所表现出的抗拉强度劣化特性。【方法】选用镍铁渣粉和矿渣作为复合外掺料,通过开展劈裂间接抗拉试验,研究不同镍铁渣粉掺量、不同养护环境(清水与海水)对水泥土的抗拉强度、表观侵蚀以及破坏性状的影响。【结果】清水环境和海水环境水泥土中掺入镍铁渣粉,可提升其抗拉强度,其抗拉强度随掺量增加先增大后减小,最优镍铁渣粉掺量为45%,且两种养护条件下均表现为脆性破坏。【结论】研究成果可为沿海地区软基处理工程提供技术参考。

长期浸泡下白云岩抗拉强度劣化规律试验研究

为研究长期浸泡水-岩作用对岩石抗拉强度的影响,特选取乌东德峡谷河段入口处右岸三台危岩体的白云岩为研究对象,对其进行碱性溶液浸泡下的水-岩作用试验.将浸泡结束后的岩样进行巴西劈裂试验、核磁共振试验、SEM电镜扫描和离子质量浓度分析,结合孔隙度变化规律和微细观结构分析抗拉力学性能劣化原因.结果表明:在水-岩作用过程中,白云岩的抗拉强度劣化趋势较满足指数分布,先快速降低后趋于稳定;孔隙度与白云岩抗拉强度基本为线性相关,抗拉强度主要受大孔隙的影响;白云岩孔隙度发生明显变化的原因主要是水-岩作用使白云岩内部的胶结物和可溶性矿物溶解.研究结果可为危岩体在库水作用下的长期稳定提供计算参数.

冻融-干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应

冻融-干湿循环是引起硫酸盐渍土强度劣化的主要原因,而土体微观孔隙结构与强度之间有紧密的联系。通过无侧限抗压强度试验、压汞试验、电镜扫描(SEM)试验,采用全局优化法(UGO)分析数据,ImageJ2X处理SEM图像,探究了冻融-干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应关系。结果表明:①冻融-干湿循环作用下,无侧限抗压强度随含盐量呈现先增大后减小的变化趋势,当压实度较低时强度峰值对应的含盐量低;从孔隙分布得出,1~10μm的孔隙占比为强度劣化的阈值,当其占比>50%时强度出现劣化,且劣化现象不可逆。②冻融-干湿作用下的无侧限抗压强度值与微观参数的歪度、结构优度间存在相关性,无侧限抗压强度与歪度呈现正相关,与结构优度呈负相关,且结构优度比歪度对强度影响更加显著。③影响无侧限抗压强度宏观指标劣化程度的微观参数依次为结构优度、歪度、分选系数、平均孔喉半径。本研究从定量分析的层面探究了硫酸盐渍土的宏微观响应关系,为进一步研究盐渍土工程性质提供参考。

饱水-风干循环作用下砂岩强度劣化规律试验研究

库水位变幅带是库岸边坡稳定的敏感地带,饱水-风干循环作用下岸坡岩体的强度将如何劣化,以及由此引发的地质灾害问题都是十分严峻而又不可回避的。特选取三峡库区典型库岸边坡变幅带区域砂岩为研究对象,进行饱水-风干循环作用试验,试验结果表明,在饱水-风干循环过程中,砂岩试样的抗压强度、凝聚力和内摩擦角均逐渐劣化,变化趋势基本一致,而且,浸泡时水压力变化幅度越大,饱水-风干循环次数越多,损伤效应越明显,说明水压力的升、降和饱水-风干循环作用对岩样的损伤有累积作用。最后,基于砂岩试样的饱水-风干循环作用试验研究,对饱水-风干循环作用的水-岩作用机制进行了详细地探讨。研究成果对于把握库岸边坡变幅带岩体性质劣化规律具有较大的参考价值,为库岸边坡的长期稳定性分析提供了有益的依据。

循环剪切荷载作用下岩石节理强度劣化规律试验模拟研究

采用水泥砂浆为相似材料,制备5种起伏角度、3种岩壁强度的锯齿型节理试样。利用自行研制的节理循环剪切试验机,对制备的节理试样进行4种法向应力下的循环剪切试验。根据循环剪切试验过程和试验曲线,分析单个剪切循环中应力-位移曲线的峰值强度特点,以τfn来表示节理在第n个剪切循环中的峰值剪切强度;并进一步定义Rτ=τfn/τf1为剪切强度比,来表征节理在循环剪切荷载作用下经历一定剪切循环后峰值强度的劣化程度。基于多种条件下的节理循环剪切试验结果和定义的指标,分析峰值剪切强度τfn随循环剪切周期N的变化规律;并通过对比不同工况的试验结果,分析起伏角度、法向应力、岩壁强度对循环剪切荷载作用下节理强度劣化规律的影响。

冻融循环作用下饱水砂岩的强度劣化模型

为研究冻融循环作用下饱水砂岩的强度劣化规律,开展了饱水条件下两组具有不同初始孔隙率砂岩的室内冻融循环试验。在测量砂岩孔隙率变化量、静态峰值强度和动态峰值强度的基础上,分析了整个冻融循环次数内两组砂岩孔隙率变化量和峰值强度损失率的演化规律。采用孔隙率变化量来衡量岩石的冻融损伤,比较了两组砂岩的冻融损伤程度大小。基于孔隙率变化量建立了饱水砂岩在冻融循环作用下的相对剩余峰值强度劣化模型,并选取与饱水砂岩强度劣化模型相同的函数对试验数据进行了拟合验证。结果表明:在整个冻融循环次数内,两组砂岩的孔隙率变化量和峰值强度损失率均随着冻融循环次数的增加而增大。B组砂岩的冻融损伤程度大于A组砂岩,但其峰值强度损失率却低于A组砂岩,说明饱水砂岩的峰值强度受冻融循环次数与应变率共同影响,且二者影响机制相反。冻融循环作用下饱水砂岩相对剩余峰值强度与孔隙率变化量的拟合关系较好,表明冻融前后的孔隙率变化量适用于评估饱水砂岩冻融作用后的相对剩余峰值强度。

冻融循环作用下黄土抗剪强度劣化试验研究

黄土地区冻融现象时常发生,这一气候现象对土体强度劣化显著,影响工程安全建设和正常使用。针对黄陵地区Q2黄土开展不同条件下的三轴剪切试验,探讨含水率、初始围压等因素对黄土抗剪强度的影响规律。结果表明:黄土土样处于相同的含水率和围压的条件下,冻融循环次数对土体内部应力值有较大的影响;土体的黏聚力随着冻融循环次数的增加不断减小,且变化幅度逐渐变小,而土体内摩擦角变化不大。获得冻融次数、含水量和黏聚力三者之间的曲线关系,得到三者之间的拟合公式。试样破坏特征显示:试验后土样的破坏形式主要为剪胀、劈裂和剪切三种类型,随冻融循环次数的增加,破坏形式从剪胀破坏过渡到劈裂破坏。

混凝土经历三向受压荷载历史后强度劣化及超声波探伤方法的研究

本文采用混凝土立方体试件，对其施加三轴受压荷载历史作用，分别测量载前和载后的抗压强度、劈拉强度和超声波速。基于连续介质损伤力学理论，用抗压强度和抗拉强度的劣化来定义混凝土的损伤，研究了经历过三轴受压荷载历史后损伤与超声波速降低的关系。根据试验数据拟合得到损伤的演化方程，从中可以看出损伤与超声波速的降低之间具有较好的线性相关性。研究结果表明，作为混凝土非破损检测技术中的一种重要方法，超声波探伤方法所需设备简单，操作方便，可以广泛应用于混凝土结构损伤检测。

微波照射后钢纤维混凝土强度劣化研究

以抗拉强度为指标,研究微波照射后钢纤维混凝土强度的劣化规律,分别分析功率、照射时间微波作用下,钢纤维混凝土的强度劣化机理.研究表明:微波功率一定时,照射时间的延长钢纤维混凝土的强度逐渐下降,并且强度劣化速率呈降低趋势,最终钢纤维混凝土完全丧失抗拉强度,微波照射后,喷水冷却有助于钢纤维混凝土强度劣化;当微波照射时间不变时,微波功率对钢纤维混凝土的强度影响与增长照射时间有相同的影响规律.微波照射引起钢纤维混凝土的强度劣化原于混凝土中水泥胶体与钢纤维表面的化学胶着力的下降;钢纤维与混凝土接触表面上的摩擦力的弱化和钢纤维表面粗糙不平产生的机械咬合力减弱.

微波作用下砂岩孔隙结构演化及强度劣化的试验研究

为研究岩石经微波作用后的细观损伤演化及强度劣化,选取红砂岩为试样,采用核磁共振技术探究了不同微波功率作用下红砂岩孔隙结构演化特性。同时,结合超声波波速测试与岩石力学强度测试等手段对核磁共振的结果进行了验证。结果表明:试样经微波作用后,由于红砂岩内部不同矿物成分对微波的敏感度不同,使红砂岩内部产生热应力差,从而使其内部孔隙度增大、超声波波速减小、单轴抗压强度减小;并且微波作用功率越大,其孔隙结构及强度劣化结果越明显。分析结果表明,微波对红砂岩的孔隙影响及强度劣化主要归因于内部水分丧失及内部矿物颗粒间相互压拉。