冻土单轴压缩动态试验研究

讨论了冻土试样的制作过程。采用计算机层析扫描技术(CT)对未饱水和饱水冻土试样单轴压缩过程进行了动态测试,给出了冻土单轴压缩各承载阶段内部微结构变化特征,基于CT测试对加载过程进行了分析,讨论了饱水冻土和未饱水冻土试样的破坏形式,并对空隙损伤阶段损伤进行了计算。

老化沥青砂浆动态模量试验研究

为研究老化沥青砂浆动态模量特性,文中以3种沥青砂浆、5种老化程度及3个试验温度为例,进行不同类型、不同老化程度沥青砂浆在不同温度下的单轴压缩动态模量试验。试验结果表明,老化程度、加载频率和温度影响沥青砂浆动态模量试验结果。沥青砂浆动态模量随老化程度和加载频率增大而增加,随温度增加而减小。沥青砂浆相位角随温度和加载频率而变化,在相同温度下不同老化程度的沥青砂浆相位角变化趋势相同。研究可为今后沥青路面设计和养护决策制定提供参考。

间接拉伸与单轴压缩模式沥青混合料动态模量比较分析

采用目前我国常用的5种沥青混合料,在间接拉伸试验模式下,用标点装配模式测量系统,准确测定沥青混合料的动态模量;根据时-温转换原则,建立了参考温度为20℃的动态模量及相位角主曲线;对2种试验模式下的5种沥青混合料的动态模量及相位角主曲线的进行了比较分析,得出2种动态模量值之间转化的拟合公式。结果表明:2种试验模式下,沥青混合料的动态模量,相位角及移位因子均存在较为明显的区别;2种试验模式下动态模量相关关系拟合方程的拟合效果非常好。

节理倾角及连通率对岩体强度、变形影响的单轴压缩试验研究

利用含一组张开预置裂隙石膏试件的单轴压缩试验,系统地研究节理组的产状和节理连通率的连续变化对张开断续节理岩体单轴压缩强度和弹性模量及应力–应变曲线的影响。试验研究发现:(1)随着节理连通率的增大,应力–应变曲线的延性增强,由单峰曲线变为多峰曲线;(2)在节理倾角不变时,随着节理连通率的增大,岩体的峰值强度和弹性模量都逐渐降低,且二者变化规律不完全相同,可采用不同幂函数的倒数来表示,其系数与节理倾角有关;(3)当节理连通率不是很大时,岩体的峰值强度和弹性模量随节理倾角的变化规律大致相同,节理倾角为90°时岩体峰值强度和弹性模量最高,节理倾角为30°和60°时岩体的峰值强度和弹性模量最低,出现2个极小值。当节理连通率较大时,节理倾角为90°时岩体的峰值强度和弹性模量最高,节理倾角为45°时岩体的峰值强度最低,节理倾角为0°～60°时岩体的弹性模量都很低。对试件破坏过程的进一步分析表明,上述岩体宏观力学特性随节理倾角和连通率的变化规律,与预制节理的闭合摩擦、岩桥内拉伸和剪切裂纹产生及与预制节理组合形成宏观组合破坏面等细观损伤力学机制密切相关。

层状各向异性岩体的室内单轴压缩试验分析

为研究层状岩体变形及强度的各向异性特征,将不同倾角的层状岩体制成标准试件进行单轴压缩试验,得到岩石试件弹性模量、峰值强度和残余强度,以及它们随层面倾角β的变化规律;并对试件峰值破坏形态进行了分析,最后通过理论计算验证试验结果的正确性。研究结果表明：随着层面倾角β的增大,层状岩体的弹性模量、峰值强度和残余强度呈先减小后增大的变化趋势。β为90°时,其模量和强度最大,β为45°~60°时较小,且β为90°时对应的模量和强度比β为0°时要大,表现出明显的各向异性特征。当β为0°~15°时,岩石产生沿轴向应力方向的劈裂破坏;β〉30°以后,岩石开始产生沿层理结构面的滑移破坏;β为90°时产生沿层理结构面的劈裂破坏。

不同影响因素下沥青砂浆的动态模量及其主曲线研究

为了分析沥青种类、试验温度和加载频率对沥青砂浆动态模量的影响,以基质沥青、SBS改性沥青、高模量改性沥青砂浆试件为研究对象,进行单轴压缩动态模量试验,测定了沥青砂浆在不同沥青、不同温度、不同频率下的动态模量,建立了沥青砂浆的动态模量主曲线。结果表明:相同温度和加载频率下,3种沥青砂浆动态模量值由大到小的顺序为高模量改性沥青砂浆、SBS改性沥青砂浆、基质沥青砂浆;沥青砂浆动态模量随着试验温度的上升或者加载频率的降低具有相似的下降趋势。不同温度下动态模量值相差较大,加载频率25 Hz时,当温度由-10℃变至20℃,基质沥青砂浆、SBS沥青砂浆及高模量改性沥青砂浆动态模量值分别减小了86%、84%、80%;采用Sigmoidal主曲线模型拟合3种沥青砂浆动态模量数据的相关性较好,利用时温等效原理,可获得更宽温度域和频率域的动态模量值。

单轴压缩和劈裂试验下不同岩性岩石声发射特性研究

为研究不同岩石声发射特性,选取均质、节理裂隙不发育的白砂岩、大理岩和花岗岩3类完整岩样和不均质、节理裂隙发育的现场岩样为试验对象,进行单轴压缩和巴西劈裂试验,研究拉-压作用下不同岩石声发射特征的差异性。结果表明,在单轴压缩试验下,完整岩样声发射参数特征与岩石强度密切相关,花岗岩破坏所释放的累积AE能量明显大于白砂岩和大理岩;现场岩样各声发射参数最大值则与岩石强度关联性不大。完整岩样和现场岩样的动态b值基本分布范围在1~4之间,且整体呈先上升中间波动随后回落的变化规律。岩石加载整个过程中的声发射特征与岩石均质程度和节理发育情况密切相关。

岩石各向异性的单轴压缩试验研究

岩体具有不同程度的各向异性。对现场取样的各向异性岩石进行了单轴压缩试验,确定了描述岩石横观各向同性特征的5个弹性常数以及各向异性岩石的强度指标,并分析了各参数的变化规律。研究结果可为各向异性岩体工程计算和分析提供参考依据。

混凝土试件单轴及常规三轴压缩试验研究

利用SAW-2000型电液伺服微机控制岩石力学试验系统,进行了混凝土试件单轴压缩试验、常规三轴压缩试验,研究了围压在0 MPa和1 MPa时的应力应变曲线,得到了该混凝土试件的峰值强度、弹性模量和泊松比等参数,随围压的增加,混凝土试件的抗压强度将提高21.6%,验证了低围压下混凝土应力应变曲线的五阶段特征。

冻结裂隙砂岩单轴压缩损伤特性CT试验

对含有预制双裂纹的冻结裂隙砂岩试样单轴压缩细观损伤破坏机理进行了CT动态试验，得到了裂纹萌生、发展、宏观裂纹形成和破坏等不同阶段的岩石损伤CT图像和CT数。研究结果表明，与无预制裂隙的冻结岩石试样相比，已有预制裂纹对冻结裂隙岩石中新裂纹的起裂侮置及贯通性宏观破坏裂纹的形成具有重要影响。预制裂纹的存在导致冻结裂隙砂岩试样的扩容量大于完整冻结试样破坏时的扩容量。

橡胶沥青混合料动态模量及其主曲线研究

采用单轴压缩动态模量试验测试了不同油石比橡胶沥青混合料在4组不同试验温度、9个不同荷载频率下的动态模量和相位角,然后根据时温等效原理,通过Sigmoidal函数和非线性最小二乘法拟合确定了混合料动态模量主曲线和不同温度间的平移因子。结果表明:橡胶沥青混合料动态模量随温度升高而降低,随加载频率减小而减小;在最佳油石比时橡胶沥青混合料动态模量最高,高温稳定性最好;参考温度为20℃的动态模量主曲线可以很好地拟合试验数据;动态模量平移因子并不适用于相位角主曲线;动态模量主曲线的建立为路面动态设计方法的形成提供了材料参数方程。

富水隧道砂岩单轴压缩力学特性试验研究

为研究隧道围岩的力学特性,文章以西北某在建富水隧道为工程背景,对施工现场砂岩进行单轴压缩试验,分析砂岩试样的峰值强度、弹性模量及应力-应变曲线上各特征应力随含水率变化的分布规律。结果表明:砂岩试样含水率随时间满足指数函数递增分布,砂岩试样峰值强度、弹性模量均随含水率增加逐渐减小;裂隙扩容应力、裂隙起裂应力和裂隙闭合应力同样随含水率增加逐渐减小,在试样浸水初期(0~18 h),三者降幅分别为8.07%、8.79%和8.62%,分别占总降幅的85.23%、94.20%和95.95%,表明岩石在浸水初期劣化最为严重。研究结论可为富水隧道施工提供可靠的试验依据。

紫金县段水利工程区花岗岩和凝灰岩单轴压缩试验研究

为正确把握岩石特性,文章通过MTS试验机获取岩石变形测量数据,运用千分表法完成河源市紫金县段水利工程岩石单轴压缩变形试验。根据岩石变形测量数据计算岩石的变形模量、弹性模量以及泊松比。以计算结果为基础,绘制河源市紫金县段水利工程岩石的应力-应变关系曲线。实验表明:工程区花岗岩的抗压强度较小,而凝灰岩抗压强度符合标准。该方法能够测量不同状态下的岩石抗压强度,可为同类试验提供借鉴与参考。

混凝土压缩时初始损伤及损伤演变的试验研究

混凝土在浇筑时会产生空隙和微裂纹 ,形成初始损伤 ,但其定量十分困难。文章通过试验的方法在 5组同一种混凝土试块中掺入不同数量的引气剂模拟初始损伤 ,通过单轴压缩试验 ,测出了该种混凝土的初始损伤值及理想无损弹模 ,并分析了试块在达到强度极限前的损伤演变规律。试验结果表明 ,当荷载小于试块最大承载力的 40 %～ 5 0 %时 ,损伤并不发展 ,其后才有所发展并逐渐增大。

不同加载方位角下单轴压缩千枚岩扩容特性

对成兰铁路4种典型千枚岩开展不同加载方位角的单轴压缩扩容特性试验研究,研究结果表明:千枚岩一般在峰前产生扩容现象,加载方位角和各向异性程度影响其扩容行为。扩容前后纵、横向应变速率明显不同,扩容前轴向应变率大于横向,扩容后则反之;千枚岩体积应变正负转换点相对峰值点有3种出现情况:峰前、峰后和不出现,不同出现概率与加载过程中原生裂纹的参与程度、形式以及对破坏模式的影响有关。千枚岩扩容率最大值出现在轴向应变最大瞬间,高方位角对扩容更敏感;千枚岩扩容起始应力普遍较低,不同方位角和岩性差别较大;弹性模量、泊松比显著地反映了千枚岩加载中的变形破坏过程,扩容对其产生重要影响。

冻土旁压试验与单轴试验对比

为了认识冻土旁压试验结果与常规试验结果之间的关系,在室内分别开展了冻结重塑黏土的旁压试验和单轴压缩试验,并对试验结果进行了对比分析。结果表明,在各级荷载作用下旁压曲线一般都呈现应变速率衰减的趋势,而单轴曲线在冻土破坏时会出现渐进流动阶段。旁压试验的应力-应变曲线呈现应变硬化型,而且出现初始拟弹性阶段;而单轴试验的应力-应变曲线则属于应变软化型,并在轴向应变大约为10%时达到剪应力峰值。温度相同时,旁压试验的剪切强度以及初始弹性模量都要大于单轴试验,且温度越低差值越大。

水泥土动态抗压回弹模量的研究

以水泥土的无侧限单轴动态抗压试验为基础，规定动态模量的概念，探讨动态模量计算方法，并分析几种不同模型计算的动态模量值。

透水沥青混合料动态模量影响因素分析

为了给透水沥青路面结构分析、设计和养护提供依据,便于其工程推广应用,利用简单性能试验仪(SPT)开展透水沥青混合料(PA)动态模量的三轴压缩试验,研究空隙率、围压、加载频率、温度等因素对动态模量和相位角的影响规律,并对各因素进行灰色关联度分析。研究结果表明:空隙率对动态模量和相位角的综合影响最大,围压对两者的影响相对较小,而加载频率、温度分别主要影响动态模量、相位角。透水沥青混合料动态模量具有明显的热流变特性、频率特性和应力依赖性。动态模量随空隙率增大或温度升高而减小,随围压或加载频率增大而增大。动态模量在低温时的频率特性和高温时的应力依赖性均较强。相位角反映出不同条件下,透水沥青混合料黏弹性特征变化规律不同。随着温度的逐渐升高,黏性特征逐渐明显,在高频(低频)下,当温度升至25 ℃(40 ℃)之后,黏性特征又逐渐减弱。围压的增大会增强透水沥青混合料的弹性特征,而空隙率的增大会使其黏性特征明显。低温时,随着加载频率的增大,透水沥青混合料的黏性滞后特征减弱,高温时则相反。

沥青混合料动态模量预估方程的验证分析

动态模量是沥青路面性能评价过程中用来表征沥青混合料刚度的关键指标。用单轴压缩动态模量试验结果对不同体积特征沥青混合料动态模量的各种预测模型进行比较分析。结果表明:文中采用的所有预测模型与试验结果较为一致。Witczak′s方程模拟的动态模量比试验结果稍大,而改进的Hirsh模型一般低估了模量值。新Witczak′s方程在较低加载频率时呈现出相对较高的偏差,但是当加载频率较高时,它的预测结果较好。Hashin′s细观力学分析模型由于几何简化假设,其精确预测沥青混合料动态模量是有限的。

锚固岩体的单轴压缩力学特性及其各向异性特征分析

通过对含有锚杆的水泥砂浆试件进行单轴压缩试验,系统地研究了锚杆的布置方式对试件强度和变形特性的影响。研究结果表明:(1)当锚杆横截面的连线呈直线或者正方形时,随着锚杆数量的增加,试件的抗压强度、弹性模量均会逐渐增加,试件峰值应变的变化没有固定规律;(2)当锚杆横截面的连线呈直线时且试件中的锚杆数量相同时,荷载方向垂直于锚杆横截面的连线时试件的抗压强度和弹性模量,大于荷载方向平行于锚杆横截面的连线时试件的抗压强度和弹性模量。