长期荷载对人工冻土单轴强度的影响

取自煤矿井检孔的原状黏土,加工成准50 mm×100 mm标准试样,先分别在-5℃、-10℃、-15℃下进行单轴压缩试验获得单轴极限抗压强度,然后进行-5℃、-10℃、-15℃下蠕变荷载分别为0.3σs、0.5σs的单轴蠕变试验,最后将蠕变试验后的试样进行单轴压缩试验。结果表明:随着温度的降低,原状黏土的单轴抗压强度不断提高;原状黏土经受长期荷载后的单轴抗压强度有所降低,在-5℃降幅最大达到15%,且都是塑性破坏方式。

水岩相互作用对砂岩单轴强度的影响研究

针对重庆地区的微风化砂岩,完成了1、3、6、10、15次的干湿循环,对循环后的试件(饱水状态)进行了单轴抗压和劈裂试验。试验结果表明,干湿循环对砂岩造成了不可逆的渐进性损伤,在15次循环后,单轴抗压强度损失达20.73%,抗拉强度达51.96%,弹性模量达33.79%,三者与循环次数之间有良好的对数关系。在干湿循环过程中,砂岩的强度损伤会出现拐点,这取决于水对砂岩的侵蚀程度。

蠕变作用后裂隙类岩石单轴强度和裂纹扩展规律研究

岩体在工程中受到外部载荷的长期作用,时间效应突出,且本身含有的不规则裂隙和孔隙,使得岩体强度和流变性更为复杂。为了研究裂隙类岩石蠕变作用对试件强度、破坏形式和裂纹扩展规律的影响,笔者预制单裂隙类岩石试件,第1组保证在同一应力水平和时间下,先进行单轴蠕变试验,再进行单轴压缩试验,第2组直接进行单轴压缩试验。研究发现:对单裂隙类岩石作用低应力蠕变,裂隙角度减小,蠕变效应对单轴压缩强度的影响变小。裂隙角度由90°变至75°过程中,蠕变效应强化作用减弱;45°时,蠕变效应起劣化作用;30°变至0°,劣化效应不明显。蠕变预处理试件与直接单轴压缩试件相比缺少明显的压密阶段,裂隙角度较小时,峰值应力区域变大。蠕变作用后试件弹性模量比直接压缩试件大,但随裂隙角度增大,弹性模量变小。蠕变作用对单轴压缩裂纹破坏机制和扩展规律的影响与裂隙角度有关,角度小时区别明显。先蠕变后压缩次生裂纹从原生裂纹尖端周围发起,裂纹短密集,而直接压缩次生裂纹稀疏向两端延伸扩展。

基于神经网络的节理岩体单轴强度预测

基于RMT-150C岩石力学试验系统上的节理岩体单轴压缩试验结果,分析了影响节理岩体单轴压缩强度的因素。节理岩体的单轴压缩强度与节理贯通度、节理倾角、节理个数等因素有关,且是一种复杂的非线性关系。同一贯通度节理岩体在节理倾角为0°时峰值强度最大;同一节理倾角岩体的峰值强度随着贯通度的增大而减小。考虑到多种因素对节理岩体单轴压缩强度的影响,建立了BP神经网络模型,对节理岩体的单轴压缩强度进行预测,然后利用遗传算法优化BP神经网络模型。通过岩石单轴压缩试验样本数据的学习,遗传算法优化的神经网络模型能够很好地预测节理岩体的单轴压缩强度。

骨料粒径对砂浆试件微观孔隙结构和单轴强度影响分析

研究了M10配比的水泥砂浆的骨料粒径大小对浇筑件中孔隙结构与宏观单轴强度的影响,并分析了细观孔隙结构对宏观力学单轴强度的影响。配制了骨料粒径分别为0.1 mm^1.18 mm,1.18 mm^2.36 mm,2.36 mm^4.75 mm,4.75 mm^7 mm的4种相同配比的水泥砂浆,通过核磁共振(NMR)技术获得的孔隙度、横向弛豫时间(T2)谱分布研究了骨料粒径与砂浆浇铸件中微观孔隙结构之间的关系,并且通过单轴抗压强度测试获得了砂浆试件的单轴抗压强度,分析了微观孔隙结构与单轴抗压强度之间的关系。结果表明:随着骨料粒径的增大,砂浆试件中孔隙度减小,并且孔隙尺寸整体减小。同时,试件的单轴抗压强度随着骨料粒径的增大先增大后减小,当骨料粒径范围小于4.75 mm时,单轴抗压强度与孔隙度呈负相关,即随着试件中孔隙度的减小,试件变得密实,其单轴抗压强度逐渐增大;当骨料粒径范围大于4.75 mm时,虽然孔隙度最小,但单轴抗压强度出现降低趋势。可见,M10配比的砂浆中骨料粒径的选取不宜过大,最适宜的骨料粒径为2.36 mm^4.75 mm。

基于PFC铁矿石点载荷试验估算单轴强度的研究

用点载荷来测量岩石强度被广泛应用在工程实践中。为对其精准性和反算岩石单轴强度进行研究,通过3D扫描获取矿石点载荷试件的外形特征,然后利用颗粒流软件PFC对点载荷进行室内点载荷试验,再将其细观参数记录下来导入生成的标准单轴模型中,直接模拟出该岩石单轴抗压强度。结果表明:数值模拟能够很好地还原点载荷试验的特征,利用点载荷数值模拟的细观参数能够直接模拟出该岩石单轴模型,并能够得出该矿石的单轴抗压强度,其强度标准差31.197,小于通过点载荷所计算的单轴强度标准差38.312,为利用岩石点载荷强度估算岩石单轴强度提供了一种方法。同时说明点载荷试验因岩块外部形状和内部结构的不同,对其反算的单轴强度的精确性产生了一定影响。

冻结盐渍砂土单轴强度特性研究

通过对兰州盐渍砂土重塑土添加不同量的盐分来模拟不同含盐量的盐渍土,并对其进行单轴抗压试验,分析其在不同含盐量、不同温度及不同速率的应变加载情况下,冻结盐渍砂土的单轴抗压强度的变化规律,重点讨论了盐分对土体力学参数的影响以及弹性模量与含盐量、温度的关系.结果表明:易溶盐含量的增加会导致单轴抗压强度逐渐降低,试验温度越低抗压强度会越大;应变加载速率的增加会增大土体的单轴抗压强度,同时会缩短土体达到应力峰值的时间;土体含盐量越大弹性模量越小,温度越低弹性模量越大.

隧道围岩单轴强度试验研究

岩石力学参数的确定在岩石工程中是极其重要的 ,本文通过对隧道白云质灰岩、钻孔白云质灰岩以及角砾状白云岩进行单轴压缩试验 ,分析与比较了不同隧道部位的围岩以及不同类型围岩的荷载 -位移曲线。

不同加载速率下煤单轴抗压强度测试与冲击倾向性影响分析

针对冲击倾向性测试中煤样单轴抗压强度数据随加载速率变化和离散性问题,以内蒙古鄂托克前旗长城六号煤矿3号煤为研究背景,通过设置0.50、0.75、1.00 MPa/s三种不同加载速率进行煤样标准件的分组测试。测试结果表明,3种不同加载速率测试得到煤的单轴抗压强度测试值均存在离散性;加载速率与单轴抗压强度测试值无明显线性关系;在舍去每组离散性较大的最大值和最小值后,再次计算在不同加载速率条件下煤单轴抗压强度的平均值和标准差,可以得到离散性相对较小的测试值;煤样单轴抗压强度测试值与加载速率无明显比例关系,加载速率的变化可导致同煤层冲击倾向性等级的变化。

矿石单轴抗压强度试验分析

矿石单轴抗压强度试验是矿石力学领域中最常用的试验方法之一,用于测定矿石在单轴压缩状态下的抗压强度。本文通过对矿石单轴抗压强度试验的分析,探讨了试验的目的、意义和步骤以及试验中涉及的控制因素。通过综合应用这些分析,可以得出矿石的单轴抗压强度参数和特性,为工程的设计和实施提供可靠的依据。这对于确保工程安全、优化工程方案和保障工程质量具有重要意义。

秸秆纤维对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响机理

将水稻秸秆加工后添加到含硫尾砂中制备成膏体充填体,首先,分析秸秆纤维掺量和长度对含硫尾砂膏体充填体单轴抗压强度的影响规律;然后,通过XRD和SEM分析充填体的水化产物和微观结构,研究秸秆纤维的微观作用机理。研究结果表明:在尾砂含硫量为5%时,添加0.10%长度小于0.2 cm的秸秆纤维能够在保持膏体料浆良好的流动性下,改善含硫尾砂充填体的长期性能;与不添加秸秆纤维相比,150 d充填体单轴抗压强度可提高21.9%以上;添加秸秆纤维的含硫充填体能够在一定程度上抑制硫酸盐的生成,提高C-S-H的含量,降低C-S-H凝胶发生脱钙的概率;在秸秆纤维作用下,充填体能够形成更加稳定致密的骨架结构,充填体内部的黏结力也更大,能够有效延缓硫酸盐对充填体的硫化侵蚀,从而增大含硫尾砂充填体的单轴抗压强度。添加的秸秆纤维过量或者过长则会使秸秆纤维与充填体连接的部分孔隙过大,充填体内部黏结力减小,从而导致充填体在外力的作用下容易变形破坏,形成许多贯穿裂缝,造成含硫尾砂充填体长期强度减小。

尺寸效应对岩石单轴压缩试验影响研究

为探究尺寸效应对小尺寸岩样单轴压缩试验的影响规律,通过在室内伺服试验机上对直径25 mm,不同长度的花岗岩岩样进行单轴压缩试验,研究尺寸效应对小尺寸花岗岩岩石力学参数以及破坏形式的影响规律。试验结果表明,随着长径比增加,岩样表现出抗压强度和泊松比逐渐减小,弹性模量增加的趋势。其中,多项式模型较为适合小尺寸岩样尺寸效应强度模型;不同长径比岩样的单轴压缩试验应力应变曲线加载趋势不同,其峰值应变随着长径比的增加而减小;随着长径比的增加,岩石破坏形式从脆性剪切破坏转变为剪切破坏,最后逐步变为脆性破坏,岩样破坏面数量与角度出现规律性变化。当长径比在1.1~2.2时,岩样破坏形式遵循相同的破坏准则,通过拟合公式推导不同长径比岩样的力学参数存在可行性;岩石单轴试验破坏过程中的能量与长径比呈负相关,且当长径比在1.9~2.2时,各能量变化幅度趋于平缓,岩样破坏形式较为统一,其强度在数值上表现的差异性较小,可作为小尺寸岩样单轴试验的最佳长径比。

基于超声波测试的片岩单轴抗压强度预测模型

岩石单轴抗压强度是岩土工程中最基础、最重要的参数之一,建立其快速、方便、经济的预测方法一直是岩土界的研究热点。为了获取片岩单轴抗压强度的预测模型,基于超声波试验和单轴压缩试验数据,对福建某矿山的片岩岩样分别开展了单轴抗压强度与纵波波速、横波波速、纵波模量、横波模量、动弹性模量和静弹性模量的回归性分析,并各自建立了线性、对数、多项式、指数函数和幂函数5种回归模型。分析表明,除了动弹性模量以外,其他参量都易受空间变异性和各向异性影响,不适合用于片岩单轴抗压强度的预测。最终,通过拟合度、所包含参量、量纲平衡、测试方法以及显著性分析,确定基于动弹性模量建立的线性回归模型是最合理、可靠、方便的片岩单轴抗压强度预测模型。研究成果可为开展岩石单轴抗压强度预测的相关理论研究和工程应用提供参考和帮助。

添加聚丙烯纤维的混凝土单轴抗压强度试验研究

开展了聚丙烯纤维对再生混凝土试样单轴抗压强度试验,分析了聚丙烯纤维的长度、直径以及掺入量对再生混凝土试验抗压强度的影响。研究表明:随着养护时间的增加,再生混凝土的单轴抗压强度增加,龄期7天时影响再生混凝土单轴抗压强度的因素:纤维长度>纤维掺入比>纤维直径;龄期28天时影响再生混凝土单轴抗压强度的因素:纤维掺入比>纤维长度>纤维直径。

粗骨料对混凝土单轴抗压强度及破坏特征影响的数值分析

采用PFC2D离散元首先生成混凝土基质,然后利用Clump技术形成不同形态的粗骨料混凝土数值模型,分析研究粗骨料含量和形态对混凝土强度和损伤演化的影响。获得以下主要结论:随着粗骨料含量的增加混凝土单轴抗压强度增大,相同含量下三角形粗骨料混凝土的强度最高,其次是五边形粗骨料,圆形粗骨料混凝土的强度最低;粗骨料含量小于50%时,随粗骨料含量的增大弹性模量增速较小,而大于50%时增速较大;混凝土破坏的初始微损伤主要集中在结合面处,圆形粗骨料微裂隙沿着结合面切线方向发展,主控破裂面沿着相邻粗骨料的公切线方向发展,多边形粗骨料微裂隙沿边延伸进入基质,主控破裂面为相邻粗骨料角度基本一致边的微裂隙沿边发展贯通而成。混凝土的损伤演化分为:微损伤的随机分布、微裂隙形成和微裂隙贯通形成破裂面三个阶段,粗骨料含量低时混凝土损伤比较集中,形成明显的主控破裂面,粗骨料含量高时内部损伤严重形成网状损伤裂隙。

基于超声横波测试的Na基膨润土充填体强度预测模型研究

充填体作为充填采矿法的核心单元,其强度是保障安全开采的重要指标。Na基膨润土的亚甲基蓝吸附量和生坯抗压强度较高,是制备充填体的优质添加剂,然而鲜有其掺量与充填体强度之间关系的研究成果。本文基于超声波测试技术和单轴压缩试验,分析不同Na基膨润土掺量充填体的横波波速、主频幅值、幅值衰减系数、波形分形维数在各龄期的变化规律,结合敏感性分析遴选出对抗压强度变化最敏感的声学参数。建立了不同Na基膨润土掺量下充填体强度的预测模型,并结合显著性检验及对比分析,对强度预测模型进行了验证。研究成果可为开展充填体单轴抗压强度预测的相关理论研究和工程应用提供参考和帮助。

冻融循环作用下的花岗岩边坡岩体强度研究

以伊春鹿鸣钼矿发育的花岗岩边坡岩体为例,开展不同风化程度的花岗岩岩石样品的冻融循环单轴抗压强度试验和纵波波速试验,得到不同风化程度的花岗岩冻融循环单轴抗压强度和纵波波速损失程度不同,风化程度高的花岗岩冻融系数较低;冻融循环作用下的花岗岩单轴抗压强度冻融系数与纵波波速损伤变量之间为线性关系,对于不同风化类型的花岗岩,其线性关系高度相近。从边坡稳定性分析的角度出发,提出了2种获取冻融循环花岗岩边坡岩体强度参数的方法,并进行了计算验证。结果显示:采用单轴抗压强度冻融系数直接折减抗剪强度,或采用纵波波速冻融系数折减RMR值后推导抗剪强度,所得结果均可进行边坡稳定性计算;相对来讲,后者计算的安全系数与边坡体实际稳定状态更为接近。

不同高径比下极软岩(泥岩)单轴抗压强度尺寸效应试验研究

以成都东部地区某工程项目勘察岩石试验成果为例,通过对岩石数据统计分析,发现泥岩在不同高径比下岩石单轴抗压强度数据呈现的差异性较大,对于岩石参数取值建议造成了很大影响。为进一步验证和分析尺寸效应对极软岩岩石单轴抗压强度的影响,通过建立对比试验模型、取样试验,分析了不同高径比的极软岩岩石单轴抗压强度差异特征,并对差异较大的原因和影响因素进行了阐述,对于工程勘察中极软岩单轴抗压强度试验的应用有一定借鉴意义。

水泥增强固化海相粘土的含水率影响及强度测试研究

针对粘性土初始含水率较低时水泥固化土的拌合质量,通过室内试验研究了水泥固化海相粘土中初始含水率与混合质量之间的关系。结果表明,在初始含水率(w 0)小于粘土的液限(w L)的情况下测试其强度,发现强度在w 0为0.925w L时达到峰值,在w 0为0.85w L时下降;在w 0为0.775w L时相比于w 0为0.925w L时强度有增有减,变得不稳定。使用初始含水率为1.0 w L和1.2w L的强度得到的强度估算公式,随着w 0变得小于w L,固化土的强度降低超过估算强度,认为是粘土初始含水率降低后,水泥掺入引起的强度增加,流动性下降,降低了混合料的质量,以致强度没有充分发挥。

节理分布特征及结构面强度对岩体力学性能的影响研究

为研究节理结构面强度及节理分布特征对岩体力学性能的影响,在PFC中构建了基于块体语义分割方法的节理岩体数值模型。基于不同节理黏结强度缩放系数f和分割迭代次数n的节理参数组合,以节理岩体单轴抗压强度为分析指标展开模拟。研究结果表明,节理分割迭代次数n较小时,节理强度缩放系数f对岩体单轴抗压强度σ_(u)影响不大;当n=4和6时,岩体单轴抗压强度σ_(u)随节理强度缩放系数f的增大,首先出现明显的增长趋势,后逐渐稳定,但相较于无节理单轴强度仍存在一定差距;当n=8时,节理数量逐渐增大,岩体单轴抗压强度随n的变化幅度最大,但最终同样稳定至无节理岩体单轴强度;随着节理强度缩放系数f的增大,节理黏结强度增加,岩体单轴抗压强度σ_(u)随节理分割迭代次数n的增大逐渐增大,且最终向无节理岩石的力学强度靠近。基于不同f与n的组合,探究不同节理参数下岩体单轴抗压强度,为节理岩体力学性能的快速确定提供准确有效的模拟预测方法。