用单轴抗压强度试验分析瑞典sp废物罐回取试验中的岩石损伤(英文)

废物回取试验是一个在瑞典sp地下实验室完成的,历时近5a,为全尺寸处置库模拟加热试验。试验在一个直径φ1.75m、深度8.5m的钻孔中进行。开挖和加热后周边岩石中的温度升高、应力改变,因此,试验中岩石中可能产生的损伤是工程设计中关心的课题之一。为此,试验结束后,在试验孔3个不同深度处沿垂直和平行于最大主应力方向施打6个深度约1.5m的近水平取样孔,并采集了12组岩样。对这12组岩样用MTS815岩石力学试验系统进行了单轴抗压强度试验。从单轴抗压强度、裂隙起始应力、裂隙损伤应力、最大裂隙体积应变和最大总体变进行了对比和分析,试验结果分析表明:从最大裂隙体积应变分析,在垂直于最大主应力方向的处置孔孔壁的岩石上可能存在一些轻微的微破裂为特征的损伤。从宏观力学特性来说,岩石没有任何可测的损伤。

裂隙性黄土单轴抗压强度离散元分析

为探究单轴压缩条件下裂隙倾角对裂隙性黄土的应力-应变曲线、单轴抗压强度以及破坏模式的影响规律。将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证数值模型的可靠性,基于此采用离散元软件3DEC开展裂隙性黄土单轴抗压强度数值模拟。结果表明:裂隙倾角对裂隙性黄土的应力应变曲线影响显著,裂隙倾角10°~30°时,曲线有明显的屈服强度且应变较大;裂隙倾角50°~70°时,曲线没有明显的屈服强度,应力陡降且应变较小;裂隙倾角为0°和90°时,曲线没有明显的峰值点和应力降;随着裂隙倾角的增大,裂隙性黄土单轴抗压强度呈现先减小后增大的趋势,且存在最不利裂隙倾角区间(60°,70°)。不同倾角的裂隙性黄土的破坏模式不同,主要有压裂破坏、滑移破坏、滑移压剪复合破坏以及压裂滑移混合破坏等4种类型。基于Mohr-Coulomb准则,计算了不同裂隙倾角的裂隙性黄土单轴抗压强度理论值,将理论计算结果与数值模拟结果进行对比,发现当β≤φj=32°和β=90°时试样的抗压强度理论值相同,而试验值和模拟值并不相同,说明数值模拟结果比理论计算结果更加符合实际情况,进一步说明了数值模拟结果的合理性。

藏式毛石砌体抗压强度对其弹性模量和峰值应变预测

抗压强度、弹模和峰值应变是藏式毛石砌体力学性能的3个重要参数,由于砌块不规则性和砌筑工艺随机性的影响导致该类砌体抗压强度、弹模、峰值应变都较难直接获得。通过毛石砌块和泥浆黏材强度获得毛石砌体抗压强度,以抗压强度预测弹性模量和峰值应变是为了研究此类砌体变形特征和力学特性。采用西藏传统砌筑工艺砌筑8个毛石棱柱体试件,对棱柱体试件进行单轴压缩力学测试,获得毛石砌体抗压强度、弹模、峰值应变、位移-荷载曲线、破坏形态等。结合已有研究成果对该类砌体抗压强度表达式中砌块与泥浆相关影响系数进一步优化,以抗压强度预测其弹性模量、峰值应变。试验结果表明,该类砌体抗压强度、弹模、峰值应变较低且变形呈阶段性变形特征,位移-荷载曲线与其他类型砌体对比存在差异。以区间估计法和线性回归进行弹性模量和峰值应变预测并与其他类别毛石砌体对比发现吻合度较好。该结论可供该类砌体结构修复、加固和毛石砌体单轴压缩性能研究参考。

岩石强度特性的单轴压缩试验研究

以宜兴抽水蓄能电站所提供的岩芯为例 ,对该电站岩芯的强度特性进行研究 ,依据单轴压缩试验结果分别提出了风干状态下岩石的单轴抗压强度与高径比 ,自然状态、饱和状态下岩石的单轴抗压强度与横截面积之间的非线性关系式 .

含冰软弱面的冻结裂隙红砂岩的强度试验

为了研究冻结条件下西部地区裂隙岩体的力学性质,以西部中生代地层典型的红砂岩为试验对象,通过数码显微镜观察分析了红砂岩的颗粒、孔洞分布特征,并在-5^-15℃条件下,对无裂隙冻结红砂岩和裂隙倾角β为0°,15°,30°和45°的冻结裂隙红砂岩进行了单轴和三轴压缩试验。试验结果表明:冻结红砂岩和冻结裂隙红砂岩的强度都随围压的增加而线性增加。冻结裂隙红砂岩强度随着裂隙倾角的增加而非线性递减,在裂隙倾角大于30°后,强度降低的幅度不大。含冰软弱面的冻结裂隙红砂岩的强度和侧向变形主要受裂隙冰控制,因此工程中需要了解裂隙的角度分布特征。

裂隙倾角对泥质白云岩强度影响试验研究

地下岩体中普遍存在的裂隙是影响岩体拉压性能的重要因素之一。依托贵阳轨道交通工程,采集泥质白云岩,开展劈裂试验和单轴压缩试验,分析了不同裂隙角度对泥质白云岩拉、压性能的影响。结果表明:(1)劈裂试验中,泥质白云岩抗拉强度为3～7 MPa,平均值为5. 03 MPa,抗拉强度随裂隙角度的增大呈下降趋势,劈裂模量为0. 1～2. 84 GPa,整体呈幂函数下降趋势;(2)泥质白云岩的抗压强度较高,分布在60～130 MPa之间,平均抗压强度为87. 25 MPa;随裂隙角度的增大,试样抗压强度呈先减小后增大趋势;通过理论推导,得出岩体中最易破裂裂隙角度为22. 5°～45°,与试验结果相符;弹性模量随裂隙倾角整体呈上升趋势;(3)通过对泥质白云岩拉压强度对比,得出泥质白云岩抗压强度平均值与抗拉强度平均值之比为18. 97。

裂隙岩石的应力–水流–化学耦合作用试验研究

将浙江龙游石窟的红砂岩加工成含3种排列预制裂纹的圆柱形标准试件,对其进行不同化学溶液、相同流速作用下未受载腐蚀特征试验,获得化学腐蚀损伤时间效应曲线和时效特征。进行不同化学溶液、不同流速作用下裂隙岩石试件的单轴压缩试验,获得裂隙红砂岩的单轴压缩应力–应变曲线,并对其强度变形影响和裂纹搭接破坏模式进行分析。试验结果表明,试件质量的变化与浸泡溶液性质关系不大。溶液pH值最终趋于中性。试件弹性波纵波速最终也趋于稳定。预制裂纹排列方式、浸泡溶液pH值和流速均对岩石力学效应产生较大影响。单轴压缩条件下裂隙红砂岩均为张拉破坏,且其裂纹扩展方向与加载方向一致。裂纹搭接破坏模式主要有拉伸模式与拉伸–剪切模式。浸泡流速和化学溶液对裂纹搭接破坏模式影响不大。该研究为建立应力–水流–化学耦合作用下裂隙岩石破坏过程的本构关系,从而实现对受应力、水流、化学耦合作用的岩石破裂过程模拟和行为预测提供基础。

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。

青藏高原邦铺矿区岩石单轴压缩变形试验研究

采用2 000 kN型电液伺服岩石试验系统,对青藏高原邦铺露天矿区的花岗岩和凝灰岩在烘干、饱和及天然状态下进行了单轴压缩试验,从而得到了岩块的应力-应变关系曲线及变形模量、泊松比和抗压强度值。分析了不同状态下岩块的应力-应变关系曲线,得出了影响岩块单轴抗压强度的关键因素为试件尺寸和湿度。结果表明,试验花岗岩的抗压强度偏小,而凝灰岩的抗压强度变化不大。

低频机械振动含瓦斯煤体积应变变化规律研究

为研究低频机械振动对含瓦斯煤体积应变的影响,建立煤体孔隙瓦斯压力、吸附膨胀力、振动衰减应力作用下煤体体积应变变化方程。以10,20,30 Hz振动1,2,3,4,5 h后的煤体试件单轴抗压强度变化试验检验方程所反映的规律性,发现振动频率相同,振动时间越长,试件单轴抗压强度越低,计算应变越大;振动时间相同,振动频率越小,试件单轴抗压强度越高,计算应变越小。分析认为振动使煤体孔隙率变大,应变变大,从而单轴抗压强度降低。振动时间相同,振动频率越大,单轴抗压强度越低,试件孔隙率就越大,试件应变就越大;振动频率相同,振动时间越短,单轴抗压强度越高,试件孔隙率就越小,试件应变就越小。且无论频率为何值,单轴抗压强度均随时间的增加而降低,表明试件孔隙率均随时间的增加而变大,试件应变均随时间的增加而增大,抗压强度所反映出的应变变化与计算得出的应变规律相一致。方程计算值能较好地反应低频机械振动作用下不同振动频率、振动时间影响煤体应变变化规律。

单轴挤压应力作用下岩石中产生的裂隙的形状分布

根据P波速度数据可推测单轴应力状态下岩石样品中所产生裂隙的形状分布。施加于岩石样品的单轴压力达到一定应力范围,轴应力撤除后,测得样品中P波速作为静压力的函数。通过变换轴向应力的大小周期地反复进行上述过程。假设所产生的裂隙形状为球状,便可以速度数据反过来求得具不同纵横比的裂隙孔隙率的分布。对原始岩石样品来说,纵横比大的裂隙的孔隙率(厚裂隙)大于纵横比小的(薄裂隙)。当岩石样品受到较大的单轴挤压时,薄裂隙的孔隙率增加,厚裂隙的孔隙率减少。这种结果可能解释为:(1)大量剪切裂隙的出现;(2)由于轴向挤压应力的解除开口裂隙封闭;(3)未受力以前存在于原始岩石样品中的厚裂隙解体。

铁尾矿砂混凝土的应力应变全曲线特性

针对不同铁尾矿砂掺量对混凝土应力应变全曲线的影响,对5组不同铁尾矿砂掺量的棱柱体试件进行单轴受压应力应变全曲线试验.结果表明:铁尾矿砂混凝土的破坏形态与普通混凝土基本相同,铁尾矿砂混凝土轴心抗压强度低于普通混凝土,当铁尾矿砂掺量为60%时,轴心抗压强度与普通混凝土相差最小;随着铁尾矿砂掺量的增加,混凝土刚度下降,抵抗弹性变形能力减弱,脆性增强;铁尾矿砂混凝土的应力应变曲线分为上升段和下降段,通过拟合相关参数,提出了应力应变全曲线方程表达式,拟合结果与试验数据较吻合.

全长锚固锚杆的模拟试验

介绍全长锚杆相似模拟原理、相似材料、模型制作、试验过程和结果分析。

单轴压缩下透水混凝土的结构损伤演化特征研究

为了研究透水混凝土在单轴压缩过程中的内部孔、裂隙变化规律,对轴向应变为0.4%、1.1%和1.8%的试样开展CT扫描,基于二值化分割方法得到了孔、裂隙的图像,分析了孔、裂隙量化指标与轴向应变的关系。结果表明,透水混凝土的孔、裂隙随破坏程度增加有明显的扩展趋势,孔径频率分布曲线的孔径值不断增大;随着轴向应变的增加,孔隙率呈指数型函数上升趋势,最大孔喉长度L和平均孔喉半径R呈线性增长,连通度指标也不断增加,且增速先慢后快;由微观结构分析,透水混凝土骨料颗粒与凝胶结构发生的位移和形变是孔、裂隙网络形成和扩展的微观机理。

自密实再生混合混凝土的单轴受压试验研究

将高强度等级的自密实新混凝土和低强度等级的废旧混凝土块体混合浇筑,制作了8个300 mm×300 mm×300 mm立方体试件和8个300 mm×300 mm×600 mm棱柱体试件,对其进行了单轴受压试验,研究了废旧混凝土块体取代率(0、20%、30%和40%)和试件形状(立方体和棱柱体)对自密实再生混合混凝土受压性能的影响。研究表明:自密实再生混合混凝土中废旧混凝土块体与新混凝土的界面并非是明显的薄弱部位;随着废旧混凝土块体取代率的增大,自密实再生混合混凝土的组合抗压强度和弹性模量都逐渐降低,废旧混凝土块体取代率对组合抗压强度的影响相比弹性模量更为显著;当荷载比小于0.8时,自密实再生混合混凝土泊松比随荷载比的增长速度与新混凝土相差不大;当荷载比位于0.8~0.9区间时,前者泊松比随荷载比的增长速度明显快于后者。并在试验结果的基础上,提出了自密实再生混合混凝土组合抗压强度、弹性模量和峰值应变的计算方法。

钢纤维增强地聚物再生混凝土单轴受压全曲线试验

为增强再生混凝土的抗压强度及延性,并进一步减少水泥制备造成的碳排放,采用粉煤灰/矿渣基地聚物100%取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥,并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能,配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%,及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明:随着钢纤维的掺入,SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变;立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加;立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低,但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率,对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正,提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型,其计算结果与相应试验结果均吻合良好。

不同温度和掺量条件下玄武岩纤维混凝土力学性能研究

为了探究不同体积掺量玄武岩纤维增强混凝土在高温后的力学性能,采用TAW2000D电液伺服岩石三轴仪对掺量分别为0%、0.1%、0.2%、0.3%的混凝土试件进行了高温后力学试验,得到了静态压缩的应力-应变曲线,探讨了不同掺量在25~800℃温度条件下的力学性能,结果表明:随着温度的升高,玄武岩纤维混凝土峰值应变存在逐渐右移的趋势,即由脆性破坏向塑性破坏转变,抗压强度呈先增大后减小的规律;由不同掺量、不同温度条件下的抗压强度曲线和拟合关系式可知,在25~200℃时抗压强度与温度呈线性增加关系,在200~800℃时抗压强度与温度呈非线性减小的规律;同一体积掺量条件下,随着温度的升高,静弹性模量呈线性减小的规律;玄武岩纤维体积掺量为0.2%时的试件力学性能最优。研究成果可为纤维增强混凝土建(构)筑物火灾后的安全评价和修复提供理论指导。