沥青混合料单轴蠕变特性分析

为分析沥青混合料单轴蠕变特性,评价沥青混合料抗变形能力,以5种沥青混合料和2个试验温度为例,进行不同类型混合料在不同温度下的单轴蠕变试验。试验结果表明,沥青混合料单轴蠕变特性会受沥青混合料类型和温度影响。不同集料级配,或相似集料级配但不同沥青胶结料的沥青混合料,其单轴蠕变特性不同,即其抗(永久)变形能力不同。随温度升高,沥青混合料瞬时变形弹性模量、粘滞阻力、抗黏弹性变形模量等显著降低,其抗(永久)变形能力也降低。

冻融条件下隧道围岩单轴蠕变力学特性试验及本构模型

针对冻融作用使隧道围岩损伤劣化问题,冻融循环试验和单轴蠕变试验研究沈阳某隧道工程围岩,分析冻融作用下该隧道砂岩的破坏机制,以经典Burgers模型为基础,建立改进的Burgers蠕变模型。结果表明:冻融循环作用对砂岩具有显著的劣化效应;冻融循环次数的增加使砂岩峰前压密段逐渐显著,峰后曲线趋缓,破坏荷载逐渐减小,稳定蠕变过渡到加速蠕变的时间逐渐延长,破坏模式逐渐由脆性转为延性;建立改进的Burgers蠕变模型能够较好地贴合试验数据,相关系数在0.95以上,验证了文中推导模型的准确性与合理性。

损伤破裂砂岩单轴蠕变特性试验研究

深部岩体工程处于高应力环境中,开挖破裂后的工程岩体在持续的高地应力作用下具有很强的时间效应,深入研究其峰后蠕变特性,具有重要的理论和实际应用价值。先采用RMT-150B型岩石力学试验系统对完整岩样进行单轴峰前屈服、峰后破裂卸载试验,制备出具有不同破裂损伤程度的峰前屈服、峰后破裂的损伤岩样;再采用RLW-2000型微机伺服岩石三轴流变仪对其进行单轴蠕变试验,研究其单轴蠕变力学特性。研究结果表明:损伤岩样波速与完整岩样相比,均出现了不同程度的降低;损伤岩样各级应力水平下,瞬时应变量均是随着应力水平的增加而逐步增加,且均符合线性函数关系;相同应力水平下,峰后破裂损伤岩样瞬时应变明显大于峰前屈服损伤岩样;各级应力水平下,总体上各蠕变量随着应力水平的增加而逐步提高,且均符合指数函数关系;相同应力水平下,峰后破裂损伤岩样蠕变量明显大于峰前屈服损伤岩样,且随着荷载水平的进一步提高,两者差异程度增加;损伤岩样各瞬时变形模量随着应力水平的增加均逐步提高,两者之间符合线性函数关系;各应力水平下对应的瞬时变形模量存在明显差异,岩样损伤程度越高,瞬时变形模量越低;各损伤岩样在各级应力水平下,改进的西原模型能够较好地模拟其单轴蠕变特征。

冻土单轴蠕变过程中结构变化的CT动态监测

ＣＴ为岩土材料非破坏的持续检测和内部结构的定量描述提供了可能，利用这一手段观测分析了冻土单轴蠕变过程中结构的变化情况，结果表明蠕变过程中结构缺陷的增生与扩展制约着土的结构的强化与弱化作用，控制着蠕变过程形态特征。易破坏区首先发生于样品的低密段，在软弱段的某一薄弱层面形成一环状低密带，然后向外扩展。

浅埋灰石膏矿岩单轴蠕变特性试验研究

在分级加载条件下对山东峄城区浅埋地下开采石膏矿采空区的灰石膏矿岩进行单轴压缩蠕变试验。通过对实验结果的分析,发现该石膏矿岩的蠕变破坏特性,第一阶段蠕变时间短暂,即刻转入第二稳定蠕变阶段,所加荷载超过极限值时,迅速发生破坏,没有明显的第三蠕变阶段,属于韧-脆性破坏。通过放大加载曲线发现,蠕变过程中始终有微破裂发生。瞬时变形模量具有应变硬化的特点。长期压缩蠕变强度为瞬时抗压强度的70.62%至72.05%。计算结果表明,多项式经验模型和西原体模型能描述石膏矿岩前两个阶段的蠕变过程,试验曲线与计算曲线吻合较好,但不能描述第三蠕变阶段的破坏特点。根据试验所得参数,利用FLAC3D软件自定义黏弹塑性蠕变模型,模拟了石膏矿岩的蠕变行为。

沥青稳定基层单轴蠕变试验中应力水平的确定

首先基于沥青稳定基层变形特性的分析,提出较简单的单轴静态压缩蠕变试验能较好地完成其变形测试;然后选取典型路面结构参数,通过弹性层状体系分析程序BISAR3.0计算沥青稳定基层内部压应力的分布。结果表明:确定蠕变试验合理的加载应力中两个最重要的影响因素为面层厚度与轴载大小;然后再以Shell平均应力系数理论,分析不同面层厚度和轴载情况下沥青稳定基层的平均应力,确定出合理的蠕变试验应力水平值;最后通过室内蠕变试验的结果分析进行验证,表明对于沥青稳定基层材料进行的单轴蠕变试验采用0.1～0.5MPa的应力是合理的。

自动控温单轴蠕变仪研制

青藏铁路将要穿越的多年冻土大多属于高温冻土,其中近一半为高含冰量冻土。由于实验条件限制,人们对高温高含冰量冻土认识非常有限。对于青藏铁路沉降变形的预测却在一定程度上依赖于这部分力学参数确定。因此,研制适合高温冻土蠕变实验研究设备非常必要。该仪器利用现有冰箱制冷技术,外加一套控温技术和数据采集系统的技术。此设备设计新颖、控温精度高、加力系统稳定、节约能源、环保、移动方便等特点。很有实用价值,设备制冷控温部分和数据采集部分还可单独分开使用。

软土地区不同土层土体的单轴蠕变

文章是以厦门软土地区地铁深基坑开挖工程为基础阐述,依据软土地区地铁建设范围的实际测量数据和室内土工实验数据分别建立了不同层次的软土单轴蠕变曲线,计算得出:当实际所受力与破坏强度的比值为(0.2σS,0.3σS,0.5σS)时,各层土体基本呈现出稳定蠕变的形式,当实际所受力与破坏强度的比值较高时(0.7σS)时,各层土体呈现出非稳定性的蠕变形式。

不同岩桥角度双裂隙砂岩单轴蠕变试验及三维数值模拟

为分析不同应力路径下岩桥角度α对岩体强度和破坏特征的影响规律,通过制备7种含不同α的双裂隙砂岩试样,依次开展常规单轴和单、多级蠕变试验。试验结果显示:α对试样的特征应力存在较大影响,但同类型岩体各特征应力之间的比例受α的影响较小;各岩体试样的长期强度σL与对应起裂应力σci非常接近,可将σci看成岩体的长期强度,从而只需通过常规压缩试验便可估算岩体σL值。裂纹扩展方面,α相同的试样在4种加载路径下的贯通特点基本一致:α=0°~45°试样破坏时岩桥均未贯通,而α=60°~90°试样则均呈现岩桥直接贯通破坏的模式。表明α对裂纹扩展的影响要大于应力路径的影响。另外,部分试样还呈现出表观裂纹和内部裂纹扩展并不一致的现象,鉴于此,基于连续介质单元模拟,提出一种基于塑性应变的裂纹扩展判断方法,并建立三维模型进行计算,模拟结果显示与试验结果较为一致。该方法较传统通过塑性区判断裂纹扩展更为准确,可为岩体裂隙的三维时效扩展模拟提供一定的参考和借鉴。

沥青混合料虚拟单轴蠕变试验方法

为了更为准确地预测混合料的变形,验证虚拟单轴蠕变试验方法的可行性,选用不同粗细级配的沥青混合料,利用X-ray CT扫描无损沥青混合料试件,获取其内部结构(集料、砂胶和空隙)精细分布信息;根据三维重构理论和开发的重构算法,构建基于真实细观尺度分布的沥青混合料三维虚拟试样;基于沥青砂胶的Burgers黏弹本构关系,根据Boltzmann线性叠加原理和Laplace数学理论,将沥青砂胶的黏弹特性转换为有限元软件可识别的Prony参数,进行虚拟单轴蠕变试验。结果表明预测的变形结果与实测变形结果非常吻合。虚拟单轴蠕变试验方法真实反映了不同混合料级配的不同变形特性,克服了传统基于均质体模型进行数值模拟的缺陷,实现了沥青混合料单轴蠕变试验的初步仿真。

高温作用后砂岩蠕变试验及PSO-BP神经网络单轴蠕变长期强度预测研究

为了研究高温作用后黄砂岩的蠕变强度及变形特征,对高温作用后的黄砂岩开展单轴蠕变试验,系统地分析了高温损伤、轴压对黄砂岩蠕变变形特征、蠕变强度、蠕变速率的影响。利用PSO-BP神经网络算法对不同力学参数进行训练,预测高温作用后黄砂岩的单轴蠕变长期强度。研究结果发现:高温作用后黄砂岩存在蠕变应力阈值,低于阈值时仅发生稳定蠕变,高于阈值后发生不稳定蠕变;蠕变试验中试件处于低应力状态时,随着温度的增加,蠕变变形程度与稳态蠕变率呈线性变化关系。处于高应力状态时,温度对二者影响程度增大。使用PSO-BP神经网络预测高温作用后黄砂岩蠕变长期强度,发现比传统BP神经网络模型训练速度快、预测精度高。本文研究成果可为地下岩体工程高温后灾变重建提供一定的技术支撑和借鉴。

周期冲击扰动下粉砂岩单轴蠕变特性研究

采用改进岩石蠕变扰动试验装置对粉砂岩试件开展施加周期冲击扰动下单轴蠕变试验,研究周期冲击扰动下粉砂岩蠕变变形、蠕变速率及破坏特征.结果表明:冲击扰动会引起蠕变曲线产生新的波动,随冲击扰动次数增加,粉砂岩内部累积变形逐渐增加,进入稳定阶段时间明显缩短,进入加速蠕变阶段轴向应力阈值显著降低;在周期扰动作用下,粉砂岩蠕变占比与轴向应力呈指数关系,蠕变速率稳定值提高;冲击扰动加速粉砂岩内部裂隙发育,粉砂岩试件破坏形式更趋于脆性破坏.基于Mohr—coulomb准则,提出一种与时间有关的非线性黏滞体并引入损伤因子改进Burgers模型,建立粉砂岩蠕变扰动理论模型;该模型能很好描述周期冲击扰动下粉砂岩蠕变特性,可为深入研究冲击扰动下岩石蠕变失稳破坏提供参考.

分级加载下深部粉砂岩单轴压缩蠕变试验研究

为研究深部硬岩的蠕变特性,采用分级加载方式对深部粉砂岩进行了单轴压缩蠕变试验。试验结果表明,分级加载作用下深部粉砂岩产生瞬时的轴向应变和侧向应变后随即进入蠕变阶段,深部粉砂岩的侧向蠕变发展较轴向蠕变快;在蠕变过程中存在一个应力阈值,其中轴向蠕变的应力阈值比侧向蠕变的大。随轴向分级荷载的提高,岩石的瞬时弹性模量呈先增加后减小的变化趋势,瞬时泊松比呈上凹型增长,轴向蠕变应变先减小后增大,侧向蠕变应变呈前期增长平缓的上凹型增长;根据试验过程中的等时应力应变曲线的变化趋势,可以看出深部粉砂岩蠕变过程具有非线性特征,且侧向蠕变较轴向蠕变更明显。

沥青砂浆的单轴拉伸蠕变特性

根据大量单轴拉伸蠕变试验数据，论证和比较沥青砂浆材料的蠕变规律。并应用非线性回归分析得到该材料受单轴恒定荷载下的应力应变关系，可较好地符合粘弹性四元流体模型（即伯格斯模型）和指数模型。从而为解决实际工程问题提供了基本的单轴拉伸蠕变特性。

细集料级配对沥青砂浆影响的单轴压缩蠕变试验研究

文中首先进行沥青砂浆配合比的设计,得到了6种基准级配和6种对比级配;再通过对这6种基准级配和6种对比级配进行单轴压缩蠕变试验,分析了不同细集料组成和不同级配对沥青砂浆高温性能的影响。

沥青混凝土结构参数与高温蠕变特性的偏相关分析

分析沥青混凝土结构与高温性能之间的关系,明确与高温特性关系显著的结构参数,能有针对性地通过结构参数控制,在质量控制中实现高温稳定性的保证。选取AC-16、SMA-16两种典型级配中值作为基础级配,调整得到多个试验级配,同时变化沥青用量,实现级配和配比的变化,进行沥青混凝土单轴静载蠕变试验,利用Burgers模型拟合蠕变曲线得到高温抗变形指标。计算各级配混凝土的16个结构参数,对参数进行显著性筛选。分析显著性结构参数与混合料高温稳定性的偏相关关系。分析得出:不同级配其显著性结构参数不同,AC-16结构参数受级配和配合比的影响更大,显著性结构参数数量更多,4.75 mm通过率对结构参数的影响最为显著;对于AC-16和SMA-16的不同级配,结构参数VV、V_(K)均与混合料的抵抗永久变形能力显著相关;VV与抵抗永久变形能力有显著的正的净相关性,而V_K与抵抗永久变形能力有显著的负的净相关性;两种典型级配在受细集料影响时,V_(c)、V_(c/f)与AC沥青混凝土的永久变形能力具有显著的净相关性,与SMA沥青混凝土的瞬时变形能力具有显著的净相关性。

原状网纹红土的单轴蠕变模型研究

网纹红土具有一定的蠕变特性,相关研究中多运用参数少、适用性强的Singh-Mitchell模型来描述网纹红土三轴蠕变试验,但还未建立合适的网纹红土单轴蠕变模型。为进一步研究在工程实际中应用更为广泛的单轴蠕变试验条件下网纹红土的蠕变及其规律,采用长沙市岳麓山地区原状网纹红土进行了一系列分级、分别加载的单轴蠕变试验。在此基础上引入Singh-Mitchell模型研究试验结果,给出了试验曲线与模型曲线的比较情况,结果表明Singh-Mitchell模型适用于单轴蠕变试验,且该模型一般情况下能更好地描述分别加载条件下的蠕变特性。

排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真

为揭示排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的细观力学机制,综合室内试验和数值模拟相结合的方法,采用图像识别技术获取车辙板粗集料及孔隙细观信息,并基于离散元建立单轴静态蠕变试验模型,围绕沥青模量、粘结强度和混合料孔隙率等3个因素对排水沥青混合料高温性能的影响开展了研究。结果表明:在相同的外荷载作用时间下,模量对永久变形的降幅影响略大于蠕变柔量,模量由1倍提升至5倍,蠕变柔量约降低3.7倍,永久变形降低约4.7倍;模量增大至4倍后,永久变形量和蠕变柔量的降幅趋于平缓;空隙率由18%提升至22%,蠕变柔量和永久变形量均增大约40%,混合料耐久性明显降低,空隙率18%-19%阶段对永久变形和蠕变柔量的增幅较为平缓,19%-22%阶段永久变形和蠕变柔量的增幅增大,且接近线性关系;混合料承载力随粘结强度提高而增大,不同粘结强度(280、300、500 N)对永久变形量和蠕变柔量的影响基本一致,且低粘结强度(250～300 N)对永久变形量和蠕变柔量的影响远大于高粘结强度(300～700 N)。在影响蠕变柔量与永久变形计算值可靠度的3个因素中,按可靠度高低排序依次为:粘结强度、空隙率、模量。

万福煤矿不同含水率砂岩蠕变力学特性试验研究

为研究深部巷道围岩在地下水作用下的长期蠕变力学特性,采用自主研制的深部软岩五联流变试验系统,开展不同含水率(0%、0.8%、1.6%、2.4%、3.3%)下砂岩吸水软化单轴压缩试验及单轴蠕变试验。通过试验结果研究表明:砂岩的单轴抗压强度、弹性模量和蠕变破坏应力与含水率呈指数下降关系,蠕变破坏应力与单轴抗压强度的比值在0.76~0.84之间;砂岩衰减蠕变阶段时间随着含水率的增加而减少,随应力水平的增加而增加。径向应变比轴向应变先进入稳态蠕变阶段,破坏应力下径向应变的加速蠕变阶段开始时间要先于轴向应变;基于稳态蠕变速率曲线确定了砂岩的长期强度,径向稳态蠕变速率确定的值略小于轴向,长期强度与含水率之间满足负指数关系;将蠕变试验中径向应变与轴向应变之比定义为μc,提出了基于μc值的岩石长期强度确定方法且μc值与含水率无关,对于本次砂岩样品可以认为μc值大于0.3时样品会在一定时间内发生加速蠕变破坏;随着含水率的增加,样品破坏形态由单斜面剪切破坏逐渐演变至X状共轭斜面剪切破坏。研究结果为地下水作用下巷道长期稳定性分析及巷道蠕变破坏的提前预报提供可靠的理论依据。

冻土单轴压缩蠕变的归一化模型

针对冻土蠕变规律的相似特点,提出了冻土非衰减单轴压缩蠕变的归一化模型。从而使冻土的蠕变规律完全可由其蠕变指标和归一化方程确定。归一化方程代表着冻土材料的流变属性,它与应力无关,反映了冻土蠕变过程的形态。通过-5℃冻结砂土的单轴压缩蠕变试验表明,该模型描述冻土在破坏前的蠕变过程是成立的。