模拟应变软化岩石三轴试验过程曲线

在经典弹塑性理论框架下,认为岩石材料在应变软化过程中遵守摩尔-库仑强度准则,塑性变形服从非关联流动法则。对两组岩石在三轴试验中呈现的应变软化行为进行了分析,获取了峰值前后强度参数的大小。采用应变软化模拟方法,将应力-应变曲线峰后应变软化阶段简化为一系列应力跌落和塑性流动的脆塑性过程,在给定的强度参数演化规律基础上,得到了岩石的应力-应变曲线、侧向应变-轴向应变曲线、体应变-轴向应变曲线和塑性体应变-轴向塑性应变曲线。模拟得到的应力-应变曲线与试验结果吻合较好,其他曲线与相关试验测试规律基本一致。研究成果对确定岩石强度参数与认识岩石峰后强度演化规律有一定的指导意义。

混凝土间接轴向拉伸应力-应变全曲线的测试

探讨了一种混凝土间接轴向拉伸试验测试方法 ,并应用该方法测出了 4组钢纤维高强混凝土的拉伸应力 -应变全过程曲线 ,试验证明 ,混凝土间接拉伸试验测试方法是简便可行的 ,实现了在普通试验机上测试混凝土拉伸应力

基于声发射主频分布的大理岩应力-应变全过程曲线特征研究

为探寻大理岩应力-应变全过程曲线各个阶段声发射主频分布特征,通过对大理岩试件开展单轴压缩变形试验,获得大理岩试件的应力-应变全过程曲线以及声发射监测数据,并利用Matlab对原始声发射波形进行快速傅里叶变换并提取频谱特征中的主频信息,按照应力-应变全过程曲线的5个阶段,分析各个阶段声发射主频分布特征。通过分析可发现:声发射主频集中分布于3条频域带,分别为0~100 kHz低频频域,100~200 kHz中频频域,以及大于200 kHz高频频域;不同频域内主频分布情况与岩石内部裂隙、孔洞的发育、发展、贯穿乃至形成宏观破裂密切相关;根据应力-应变全过程曲线各个阶段声发射主频在不同频域内的分布占比以及演变规律,总结了岩石试件发生整体宏观破裂失稳的声发射主频分布特征。

岩石直接拉伸破坏过程及其分形特征的三维数值模拟研究

通过建立带有残余强度的弹脆性拉伸损伤细观力学模型,运用并行有限元计算手段,模拟不同均匀程度的岩石试样在直接拉伸应力作用下的破坏演化过程,得到拉伸断裂位移–应力全过程曲线,并进行理论和试验对比分析验证。通过分析非均匀性对拉伸过程中非线性力学行为及断裂破坏形态,最后讨论了拉伸断裂破坏的分形特征。数值试验结果表明,非均匀程度对岩石直接拉伸破坏过程中的非线性行为有很重要的影响。岩石细观非均匀程度越高,宏观表现出的直接拉伸强度和初始弹性模量越高,破坏的脆性程度越强,但是残余变形能力和残余强度越低,断口表现出更为光滑的形态。三维空间的破坏分形分析表明,分形维数随着拉伸的进行而逐渐增加,当岩石完全拉伸断裂之后分形维数增加到一个恒定的最大值,而分形维数的变化情况同样反映了岩石的非均匀程度和脆性拉伸破坏程度。

基于三轴压缩试验的红砂岩本构模型

利用RMT150B型岩石力学多功能试验机对红砂岩试样在不同围压条件下的三轴压缩应力应变全过程曲线进行了系统试验研究。研究表明:围压增大,岩石的峰值强度也随着增高;红砂岩的体积应变在峰值后区表现出很大的剪胀性。基于试验结果,分析了岩石屈服强度、峰值强度、残余强度与围压之间的关系,根据试验得到了典型三轴压缩应力应变全过程曲线,建立了一个由线弹性段Ⅰ、线弹性段Ⅱ、线性软化段、线性残余塑性流动段组成的线性本构模型,给出了红砂岩4个阶段的本构方程,并确定了相关参数。

周期荷载作用下岩石疲劳变形特性试验研究

机理的较为系统的试验研究。试验结果表明,的变形量划分为初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段响岩石疲劳寿命的主要因素是周期荷载的上限应力和幅值。

周期荷载作用下红砂岩三轴疲劳变形特性试验研究

为了解三向应力状态下周期荷载作用时红砂岩的疲劳变形特性,利用RMT–150B岩石力学多功能试验机,对红砂岩试件进行不同围压时静态应力–应变全过程试验和疲劳试验。试验结果表明:三轴周期荷载作用下红砂岩疲劳破坏时的变形量与应力上限(σ1-σ3)水平线在相应围压下的静态应力–应变全过程曲线峰后区对应的变形量相当;轴向不可逆变形发展呈现三阶段规律;三轴周期荷载的上限应力和幅值对疲劳破坏特性有显著影响。

水泥土的力学性能试验研究

通过室内抗压试验，研究了不同水泥掺入比下水泥土的力学性能，获得了水泥土材料的应力－应变全过程曲线、棱柱体抗压强度与立方体抗压强度之间的关系。

高温后再生混凝土三轴受压本构关系

对高温后再生混凝土圆柱体试件(Ф100×200mm)进行了常规三轴加载试验,获得了高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线,拟合了高温后再生混凝土三轴受压本构方程.结果表明:在单向应力下,高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线有比较明显的尖峰.随着侧向围压的增加,高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线逐渐变得平缓和丰满.高温后再生混凝土三轴受压本构关系曲线变化趋势与普通混凝土类似.所拟合出的高温后再生混凝土三轴受压本构方程能较好拟合试验结果.

预制裂纹几何与材料属性对岩石裂纹扩展的影响研究

采用岩石破裂过程的弹塑性细胞自动机模拟系统EPCA2D,研究含预制裂纹岩石试件裂隙的几何位置以及基质材料力学属性的差异对裂纹扩展和搭接的影响。模拟中采用弱化元胞单元来表征试件中存在的预制裂纹,用Weibull随机分布对岩石基质元胞单元的力学参数进行赋值,以反映作为岩石基质一部分的岩桥的非均质性。表征预制裂纹的弱化元胞单元服从理想弹塑性本构关系,基质元胞单元服从弹脆塑性本构关系。利用该方法对含有2或3条裂纹的岩石试件进行单轴压缩破裂过程模拟,再现裂纹起裂、扩展和搭接全过程的实验现象。结果表明,预制裂纹的倾角和岩桥倾角对裂纹的扩展和搭接有重要的影响。同时,考虑基质材料力学属性的差异,研究基质元胞单元力学性质的随机空间分布和不同的内摩擦角等情况下的裂纹扩展模式,结果表明,裂纹的扩展和搭接路径强烈依赖于材料的力学属性,从机制上解释了室内实验中裂纹扩展路径离散性的原因。

粉砂质泥岩常规三轴压缩试验与本构方程研究

针对杭兰高速公路巫山至奉节段巴东组二段（T2b2）粉砂质泥岩地层中挖方高边坡易产生变形破坏的问题,采用TAWA-2000微机控制岩石三轴压力试验机对T2b2粉砂质泥岩进行了常规三轴压缩试验,获取了0~4 MPa围压下岩石的应力-应变全过程曲线。分析了岩石屈服强度、峰值强度以及残余强度与围压之间的关系,得出了岩石峰值抗剪强度参数以及残余抗剪强度参数。依据塑性力学理论,建立了考虑岩石应变软化的双线性弹性-线性软化-残余理想塑性四线性模型,并分段建立了本构方程,确定了各阶段方程的参数,研究成果可为高速公路挖方高边坡的变形破坏分析提供必要的资料。

岩石疲劳破坏的变形控制律、岩土力学试验的实时X射线CT扫描和边坡坝基抗滑稳定分析的新方法

介绍了近年来在岩土力学领域方面取得的一些进展:①关于岩石疲劳破坏试验方面的实验结果。大量的试验清楚表明岩石发生疲劳破坏时的变形量受岩石应力-应变全过程曲线控制的规律,介绍了这方面的试验技术及新型的岩石力学试验机——RMT机的特性,对岩石的I型和Ⅱ型分类作了评述。岩石疲劳试验结果也提示我们在研究岩石的强度理论时要特别重视从变形角度去探讨。②简要介绍了岩土力学室内试验方面的一项新的实验技术——实时X射线CT扫描的试验方法和原理。重点给出了南桥砂岩三轴试验的结果,并与典型的全过程曲线作了对比分析。这一新技术为岩土力学界提供了一种新手段,使宏观的力学性能与细观层次上的结构演变和裂纹萌生、扩展直到破坏有机地联系起来,为损伤研究提供了一种新的实验手段。③论述了采用强度储备概念求抗滑稳定安全系数方面的不足之处。基于力是矢量这一基本概念,提出了计算抗滑稳定安全系数的新方法——矢量和分析方法,并与传统分析方法作了对比,指出了这种新方法的优点。除了平面问题外,还论述了三维问题的计算方法和算式。

液控刚性试验装置的研制

本文系统地介绍了液控刚性试验装置的工作原理结构及测试系统.并给出了由该装置测出的各类典型脆性材料的应力应变全过程曲线。

水泥土工作机理试验研究

通过室内试验研究了不同水泥掺量、养护龄期对水泥土抗压强度的影响。试验结果表明:随着水泥掺量的增加,水泥土的抗压强度呈增长趋势;随着龄期的增长,水泥土的抗压强度也增大。同时还获得了水泥土材料的应力—应变全过程曲线,并对其进行了分析。

适用于普通材料试验机的叠合碟簧吸能装置

一种简单而又适用的试验机辅助装置─—叠合碟簧吸能装置，应用于普通材料试验机，可实现不同强度等级的砼、石料等非金属材料的应力一应变关系全过程曲线的测取和试验。对高强检材料试件的应力一应变全过程的实测表明，此装置是一种行之有效的手段。

圆钢管玄武岩纤维再生混凝土短柱轴压力学性能

为研究圆钢管玄武岩纤维再生混凝土(BFRRC)短柱的轴压力学性能,以再生粗骨料取代率和玄武岩纤维掺量为变化参数,设计并完成了15根圆钢管BFRRC短柱试件的轴压试验。观察了试件的受力全过程及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线,分析了变化参数对圆钢管BFRRC短柱轴压性能的影响,建立了可行的组合截面应力-应变全过程曲线方程。研究表明:试件均发生鼓曲破坏,但核心混凝土在钢管约束下处于碎而不散状态;随着再生粗骨料取代率的增大,试件的耗能性能、延性系数逐渐增大,耗能因子、延性系数提升幅度最高可达1.84%和10.36%,承载力逐渐降低,降低幅度最大达5.03%;随着玄武岩纤维掺量的增大,试件的耗能性能、延性系数逐渐增大,增加幅度最高可达2.97%和4.93%,承载力提高幅度不大;不同的玄武岩纤维掺量下,试件实测的荷载-位移曲线饱满,且具有较长的变形流幅,延性较好。