通过应力波速测试丁苯橡胶的瞬态模量

运用粘弹性材料的积分型本构关系和应力波理论得出了粘弹性材料瞬态模量的计算式;又以丁苯橡胶作为试验材料设计了一种简便的试验方法,测出了丁苯橡胶的瞬态模量,并与丁苯橡胶的静态弹性模量做了对比。比较表明,丁苯橡胶类粘弹材料静态模量的值远低于瞬态模量值。

混凝土强度与应力波速相关性研究

本文依据一年来的室内１０００组混凝土试件试验，率定出混凝土强度（Ｒ）与应力波速（Ｖ）相关公式及曲线，在工程检测精确计算中具一定的参考价值。

锚固系统与锚固介质材料中应力波波速的关系

应用低应变反射波法对锚杆锚固系统进行无损检测时,常因锚杆底端反射很微弱而影响锚固系统中应力波波速的准确确定,导致锚固质量无法准确判读,为此,采用低应变反射波法测试了不同围岩和锚固介质中的锚固系统应力波波速,并与采用超声波法测试的由锚固介质材料所制作标准试块中的应力波波速进行对比分析。结果表明,这2种波速与锚固介质材料强度密切相关;锚固系统中的应力波波速介于锚固介质材料与自由锚杆中的应力波波速之间,锚固系统中的应力波波速和锚杆介质材料中的应力波波速随龄期和强度均呈指数关系变化且对称分布。

岩块波速–应力关系及其卸荷效应

当岩块从原有的地质环境中取出时,它在原位岩体中受到的应力将被解除,其物理力学性质亦会发生变化,从而产生卸荷效应。通过自行设计的岩块波速–应力试验,研究了岩块的波速–应力关系。研究发现:波速–应力关系曲线可以较清楚地反映出岩石受荷过程中体积变形的3个阶段;波速–应力关系曲线基本上以σ=σc=(1/4～1/3)Rc为界,当σ<σc时,岩样波速随应力增大迅速增加,波速–应力关系符合幂函数曲线,当σ>σc时,岩样波速逐渐达到峰值,随后迅速下降,波速–应力关系符合二次函数曲线;波速–应力试验过程中,当应力增加到岩样在原位状态下同试验加荷方向下所受的应力时,波速增加速度急剧变缓。根据岩块的波速–应力关系提出了岩样的卸荷指标,并将其定义为岩块在原位所受应力对应的波速与未受荷时的波速之比,通过试验和计算得到黄岛地下水封石油洞库场区片麻岩和闪长岩的卸荷指标分别为1.13和1.08。

基于纵向共振法测试杨树原木应力波波速及弹性模量的研究

在介绍纵向共振法检测木材应力波波速及弹性模量的方法原理的基础上,利用应力波测试仪DirectorHM-200TM对杨树原木的应力波波速及弹性模量进行了测试。检测发现杨树原木的动态弹性模量与三点弯曲法测试的烘干后杨树锯材的静态弹性模量间具有较好相关性;当将杨树原木的密度视为常数时,其应力波波速的平方与烘干后杨树锯材静态弹性模量间仍具有很好的相关性,从而增加了进一步利用该应力波测试仪对木材进行应力分等的可行性,并为下一步自行研制基于该原理的测试仪器提供了依据。

有效应力对岩石弹性波速的影响

在围压和孔隙压力作用下,对饱和癸烷砂岩弹性波速随有效应力的变化进行了测试,分析了有效应力对岩石波速影响的基本规律,确定了描述波速随有效应力变化数学模型的基本形式,利用Han和Freund的测试数据,进行了有效应力对波速影响的多元非线性回归分析,得出了干燥和饱和水砂岩的波速模型.对波速随有效应力增大的机理、回归参数的物理意义以及岩石波速应力敏感性的影响因素进行了分析,并讨论了回归模型在孔隙度、孔隙压力、地应力和微裂隙反演中的应用.

突出煤岩纵波波速与应力相关关系

为探究井下煤与瓦斯突出灾害的发生机理并实现监测预警,运用微机控制电液伺服岩石试验机对突出型煤试样进行单轴加载破坏实验,分析了试样破坏特征及力学特性,采集震动波信号,与实际结果拟合后得到波速与应力的耦合规律,并建立了波速与应力间的试验关系模型,利用矿震信号进行了突出煤层震动波层析成像现场试验验证。结果表明,在单轴加载条件下,纵波波速与突出煤样应力之间存在指数函数关系Vp=a+ke rx,在加载初始阶段纵波波速变化梯度大,随后变化梯度逐渐减小并趋于线性,与实测值的相关系数计算结果表明模型相关度达0.883,能较准确描述波速与应力的变化关系。现场震动波层析成像得到的应力异常区域与现场采掘地质条件对应良好,验证了上述突出煤岩纵波波速与应力的正相关关系。震动波层析成像可应用于突出煤层应力集中区探测,对矿井突出危险区域预测具有重要的现实意义。

冲击作用下节理岩体应力波波速衰减规律研究

为探究冲击荷载下节理岩体中应力波波速衰减规律,用水泥砂浆梁状结构模拟岩体,填充黏土层模拟软弱薄夹层,采用自行设计的摆锤冲击装置作为动力源进行冲击加载试验.研究了节理存在与否、节理数量和厚度对冲击荷载下节理岩体应力波衰减规律的影响,并利用特征线法和位移不连续模型推导节理面对应力波衰减的影响.结果表明:随着距离增大,振动衰减速度减慢,呈现出近端衰减快,远端衰减慢的规律;梁状结构表面的振动响应与节理厚度、数量呈负相关;节理引起的振动响应差异随节理数量的增加逐渐降低;理论的峰值和变化规律与试验结果吻合.通过分析节理对应力波波速衰减规律的影响,为日后实际工程作业中减小对周边建筑物的安全风险提供一定的参考.

砂岩波速与应力状态相关关系研究

地下工程开挖破坏原岩应力平衡,岩石发生变形甚至破坏。围岩应力状态是地下工程监测的重要项目之一,声波检测技术可以弥补许多原位测试的弊端。通过对某隧道围岩进行室内单轴压缩试验与声波检测,发现:P波波速变化与应力变化存在较好的一致性,峰前阶段,P波波速随应力的增大而增大,峰后阶段,P波波速随应力的减小而减小;在屈服以前,P波波速、S波波速与应力之间存在一定的正相关关系,P波波速、S波波速与应力之间存在一定的指数关系; S波与P波波速之间的比例(ξ)存在明显的阶段性(两个阶段),阶段分界点为峰值应变(应力)。

含水率对红砂岩纵波波速影响规律研究

地下岩体工程的稳定性普遍受到地下水的困扰。含水率的不同会引起岩石力学性质的变化,导致地下岩体工程围岩体力学特性的改变。利用声波测速仪对干燥到饱和过程中,不同含水率下的红砂岩波速进行测定。通过分析含水率对岩石波速的影响,得出如下结论:从干燥状态到饱和状态,红砂岩纵波波速随含水率的变化趋势可分为4个阶段。由于岩石内部的黏性矿物成分的存在,外界水与矿物颗粒发生溶解,导致岩石内部骨架受损。当矿物颗粒的溶解反应达到极限,外界水将不再受其约束,形成自由水,填充岩石孔隙中的空气介质。

超声波检测混凝土轴压柱应力状态试验研究

本研究通过12根混凝土轴心受压柱的在不同荷载作用下的应力-超声波波速对应关系的全过程检测试验,研究了轴心受压柱在不同工作应力状态下的超声波波速、幅值的变化规律,对比了不同混凝土强度对超声波波速的影响规律。研究成果可为混凝土结构超声波检测提供理论依据。

木材动态弹性模量测量中节子对于应力波传播的影响

为了探讨振动法测量木材动态弹性模量时应力波波速的差异性,以油松、马尾松和杉木的锯材为试验材料,通过横向振动测量与纵向敲击法测量,研究其节子对木材应力波传播速度和弹性模量的影响。结果表明:随着节子质量的增大,引起纵向振动频率减小,应力波波速减小;在节子总质量不变的情形下,节子数量越多,应力波波速也越小;节子尺寸大小与应力波波速成反比,节子质量越大,应力波波速越小。木材节子影响了应力波波速及弹性模量,也影响了木材自身的品质。

基桩低应变波速的量值研究

在应力波反射法测试基桩完整性的过程中,应力波波速是确定桩长和桩身缺陷位置的必要条件,而应力波波速受多种因素影响很难准确定量,这已成为基桩测试技术发展的瓶颈.根据应力波传播的基本原理,结合试验研究,分析了应力波在基桩中传播速度的影响因素,得出了应力波传播波速与混凝土龄期和混凝土强度等影响因素之间的量值关系,并结合工程实际提出了5种确定低应变波速的简便实用方法,以便检测人员更好地控制桩基工程质量.

岩石破坏过程中波速变化特征

在单轴阶段加载条件下,对取自闽南地区的闪长岩岩样进行了不同方向上纵波传播速度的测试.首先根据实验结果总结出不同方向波速在岩石破裂过程中的变化规律,然后基于应力微小变化范围内波速与应力遵循线性关系的假设构建波速-应力关系模型,最后通过多参数分段拟合方式求解模型待定系数.研究结果表明:平行于加载方向的波速在压密阶段快速上升,岩石破裂前的波速降不明显.而垂直于荷载方向的波速在压密阶段少量上升后在临近岩石破裂出现非常明显的波速降.波速-应力关系模型通过参数的变化可以准确地描述不同方向波速的变化过程,证明了模型的适用性.

弹性范围内不同加载速率下的波速特征及能耗分析

为了探究不同加载速率下波速-应力的变化规律以及能量损耗特征,采用硬岩材料大理岩进行了单轴压缩下弹性范围内不同加载速率下的试验研究,测试了加载速率对波速以及能量的影响规律。结果表明,加载速率的变化不会影响波速-应力之间的总体变化规律,波速-应力依然符合线性关系,但低加载速率和高加载速率下的线性关系显现不明显;不同应力条件下加载速率-波速曲线呈现了3个阶段,分别为压密-弹性过渡阶段、弹性阶段和弹性-损伤过渡阶段,整体上加载速率对波速的影响不大;大理岩在不同阶段吸收的总能量较为稳定,弹性能在压密-弹性过渡阶段和弹性阶段较为稳定,而在弹性-损伤过渡阶段出现缓慢的减小,耗散能在整个阶段都出现了明显的减小。

基于超声波检测的混凝土抗压强度研究

常规混凝土强度检测方法会破坏混凝土的内部结构,难以实现连续、快速地检测,文中基于混凝土无损检测技术,分析混凝土强度与应力波波速间的相关关系,得出以下结论:超声波波速与龄期间呈正相关关系,且在养护前期,试样的超声波波速增长趋势较为显著,这是由于,随着混凝土养护过程的进行,其内部的结构逐渐结合致密,此时,超声波受其内部传播的干扰减弱,从而导致其传播速度增大,采用超声波波速对混凝土的强度进行检测的准确性较高,且当混凝土强度等级较大时,其检测准确性有所提升。超声波波速—抗压强度的拟合曲线相关性最优,其相关系数为0.951,在工程中,可采用超声波波速来衡量混凝土试样的抗压强度。

多点布测下锚固缺陷诊断的小波多尺度分析

为解决锚杆低应变动测分析时,应力波速缺乏有效的量化手段的问题,进行多点布测方式下锚杆锚固质量的室内测试实验,并采用db6小波的3尺度或4尺度分析方法对测试信号进行分析。研究表明,多点布测的方式能准确确定波速的大小和波速传播过程中的变化大小在顶端传感器信号中的反应;对于单一缺陷的锚杆,采用平均波速计算的缺陷位置和锚杆长度与实际结果吻合,对于多缺陷锚杆,采用分段计算法能避免各测段波速离散性的影响,提高应力波检测精度;波速离散性较大,采用应力波速变化值比应力波速更能反映锚杆质量;锚杆的底端反射时间可在低频信号a3或a4中反应是由于低频信号反应大缺陷、高频反应细部缺陷的缘故。

岩块卸荷效应与工程岩体质量评价

工程岩体质量评价是地下洞室工程选址、设计必须回答的主要工程地质问题,在许多常用的岩体质量评价方法中,岩体的完整性指数是一个重要评价指标,而由于岩芯卸荷效应和室内、原位波速测试的频率差异方面的原因导致岩体完整性指数不能够准确的表示岩体的完整程度,有时甚至会产生岩体完整性指数大于1的不合理的现象。论文针对以上问题开展岩块波速应力关系相关的试验,研究岩块的波速应力关系,提出岩块卸荷指标和频率修正系数2个因子对岩体完整性指数计算公式进行修正,进而对国标BQ岩体质量分级法进行改进。最后将改进的BQ岩体质量分级法在黄岛地下水封石油洞库工程中进行应用,评价结果表明场区绝大部分岩体质量都为I级或II级。

碾压混凝土施工热层实时压实度监控模型应用研究

碾压混凝土施工压实质量对大坝成型质量至关重要。现有碾压热层压实质量一般通过核子密度仪法检测,存在检测繁琐、可靠度低、存在安全风险、需定期标定、代表性差等缺点,无法满足快速精准的检测要求。通过理论及试验研究,选取现场碾压料层的物性参数,即拌合料含湿率、骨料级配和碾压层应力波传播速度作为评价参数,并研发了相应的实时仓面含湿率测定仪与碾压热层波速测试仪对以上参数实时采集传输;利用BP神经网络建立基于碾压层拌合料含湿率、骨料级配和应力波传播速度的碾压混凝土压实度预测评价模型,通过远程可视化反馈系统将模型预测结果反馈输出,形成了一整套碾压混凝土施工热层实时压实度馈控技术。该技术在乌弄龙碾压混凝土大坝施工现场进行了实践,实时监控碾压热层的施工效果,验证了其可行性和可靠性。

高水压与高应力对岩石应力波传播速度的影响

深部高水压岩体工程爆破开挖时,围岩体承受高水压、高地应力和爆破动载荷共同作用的理论研究远落后于工程实践。因此,自研试验系统对红砂岩进行了应力波传播试验。结果表明,当冲击速度和轴向静应力一定时,随着水压的增加,红砂岩应力波波速逐渐增大,波速随水压的增加呈二次函数变化;在拟合函数中,二次项系数、一次项系数与轴向静应力之间呈线性相关,常数项与轴向静应力之间呈非线性相关;对于初始损伤较小的红砂岩,水压的存在导致岩石内部的裂隙被挤压,增强了岩石波阻抗,有利于应力波在岩石试件中的传播。