饱水细砂岩动态抗拉与抗压强度试验对比研究

使用霍普金森压杆(SHPB)装置对天然状态和饱水状态下的细砂岩进行单轴动态压缩试验和动态劈裂试验,研究水和加载速率对细砂岩动态抗拉、抗压强度的影响及其差异性,并且结合数字图像相关(DIC)技术,分析细砂岩动态抗拉、抗压时的破坏机制。试验结果表明:两种状态下的细砂岩动态抗拉、抗压强度有明显的率效应,随着加载速率的增大而增大,且相同加载速率下,细砂岩在饱水状态下比天然状态下的动态抗压强度小,而抗拉强度比天然状态下的大;水的存在对细砂岩动态抗压强度和抗拉强度的应变率效应影响不大,但水能提高细砂岩动态抗压和抗拉强度增强因子,并且对细砂岩动态抗拉强度增强因子的提高更显著;在动态受压过程中饱水状态岩样表面的应变集中处较天然状态下明显更少,应变梯度更显著,在动态受拉过程中拉剪效果被削弱。

钢-PE混杂纤维水泥基复合材料动态压缩性能试验研究

将钢纤维和PE纤维混杂掺入水泥基基体材料中,控制纤维体积总掺量为2%,通过改变两种纤维比例,制成E2、E1.5S0.5、E1S1、E0.5S1.5和S2试件,应用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置,开展了钢-PE混杂纤维水泥基复合材料在高应变率(30~120 s^(-1))条件下的动态压缩试验,从试件破坏形态、材料的动态抗压强度、韧性及其应变率效应等方面进行了分析研究。试验结果表明:①钢-PE混杂纤维水泥基复合材料表现出明显的应变率效应,其动态抗压强度、韧性以及动态抗压强度增长因子(Dynamic Increase Factor of Compressive Strength, DIF)随着应变率的增加而提高。应变率为60-80 s^(-1)时,PE纤维增韧效果更好;而应变率为100s^(-1)时,钢纤维增韧效果更优。②随着PE纤维掺量的增加,材料应力-应变曲线的应变硬化现象更明显。而钢纤维掺量达到1.5%以上且继续增大时,材料的动态抗压强度和韧性得到提高,表明一定掺量的钢纤维可以提高材料动态抗压强度的应变率敏感性。③两种纤维混杂的试件其动态压缩力学性能要优于单掺PE或钢纤维的试件,综合动态抗压强度、韧性以及DIF,得出抵抗冲击压缩荷载的最优纤维配比是0.5%的PE纤维+1.5%的钢纤维。

低应变率下沙漠砂混凝土动态力学性能及本构模型

为研究沙漠砂混凝土动态力学性能,利用电液伺服万能试验机进行不同沙漠砂替代率下沙漠砂混凝土动态压缩试验;分析沙漠砂替代率和应变率对沙漠砂混凝土动态抗压强度和强度增强因子的影响,探讨低应变率下沙漠砂混凝土动态破坏模式;在非线性热黏弹性本构模型(ZWT模型)基础上,建立沙漠砂混凝土动态本构模型。研究表明:沙漠砂混凝土具有率相关性,随着应变率增大,沙漠砂混凝土动态抗压强度和强度增强因子逐渐增加;保持应变率不变,沙漠砂替代率为0%的沙漠砂混凝土强度增强因子最小;随着沙漠砂替代率增加,沙漠砂混凝土动态抗压强度呈现先增大后减小的趋势,沙漠砂替代率为40%时,沙漠砂混凝土动态抗压强度最大。

磷石膏胶结充填体动态力学特性研究

为了研究凿岩爆破对不同磷石膏新型砂浆配比和不同养护时间的磷石膏胶结充填体稳定性的影响,利用Hopkinson压杆实验装置,以不同加载速度轴向冲击充填体试样,对其动态力学性能进行了研究,分析了动态冲击下充填体的波形曲线、应力—应变曲线,动态抗压强度、强度增强因子(DIF)与平均应变率的关系。结果表明:磷石膏胶结充填体的波阻抗较小,能够对应力波产生阻尼作用;在相同配比和相同养护时间下,不同应变率的充填体应力—应变曲线的下降段基本一致,而上升段差异较为明显;随着应变率的提高,上升段曲线随之平缓;动态抗压强度和DIF均随着平均应变率的增加而增加,且均能用多项式函数分别来描述动态抗压强度、DIF与平均应变率之间的关系。

应变率对光圆钢筋与混凝土“粘结-滑移”行为影响的实验研究

为研究应变率对钢筋与混凝土界面粘结性能的影响,利用高速拉伸试验机进行了光圆钢筋的动态拔出实验。通过合理设计加载夹具和测试方法,得到不同应变率下光圆钢筋的“粘结-滑移”全程曲线。实验结果表明:随着应变率的增大,钢筋-混凝土界面的粘结强度显著提高,且界面失效形式由拔出失效为主转变为混凝土试件的破裂破坏为主;粘结强度的动态增强因子(fDIF)随应变率的增长斜率明显可以分为低应变率和高应变率两个区段。低应变率下,fDIF 增长较为缓慢;而高应变率下,fDIF快速增长;转变应变率约为33 s^-1。