玄武岩脆性相似材料的起裂和损伤强度特征试验研究

岩石起裂强度和损伤强度是评价硬岩高应力破坏的重要指标。利用可表征玄武岩块体物理力学行为的脆性类岩石相似模型材料,基于Hoek三轴压缩试验与声发射测试,开展了模型材料的变形破坏特征、声发射特性、裂纹起裂与损伤应力阈值水平、岩石起裂与损伤强度特征等方面的研究工作。研究成果揭示了模型材料的硬脆性破裂演化特征,给出了模型材料的裂纹起裂应力、损伤应力阈值,定义了模型材料的起裂强度包络线与损伤强度包络线,探究了玄武岩块体脆性相似材料的起裂强度和损伤强度特征。研究成果可为玄武岩地区地下洞室开挖片帮、岩爆或破裂等应力控制型破坏的预警预报提供一定的技术支撑。

硬岩裂纹起裂强度和损伤强度取值方法探讨

岩石裂纹起裂强度σci和损伤强度σcd的研究对探讨岩石渐进破坏过程和脆性破坏机制,建立岩石的起裂强度和长期强度准则具有重要意义。鉴于此,系统总结了岩石起裂强度和损伤强度的4种计算方法,包括裂纹应变模型计算法,声发射参数取值法,侧向应变、体积应变曲线观察法和移动点回归法,并以大理岩和花岗岩在单轴压缩条件下为例,详细描述了用不同方法计算σci和σcd时存在的问题。研究结果表明,裂纹应变模型法物理意义明确,可以方便和准确地确定岩石的σci和σcd;声发射撞击率可以定性或半定量了解岩石的渐进破坏和损伤过程,但无法准确定量确定σci和σcd;移动点回归法计算体积应变刚度时受取值点间隔影响较大,而且加载过程中不同阶段的特征并不明显,难以确定起裂强度值。研究结论可为加深对岩石裂纹起裂强度和损伤强度的重要意义的认识,了解两个强度值的计算方法并合理选取其计算方法提供有益的参考。

大理岩损伤强度的识别及基于损伤控制的参数演化规律

为获取脆性岩石特征强度及破坏过程中损伤演化规律,设计能同步测试应力–应变曲线、AE声发射及岩样径向纵波波速的试验方案,并对3种不同方法确定的损伤强度值进行对比。结果表明,除AE及波速测试方法外,采用体应变(含裂纹体应变)方法可以较为准确地获取试件的特征强度值。通过定义岩石循环加卸载试验获取的不可逆裂纹应变累计值作为岩石损伤的度量,基于损伤控制试验得到锦屏大理岩破坏过程中强度和变形特性随损伤的演化规律。研究表明,随损伤变量的增加,岩石弹性模量、损伤强度和峰值强度均会下降,但随着损伤变量达到至某值后,损伤强度会发生迅速降低,而峰值强度随着损伤累积仍会保持增加然后缓慢降低;进一步分析得到内摩擦角和黏聚力随损伤变量变化规律:随着损伤的发展,黏聚力从峰值迅速下降,并很快到达残余门限值;而内摩擦角随着损伤的发展经历了先上升再降低2个过程,其中上升段是在大部分黏聚力损失后逐渐升高至峰值。研究成果对于揭示脆性岩石强度破坏机制具有重要的理论意义。

不同切割损伤强度对红心萝卜抗氧化活性的影响

目的比较不同切割损伤强度对红心萝卜在5℃,48 h内抗氧化系统和抗氧化活性的影响。方法以切割后组织的表面积与质量的比值来定义切割损伤强度,单位为cm2/g。测定不同切割损伤强度(片状4.65cm2/g、丁状6.67 cm2/g、丝状11.87 cm2/g)下样品的多酚含量、抗氧化酶活性以及DPPH自由基清除率来评价抗氧化能力。结果不同切割损伤强度的鲜切处理均能在贮藏前24 h显著诱导酚类物质的合成和积累,提高抗氧化活性,其中损伤强度最大(11.87 cm2/g)的鲜切红心萝卜丝酚类物质含量和抗氧化活性最高。结论切割损伤在一定时间内可诱导红心萝卜中酚类物质的合成和积累,提高其抗氧化活性。

煤储集层起裂强度和损伤强度的各向异性特征

综合采用裂纹体积应变法和声发射法分析了煤储集层起裂强度、损伤强度、破坏模式和声发射特征的各向异性特征。研究表明,煤储集层抗压强度、起裂强度和损伤强度均表现出明显的各向异性特征,抗压强度随层理倾角的增加而减小,但层理倾角为45°与90°时抗压强度相差不大,起裂和损伤强度均随层理倾角的增加先减小后增大,层理倾角为0°时起裂和损伤强度最高,90°时次之,45°时最低;层理倾角为0°时煤储集层破坏模式为大尺度破裂的稳步扩展,层理倾角为45°时部分为小尺度破裂稳步扩展,部分为大尺度破裂的突发式失稳扩展,层理倾角为90°时主要为小尺度破裂的突发式失稳破坏;与声发射计数相比,声发射能量更适合用来确定煤储集层的起裂和损伤强度。

混凝土疲劳损伤强度可靠度置信限分析

以三参数Weibull概型为基础,结合大量C15混凝土试件的试验和某混凝土重力坝的原型观测反演结果,建立了描述高应力水平区域的混凝土在较低损伤量下低周疲劳强度的置信限分析模型,得到了具有给定置信度的疲劳强度、疲劳寿命和疲劳损伤三者间的关系曲线,NSP---g和DSP---g曲线。利用本文方法可方便地在给定置信限内计算混凝土在给定应力水平条件下的疲劳寿命、损伤量和剩余强度, 对混凝土做考虑损伤的可靠度设计,以及对已建结构进行可靠度评价。

含损伤共晶体复合陶瓷的损伤强度模型与应用

复合共晶体的断裂是开始于危险点的微观损伤的累积结果。其损伤特征与复合共晶体内纤维的分布形式有关。基于损伤余自由能表达式,定义纵向、横向和剪切三个损伤变量;根据含同向平行纤维复合共晶体的微观结构特性,确定损伤变量表达式,并计算损伤柔度张量。基于损伤柔度张量和复合共晶体的局部应力场,分析损伤应变场的分布规律并确定最大损伤应变;依据最大线应变理论,定义加载函数,建立含同向平行纤维复合共晶体的损伤强度模型。依据无损共晶基复合材料的强度预报公式,确定共晶体损伤时复相陶瓷的宏观断裂强度,并分析宏观断裂强度的尺度效应。结果表明,复合陶瓷的断裂强度随共晶体损伤程度的增加而降低,并且损伤变量越大,断裂强度的尺度效应范围越小。

岩石损伤强度及峰值强度前后阶段的声发射识别

岩石损伤强度和峰值强度是岩石工程中两项重要指标,通过声发射识别该两项指标更具工程应用价值,为了解决目前采用声发射试验难以识别的问题,开展了相应的试验和识别方法研究。选用典型的红砂岩进行声发射试验,首先根据声发射事件数表征的损伤变量,将岩石压缩破坏全过程划分为损伤稳定演化(损伤强度前)、损伤加剧演化(损伤与峰值强度之间)和峰后残余强度3个阶段。根据岩石声发射参数与损伤状态之间Spearman相关性系数分析结果,优选了用于识别的声发射参数,进而建立了基于SVM分类原理的岩石损伤强度及峰值强度前后阶段的识别模型。不同核函数与参数优化算法组合研究表明:RBF核函数与PSO算法组合时识别效果最优,且识别准确率随着测试岩样与训练岩样波速差异的减小而增加;波速差异较小时,3个阶段的识别准确率均超过96%。研究结果可为通过声发射监测识别工程实际中岩石所处的强度阶段提供借鉴。

周围神经损伤强度—时间曲线检查

我们于1983年开始应用西德ERBOGALVANU2仪对179例有周围神经损害的患者进行强度时间曲线(简称I/t曲线)检查,现报告如下。资料与方法 179例中男105例,女74例,年龄7～80岁。面神经麻痹101例,腓神经麻痹22例,臂丛神经损伤11例,颈椎病13例,挠神经损伤10例,

蠕变损伤强度理论新准则研究

本文在理论推证和试验的基础上，建立了一种崭新的蠕变损伤强度理论，引入了一个新的强度指标，即材料的极限有效损伤应力强度。娈验证明它较传统强度理论中屈服极限或强度极限更具有合理性，娈验测定结果的稳定性更好，因此依据该强度理论，可对发生蠕变损伤的热力构件或结构的有效使用寿命，作出更加合理估计。

复合型玄武岩纤维水泥混凝土冻融损伤研究

基于冻融循环试验,对比研究了玄武岩纤维水泥混凝土与普通水泥混凝土损伤强度,得出玄武岩纤维水泥混凝土冻融损伤强度规律。研究利用公路工程冻融试验方法,开展复合型玄武岩纤维水泥混凝土冻融循环后强度变化分析,同时对比复合型玄武岩纤维水泥混凝土与普通水泥混凝土强度损失影响。试验研究表明:(1)玄武岩粉掺量小于1.5 kg/m^(3)时,掺入对混凝土的抗冻性影响较基准组变化不大;(2)玄武岩纤维掺入对混凝土的抗冻性影响较大,掺量为2.0 kg/m^(3),混凝土抗冻性能较基准组有所提升;(3)复合型玄武岩纤维水泥混凝土随玄武岩粉、玄武岩纤维等掺量增加,抗冻性能劣化。

岩石在酸化环境下的强度损伤及其静态加速模拟

在不同质量百分比(1.0%,5.0%及10.0%)的3种酸溶液(H2SO4,HNO3和HCl)中,对大理岩和辉绿岩的水岩作用进行了静态长时(900d)加速浸泡试验模拟,分析了岩石单轴抗压强度、劈裂法抗拉强度和表面肖氏硬度的损伤对酸的敏感性和损伤机制。研究结果表明,在静水环境下,岩石强度损伤、硬度损伤及腐蚀速率与H+浓度及浸泡时间成非线性关系,岩石腐蚀所产生的环境效应不仅与岩性、酸种和H+浓度有关,而且与新成盐是否发生水解有关。

岩石强度损伤及其环境效应实验模拟研究

在不同酸 (H2 SO4 、HNO3 及HCL)及浓度 (1%、 5 %及 10 % )条件下 ,对大理岩和辉绿岩的强度损伤及环境效应 ,进行了静水条件下的单因素摸拟和室内风化模拟 。

高温冷却后钢筋混凝土简支梁强度损伤的研究

本文对高温冷却后钢筋混凝土简支梁的抗弯能力的损伤进行了研究,提出了计算火烧后钢筋混凝土简支梁剩余承载能力的方法。在混凝土和钢筋高温冷却后强度试验结果的基础上,进行了11根以石灰岩为骨料的钢筋混凝土简支梁高温冷却后的破坏试验,并用分层法对火烧后梁的承载能力试作了计算和分析,计算结果与试验结果吻合较好。

低温下湿喷混凝土强度预测与强度损伤

为研究不同养护温度下的湿喷混凝土强度演化规律,实现低温环境下强度的精准预测,根据吉林省东南部某金矿的湿喷配合比,对不同养护温度的湿喷混凝土开展抗压强度试验,采用扫描电镜(SEM)开展湿喷混凝土微观结构分析。研究结果表明:基于实验结果构建的ANN-PSO强度预测模型可以精准预测不同养护温度下的湿喷混凝土强度,其平均相对误差MRE仅1.706%,决定系数R^(2)为0.996;当养护温度由2℃增加到20℃时,湿喷混凝土的强度先快速增长,后增速减缓到基本稳定;本文提出的强度损伤系数随养护温度的增加逐渐减小,可以定量表征温度效应下混凝土强度的演化规律。低温抑制了水化反应,导致胶凝物质生成量少,无法满足混凝土由孔隙结构到致密胶结结构的发育需求,这种结构缺陷是强度受到损伤的本质原因。

微波照射下花岗岩强度损伤规律研究

为了探究微波照射下花岗岩强度损伤规律,降低地下工程掘进的开挖难度,选取河北省平山县花岗岩试件,分别开展了微波照射后的单轴抗压强度试验和超声波纵波波速试验。分析了各个试验条件下的应力-应变曲线、峰值应力-峰值应变曲线和超声波纵波波速特征。对比研究了不同照射参数下花岗岩纵波波速规律、峰值应力强度损伤规律和弹性模量强度损伤规律。研究结果表明:当微波照射功率大于3.3 kW时,随着照射功率的增大,试件的延性变化并不明显,表现为峰后花岗岩应力迅速减小,而应变变化却很小。不同照射时间下,微波照射功率对花岗岩试件弹性模量影响显著且成反比。在相同照射条件下,基于弹性模量的损伤变量能较好地反映岩石强度损伤程度,而基于纵波波速的损伤变量在一定程度上用来反映岩石强度损伤程度,则会产生较大的误差。

冲击破坏条件下煤的强度型统计损伤本构模型与分析

为研究冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对取自苇町矿的煤样进行了不同冲击载荷条件下的动态冲击试验,分析了煤在冲击载荷条件下的动态力学特性。试验结果表明煤是一种典型的率相关材料,弹性模量和抗压强度均随应变率的增大而增大。根据岩石力学的强度理论和统计损伤理论,建立了煤的强度型统计损伤本构模型,给出了模型参数的确定方法,验证了模型的正确性。对比分析了元件型统计损伤本构模型和强度型统计损伤本构模型的优劣,分析确定了强度型统计损伤本构模型的准确性与合理性。研究结果表明:强度型统计损伤本构模型结构简单,引入参数少,物理意义清晰,能够有效地描述煤体冲击破坏过程中的动态力学性质;相较于元件型统计损伤本构模型,利用强度型统计损伤本构模型拟合的相关性系数更高,与试验结果保持了很好的一致性,具有更好的普适性。

地下水对泥板岩强度软化的损伤力学分析

针对18层泥板岩处于龙滩水电站坝址进水口高边坡中这一特殊情况,深入探讨水-岩相互作用使其劣化的损伤机理。采用RMT-150B型岩石刚性伺服试验机,进行18层泥板岩不同吸水率情形下的单轴压缩试验。结果表明,泥板岩抗压强度的软化不仅与吸水率密切相关,而且还是吸水时间的函数。运用损伤力学理论分析地下水对岩石强度与变形的影响,初步建立与应力状态密切相关的岩石遇水损伤演化方程。结果表明,该理论能较好地描述岩石遇水损伤演化特征,从而为岩质边坡细雨入渗滑坡现象提供理论依据。

基于Hoek-Brown准则的砂岩卸荷强度损伤试验研究

为研究卸荷效应对岩体强度变化的影响,以三峡地区砂岩为样本,通过三轴加载和卸荷试验,运用Hoek-Brown岩体破坏准则,探讨砂岩在不同卸荷速率条件下的强度损伤规律,并提出采用卸荷强度损伤因子来表征卸荷造成的强度变化。结果表明,卸荷条件下砂岩强度损伤明显,且与围压密切相关;随着围压的增大,卸荷效应造成的强度损伤量增大,最终趋于稳定。最后,基于工程设计最不利原则,修正了Hoek-Brown卸荷强度准则公式,为工程应用提供了建议和参考。

含共面结构面岩体强度损伤规律研究

岩体结构面的存在对岩体强度造成了不同程度的损伤作用,直接影响了岩体工程的设计和施工。因此,研究岩体结构面对岩体强度损伤的规律显得尤为重要。文章引入损伤系数变量定量描述岩体的损伤程度,采用数值模拟的方法计算不同方案情况下33个试样的峰值强度,分析岩桥倾角、结构面摩擦系数、围压和连通率对损伤系数的影响,给出了它们之间的函数关系,推导出了计算含共面结构面岩体的强度损伤经验公式。利用该公式可以准确的判断岩体强度的损伤程度,为更好的衡量岩体强度参数奠定基础。