含聚合物防水膜的隧道衬砌界面剪切-滑移力学特性试验研究

为研究隧道衬砌结构中密贴型防水层界面的力学特性,根据隧道喷膜防水衬砌结构的特点,采用粘结强度试验和压剪试验探讨聚合物防水膜复合试件的界面剪切-滑移力学行为和特性。通过粘结强度试验绘制3种类型防水膜的拉伸应力-位移曲线,通过压剪试验绘制界面剪切应力-位移曲线,基于试验结果曲线计算得到防水层的界面参数,包括剪切强度、残余剪切强度、剪切模量、剪切滑移能量和剪切失效位移,并讨论防水材料性能和法向压应力对这些参数的影响。结果表明,防水层界面的剪切-滑移特性主要受防水材料特性和法向压应力的影响,防水材料特性对界面剪切强度和剪切模量的影响较大,而残余剪切强度、剪切滑移能量和剪切失效位移则受到法向压应力的影响更多。

沥青混合料矿料滑移剪切试验研究

为了研究沥青混合料的高温稳定性与矿料界面滑移剪切行为的关系,从沥青混合料矿料的接触及滑移特性入手,开发了专门用于评价沥青混合料矿料滑移剪切性能的滑移剪切试验,分析了试验条件、级配和沥青等对滑移剪切能的影响。研究表明在试验温度60℃、加载速率20 mm/min时,滑移剪切试验的评价指标滑移剪切能EI与车辙动稳定度DS的相关性最好,以此初步推荐了滑移剪切试验的试验条件。矿料滑移剪切试验表明混合料的级配和沥青种类及其用量对滑移剪切能EI有显著影响,适当增加最大公称粒径、采用改性沥青以及最佳油石比等措施能显著提高沥青路面的高温稳定性。

沥青混合料矿料滑移剪切变形特性

沥青混合料的变形是矿料颗粒滑移累积的外在表现。为了分析沥青混合料的矿料滑移剪切变形特性,开发了一种矿料滑移试验装置,采用不同级配的五种沥青混合料,在不同的试验条件下进行矿料滑移剪切变形试验。根据试验曲线,提出了矿料滑移破坏荷载(Fs)、矿料滑移破坏变形(Ds)、矿料滑移模数(M)和矿料滑移能量指数(SEI)等评价参数,分析了评价参数与车辙变形之间的关系,讨论了试验温度和沥青含量对沥青混合料抗滑移变形性能的影响。结果表明,Fs对于较大公称最大粒径的混合料存在局限性;随着温度的升高,五种沥青混合料的矿料滑移能量指数(SEI)与温度呈乘幂关系衰减,相关系数R2均大于0.89;对于不同的混合料,四个评价参数与车辙深度(RD)的相关性排序为:SEI>Fs>M>Ds,推荐SEI作为沥青混合料矿料滑移剪切变形的评价参数。对于AC-13b混合料,随着沥青含量的增加,40℃和60℃的SEI均先减小后增大,均在最佳油石比4.5%附近达到峰值519.2和492.6,即当沥青用量接近最佳沥青含量时,矿料骨架效应和沥青粘结性可以达到较高的水平,沥青混合料具有最大的矿料滑移剪切稳定性。

集中荷载作用下组合梁剪切滑移计算分析

基于弹性理论,对钢_混凝土组合梁在竖向集中荷载作用下的剪切滑移应变差进行了理论分析,并与均布荷载作用下公认的理论解进行了计算对比· 结果表明,所推导的在集中荷载作用下,钢_混凝土组合梁的剪切滑移应变差的计算公式是可信的· 因为实际工程多为集中荷载作用。

考虑剪切滑移效应时节理岩体中剪切S波的传播特性探析

基于一种优化时域算法,考虑岩石节理面剪切滑移效应,对弹性剪切S波在岩石节理中的传播特性进行理论分析.通过建立节理面剪切滑移理论模型,推导并获得了剪切S波斜入射岩体节理时波的传播方程,并对剪切S波斜入射岩石节理面时的数值解进行了参数研究.结果表明,在研究节理的剪切滑移效应对应力波传播规律的影响时,该时域方法避免了复杂的数学运算,如傅立叶变换和傅立叶逆变换,通过迭代计算即可方便求出透射波和反射波的数值解;参数研究表明节理面剪切滑移效应影响着波的传播规律以及能量的变化规律.在工程实际问题分析时,本文的理论模型可更有效的应用于岩体中应力波传播特性方面的研究.

基于矿料界面滑移剪切行为的高温性能试验方法

文章采用基于矿料微细观作用行为的宏观试验方法评价沥青混合料的高温性能,对不同级配的沥青混合料进行滑移剪切试验和车辙试验,并对试验指标进行相关性分析。结果表明,在滑移剪切试验的指标中,滑移剪切能EI与车辙动稳定度DS的相关性最好,EI作为滑移剪切试验的评价指标,能更加全面地评价沥青混合料的高温稳定性。文中推荐了60℃时加载速率20mm/min的滑移剪切试验条件。

工字形横截面叠合板式剪力墙低周反复荷载下剪切滑移机理与数值模拟分析

为研究叠合板式剪力墙与基础之间的水平连接部位在地震作用下的受力和变形性能,以及垂直方向剪力墙相交处边缘构件对结构破坏形式的影响,对两个由纵、横向剪力墙和相交处的全现浇T形边缘构件组成的足尺工字形横截面剪力墙试件进行了低周反复加载试验,在此基础上对剪力墙与基础水平连接部位剪切滑移机理进行了分析,并采用非线性有限元分析程序CANNY对试件的受力过程进行了数值模拟分析。研究表明:与普通现浇钢筋混凝土剪力墙相比,叠合板式剪力墙的破坏主要集中在墙板与基础顶面水平接缝附近,塑性范围较小,降低了试件的延性;剪力墙的抗滑移力主要由截面弯压区混凝土的摩擦力承担,由于该试验试件截面翼缘宽度较大,且没有施加竖向轴力,弯矩作用下截面受压区高度很小,导致有效摩阻面积很小,是试件在水平荷载下产生较大的剪切滑移变形的主要原因;采用CANNY中的三维MS模型可以较好地模拟叠合板式剪力墙在地震作用下的反应情况。

考虑剪切滑移效应的叠合梁有限元解

为了准确计算叠合梁在荷载作用下的受力、位移,基于弹性力学基本思想和接触理论推导了考虑剪切滑移效应的叠合梁的有限元解。利用该有限元解计算了集中荷载作用下的叠合梁挠度和交界面剪切滑移,并与试验结果进行了对比分析,结果表明:有限元解与试验结果能够较好地吻合,彼此具有较强的相关性,验证了有限元解的准确性和可靠性,为分析叠合梁受力和变形提供了新的计算手段,具有较高的实际推广价值。

考虑剪切滑移的波纹钢腹板预应力箱梁抗弯承载力计算

为了计算体外预应力波纹钢腹板组合箱梁桥的极限抗弯承载力,针对其构造特点,考虑波纹钢腹板与顶底板混凝土剪力连接键剪切滑移的影响,推导了波纹钢腹板预应力箱梁极限抗弯承载力计算公式。滑移应变增大了顶底板的应变和截面曲率,可以通过附加弯矩考虑界面滑移对极限抗弯承载力的影响;在分析体外预应力钢筋与梁体变形协调关系的基础上,得到了体外预应力筋的应力增量,推导并总结了应用塑性铰法计算波纹钢腹板体外预应力组合箱梁极限抗弯承载力的步骤,并通过模型试验对该方法进行了验证。试验与理论分析的对比结果表明:考虑剪力连接键剪切滑移会减小极限抗弯承载力;推导得出的公式的计算结果优于同类现有方法,与实测数值接近,可用于同类箱梁设计的参考。

基于磁场梯度张量缩并的岩石断层剪切滑移监测方法

现有的岩石断层剪切滑移监测方法不易直接测量沿剪切滑移方向的变形,仪器布设较繁琐,且无法监测岩石断层剪切滑移的中后期变形。基于磁场定位理论,采用磁性物质制作磁性智能石头,在岩石断层两侧的岩体分别布设磁性智能石头和磁传感探头,构建岩石断层剪切滑移大变形监测系统。基于磁场梯度张量缩并定位对磁性智能石头进行跟踪,实现岩石断层剪切滑移的中后期大变形监测。根据磁传感探头的精度和地球磁场梯度的影响,通过三维磁感应强度和磁场梯度的分析,其有效监测距离最大值为35 m,理论误差随着变形值与监测距离的比值、断层厚度与监测距离的比值的增大而增大。在岩石断层剪切滑移大变形监测的模拟试验中,在断层厚度为0.5～1.0 m、监测距离为5 m的情况下,变形监测的相对误差最大约为2%,可为磁测在岩石断层剪切滑移大变形监测的进一步研究和应用提供参考。

基于平面应变和沿晶断裂条件下剪切滑移作用的页岩可压性评价方法

水平井分段压裂可使人工裂缝与页岩发育的大量天然裂缝、层理等结构弱面相交形成复杂缝网,剪切滑移型裂缝是缝网的重要组成部分,寻求由页岩剪切滑移作用主导的可压性具有重要意义。考虑真实页岩破坏的平面应变和沿晶断裂条件,从裂纹(裂缝)微观形态入手,建立了断裂韧性计算方法;该方法的计算结果与实验测试结果对比,平均误差为2.93%;以某页岩气水平井测井数据为基础,绘制了基于断裂韧性指数进行可压性评价的全井筒连续剖面,对比压后测试结果,证实该可压性评价方法的可靠性,为页岩气高效开发提供理论参考。

复合材料层板层间缺陷分析——剪切滑移

根据三维弹性平衡方程和层间剪切滑移条件 ,导出了一个复合材料层板层间剪切滑移模型。本文模型具有一般形式的二维板壳理论的位移场及其平衡方程 ,但因引入了能反映层板界面粘贴情况及板面条件的剪切变形函数 ,模型因而简单又精确。层板的弯曲问题和屈曲问题被考虑 ,层间弱粘贴的影响被讨论。数值结果与精确解比较 。

反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。

考虑页岩层理剪切滑移的水力裂缝几何参数计算方法

针对现有页岩气体积压裂层理裂缝扩展模型及其计算方法研究的不足,基于三点弯曲试验,结合数字图像法获取了页岩层理关键力学参数;利用弹性力学理论和线弹簧模型建立了页岩气体积压裂层理裂缝扩展拟三维数学模型,并得到了试验验证;开发了裂缝几何参数计算程序,计算分析了层理参数与压裂施工参数对水力裂缝扩展的影响规律。结果表明:当层理刚度小于10 GPa/m及大于30 GPa/m时,剪切滑移量达到极大值及极小值,且基本保持不变,当层理刚度在10~30 GPa/m之间时,层理刚度与剪切滑移量呈线性负相关关系;当层理密度为5~7条时,主裂缝会沟通更多的层理;当层理强度为5~8 MPa时,水力裂缝易穿层扩展,且能使层理产生剪切滑移,从而生成复杂裂缝;当压裂液排量和压裂液黏度分别在9~12 m^(3)/min和2.5~5m Pa·s范围内时,水力裂缝易穿层扩展,最终形成十字型裂缝,有助于复杂裂缝的形成。该研究对认识页岩层理力学性能及其对层理裂缝扩展规律的影响有一定的指导意义。

钢管混凝土拱桥中钢管与混凝土剪切滑移分析

目前钢管混凝土拱桥虽然建设了不少,但在钢管混凝土的剪切滑移的研究和认识方面还存在一定的不足,该文对短期静力荷载作用下的钢管与混凝土界面接触进行了研究,建立了节段模型,对剪切滑移的ANSYS实体模型进行了介绍,并分析了两相邻吊杆间的单肢拱肋的时间历程响应曲线,得出了荷载从初始加载至达到极限承载力时拱肋位移的变化规律及各主要阶段的接触状态。

铜坑矿91号矿体部分结构面在剪切滑移时的声发射特性研究

# 本文结合结构面力学性能试验和体滑动时声发射规律试验,深入阐述了91号矿体部分结构面在剪切滑移时的声发射特性,并将此规律用以指导现场的声发射监测工作。

复合材料层板层间剪切滑移模型

针对复合材料层板层间剪切滑移现象 ,提出了一种精确的分析模型。位移场采用传统形式 ,位移变量少 ,平衡方程简洁 ,但通过构造剪切变形函数 ,成功地满足了非滑移界面的连续条件和滑移界面的位错条件 ,使模型具有很高的精度 ,还首次导出了各类边界条件下滑移模型的解。

深层页岩剪切滑移裂缝渗透率变化规律

为了明确深层页岩裂缝渗透率在剪切滑移过程中的变化规律,选用四川盆地涪陵地区下志留统龙马溪组页岩和美国宾夕法尼亚地区Marcellus页岩露头岩样,进行了不同法向应力和滑移速率条件下的裂缝剪切滑移实验,并应用脉冲衰减法采集了裂缝渗透率的变化数据,分析了法向应力、岩石矿物组分和滑移速率等因素对深层页岩裂缝长期导流能力影响的规律。研究结果表明:①页岩剪切滑移裂缝的渗透率受到裂缝表面凸起被剪切破坏和剪胀作用两种因素的综合影响;②裂缝表面凸起被剪切破坏致使裂缝的孔隙度下降、有效水力开度减小、渗透率降低,其中渗透率的变化主要受到页岩矿物组分、法向应力和滑移速率等因素的综合影响;③层状硅酸盐含量高的页岩裂缝在高法向应力和高滑移速率下,剪切作用导致裂缝表面凸起被破坏,较之于网状硅酸盐含量高的页岩,前者裂缝渗透率的下降幅度更大;④滑移裂缝的剪胀作用使得裂缝的有效水力开度增大、渗透率升高,其中渗透率的变化主要受到滑移距离、剪胀角、页岩矿物组分、法向应力等因素的影响;⑤网状硅酸盐含量高的页岩裂缝在低法向应力和低滑移速率下,剪胀作用会使得裂缝渗透率出现小幅度的上升;⑥压裂施工前期可考虑大排量、高注入压力形成规模复杂缝网,后期可考虑采用较低的流体注入速率和注入压力,使压裂裂缝和天然裂缝产生一定程度地滑移,从而有效提高裂缝渗透率和储层整体渗透性。

变速率剪切滑移过程中页岩裂缝稳定性-渗透率演化规律

页岩气资源开采的过程中,水力压裂技术常作为增产的基本手段。但是,大量流体注入地层后可能影响储层岩石的整体性、稳定性和渗透特性。同时,裂缝的渗透率是决定储层产量的关键条件。因此,选取了中国川东南龙马溪组页岩、美国Green River页岩和Marcellus页岩,通过进行变滑移速率的页岩裂缝剪切滑移实验,同时测量了页岩裂缝滑移过程中的摩擦因数和渗透率变化,基于速率状态定律评估了3种页岩裂缝的剪切滑移稳定性,分析研究了岩裂缝稳定性-渗透率演化规律。在实验结果观察的基础上,通过建立页岩裂缝滑移过程中的微观物理模型,讨论了页岩矿物组分对剪切裂缝剪切强度、稳定性和渗透率演化的微观控制机制。研究结果表明:页岩裂缝面的摩擦强度随网状硅酸盐质量分数的增加而增大,随层状硅酸盐质量分数的增加而减小;页岩裂缝剪切滑移稳定性参数(a-b)值随层状硅酸盐质量分数增加而增大,倾向于发生稳定性蠕变滑移,网状硅酸盐质量分数的增加使(a-b)值减小,更易产生非稳定性地震滑移;在含有高网状硅酸盐质量分数的裂缝中,滑移速率突然增加导致的剪胀作用导致裂缝渗透率的增大,并且伴随着非稳定性地震滑移;高层状硅酸盐裂缝滑移速率突然增大时,裂缝面的加速破坏导致裂缝渗透率进一步降低,同时伴随着稳定的蠕变滑移。研究结果对于控制水力压裂诱发页岩地层非稳定滑移提供借鉴。

页岩储层天然裂缝剪切滑移特性实验研究

为研究页岩储层天然裂缝剪切滑移特性,基于GCTS TRR-1000三轴力学系统,设计了注入流体和水力裂缝共同作用下的天然裂缝剪切滑移实验。实验结果表明:(1)天然裂缝在与水力裂缝相交前就发生了微小的剪切滑移(<0.02 mm),但此过程的剪切滑移是天然裂缝压实所致;裂缝相交后由于注入流体的作用天然裂缝发生破坏,进而产生剪切滑移,此过程剪切滑移量约为相交前的2~10倍。(2)天然裂缝的最大剪切滑移距离和峰值滑移速率随偏应力的增大而增大,较大的偏应力有利于天然裂缝产生剪切滑移。(3)天然裂缝起裂形式随围压的增大由张性向剪切过渡,张性起裂下裂缝峰值滑移速率高、最大滑移距离较小,剪切起裂方式下裂缝峰值滑移速率低、最大滑移距离较大,高围压下裂缝的剪切起裂更有利于裂缝的剪切滑移。(4)天然裂缝破坏前后裂缝面正应力和剪应力差随偏应力和围压的增大而增大,同时天然裂缝最大滑移距离又与裂缝面正应力和剪应力差正相关。