混凝土轴拉试件裂缝亚临界扩展量简化计算方法

目前,轴拉试件断裂参数存在计算繁琐的问题。针对轴拉试件断裂研究,结合已有的试验数据,提出了计算轴拉试件裂缝亚临界扩展量Δa简化计算公式,免去了计算中反复迭代过程,从而大大简化裂缝亚临界扩展量Δa计算过程。对于轴拉试件可以较方便的计算双K参数,具有较高的精度。因此,简化方法在轴拉试件缝高比α=0.1～0.4范围内满足手算要求。

混凝土裂缝的稳定扩展过程与临界裂缝尖端张开位移

本文采用激光散斑照像法并辅以电测法研究观察了2种不同尺寸的混凝土切口梁失稳断裂前微裂缝生成、聚合直到主裂缝发生缓慢的亚临界扩展的全过程以及相应的变形特征和应变场分布。结果表明,混凝土切口梁失稳断裂前存在着明显的主裂缝亚临界扩展过程,其断裂过程区呈不规则的狭长带状形,最大宽度约为最大骨料粒径的1/2。断裂过程区的性状与Dugdale-Barenblatt模型基本相符,因而采用由此衍生发展起来的虚拟裂缝模型和“疵弥”裂缝带方法进行混凝土断裂的数值分析是可行而合理的。实验还表明,在实验范围内临界裂缝尖端张开位移和试件尺寸无关,因而有希望成为判断混凝土失稳断裂的材料参数。

基于裂缝扩展的堆石料流变细观模型

根据堆石颗粒破碎具有时间效应的特点来研究堆石料的流变性质。首先建立了基于亚临界裂缝扩展的堆石流变细观模型;其次研究流变数值试验的模拟方法,确定合理的颗粒破碎模式,根据两步循环判定法的思想计算宏观时间,并编写了相应的颗粒流程序;最后结合室内流变试验,开展单轴压缩条件下数值流变试验,拟合室内流变试验曲线,确定细观参数。计算表明:数值试验与室内试验流变曲线发展趋势基本一致;颗粒破碎模式对结果有一定的影响,越接近块体实际情况,模拟结果越好;流变的大小主要由瞬时颗粒破碎决定;流变的长期性由微裂缝扩展导致的延时颗粒破碎造成。

堆石微裂缝扩展规律及其影响因素

根据岩石亚临界裂缝扩展理论,筑坝堆石料中微裂缝的扩展导致了堆石颗粒的破碎。借鉴Oldecop和Alonso等提出的关于堆石料长期变形特性微观机理,分析了堆石裂缝的扩展规律,探讨裂缝面上的应力、颗粒及所含裂缝的几何特征、相对湿度等因素对应力强度因子、裂缝扩展规律的影响。研究表明:初始裂缝长度与颗粒半径之比α和裂缝面上应力σ*i是影响裂缝扩展的主要因素,初始裂缝越长、裂缝面上应力越大,裂缝扩展至颗粒破碎的时间越短;较大的相对湿度环境可加速裂缝扩展的进程,但影响有限;α和σ*i在一定变化范围内,从加载到裂缝扩展至颗粒破碎的时间可以从1 min到上百年,说明堆石的颗粒破碎是不断发生的动态过程。

爆破和降雨作用下诱发含后缘裂缝岩质边坡失稳机制研究

为了探讨爆破和降雨对边坡失稳的影响,基于边坡实际结构,提出了将滑面分为后缘张拉裂缝段、中部锁固段、下部剪切滑动段。利用断裂力学理论,分析了爆破和降雨双重工况下的裂缝起裂扩展判据。基于格里菲斯(Griffith)能量准则,推导了边坡滑动块断裂后沿底滑面的剧动距离。通过实例验证了理论计算的可行性和适用性,研究结果表明:边坡表面裂缝起裂的根本动力为降雨、爆破以及二者的共同作用;在一定外力条件下,裂缝起裂扩展存在最小临界深度;降雨和爆破共同作用时,裂缝扩展临界深度最小;中部锁固段长度为控制边坡失稳的关键因素;降雨并不能使裂缝扩展,预知裂缝深度时,可通过控制爆破药量来控制边坡失稳。

活性粉末混凝土断裂性能的试验研究

采用虚拟裂缝模型结合线弹性断裂力学,分析了掺与不掺纤维活性粉末混凝土(RPC)的断裂特性.结果显示,RPC中掺入钢纤维后,其裂缝的扩展受到限制,而断裂韧度、裂缝尖端亚临界扩展量和裂缝尖端张开位移(CTODc)大大提高,韧性得到显著改善.另外还给出了掺与不掺纤维RPC各断裂参数随纤维掺量的变化规律,分析了其断裂破坏的机理.

混凝土等效断裂韧度的解析方法及其尺寸效应

基于虚拟裂缝模型,提出一种计算混凝土三点弯曲梁等效断裂韧度的解析方法。应用该方法计算了梁的最大荷载和临界等效裂缝长度,进而求得等效断裂韧度。在此基础上,进一步研究了等效断裂韧度和裂缝亚临界扩展量的尺寸效应。结果发现,随梁高的增加,等效断裂韧度与裂缝亚临界扩展量均增加;随初始缝高比的增加,等效断裂韧度与裂缝亚临界扩展量增加至最大值,随后不断降低。该现象从另一角度验证了边界效应理论。

堆石料单轴流变试验的颗粒流模拟

岩石断裂力学的亚临界裂缝扩展理论认为微裂缝扩展可导致岩石破碎,即岩石颗粒破碎具有时间效应。根据亚临界裂缝扩展理论,提出了考虑微裂缝扩展导致堆石颗粒破碎时间效应的数值流变模拟新方法,并进行了考虑颗粒不同典型破碎模式的单轴流变颗粒流数值试验。在对比数值与室内流变试验曲线的基础上,分析了数值流变过程中颗粒破碎情况与颗粒体内部结构发展过程等。研究成果表明,两种试验手段得到的堆石流变的发展趋势基本一致,由微裂缝扩展引起的颗粒延时破碎是堆石流变的主要原因之一,深化了对堆石料变形机制的认识。

滩浅海低渗透油藏体积压裂优化研究

C-1区块属于滩浅海低渗透油藏,前期采取的常规压裂改造手段,增产效果不明显。因此本文通过理论分析计算、裂缝扩展模拟,油藏数值模拟,从该区块地质条件对于体积压裂的适应性、形成复杂缝网的最低临界排量、最优改造规模、海上体积压裂的施工组织四个方面分明确了该区块实施体积压裂的可行性,研究结果表明:该区块储层整体脆性条件较好,主力层位发育有层理,水平地应力差异系数较低,具有进行体积压裂的地质条件;由于区块的水平主应力差较小,天然裂缝发育的储层大多可在较小的排量下实现体积压裂,A井体积压裂的最低临界排量等于6m^(3)/min;通过建立产能和体积压裂规模的关系,综合优选得到A井的体积压裂最优规模为550m^(3)压裂液+55m^(3)砂;为实现海上体积压裂的施工组织,建议采用可即配即用的海水基压裂液体系,采取压裂船作业方式。

早龄期低热混凝土断裂性能试验研究

为研究初始缝高比对早龄期混凝土断裂性能的影响,开展了初始缝高比为0.05~0.7的楔入劈拉试验,得到了不同初始缝高比的有效裂缝长度、亚临界裂缝扩展量、断裂能,分析材料韧性的变化规律。结果表明:在相同试件尺寸和最大骨料粒径条件下,有效裂缝长度随初始缝高比的增加而增加,亚临界裂缝扩展量随初始缝高比的增加而减小,说明初始缝高比越小,材料韧性越好,裂缝扩展越充分;断裂能随初始缝高比的增加而减小。