不同初始状态软黏土在主应力轴耦合旋转下的孔压及3维变形规律

土体在受波浪、地震及交通荷载等荷载作用时,其相应的应力状态较为复杂,因此,在实际工程中偏应力和主应力轴方位角同时变化的情况普遍存在。目前,关于这种应力条件下原状软黏土的物理力学特性的研究尚处于起步阶段。主应力轴耦合旋转是指在主应力轴方向旋转的同时,偏应力不断增大,平均主应力、中主应力系数均保持不变。为研究主应力轴耦合旋转时原状软黏土的变形和孔压特性,基于空心圆柱扭剪控制系统(HCA),对原状软黏土进行了一系列不同初始状态的扭剪试验,探讨了不同固结倾角、中主应力系数在主应力轴耦合旋转条件下对原状软黏土的变形、孔压等特性的影响。结果表明:不同初始固结状态对软黏土的变形特性有明显的影响;主应力轴耦合旋转过程中,软黏土试样在主应力系数b=0和0.5时的轴向变形以受压为主,在b=1.0时主要表现为受拉状态。不同初始固结倾角下,主应力轴耦合旋转下试样的轴向、环向和剪切变形趋势均有明显的不同;径向应变值差别不大,在b=0.5时,试样的径向应变值接近于0。不同初始固结倾角条件下,试样的孔压峰值对应的大主应力方位角也不同,孔压累积与应变开展并不一一对应;应力和应变的变化与偏应力和主应力方位角的增加不同步,即存在明显的非共轴现象。

温-压耦合作用下深层盐岩盖层封闭能力演化特征

为了研究温-压耦合作用对盐岩盖层封闭能力演化的影响,选择中国金坛盐洞的盐岩样品,利用高温-高压三轴岩石力学测试系统实验装置,设计开展恒温变压、恒压变温以及温-压耦合3组实验,模拟温度、压力条件对盐岩盖层封闭能力演化的影响。研究结果表明:①温-压耦合作用导致盐岩短期强度大幅减弱,塑性大幅增强,缩短了脆-塑性转化时间,其中,由温度引起的盐岩短期强度降低百分比(T_(i))大于35.06%;压力引起的盐岩短期强度降低百分比(p_(i))最大只有38.25%,表明埋藏过程中,盐岩力学性质主要受控于温度。②单一压力作用下,盐岩裂缝具有逐渐减少、愈合的趋势;而温-压耦合作用下,盐岩会出现“裂缝再次发育”现象,其中,低温阶段(温度<90℃),压力占主导地位,高温阶段(温度≥90℃),温度占主导地位,盐岩出现蠕变损伤。③建立“深层盐岩”“脆性—脆-塑性—塑性—蠕变损伤—损伤愈合”演化模式,其中,蠕变损伤阶段对于盐下油气藏的保存极为不利。因此,准确厘定盐岩封闭能力的演化特征可为深层盐下油气藏的富集规律分析提供理论依据。

双向耦合循环剪切条件下超固结饱和海洋黏土孔压与强度特性研究

针对长江口地区的重塑饱和海洋黏土,进行了一系列均等固结条件下的应力控制式轴向-扭转双向耦合循环剪切试验,着重探讨了循环荷载分量比R与超固结比OCR对孔压与动强度特性的影响。试验结果表明,随着R的减小,波动孔压幅值逐渐降低,而残余孔压先降低后升高,R=1时残余孔压最小。在循环耦合剪切作用过程中,对应相同循环次数,随着OCR的增大,累积孔压变小,而波动孔压幅值却在增大。对应相同循环次数比N/Nf,随着OCR增大,残余孔隙水压力比ur/urmax减小。经归一化处理后ur/urmax-N/Nf关系曲线对于正常固结与超固结饱和黏土可分别用不同的表达式来表达。随着R的降低,破坏循环次数先增大后减小,R=1时最大。随着OCR的增大,饱和黏土的强度变化减小。

一种并联型岩石温度-渗流-应力耦合三轴流变仪

该实用新型涉及一种并联型岩石温度-渗流-应力耦合三轴流变仪,包括加载框架,加载框架内设有若干三轴压力室,各三轴压力室的压头分别与轴压伺服控制系统连接,各个三轴压力室通过油管与围压伺服控制系统连接;各三轴压力室内的试样通过水管与孔压伺服控制系统连接;各个三轴压力室的外壁上设有电加热部,电加热部与温度控制系统连接;轴压伺服控制系统、围压伺服控制系统、孔压伺服控制系统、和温度控制系统均和数据采集与控制系统通过电路连接,数据采集与控制系统实时控制试样的应力场、渗流场和温度场,以测量试样在不同的温度-渗流-应力耦合条件下的流变变形。该实用新型可以同时进行多组不同温度-渗流-应力耦合条件下的流变试验。

一种并联型岩石温度-渗流-应力耦合三轴流变仪

该实用新型涉及一种并联型岩石温度-渗流-应力耦合三轴流变仪,包括加载框架,加载框架内设有若干三轴压力室,各三轴压力室的压头分别与轴压伺服控制系统连接,各个三轴压力室通过油管与围压伺服控制系统连接;各三轴压力室内的试样通过水管与孔压伺服控制系统连接;各个三轴压力室的外壁上设有电加热部,电加热部与温度控制系统连接;轴压伺服控制系统、围压伺服控制系统、孔压伺服控制系统、和温度控制系统均和数据采集与控制系统通过电路连接,数据采集与控制系统实时控制试样的应力场、渗流场和温度场,以测量试样在不同的温度-渗流-应力耦合条件下的流变变形。本实用新型可以同时进行多组不同温度-渗流-应力耦合条件下的流变试验。

超固结黏土单调和耦合循环的剪切特性研究

针对超固结黏土空心试样,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在均等固结条件下进行了单调扭剪和三轴-扭转耦合循环剪切试验。试验结果表明:不同超固结比黏土的单调扭剪强度也可由正常固结黏土的单调扭剪强度得到,得到了不同超固结比下饱和黏土的强度及模量的退化规律;随着超固结比的增大,相同破坏循环次数的动应力比和临界循环应力比均线性增大;超固结比对耦合循环剪切的孔隙水压力的发展模式影响显著。参考Yasuhara的测量方法,采用荷载停止后继续采集孔压的方法可以更好地反映黏土在耦合循环荷载下产生的真实孔压和孔压的增长情况。提出的综合应变式同时考虑了剪切变化和正向偏差变形的共同效应,适合作为主应力连续旋转的耦合循环剪切试验的破坏标准。

轴压荷载下混凝土碳化深度预测模型

为研究轴压荷载作用下混凝土的抗碳化性能,利用自主设计的装置,对普通混凝土以及掺量为30%的粉煤灰混凝土进行轴压荷载-碳化耦合试验。基于试验数据,建立了考虑多因素影响的混凝土碳化深度预测模型,定量地分析了不同应力比下轴压荷载对混凝土碳化深度的影响。结果表明:相同条件下,随着碳化龄期的增长,混凝土碳化深度也在增加,但增长速率会逐渐下降;不同应力比对混凝土抗碳化性能影响也不尽相同,应力比为0.3时混凝土的抗碳化性能最优,应力比为0.6时抗碳化性能最差;相同环境条件下粉煤灰混凝土的抗碳化性能普遍弱于普通混凝土;碳化模型预测值与试验值相对误差小于3%,二者较为吻合。该碳化模型可用于预测混凝土在轴压荷载作用下的碳化深度,为后续不同材料混凝土结构的寿命预测提供参考依据。

负压可控流固耦合三轴伺服实验装置的研发及应用

为了研究抽采负压作用下瓦斯在煤体中的流动规律,自行研发了负压可控的三轴伺服渗流实验装置,通过安装负压加载控制装置,可进行不同恒定温度、加载负压、地应力和瓦斯压力综合条件下煤体瓦斯渗透性实验研究。通过调节不同加载的轴压、围压、进口瓦斯压力及出口负压进行实验,结果表明:轴压增大,煤体在轴向被压缩,径向膨胀变大,体积逐渐变小,煤体被压缩;增大围压,煤体的强度变大;围压、轴压一定,进口瓦斯气压不变的条件下,随施加负压的增大,构造煤煤样的瓦斯渗流速度逐渐变大;负压比较低时(小于15kPa),随负压的增大,其瓦斯渗流速度增加幅度较大;当负压比较高时(大于15kPa),瓦斯渗流速度的增幅越来越小,最终趋于0。

冻融环境下TRC加固RC柱轴压性能的研究

为探究冻融环境下纤维编织网增强混凝土(TRC)加固钢筋混凝土(RC)柱的轴压性能,本文开展了冻融循环次数、轴压应力和冻融循环耦合作用及短切纤维改性细粒混凝土等因素对TRC加固RC柱性能的研究.试验结果表明:冻融循环次数超过一定次数(20次),会造成TRC表面萌生细微的收缩裂缝,开始降低TRC约束效果,在冻融循环60次时,TRC加固RC柱的承载力降低达21.75%;轴压应力与冻融循环的耦合作用降低TRC加固RC柱的承载力及约束能力相对明显,轴压应力比率为0.4的试件的破坏形态发生改变;在TRC中掺入短切纤维可提高TRC加固柱的抗冻性.此外,掺入AR短切纤维的TRC在冻融环境下有助于提高加固柱的承载力,而掺入PVA短切纤维的TRC有助于增强加固柱的变形性能.