高地应力-化学侵蚀耦合作用下炭质板岩蠕变试验及非线性蠕变损伤模型

为克服高程障碍并降低施工风险,可采用长大隧道穿越崇山峻岭,但这些隧道往往处于深埋高地应力环境,并受到化学侵蚀影响。为了解决此问题,以丽江—香格里拉炭质板岩大变形隧道为研究对象,采用室内试验和理论推导,研究深埋炭质板岩隧道受化学侵蚀作用下的围岩变形特性。在Poyting-Thomson体蠕变体的基础上,根据模型元件的力学特性,叠加了损伤元件、化学损伤元件和非线性元件,提出高地应力-化学侵蚀耦合作用下炭质板岩非线性蠕变损伤本构关系。研究结果表明:1)炭质板岩试样受化学侵蚀影响显著,侵蚀90 d试样所产生的轴向蠕变应变为侵蚀0 d试样的2.02倍,侵蚀60 d试样所产生的径向蠕变为侵蚀0 d试样的1.85倍;2)受侵蚀的炭质板岩试样在三轴压缩状态下破裂以斜向贯通裂隙为主,并产生一定的滑移错动裂隙,且沿轴线的拉伸劈裂破坏受围压作用抑制明显,未产生竖向贯通裂隙。

应力-渗流侵蚀耦合作用下粗糙裂隙渗流特性研究

在复杂应力和长期渗流侵蚀作用下岩体裂隙的表面形貌不断发生改变,导致岩体裂隙的渗流特性演化机理更加复杂。开展不同粗糙程度的石灰岩裂隙渗透试验,对比试验结果和渗透试验前后裂隙表面形貌特征,分析应力和渗流侵蚀耦合作用对粗糙裂隙表面形貌的改造影响,研究其渗流特性的演变规律。结果表明,在应力作用下粗糙程度不同的裂隙其渗流量随时间均呈现先快速减小,后趋于稳定的变化规律;不同粗糙度裂隙的等效水力隙宽和渗透率在试验初始时刻基近相等,随后均呈不断减小的趋势,但在应力和渗流侵蚀耦合作用下裂隙表面粗糙度越大,其等效水力隙宽和渗透率的下降幅值越大,试验结束时其稳定值越小;粗糙起伏程度小的裂隙,其渗流路径较均匀,流线平直,而粗糙起伏程度大的裂隙,表面出现沟槽流现象,渗流路径曲折延长;当裂隙表面粗糙凹凸体增多,与渗透水流的接触面积增大,应力和渗流侵蚀作用对裂隙表面形貌的溶蚀改造增强,使表面整体形态更粗糙起伏,而表面形态影响其渗流路径,致使裂隙表面沟槽流现象加剧,反过来影响裂隙渗流特性的演变规律。

酸雨侵蚀作用下抗滑桩混凝土中性化试验

抗滑桩在滑坡治理中应用得比较广泛,确保抗滑桩的耐久性至关重要,抗滑桩混凝土中性化程度是影响其耐久性的重要因素。通过酸雨侵蚀与应力耦合作用下的模型试验,探讨了混凝土受酸雨侵蚀后强度和中性化深度的变化情况。分析结果显示:在酸雨侵蚀作用下,抗滑桩混凝土抗压强度先增大,然后逐渐减小;应力作用下,抗滑桩混凝土中性化深度与无应力时有很大区别,弯曲拉应力作用下的混凝土中性化深度大于无应力状态下的中性化深度,弯曲压应力下的中性化深度小于无应力下的中性化深度,应力水平的大小将影响到中性化深度的大小。

应力、碳化及酸雨作用下混凝土中性化试验研究

考虑酸雨、碳化和荷载等单一因素及多因素耦合作用下混凝土构件中性化的影响因子,对室内快速劣化试验进行设计与研究。通过模拟酸雨侵蚀和碳化作用对无应力、弯曲应力和轴心压应力混凝土试件进行相应试验,研究多因素作用下混凝土构件的中性化规律及耦合效应。试验结果表明,碳化和酸雨存在耦合现象,酸雨在某种程度上抑制碳化作用,酸雨和碳化耦合系数小于1,混凝土中性化各因素影响由低到高依次为dS<dST<dT<dTS<d(T+S);无论酸雨、碳化等单一因素或多因素耦合作用,混凝土中性化深度值都与时间平方根呈正比关系;拉应力可促进混凝土中性化,而压应力抑制其中性化,应力与混凝土中性化深度值之间呈近似线性关系,并通过试验数据拟合出不同腐蚀模式下的应力影响因子。

冻融-酸雨耦合下煤矸石混凝土性能裂化研究

为了解冻融-酸雨耦合作用对煤矸石混凝土性能裂化的影响,通过冻融-酸雨交替侵蚀试验,探究不同水灰比条件下煤矸石混凝土质量、动弹性模量、抗压强度及中性化深度等指标的裂化规律,分析冻融-酸雨耦合作用机理。结果表明,煤矸石混凝土质量损失率、动弹性模量损失率及中性化深度均与循环阶段呈正相关,显著性表现为水灰比0.75〉水灰比0.65〉水灰比0.55;在酸雨侵蚀20~80 d范围内,其最大平均中性化深度增长速率为0.0273 mm/d;强度损失率与循环阶段呈正相关,其显著性表现为水灰比0.65〉水灰比0.55〉水灰比0.75,相应其最大强度损失率分别为43.49%、37.51%、33.62%。