不同JRC岩石节理剪切力学性质研究

以Barton提出的十条标准节理曲线为研究基础,利用离散元软件PFC建立岩石节理试样模型,在不同法向应力下进行直接剪切试验,研究粗糙度系数JRC与抗剪强度峰值的关系,以及不同JRC、不同法向应力条件下试样裂纹的扩展规律。结果表明:离散元节理剪切试验模拟结果与物理试验结果吻合较好。抗剪强度峰值随JRC和法向应力的增大而增大。试验过程中,裂纹产生在节理位置处,并主要集中在较大凸起处;裂纹数随着节理JRC的增加呈增多趋势,并且法向应力越大,裂纹数目线性增加。

细粒层厚度与法向应力对砂土强度影响的试验研究

以河北磁县境内的砂土为研究对象，利用环剪仪对砂土的强度特性进行了研究．主要考虑细粒层厚度、法向应力对其峰值强度和残余强度的影响．结果表明：法向应力对砂土的峰值强度和残余强度及强度损失率均有影响，法向应力增大，峰值强度和残余强度均增大，强度损失率也越大，细粒层厚度对砂土强度的影响亦是如此；法向应力为50～200kPa，细粒层厚度为0．0—2．0mm的情况下，强度损失率由10．0％增大到28．0％；剪切面上土的性质决定了剪应力一剪切位移关系曲线的形状．

砂浆抗剪强度参数的试验研究

本文采用直剪方式对砂浆试块进行了抗剪断试验研究,得到了它的抗剪强度参数和若干剪应力-位移全程曲线,并就法向应力对残余强度的影响以及残余强度与峰值强度的关系作了初步探讨。结果表明,砂浆试块剪断以后,内聚力c基本消失,内摩擦角φ几乎不变,残余强度及其与峰值强度的比值随着法向应力的增加而增加。

爆炸波在非饱和钙质砂中的传播规律

以球形TNT药包作为爆源,在密实的非饱和钙质砂中进行了一系列大尺寸爆炸模型试验。主要研究在不同药包质量、埋深及砂土试样含水率条件下,密实钙质砂中爆炸波的主要基本参数随传播距离增加而变化的规律。试验结果表明爆炸波主要以弹塑性波的形式在密实钙质砂中传播,在干燥和潮湿试样中塑性纵波波速随试样初始密度的增大或含水率的降低而增大,且范围分别为250~282 m/s和302~339 m/s。集团装药情况下,非饱和钙质砂中封闭爆炸的临界比例埋深约为2.25 m/kg1/3。在试验范围内,密实钙质砂中爆炸波的法向应力峰值及法向比冲量的衰减均服从爆炸相似律。封闭爆炸时,干燥钙质砂中爆炸波的应力衰减指数在测点比例爆心距大于或小于0.75 m/kg^1/3处分别为2.94或1.37;潮湿钙质砂中爆炸波的应力衰减指数随含水率升高而增大,其范围为1.39~1.79。法向比冲量衰减指数随试样含水率升高而减小,其范围为0.97~1.18。

砂浆抗剪强度参数的试验研究

本文采用直剪方式对砂浆试块进行了抗剪断试验研究,得到了它的抗剪强度参数和若干剪应力一位移全程曲线,并就法向应力对残余强度的影响以及残余强度与峰值强度的关系作了初步探讨。结果表明,砂浆试块剪断以后,内聚力基本消失,内摩擦角几乎不变,残余强度及其与峰值强度的比值随着法向应力的增加而增加。

高强高性能混凝土在多轴压下强度与变形性能的试验研究

利用大型静动真三轴试验机,进行高强高性能混凝土和普通混凝土在不同应力比下的单轴、双轴、三轴压强度与变形试验研究。多轴压试块尺寸为100mm×100mm×100mm,减摩措施为3层黄油中间加3层塑料薄膜的减摩垫层,加载方式为单调比例加载。阐述试件的破坏形态和机制;测得多轴强度、峰值应变和应力-应变曲线,分析应力比对其影响规律;剖析2种混凝土多轴力学性能的差异。试验结果表明:多轴压下2种混凝土极限强度σ3f和峰值应变ε3p在所有应力比下都分别大于其单轴压强度fc和峰值应变εcp,尤其是在三轴压下更为明显;而且σ3f和ε3p相对于fc和εcp的提高倍数取决于混凝土的脆硬性、应力状态和应力比。建立在双轴压和多轴应力状态下的高强高性能混凝土和普通混凝土Kupfer-Gerstle和Ottosen破坏准则公式,为2种混凝土结构(如桥梁与隧道工程、地下工程、建筑工程等)在多轴压下的强度分析提供试验和理论依据。

常法向刚度条件下人工结构面剪切力学特性及损伤演化规律试验研究

为研究起伏角和法向刚度对结构面剪切力学特性的影响,利用自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验系统,开展了常法向刚度(CNS)条件下人工结构面的直剪试验。结果表明:当起伏角为15°和30°时,剪切应力呈现周期性震荡衰减趋势,在剪切结束时,随着法向刚度的增加,峰值剪切应力的降低量分别是1.78、1.42、1.36和1.27 MPa,逐渐减小。当起伏角为45°时,在剪切应力达到峰值后逐渐趋于残余强度;法向位移演化和剪切应力具有一一对应关系。随着起伏角的增加,剪切刚度逐渐增加。随着法向刚度的增加,起伏角15°和45°结构面的峰值剪切应力基本上线性增加;当起伏角为30°时,峰值剪切应力呈现出分段函数的特征,但是峰值剪胀角却逐渐降低。通过分析剪切前后结构面的质量损失、碎屑粒径占比和三维形貌参数演化得到结构面的破坏模式,当起伏角为15°和45°时,破坏模式较为单一,分别为磨损破坏和切齿破坏;当起伏角为30°时,其破坏模式对试验条件的依赖性较强较为复杂,主要为齿尖剪断破坏和全切齿破坏。通过将结构面三维空间点云数据和对应剪切位移处的法向位移值相结合的方法,得到特定剪切位移处的结构面隙宽演化云图,从而分析结构面在剪切过程中的动态演化过程,得到其破坏机理。

粗糙度对混凝土–砂土接触面力学特性的影响试验研究

为探究粗糙度对混凝土–砂土接触面力学特性的影响规律,开展不同粗糙度条件下的混凝土–砂土接触面大型直剪试验。根据钻孔灌注桩成孔后的孔径–深度曲线,采用概率统计分析的方法获得混凝土结构凸出尺寸的分布频率。基于此,分别构建表面"光滑"和"规则型"凹槽的混凝土板用于模拟实际工程中混凝土结构表面的粗糙度。提出可考虑凹槽几何参数、槽内土体扰动深度和槽宽修正的粗糙度(R)计算方法。试验研究结论如下:(1)对于平均粒径D50>0.7 mm的粗砂和细砾,其剪切带厚度约为5D50;(2)对于"规则型"凹槽的混凝土–砂土接触面,其峰值应力比随lgR近似呈线性增长;峰值、残余应力比均随法向应力的增加而减少。(3)接触面剪胀角随粗糙度的增加而增大,随法向应力的增加而递减。高法向应力抑制剪胀,并弱化粗糙度对剪胀的影响。(4)归一化接触面峰值摩擦因数Ep随lgR的增加而线性递增,当R增至0.70 mm时,Ep>1,说明由于"被动阻力"的存在,砂土的自身切剪强度不是"规则型"混凝土–砂土接触面剪切强度的上限。