掺软岩粗粒料的湿化试验研究

堆石料填筑完成后,初次蓄水可造成不可忽略的湿化变形。采用GDS土动三轴仪对软岩含量为20%的粗粒料进行单线法和双线法湿化试验,获得了不同围压、应力水平下试样的湿化应力应变关系及其轴向变形,并对比研究了单线法和双线法的湿化变形经验公式的差异。结果表明,掺软岩粗粒料三轴剪切应力应变曲线均为应变软化型,湿化应变随围压和应力水平的增大而增大,且与应力水平呈指数型关系;在应力水平较小时,单线法和双线法湿化应变计算的经验公式计算值差距较小,在应力水平较大时,双线法经验公式计算值比单线法大。     

大西沟水库粘土心墙过渡性粘土的湿化变形试验研究

土石筑坝材料在库水位快速变化时往往会由于材料湿化产生附加应变,从而影响土石坝的变形及应力应变状态。现状研究集中于粗粒料,对粘土类材料湿化变形的研究很少。为此,结合大西沟水库大坝心墙过渡性粘土,采用“单线法”开展了湿化变形试验。结果表明,粘土材料的湿化变形小于粗粒料,应力水平高时差距更为明显;湿化轴向应变和剪应变关系与粗粒料变化规律相似;粘土的湿化轴向应变和体积应变总体呈线性关系。现有的粗粒料湿化变形经验模型不太适用于反映粘土的湿化剪应变,为此提出了一个综合考虑参数数量和准确度的粘土湿化经验模型以精确描述粘土材料的湿化变形。     

双对数平面内砂岩颗粒料孔隙比-应力曲线变化规律

为探究灰白砂岩颗粒料在侧限压缩情形下孔隙比—应力(e-p)曲线变化规律及其数学表达,设置砂泥配比、干密度及含水率三因素共11种方案,得到各方案下砂岩颗粒料的e-p曲线,并将e-p曲线与双对数坐标指数模型曲线进行对比,评价模型理论e-p曲线与砂岩颗粒料试验曲线吻合程度。试验结果及模型分析表明,不同砂泥配比时,双对数坐标指数模型颗粒料e-p曲线变化趋势与试验曲线一致;不同干密度时,当轴向应力处于0~0.8MPa时,该模型曲线与试验曲线吻合程度较高;不同含水率作用下砂岩颗粒料试验e-p曲线呈相互穿插形态,当应力处于0.4~1.6 MPa且含水率高于6%时,模型孔隙比理论值大于试验值。可见基于标准砂不同初始孔隙比建立的双对数坐标指数模型对不同干密度砂岩颗粒料e-p曲线数学表述吻合度较高,与不同砂泥配比及初始含水率的e-p曲线吻合度较低。     

掺砾膨胀土的侧限压缩增湿变形试验研究

为研究掺砾膨胀土作为填筑材料的湿化变形特性,采用常规固结仪对掺砾膨胀土进行了侧限压缩条件下的增湿试验,研究初始含水率和应力水平对增湿膨胀率及增湿后压缩性的影响。结果表明,增湿膨胀率随应力水平的增加而减小,存在从增湿膨胀转化为增湿体缩的分界应力。增湿后的压缩性受制样含水率及应力水平的影响显著,初始含水率越低,在加压的初始阶段,膨胀率随压力的增加降低得越快,且分级加压结束后的膨胀率越低;增湿时所处的应力水平越低,增湿稳定后分级加载时,试样的压缩变形量越大。研究成果为掺砾膨胀土作为填筑材料的可行性提供了参考。     

周期性荷载作用下岩石力学特性数值模拟研究

为研究周期性荷载作用下岩石的力学特性,开展了基于离散单元法(DEM)的岩石疲劳数值模拟试验,通过模拟单轴压缩试验研究了数值模型中微观参数对试样宏观参数的影响,再通过数值疲劳试验研究了砂岩的疲劳变形特性。结果表明,砂岩的疲劳应力—应变曲线受控于单轴应力—应变过程曲线,疲劳破坏时的轴向应变即为周期性荷载最大应力在单轴应力—应变曲线中所对应的峰后部分应变。通过分析砂岩的疲劳渐进破坏过程发现,最大应力和平均应力是影响砂岩疲劳寿命的两个重要因素。研究成果对于了解岩体疲劳破坏机理、合理评价工程稳定性有重要意义。     

单轴压缩下加载速率对石膏波速变化影响的试验研究

为研究单轴压缩下加载速率对石膏波速变化的影响,在4种不同加载速率下对石膏试样进行了单轴压缩试验,测试了加载过程中试样横向的纵波波速随应力的变化关系。结果表明,随着加载速率的增大,试样弹性模量和单轴抗压强度增大,峰值波速增大明显,与加载速率呈二次方关系;随加载速率增大,试样微裂纹更发育,材料更破碎,试样破坏类型向锥形破坏演变,使破坏点的波速明显随加载速率增大而减小;应力—波速曲线的斜率在峰值前随加载速率增大而减小,在峰值后则呈相反规律;随加载速率增加,在应力—波速曲线破坏点前,存在波速缓慢减小的过渡段与应力—应变曲线上由线弹性区向塑性区的转变段（损伤阈值出现段）相对应,其应力值占单轴抗压强度的60%~70%。     

金沙江向家坝水电站坝基砂岩蠕变特性研究

选取了金沙江向家坝水电站坝基的典型砂岩试样,采用三轴压缩试验对砂岩蠕变特性进行研究,分析了流变失稳破坏时的特征及砂岩的轴向、侧向和体积应变的全过程蠕变曲线异同点,对砂岩的长期强度进行预测分析。试验结果表明,砂岩存在一个起始蠕变应力阈值,每级荷载下的蠕变曲线之前都存在一个瞬时应变且随着围压的增大和偏应力的增大幅度越来越小,轴向瞬时应变与偏应力具有很好的线性关系;侧向和体积变形则存在明显的蠕变三阶段,加速阶段要比轴向快且两者的蠕变曲线形状相似,在同一围压和同一级偏应力下侧向蠕变量比轴向及体积的大,其蠕变发展最快;砂岩的长期强度可用等时偏应力应变曲线簇来进行确定,采用体积偏应力应变曲线簇更适宜,在已有的流变模型中伯格斯模型能较好的反映砂岩蠕变特性。     

砂卵砾石料变形与强度特性三轴试验研究

对不同密度的某砂卵砾石料试样进行了三轴固结排水剪切试验,研究了密度对砂卵砾石料强度、应力应变性质的影响。结果表明,随密度的增大,试样的强度指标呈增大趋势;不同围压下,随密度的增大,破坏时的轴向应变具有减小的趋势,且在低围压下这种趋势较明显;密度越大,试样的剪胀性越强,发生相变时的轴向变形和体积变形越小;试样发生相变时的应力水平一般大于0.5,因此在对高土石坝进行应力变形分析时应合理考虑粗粒土的剪胀性。     

基于卸围压试验的砂岩卸荷本构模型及其应用

鉴于岩体本构模型受岩样应力路径、加卸载状态等因素的影响,为研究卸荷条件下砂岩的本构模型,采用RMT-150C岩石力学试验系统对宜昌砂岩岩样进行了升轴压峰前卸围压、轴压和围压等量减小两种应力路径下的卸围压试验。结果表明,卸荷应力路径不同时,卸荷变形阶段的应力—应变曲线形态有很大差异,但岩样变形模量随围压降低而劣化的规律一致;岩样卸荷破坏强度特征可用Hoek-Brown准则拟合。由此推导出增量形式的卸荷弹脆塑型本构模型,并以算例分析验证了该模型的正确性。     

HAT循环逆流式湿化器的热力性能实验研究及冷却数计算

在理论分析湿化器内部传热传质机理的基础上，进行了湿化器总体热力性能试验，得出了在不同实验工况下，各测量参数对湿化器热力性能的影响规律，同时计算了冷却数，得出了其变化规律。结果表明：随水气质量比的增大，湿化器出口湿空气的温度、温升和出口水温都增大，而冷却数减少。在同一水气质量比下，随进口水温升高，出口湿空气温度、温升和出口水温都增大，冷却数减少。在各实验工况下，湿化器的出口湿空气都具有很高的相对湿度，达到或接近饱和状态。冷却数降低对系统有利，但不是越低越好，应该优化选择最佳值。     

湿化效应对沥青混凝土心墙坝的应力变形影响

对冶勒沥青混凝土心墙坝蓄水变形及实际运行中存在的问题进行了有限元仿真计算.分析结果表明,在蓄水湿化变形后,坝体的最大沉降区域向心墙上游侧偏移,上游侧坝体围压显著降低,坝体应力水平增大.这与大坝变形规律较吻合,具有一定的工程参考价值.     

掺砂粒径分布对泥质粉砂岩填料抗剪特性的影响

掺入不同粒径硬岩颗粒是软岩地层填方区改良软岩填料抗剪特性的重要方法。设定同粒径级配与单一粒径2类改良方式共32组试验,对比改良前后土料剪应力-剪切位移曲线,得到土料峰值剪切强度、破坏强度、粘聚力及内摩擦角等抗剪参数变化规律。试验结果表明,低应力条件下泥质粉砂岩土料受剪切作用而存在应变软化现象;掺入同级配砂粒后泥质粉砂岩土料内摩擦角随掺砂比例增加呈逐渐增大趋势,粘聚力先减小后缓慢增大;法向应力200、300kPa时,单一粒径替换后土料峰值剪切应力随掺砂中值粒径增加而缓慢增大并趋于稳定,内摩擦角随中值粒径值增大呈急剧上升后缓慢降低,在0.75 mm处取得极值;粘聚力呈先减小后逐渐增大趋势。可见采用粘聚力及内摩擦角等参数评估掺砂改良泥质粉砂岩土料抗剪特性时需注意粒径分布所引起的强度参数变化。     

三峡库区砂岩局部化及应变软化参数特征研究

基于压缩试验分析砂岩变形局部化特征可知,砂岩变形局部化带在峰前逐渐形成,峰后沿局部化带稳定软化直至滑移剪切破坏.根据摩尔-库仑准则,引用塑性应变研究了砂岩峰后稳定软化时变形局部化带的屈服软化过程,获得了砂岩在不同塑性应变下的应力状态,分析了砂岩参数随塑性应变的软化变化规律,并在FLAC3D中采用峰后参数变化规律模拟岩样局部化特征.结果表明,计算结果与试验数据基本吻合.     

后龙河水库土坝坝料动力特性试验研究

后龙河水库坝基为砾质粗砂层,上、下游砂壳为人工堆填的砾质粗砂,结构松散,多数不满足抗震要求。为进行大坝动力安全性分析和液化评判,采用振动三轴仪对坝基和上游砂壳砂层的动力特性进行了试验,分析了其动强度、动力变形、动孔压特性,结果表明:砾质粗砂的振动应力比值随振次的增加而减小,随固结比的增大而增大;弹性模量随应变值的增大而减小,阻尼比随应变的增大而增大。     

后龙河水库土坝坝料动力特性试验研究

后龙河水库坝基为砾质粗砂层,上、下游砂壳为人工堆填的砾质粗砂,结构松散,多数不满足抗震要求.为进行大坝动力安全性分析和液化评判,采用振动三轴仪对坝基和上游砂壳砂层的动力特性进行了试验,分析了其动强度、动力变形、动孔压特性,结果表明砾质粗砂的振动应力比值随振次的增加而减小,随固结比的增大而增大;弹性模量随应变值的增大而减小,阻尼比随应变的增大而增大.     

超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

冻融循环对混凝土静态双轴受压力学特性的影响

对不同冻融劣化程度的混凝土进行了不同侧压(0、0.06f_c、0.12f_c、0.18f_c、0.24f_c,其中f_c为单轴抗压强度)下的静态(应变速率10~(-5)/s)单双轴压缩试验,分析了冻融次数和侧压力大小对混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量的影响。结果表明,混凝土的单轴和双轴抗压强度均随冻融次数的增加而减小;冻融次数越多,混凝土峰值应力随侧压的增加,其增幅越大;混凝土单轴受压时的峰值应变随冻融次数的增加而增大;相同冻融次数的混凝土,其峰值应变随侧压的增加呈先增大后减小的趋势,冻融次数越多,峰值应变的拐点所对应的侧压越小,侧压对混凝土峰值应变的敏感性受冻融次数的影响越显著;混凝土的弹性模量随冻融次数的增加逐渐减小;混凝土未冻融时,弹性模量随侧压的增加而增大,而冻融劣化的弹性模量随侧压的增加无明显改变。     

后龙河水库土坝坝料动力特性试验研究

后龙河水库坝基为砾质粗砂层，上、下游砂壳为人工堆填的砾质粗砂，结构松散，多数不满足抗震要求。为进行大坝动力安全性分析和液化评判．采用振动三轴仪对坝基和上游砂壳砂层的动力特性进行了试验，分析了其动强度、动力变形、动孔压特性，结果表明：砾质粗砂的振动应力比值随振次的增加而减小，随固结比的增大而增大；弹性模量随应变值的增大而减小，阻尼比随应变的增大而增本.     

回风立井井筒围岩应力演化及变形规律的研究

针对贾郭煤矿新建回风立井,运用数值模拟研究不同垂直深度条件下回风立井井筒围岩地应力演化机制及变形规律,掌握了井筒围岩应力随深度不同变化的基本规律。井筒围岩塑性区范围,应力值及围岩变形随深度的增加而逐渐增大,但达到一定深度时,围岩应力增长率逐渐减小,并趋于稳定。     

静三轴试验中固化疏浚泥的力学特性研究

为正确理解固化疏浚泥的力学性质,通过对固化疏浚泥进行固结不排水静三轴压缩试验,研究了围压和固化剂掺量对固化疏浚泥的破坏形式、应力—应变关系及抗剪强度参数的影响。试验结果表明,随着固化剂掺量的增加,固化疏浚泥的应力—应变关系由应变硬化型变为应变软化型;破坏形式由塑性破坏向脆性破坏过渡,而围压对其破坏形式无影响;固化疏浚泥的强度和抗变形能力均随着围压和掺量的增加而增大,但当围压小于土体内结构体的屈服强度时,围压对抗变形能力的影响可忽略;粘聚力和内摩擦角随固化剂掺量分别呈对数型和线性规律增长。