温度对砂岩损伤影响试验研究

 以砂岩试件为研究对象,研究该批试件高温前后的均匀性、高温后的超声波传播规律及孔隙率变化规律。通过研究高温后砂岩的超声波速变化、孔隙率变化规律,得到了温度对砂岩损伤的影响规律。结果表明,除温度为200 ℃时,超声波速略有升高外,随着砂岩经历温度的升高,超声波在其内部的传播速度逐渐降低,孔隙率随经历温度的升高而逐渐变大;这两个事实都说明砂岩经历高温后内部产生了损伤。建立了超声波速与损伤因子的关系,并且得到该砂岩随经历温度的升高损伤因子逐渐增大的规律。     

单轴荷载下砂岩波速特征与损伤演化规律研究

超声波波速变化是判定岩体裂纹扩展、损伤演化的重要手段。联合单轴压缩与超声波波速测试试验,探索了加载过程中砂岩试样的波速变化特征,并据此对砂岩的破裂发展及损伤程度开展了评价。结果表明,在压密和弹性阶段内,砂岩的波速和动弹性模量都呈增大趋势,表明砂岩结构随加载变得更加致密;而随加载进行由弹性阶段逐渐进入塑性阶段,波速和动弹性模量均开始下降;横波、纵波波速的转折点基本对应压密—弹性、弹性—塑形的转折点,而波速比的变化较符合岩心内部裂隙发展特征;对比发现,横波波速变化比纵波波速敏感性更大;在整个加载过程中,岩石的动弹性模量与应力应变曲线都呈现良好对应关系,表现为弹性阶段后期动弹性模量开始下降,而进入塑性阶段后,动弹性模量下降速率渐趋于最大值。该研究可为砂岩内部损伤演化规律及灾变预报预警等有益参考。     

不同水胶比及养护条件对内养护混凝土吸水性能的影响

为了研究预湿轻骨料的内养护效率受混凝土自身水胶比和外界养护条件的影响，采用改进的ASTM 1585试验方法，开展了不同水胶比、不同养护条件（饱和石灰水养护、喷雾养护、密封养护、干燥养护）下普通混凝土及内养护混凝土毛细吸水试验。从混凝土的水化程度、混凝土孔隙率等角度，解释了水胶比、养护条件以及内养护材料对混凝土中水分传输的影响。结果表明：水胶比、养护条件以及内养护材料的掺入对混凝土中水泥的水化和混凝土材料的孔隙率有较大影响。高水胶比试件比低水胶比试件具有更大的累积吸水量及二次吸水率，水胶比为0.5的试件的累积吸水量及二次吸水率分别为水胶比为0.3的试件的1.4~2.1倍和3~4倍；预湿轻骨料的掺入对高水胶比试件的累积吸水量、初始吸水率和二次吸水率的改善作用并不明显，但可以显著降低低水胶比试件的吸水能力，对于水胶比为0.3的试件，其累积吸水量和二次吸水量的降低幅度分别为7.7%~18.6%和20.4%~27.4%；随着外界养护环境湿度的降低，低水胶比试件的初始吸水率变化较小，累积吸水量和二次吸水率有轻微的上升；预湿轻骨料在低水胶比、密封养护条件下内养护效率较高。     

益新煤矿煤系沉积岩吸水特性及其影响因素研究

吸水是导致深部软岩变形乃至破坏的主要原因之一。通过对益新煤矿深部软岩样品进行X射线衍射实验、扫描电镜实验及无压吸水实验,综合分析研究区岩石试样的吸水特性及其影响因素。研究结果表明：3种岩性岩石样品的吸水过程趋势大体一致,均为减速吸水过程,可用负指数函数进行拟合,但各自吸水能力存在一定差异,吸水能力强弱排序为泥岩(0.74%)>粉砂岩(0.56%)>中砂岩(0.27%)。黏土矿物含量和分形维数对吸水能力影响显著,呈现良好的正相关关系;不同矿物成分对吸水能力的影响存在明显的差异,伊利石对吸水能力有明显的促进作用,石英和高岭石则对吸水能力有抑制作用。     

饱水及高温对砂岩声学力学性质影响试验研究

对砂岩经历饱水及不同温度(25~1 000 ℃)前后的物理参数、纵波波速及力学性能参数进行了量测,分析了砂岩试样的密度变化率,纵波波速的变化规律,抗压强度、抗拉强度的变化及压缩破坏形态的差异。结果表明砂岩在经历饱水、高温后内部微裂隙发展,使结构致密性下降,超声波速降低;经历不同温度后砂岩波速的变化率与温度等级近似呈线性关系;800~1 000 ℃之间存在一个温度阀值,高于此温度后砂岩的密度、纵波波速、强度都急剧降低;温度的不同也会影响砂岩的破坏形态,200~800 ℃范围内及饱水后砂岩的破坏模式基本为剪破坏,25~100 ℃范围内破坏模式为张破裂。基于试验结果结合砂岩材料的微观结构特征对温度和饱水作用下砂岩各方面性质的变化进行了机理分析,结果可为实际岩体工程提供一定参考。     

铁板砂岩陶粒混凝土工作性能的研究

研究了铁板砂岩陶粒最大粒径、胶凝材料用量、砂率、矿物掺合料、外加剂、陶粒预吸水对铁板砂岩陶粒混凝土工作性能的影响规律。阐述了铁板砂岩陶粒混凝土拌合物浆体的特征以及工作性能的控制方法。基于对铁板砂岩陶粒混凝土的坍落度、扩展度、分层度和泌水度等因素的分析得出了对工作性能的评价方法。采用铁板砂岩陶粒混凝土配合比优化配制技术,配制出了工作性能良好的铁板砂岩陶粒混凝土。     

较低功率微波辐射三类硬岩失水升温损伤规律与声发射特征

微波辅助破岩是实现硬岩高效低损伤开挖的新方法，不同硬岩的吸波能力、失水、升温与损伤规律有一定的差异，对不同硬岩的对比研究对精准高效破岩有重要的理论与工程意义。以花岗岩、石灰岩、砂岩三类硬岩为研究对象，通过对比预处理和微波辐射前后试件的质量变化，获得三类硬岩的失水规律；通过红外热成像仪监测微波场内硬岩表面升温和破裂全过程，获得不同含水状态下三类硬岩升温和宏观裂纹扩展特性；通过干燥状态下三类硬岩辐射不同时间后的纵波波速、声发射及SEM微观结构的变化阐述了硬岩损伤随辐射能量递增机制。结果表明：在较低功率微波辐射300 s内，水对硬岩质量和升温的影响明显，具体表现为：水的蒸发溢出是质量损失的主导因素、水对升温有明显促进作用、含水状态对表面区域平均温度的影响程度按辐射时间分为较小(0～50 s)、较大(50～200 s)和稳定(200～300 s) 3个阶段，其中，饱和吸水对升温影响最显著，且饱和吸水率高的砂岩和石灰岩分别在55,240 s时于腔体内炸裂。干燥状态下不同硬岩随升温的损伤规律表现为：石灰岩因表面温度差异大导致裂纹扩展较砂岩和花岗岩更为明显；COMSOL数值模拟持续辐射420,600...     

单轴-三轴和渗透水压条件下砂岩应变特性的CT试验研究

常规的应力应变试验难以清晰地反映砂岩在不同应力状态下的细观应变特性，然而，砂岩细观应变特性对一些工程的影响是非常巨大的。通过螺旋CT机以及与其配套的实时三轴加载和渗透压力设各对砂岩进行各种应力状态下的应变特性试验，反映出不同应力状态下的砂岩的应变特性有很大不同。结合CT图像和CT数的分析，对砂岩应变过程中的孔隙率的变化能直观地进行计算，以及对CT数方差的分析，能较简单地判断出砂岩的应变特性以及破坏模式。研究结果表明：（1）在单轴和三轴压力作用下，砂岩CT数方差变化剧烈的地方发生脆性变化，而方差比较稳定的地方发生塑性变化；（2）当有渗透水流作用时，砂岩应变特性与干砂岩的应变特性有明显差异，峰值强度显著增大，残余强度也明显增加；（3）砂岩在单轴干燥状态下是发生脆性破坏，而在有渗透压力和围压的情况下发生的是塑性破坏，有围压而没有渗透压作用时的破坏介于两者之间。     

砂岩疲劳特性的超声波速法试验研究

岩石地基或边坡在长期动荷载的作用下将产生疲劳损伤,岩石和混凝土材料都属于脆性材料,在疲劳损伤衰减规律上有很多相似的地方,但其变形及损伤特征也存在一些实质性的差别;另外,岩石材料由于其风化程度不同或所含成分及含量不同,其疲劳损伤演化进程也都不相同.对砂岩在循环荷载作用下的疲劳损伤特性进行实时超声波速的跟踪研究,研究结果表明:穿透砂岩试样的横向超声波速随着荷载的循环次数发生明显的三阶段衰减,即初始迅速衰减、稳定衰减与临近破坏的急速衰减三个阶段,它们分别约占疲劳寿命的10%,85%和5%,相比混凝土材料而言,到达第2阶段末波速的衰减幅度较小,且第3阶段经历的循环次数相比疲劳寿命而言极短;基于超声波速定义损伤变量,建立砂岩疲劳累积损伤的演化方程;最后对不同类型的砂岩疲劳特性进行对比分析,结果表明,含砾砂岩与粉砂岩疲劳过程中纵波波速都发生了明显的衰减现象,衰减速率前者高于后者;弱风化的砂岩疲劳损伤过程中纵波的衰减现象比强烈风化的砂岩明显.相关成果可为类似岩质地基、边坡的疲劳健康诊断提供理论依据.     

砂岩隙宽变化与CT数变化的相关关系

利用最新研制的中低压多功能CT机配套专用渗流试验装置，分别对干燥砂岩试样和渗流砂岩试样进行了三维应力状态下的实时CT观测，根据试验结果初步讨论了砂岩裂隙隙宽变化与CT数变化的相关关系，并提出了裂隙隙宽的计算公式。     

大足石刻砂岩的岩石学特征

大足石刻砂岩是上侏罗系莲菜镇组下部地层，具有典型长石砂岩的成分特征和溶蚀胶结结构，砂岩的退化后生变化过程与石刻艺术风化破坏密切相关。     

膨胀性顺(互)层边坡崩塌机制研究

研究在干湿循环和集中降水条件下甘肃古浪砂岩泥岩互层顺层边坡的崩塌机制,对于砂岩此类边坡的崩塌治理具有重要意义。崩塌机制可概括为在干湿循环作用下软层泥岩反复胀缩,致硬层砂岩产生节理并贯通;在集中降雨影响下泥岩崩解致砂岩悬空,极限平衡打破则形成倾覆崩塌或滑动崩塌。基于室内侧限膨胀试验和直剪试验,考虑泥岩遇水膨胀和软化共同作用,建立膨胀性顺层边坡的砂岩抗裂、倾覆和滑动稳定力学模型,推导相应的抗裂系数、倾覆和滑动稳定系数计算公式,并在实际工程中进行了应用与验证。研究表明:(1)在含水率阈值范围内,泥岩的抗剪强度随着含水率的增加而增大,吸水膨胀所产生的膨胀力对抗剪强度起主要作用;当含水率超过阈值,则抗剪强度随着含水率的增加而减小,此时泥岩吸水致抗剪强度参数c,φ值降低对抗剪强度起主要作用。(2)悬空砂岩抗裂系数与砂岩岩层厚度的平方成正比,与下层泥岩的膨胀力成反比,与下层泥岩风化深度的平方成反比。(3)悬空砂岩的滑动稳定系数与岩层厚度成反比,与w d w(d-d)/d成正比,砂岩岩层倾角呈负相关关系,与抗剪强度参数c,φ呈正相关关系。     

砂岩颗粒度对玻璃熔制的影响

以不同颗粒度砂岩和不同颗粒级配砂岩配料，通过对所熔制的样品进行ＤＴＡ，ＴＧ和ＸＲＤ分析，探讨砂岩颗粒度和颗粒级配对硅酸盐形成和熔融过程的影响，以及掺水后不同颗粒度砂岩配合料的硅酸盐形成反应变化．研究结果表明，砂岩下限控制在１５０目的掺水配合料无明显细粉团聚现象，具有不掺水细颗粒砂岩配合料的硅酸盐形成反应特点和良好的熔制效果     

围压升降过程中岩体渗透率变化特性的试验研究

通过试验研究了围压升降过程中砂岩和单裂隙花岗岩岩样渗透率的变化特性。试验结果表明，在围压升降过程中，砂岩和单裂隙花岗岩的渗透率均随有效应力的增加呈负指数规律减小，但单裂隙花岗岩的渗透率对有效应力的敏感程度远大于砂岩，而砂岩渗透率的恢复程度则远大于单裂隙花岗岩。在围压下降过程中，砂岩和单裂隙花岗岩渗透率的恢复均存在明显的应力滞后效应。     

不同水胶比及养护条件对内养护混凝土吸水性能的影响

为了研究预湿轻骨料的内养护效率受混凝土自身水胶比和外界养护条件的影响,采用改进的ASTM 1585试验方法,开展了不同水胶比、不同养护条件(饱和石灰水养护、喷雾养护、密封养护、干燥养护)下普通混凝土及内养护混凝土毛细吸水试验。从混凝土的水化程度、混凝土孔隙率等角度,解释了水胶比、养护条件以及内养护材料对混凝土中水分传输的影响。结果表明:水胶比、养护条件以及内养护材料的掺入对混凝土中水泥的水化和混凝土材料的孔隙率有较大影响。高水胶比试件比低水胶比试件具有更大的累积吸水量及二次吸水率,水胶比为0.5的试件的累积吸水量及二次吸水率分别为水胶比为0.3的试件的1.4～2.1倍和3～4倍;预湿轻骨料的掺入对高水胶比试件的累积吸水量、初始吸水率和二次吸水率的改善作用并不明显,但可以显著降低低水胶比试件的吸水能力,对于水胶比为0.3的试件,其累积吸水量和二次吸水量的降低幅度分别为7.7%～18.6%和20.4%～27.4%;随着外界养护环境湿度的降低,低水胶比试件的初始吸水率变化较小,累积吸水量和二次吸水率有轻微的上升;预湿轻骨料在低水胶比、密封养护条件下内养护效率较高。     

不同水胶比及养护条件对内养护混凝土吸水性能的影响

为了研究预湿轻骨料的内养护效率受混凝土自身水胶比和外界养护条件的影响,采用改进的ASTM 1585试验方法,开展了不同水胶比、不同养护条件(饱和石灰水养护、喷雾养护、密封养护、干燥养护)下普通混凝土及内养护混凝土毛细吸水试验。从混凝土的水化程度、混凝土孔隙率等角度,解释了水胶比、养护条件以及内养护材料对混凝土中水分传输的影响。结果表明:水胶比、养护条件以及内养护材料的掺入对混凝土中水泥的水化和混凝土材料的孔隙率有较大影响。高水胶比试件比低水胶比试件具有更大的累积吸水量及二次吸水率,水胶比为0.5的试件的累积吸水量及二次吸水率分别为水胶比为0.3的试件的1.4～2.1倍和3～4倍;预湿轻骨料的掺入对高水胶比试件的累积吸水量、初始吸水率和二次吸水率的改善作用并不明显,但可以显著降低低水胶比试件的吸水能力,对于水胶比为0.3的试件,其累积吸水量和二次吸水量的降低幅度分别为7.7%～18.6%和20.4%～27.4%;随着外界养护环境湿度的降低,低水胶比试件的初始吸水率变化较小,累积吸水量和二次吸水率有轻微的上升;预湿轻骨料在低水胶比、密封养护条件下内养护效率较高。     

粉煤灰加气混凝土吸水性能研究

试验表明，当粉煤灰加气混凝土在整体吸水时的吸水速度和吸水量明显大于粘土砖；粉煤灰加气混凝土一端吸水时的吸水性能与其成型时的膨胀方向密切相关，当吸水方向平行于加气混凝土膨胀方向时，粉煤灰加气混凝土的吸水速度和吸水量明显大于粘土砖；吸水方向垂直于加气混凝土膨胀方向时，粉煤灰加气混凝土的吸水速度和吸水量小于粘土砖。     

冻土超声波波速与冻土物理力学性质试验研究

超声波在介质中的传播速度反映了介质的物理力学性质．运用UVM-2型声速测定仪，测定不同密度的冻结砂土、冻结黄土和冻结粘土在不同温度下的超声波波速(纵波波速和横波波速)。对比分析不同土质的冻土，在温度和密度变化时超声波波速的变化，得出以下结论：土质颗粒的大小及组成成分在土冻结且在温度继续下降的过程中，通过影响结合水含量的变化而影响未冻水含量的变化．从而进一步影响冻土中的超声波传播速度．所以，可以在超声波波速与温度变化和未冻水含量与温度变化的基础上，建立超声波波速与未冻水含量的关系，通过测定超声波波速来量测冻土未冻水含量．密度的变化也影响着冻土纵、横波波速的变化，且冻结黄土的波速受密度变化影响较大，而冻结粘土则较小。冻土土质类型不同．透过它们的纵波波速和横波波速的变化范围也不同，可以通过对比表示压缩和剪切相对幅值的纵横波速比比值，来判定此冻土的土质类型，一般冻结粘土为1．07，冻结黄土为2．15，冻结砂土为0．7。根据弹性理论，泊松比与波速比有关，所以可以直接测量冻土的波速比研究冻土的强度及变形性能．     

带裂缝混凝土的吸水性能及防水处理的影响

对小尺寸钢筋混凝土梁诱导了不同宽度的裂缝,通过吸水试验研究了带裂缝混凝土的吸水性能,以及混凝土表面涂覆硅烷和内掺硅烷对水分侵入的抑制效果.结果显示,带裂缝混凝土在吸水4 h内,其吸水量与时间平方根呈良好的线性关系;混凝土吸水系数随裂缝宽度的增大而增大,且呈"S"形状;经表面防水处理的混凝土,水分以气态形式沿裂缝进入混凝土,贯穿憎水区后逐渐凝结并最终与外界建立吸水通道,防水效果取决于憎水层厚度和裂缝宽度;内掺硅烷的混凝土整体憎水,即使裂缝宽度达0.4 mm,其防水效果仍保持不变.     

超声波无损检测技术在世界文化遗产地云冈石窟保护中的应用

超声波属于弹性波,具有无损和高分辨率的特征。为了保护云冈石窟世界文化遗产,利用超声波检测技术对云冈石窟窟前列柱进行了检测。超声波速度分布图说明了云冈石窟第9窟前室东列柱南侧风化较北侧严重,东侧风化程度较西侧严重,底部风化较顶部严重;超声波波速平面等值线图清晰地反映出石窟表层裂隙位置及其延伸方向;灌浆加固前后超声波声时对比曲线验证了裂隙的加固效果。检测结果说明了超声波检测技术对砂岩列柱内部风化结构探析、裂隙探测及裂隙灌浆效果评价的有效性,同时也为云冈石窟文物的保护、修复提供技术支撑。