Dynamic experimental study on rock meso-cracks growth by digital image processing technique

A new meso-mechanical testing scheme based on SEM was developed to carry out the experiment of microfracturing process of rocks. The microfracturing process of the pre-crack marble sample on surrounding rock in the immerged Long-big tunnel in Jinping Cascade II Hydropower Station under uniaxial compression was recorded by using the testing scheme. According to the stereology theory, the propagation and coalescent of cracks at meso-scale were quantitatively investigated with digital technology. Therefore, th...     

基于细观损伤力学试验的大理岩单轴压缩统计损伤模型

通过对取自四川锦屏大理岩试样进行基于扫描电镜的细观损伤力学全程数字化跟踪试验,并对试验结果进行统计分析,得到在单轴压缩过程中微裂纹间距服从变参数的广义极限分布这一结论。基于此,根据宏、细观损伤力学理论描述损伤的特征,在内变量不可逆热力学理论框架下,应用能量耗散原理建立包含宏细观两个尺度损伤信息的统计损伤模型。最后,应用此模型模拟得到大理岩单轴压缩的应力-应变关系及三个损伤变量的发展过程。研究结果表明,模型应力应变曲线处于试验应力应变曲线包络线内,并且包含细观损伤信息的损伤变量D比由宏观物理力学参数角度定义的损伤变量KD、GD对损伤更为敏感,且三个损伤变量的发展具有明显的阶段性。     

粉砂岩三轴压缩条件下细观损伤特征的定量研究

首先利用RMT-150B岩石伺服试验系统,以不同围压(2,4,6,8,10 MPa)分别对大坦沙工程粉砂岩试样进行三轴压缩试验。然后,利用扫描电镜(SEM)拍摄得到的大量细观损伤图片,运用数字图像技术获取微裂纹的细观几何信息,从方位角、长度、宽度、面积和数量对不同围压条件相应的粉砂岩细观尺度微损伤特征进行统计分析。研究结果表明：三轴压缩条件下粉砂岩微裂纹的方位角、长度和宽度基本服从广义极限分布;微裂纹的方位角主要集中在与σ1作用方向成35°附近;随着围压的增长,仅有小部分微裂纹在长度尺寸上出现较大幅度的增长,而绝大部分微裂纹在宽度尺寸上基本不发育;经历三轴压缩试验的粉砂岩试样的能量耗散方式,主要以数量和长度两个方式进行。     

不同温度循环作用后大理岩细观损伤特征的定量研究

通过单轴压缩试验和细观损伤特征量化试验,对经历20、100、300、450、600 ℃五种温度循环后的四川锦屏大理岩试样的宏观力学性质及相应的细观损伤特征进行了研究。试验结果表明:① 经历不同温度循环的大理岩单轴压缩破坏试样的细观尺度微裂纹主要由沿晶裂纹、穿晶裂纹及晶内裂纹组成,且裂纹相应的基本几何信息服从广义极限统计分布特征;② 由于试样中的沿晶裂纹和穿晶裂纹的100 ℃温度阈值特征,致使宏观尺度的大理岩试样在温度100 ℃前后表现出不同力学性质;③ 沿晶裂纹是在经历温度循环后大理岩试样单轴压缩破坏中起主导作用的微裂纹,穿晶裂纹有一定贡献,而晶内裂纹并未发挥显著作用。     

冻融循环后砂岩卸荷过程应变能转化特征研究

为了探究寒区隧道围岩在开挖卸荷状态下的力学性质，研究经历不同冻融循环次数的砂岩在三轴卸围压过程中的应变能转化特征。结果表明：（1）随冻融循环次数增加，卸荷屈服过程中峰值强度明显降低，塑性变形过程中出现明显平台阶段；（2）应变能转化过程可分为四个阶段，在峰前卸荷过程中，轴压吸收的应变能主要转化为弹性应变能储存，而冻融循环产生的损伤则加剧了以上过程；（3）峰后应力跌落过程中，存储的弹性应变能迅速释放，耗散能迅速增加，环向回弹变形做负功消耗的应变能迅速增大；（4）破坏表现出张剪破坏特征，随冻融循环次数的增加，张裂纹数量增加，颗粒破碎更为明显。本研究对进一步揭示冻结岩石卸荷损伤破坏规律有着重要的意义。     

新工科背景下理论力学教学改革探索

基于新工科教育大背景下,以理论力学课程为研究对象,进行教学改革,通过优化教学内容、建立应用型知识框架、将多媒体教学与传统板书教学相结合、建立微课资源、运用工程案例这五个方面的改革,有效提高理论力学课程教学效果,为力学课程的深化改革提供借鉴及参考。     

不同高温循环次数后大理岩单轴压缩力学试验研究

采用岩石单轴压缩试验分别对经历100℃、300℃、450℃、600℃四种温度与1次、10次、20次不同温度循环次数后的的四川锦屏大理岩试样的力学性质进行了研究。试验结果表明:1100℃下高温循环次数对应力应变曲线形状的影响不大,当温度达到450℃以上时,高温循环次数对曲线曲率等参数的影响较大;2随着温度的升高和循环次数的增加,试样破坏形式逐渐由典型的脆性破坏向脆塑性破坏转变;3当温度达到600℃时,随循环次数增加,峰值应力、弹性模量表现出明显的降低趋势,峰值应变表现出明显的升高趋势。     

冻融循环作用下砂岩卸荷强度特性试验及损伤特性研究

建立在寒区的岩土工程,其岩石的损伤劣化不仅受冻融风化作用,而且还受到开挖卸荷的影响。采用冻融循环试验和三轴卸荷试验相结合的方法,对砂岩同时受2种破坏作用的强度特性和损伤特性进行系统的分析。分析结果表明:随围压的增加,冻融循环下岩石的破坏特性由张拉破坏逐渐转变为剪切破坏特征,随着冻融次数的增加,岩样明显产生侧向膨胀,侧边中部明显向外凸出,并出现了不同级别的张裂纹、环向裂纹及许多岩粉和岩石碎块;对于三轴卸荷试验,岩样的峰值强度随着冻融次数的增加而降低;扩容应力随冻融次数增加呈指数下降关系;破坏围压与冻融次数呈二次函数关系;冻融损伤值随冻融次数增加呈线性增长,表明岩样的损伤受冻融的影响逐渐增大。研究成果可为寒区岩土工程设计和施工提供指导。     

卸围压条件下砂岩变形破坏特性试验研究

从可释放弹性应变能角度对岩石卸围压条件下破坏特性进行研究,利用MTS815电液压伺服可控制刚性试验机进行保持轴向变形不变的卸围压试验,根据卸围压试验数据,分析了该砂岩卸围压过程中变形、强度、弹性模量及能量变化特征。结果表明:随着围压逐渐降低,岩样发生侧向不断扩容;轴向应力逐渐降低,呈现出非线性特征;弹性模量在初始阶段几乎不变化,越过破坏点之后大幅降低;可释放的弹性应变能在初始阶段增大比较缓慢,当围压降低至一定程度时急剧增大;推导出基于可释放弹性应变能的卸荷岩石的整体破坏准则Ue0。     

不同高温循环次数后大理岩单轴压缩力学试验研究北大核心CSCD

采用岩石单轴压缩试验分别对经历100℃、300℃、450℃、600℃四种温度与1次、10次、20次不同温度循环次数后的的四川锦屏大理岩试样的力学性质进行了研究。试验结果表明:1100℃下高温循环次数对应力应变曲线形状的影响不大,当温度达到450℃以上时,高温循环次数对曲线曲率等参数的影响较大;2随着温度的升高和循环次数的增加,试样破坏形式逐渐由典型的脆性破坏向脆塑性破坏转变;3当温度达到600℃时,随循环次数增加,峰值应力、弹性模量表现出明显的降低趋势,峰值应变表现出明显的升高趋势。