可视化三轴渗流–应力耦合伺服控制试验系统的研制与应用

在原有的可视化三轴压缩伺服控制试验系统中增加顶部和底部的渗流通道,以实现渗流–应力耦合条件下岩石的可视化三轴压缩试验。为验证该试验系统的可靠性和必要性,对砂岩进行不同渗流状态和不同渗透压差条件下的三轴渗流–应力耦合试验。试验结果表明,当岩石两端都存在水压的条件下,其力学性质会进一步弱化,2种渗流极限状态的试验并不能说明所有渗流–应力耦合条件对岩石力学特性的影响。随着轴向应力的增加,表面径向应变场中大应变数据点逐渐聚集至断裂面附近,出现变形局部化现象。因此,开展复杂渗流–应力耦合作用下岩石力学试验能够更好地研究渗流场对岩石的作用机制。     

基于感性工学的威士忌酒瓶造型设计

目的研究符合消费者感性需求的威士忌酒瓶造型设计方法。方法以感性工学理论为指导,广泛收集威士忌酒瓶的产品样本和感性语汇,并从中挑选代表性样本与感性语汇,进行威士忌酒瓶瓶身造型拆解,使用5阶语义差异(SD)量表问卷为拆解部分建立感性评量矩阵,运用数量化Ⅰ类理论对其进行分析研究,找出感性语汇与威士忌酒瓶瓶身造型设计元素之间的关联性,并通过市场随机样本进行验证,从而指导新产品开发。结果由数量化Ⅰ类结果得知,这里拆解的威士忌酒瓶瓶身的5个形态要素项目对消费者的感性认知皆具有影响性。结论 "消费者感性认知"与"威士忌之酒瓶造型"之间的对应关系有助于相关企业和设计师确定产品开发方向,为同类产品提供造型设计参考。     

循环荷载条件下充填厚度对结构面剪切力学特性影响试验研究

利用相似材料制作砂岩剪切破坏结构面并进行循环剪切试验,研究无充填及3种不同充填石膏厚度条件下结构面的力学性质和三维形貌演化规律.试验结果表明:无充填结构面的峰值剪切强度最大,随着充填厚度的增加,结构面的峰值剪切强度先下降后上升,表明充填物的厚度对结构面的剪切强度有较大影响.结构面的法向变形量随充填厚度的增加而不断增大,其中无充填结构面和充填物厚度为1 mm的结构面剪胀现象明显,随着充填厚度的增加结构面剪缩现象逐渐显著.在循环剪切作用下,无充填结构面在初次循环中以啃断破坏为主,后4次循环剪切中以磨损破坏为主,充填1 mm的结构面主要为磨损破坏,但当充填厚度大于1 mm时结构面在循环剪切过程中还存在滑移破坏,说明充填厚度通过影响结构面的破坏模式来影响其力学性质.本文研究可为工程岩体稳定性分析提供参考.     

充填厚度对岩石节理剪切强度影响的剪切试验研究

为研究充填砂土厚度对节理抗剪强度的影响,采用GCTS(RDS-200型)岩石剪切系统,进行充填节理的剪切试验,结果表明:未充填节理剪切应力-位移全程曲线存在明显峰值,按照曲线变化趋势可将其划分为5个阶段.随着充填厚度的增加,节理剪切应力-位移曲线峰值点逐渐趋于不明显,曲线逐渐向屈服型过渡,充填节理的峰值强度介于未充填节...     

不同含水状态凝灰岩损伤演化试验研究

为探究矿井巷道、隧道开挖过程中岩石含水状态对围岩变形稳定的影响,开展干燥、自然及饱水状态下凝灰岩三轴压缩试验.基于三维数字图像相关技术研究了含水状态与岩石全应力-应变曲线、表面变形场、变形局部化及损伤演化特征的对应关系.结果表明:从干燥到饱水状态试件各特征应力阈值显著降低,弹性模量与泊松比显著降低;破坏阶段全应力-应变曲线跌落趋势趋于平缓,软化特征明显.从干燥到饱水状态试件表面变形非均匀程度增加,变形局部化现象提前启动,变形局部化带宽度明显增加.从干燥到饱水状态试件局部化轴向、径向启动应力水平显著降低,且与含水率保持良好的线性关系.基于变形场数据统计分析提出表征岩石表面损伤大小的损伤因子,干燥及自然状态损伤因子呈突发式增长现象,而饱水状态下呈缓慢增长趋势;不同含水状态损伤因子演化曲线均存在"突变点",统计结果表明随着含水率增加,损伤突变点对应应力水平值显著降低.     

排水条件对砂岩力学及其变形局部化特性影响试验研究

为了研究砂岩在渗流-应力耦合作用下的变形局部化破坏特征，利用可视化三轴伺服控制试验系统，结合三维数字图像相关技术（three-dimensional digital image correlation,简称3D-DIC），开展不同排水条件下的砂岩三轴压缩试验，对岩石力学、渗流及其变形局部化特性进行分析，并利用电镜扫描对砂岩破坏后其破裂面微观形貌进行分析。结果表明：排水条件下砂岩的峰值强度和弹性模量高于不排水条件下的值，且随着渗透水压增大，砂岩的峰值强度、弹性模量和泊松比均随之增大，出现贯通裂纹的时间点和渗透率最大值出现的时间点则会提前；当渗透水压相同时，不排水条件下砂岩表面变形场云图的局部化带比排水条件下的更宽，即岩石的宏观裂纹更明显，排水条件下水流将岩石内部的矿物颗粒带走，形成孔洞，其破裂面的表面比不排水条件下更光滑，而不排水条件下颗粒表面明显有片状岩屑附着；所有排水条件下径向变形局部化启动点始终高于轴向变形局部化启动点，平均提高了1.23%，变形局部化径向、轴向启动应力水平均随渗透水压的增大而增大，即启动的时间点更提前，排水条件下砂岩的径向启动应力水平、轴向启动应力水平均高于不排水...