裂隙对非贯通裂隙介质强度与变形特性影响的研究

采用类岩石材料水泥砂浆,制作成含有不同裂隙倾角和不同裂隙数目的非贯通裂隙模型试样,在岩石三轴、剪切复合机上进行单轴压缩试验研究,分析非贯通裂隙试件在单轴压缩条件下的破坏方式、变形和强度特性,并建立了其与非贯通裂隙倾角和裂隙数目的关系;加载的同时利用超声波检测仪进行声波测试,分析了其内部裂纹的扩展情况。试验结果表明,裂隙的存在使试件强度显著降低;试件中有无裂隙对其强度的影响明显大于裂隙角度的影响;试件强度一般随裂隙数量的增加而降低,但也与裂隙的位置有关;裂隙角度对强度的影响有随裂隙数量增加而减小的趋势。     

基于CT处理技术的岩石细观破裂过程的分形分析

在单轴压缩条件下,利用CT技术实时观测岩石试样内部微裂纹的萌生、扩展直至贯通的细观破坏过程,通过数字处理技术对得到的CT图像进行阈值分割并利用计盒维数法得到图像裂纹的分形维数,分析外部荷载、裂纹扩展和分形维数之间的关系。结果表明:在单轴压缩条件下,分形维数可以作为岩石材料细观破损程度的定量参数。     

带环向表面裂纹海洋管道的断裂计算与可靠性评估

针对带环向表面裂纹海洋石油管道断裂可靠性问题,利用权函数方法,给出了计算裂纹前沿应力强度因子的积分表达式,进而导出了能满足工程精度要求的应力强度因子的实用计算公式。采用极限分析方法建立了带裂纹海洋石油管道断裂可靠性评估模型,给出了断裂失效概率和可靠度的计算公式。典型算例数值计算结果表明:应力强度因子随裂纹深度和长度的增大而增大,这与《应力强度因子手册》(科学出版社)的结果一致;当弯矩不变,裂纹深度和长度、管道壁厚和半径,及轴力为随机变量时,带裂纹海洋管道的可靠度随轴力均值的增大而减小。     

单一层状岩体和软硬复合岩体单轴压缩破损特征试验研究

针对层状岩体的破损特征开展了一系列的物理模拟试验,分析了单一层状岩体和软硬复合岩体在单轴压缩情况下的破损特征,并对倾角、夹层的变化对岩体破损的影响规律进行了研究。试验结果表明,当岩层倾角较小时,单一层状岩体和软硬复合岩体破坏主要为岩石先破坏,后层间错动破坏,破损模式与无分层的岩石破损相似;当倾角增大时,单一层状岩体的破损以层间的剪切破坏为主,而软硬复合岩体的破坏同时伴有内部硬夹层的劈裂破坏;当角度增大到90。时,单一层状岩体的破坏为沿层间直接破坏,软硬复合岩体则同时伴有边缘硬质夹层的失稳劈裂。[     

化学腐蚀作用下层状复合岩石的性能研究

选取红砂岩、青砂岩和大理岩为原材料,制作成不同组合、不同界面层倾角的层状复合岩样,并在pH=2和pH=4的酸性环境下养护30 d.将养护后的试件进行单轴抗压试验,测定试件的抗压强度并观察其破坏模式.试验结果表明：经过酸性溶液的养护,不同岩石组合、不同界面层倾角的复合层状岩石的单轴抗压强度均有一定的降低,且酸性越强,岩样抗压强度下降越大;当界面层倾角增大时,酸性环境的影响减小,随着界面层倾角的增大,复合岩石的抗压强度有较大程度的降低,且破坏模式发生改变.     

单轴压缩条件下岩石破损过程的CT试验分析

采用工业计算机层析(ICT)设备与全数字液压实验系统EHF-EG200KN试验机,对大台煤矿冲击倾向性煤层底板岩石试样进行了单轴压缩荷载作用下的CT试验,得到了单轴压缩荷载作用下不同应力阶段岩石试样微裂纹发展的CT图像。通过对CT图像灰度值的分析,得到单轴压缩荷载作用下岩石的损伤破裂过程。为进一步研究煤层底板岩石的破坏及冲击地压的发生机理提供依据。     

煤岩单轴压缩破坏过程声发射试验研究

声发射技术是监测岩石、煤、混凝土等材料破坏过程裂纹扩展的重要技术手段。通过煤岩试样的单轴压缩声发射试验,监测分析了煤岩试样变形破坏过程中的破坏前兆信息;试验对比分析了声发射、应变、荷载的相关性,分析了试样内部裂纹的扩展至破坏全过程的声发射信息。为深入认识煤岩冲击破坏灾害提供必要的数据。为进一步将声发射技术应用于预测预报煤岩动力灾害、评估岩石混凝土结构稳定性及研究岩石混凝土等材料的破裂过程发生机理提供理论依据。     

一维损伤对低含水率膨胀土强度和变形的影响

对3组15个不同破损孔径的一维损伤膨胀土圆柱试样,进行控制净围压分别为50,100,150kPa的三轴剪切试验,研究低含水率(w=7%)条件下一维圆柱孔破损重塑膨胀土的应力-应变特性、体变特性以及破损形态.试验结果发现:与以往常规含水率(约20%)土样不同,破损孔径对膨胀土强度没有显著的弱化或者是强化作用,相同破损面积的试样之间也未表现出相似的强度和变形特征;揭示了既有破损对土体峰值强度的影响与土体的含水率密切相关.试样整体表现出先剪缩后剪胀的特性,但随着围压的提高,剪缩阶段明显缩短;从破坏形态可以看出,随着围压的提高,裂隙长度变短、倾角变小,说明围压对既有裂隙的扩展有明显的抑制作用.     

混凝土损伤破坏的CT及声发射试验研究

针对混凝土破坏过程损伤定位的技术难题,对混凝土试样进行了单轴压缩CT扫描试验及声发射损伤定位试验,利用分形理论计算了CT图像的分形维数,建立了基于CT图像及声发射损伤点的损伤变量。研究结果表明:随试件的加载进程,混凝土分形维数和损伤变量变化规律一致,可将混凝土分形维数和损伤变量的快速增大作为混凝土失稳破坏的前兆;综合利用混凝土三维重建图像和声发射损伤图,对混凝土裂缝萌生和演化的全过程进行观察和分析,这为分析混凝土的裂缝萌生损伤过程和定位损伤位置提供了一种新方法。     

基于离散单元法农田土壤单轴压缩模型的建立及参数校核

建立基于离散单元法的农田土壤单轴压缩可靠模型,并较准确模拟真实土壤力学性能,在有限元理论的基础上,借助Flunet-UDF能将模型网格信息写出的特点,利用EDEM软件自定义工厂生成不饱和土壤单轴压缩模型,并对其进行仿真试验。仿真试验结果表明:切向接触刚度和曲线的上升段与应变轴夹角、峰值、下降段与应变轴夹角均有关,上升段、下降段与应变轴夹角、峰值随切向接触刚度增大而增大;曲线的峰值在随临界切向应力减小而减小,下降段落点随临界切向应力减小而离原点越近;下降段与应变轴夹角随法向接触刚度增大而增大;下降段与应变轴夹角随临界法向应力减小而增大。当法向接触刚度为210 MN/m3、切向接触刚度为80 MN/m3、临界法向应力为30kPa和临界切向应力为8kPa时,该组黏结参数能较可靠表征含水率为10.5%的耕地土壤力学特性。