关键词： 砂岩   冻融循环   蠕变试验   损伤力学   本构模型  

摘要： 青藏高原高寒地区岩体长期稳定性受冻融作用影响显著,有必要开展冻融岩石的时效性特征研究。为探讨砂岩在冻融循环作用下的蠕变劣化特性,基于不同冻融循环次数后石英砂岩及红砂岩单轴蠕变试验结果,深入分析了冻融循环对砂岩各蠕变阶段的影响特征。研究表明,在非屈服应力条件下,试样在衰减蠕变阶段的蠕变时长随着冻融循环次数的增加而明显减小,对应蠕变量及蠕变速率增大;在屈服应力条件下,试样进入加速蠕变阶段的应力阈值随着冻融循环次数的增加而逐渐降低,对应从稳定蠕变到加速破坏所经历的时间更短,破坏时累计的应变增量更大;在长期荷载作用下,试样的宏观破裂形态随循环次数的增加逐步由单一斜剪切破坏模式向共轭断面拉剪复合型破坏模式演化。根据试验结果,提出了具有冻融与长期受荷劣化特征的非定常性黏弹性系数损伤演化方程,将其引入西原模型构建了考虑冻融损伤的砂岩蠕变本构模型。利用冻融后红砂岩蠕变试验数据对模型进行了参数辨识与比较分析,验证了模型的正确性及适用性。通过对模型参数进行拟合分析,揭示了黏弹性冻融损伤系数随冻融循环次数的变化规律,表明了长期受荷损伤参数具有控制加速蠕变幅度的重要作用。研究结果对于高寒山区岩体长期稳定性评价具有一定意义。

关键词： 冻融循环   改良膨胀土   无荷膨胀率   无侧限抗压强度   三轴压缩试验   钢渣粉  

摘要： 通过掺加水泥、钢渣粉及氢氧化钠改良膨胀土,进行无荷膨胀率试验、无侧限抗压强度试验及三轴压缩试验。研究冻融循环条件下水泥改良膨胀土(ES-C)、钢渣粉水泥改良膨胀土(ES-SSP-C)及钢渣粉水泥氢氧化钠改良膨胀土(ES-SSP-C-SH)的力学性能。结果表明:各改良土的自由膨胀率排序为ES-SSP-C试样ES-C试样>ES-SSP-C试样;随龄期的增长,各试样的强度均呈持续上升态势,相同循环次数的试样强度也随龄期的增长而增大。三轴压缩时,改良后的膨胀土的破坏面并未贯穿整个试样。研究表明钢渣粉改良膨胀土具有较大优势,掺加钢渣粉具有抵抗冻融侵蚀的作用。

关键词： 碳酸盐渍土   硅微粉   改良试验   冻融循环耐久性  

摘要： 文章以双洮公路沿线碳酸盐渍土为研究对象,采用恒温箱和压力机测量碳酸盐渍土的冻融循坏耐久性。对盐渍土掺入2%、4%、6%的硅微粉进行改良,将试样分别进行0、3、5、7、10次冻融循环,通过无侧限抗压试验测量其冻融循坏耐久性。经试验研究,试样在经过5次冻融循环之后强度衰减程度基本平稳,普通盐渍土试样强度衰减71.22%,掺加硅微粉试样强度衰减约10%,硅微粉对盐渍土耐久性提升幅度较高。

关键词： 氧化石墨烯   再生混凝土   冻融循环   界面过渡区   微观结构  

摘要： 为了研究冻融循环作用下氧化石墨烯(GO)对再生混凝土(RC)界面过渡区的影响,采用纳米压痕技术对骨料新砂浆和新砂浆旧砂浆2个界面过渡区的微观力学性能进行了研究.结果表明:经历100次冻融循环作用后,氧化石墨烯再生混凝土(GO-RC)和普通再生混凝土(ORC)的力学性能均有不同程度下降;GO在水化过程中的凝结核效应,提高了再生混凝土在各界面过渡区内高密度水化产物的数量,高密度水化硅酸钙的体积分数较ORC提高了7.02%~14.10%;界面过渡区内弹性模量提高了14.79%~17.74%,硬度提高了42.11%~60.80%.GO可以改善再生混凝土的微观结构,提高其抗冻性能.

关键词： 脆性指数   冻融循环   三轴压缩   演化特征  

摘要： 为研究寒区受荷岩石的脆性演化特征,开展了青砂岩的冻融循环试验和三轴压缩试验,通过脆性评价指数将冻融循环作用下受荷砂岩的脆性程度进行了量化,分析了不同冻融循环次数和不同围压对岩石脆性指数的影响规律。基于青砂岩脆性指数对围压的敏感性规律,建立了以脆性劣化因子β和岩性特征量λ为参数的脆性指数演化模型,并选取与该模型相同的函数模型对试验数据进行拟合验证。结果表明:同一冻融循环作用下,青砂岩的脆性程度随着围压增大而减弱,同时脆性指数变化速率对围压表现出较强的敏感性,围压越大,岩石脆性指数的衰减速率则越小;同一围压条件下,青砂岩的脆性随冻融循环次数增加而降低,单位冻融循环造成的脆性劣化效果随冻融循环次数增加而增强;脆性指数演化模型对冻融青砂岩以及常规黑砂岩、大理岩脆性指数的拟合数据具有较好的相关性,参数β和λ的拟合数据很好地反映了不同冻融循环和不同类别岩石的脆性演化特征。

关键词： 混凝土   超低温   冻融循环作用   强度等级   受压强度  

摘要： 通过设计强度等级C40、C50及C60混凝土经历0次、16次和30次温度区间分别为15℃~120℃和15℃~190℃的冻融循环作用试验,探讨不同强度等级混凝土超低温冻融循环作用下受压强度变化规律。试验结果表明,不同强度等级混凝土试件上下限温度时加载的破坏形态基本上类似、均大致呈对顶锥状,但其破坏面状况等破坏特征有所不同。经历各种超低温冻融循环作用工况混凝土上、下限温度时的相对受压强度随其含水率增加基本上均呈下降趋势。而随强度等级提高,上限温度时混凝土相对受压强度呈增大态势,但各强度等级混凝土均随冻融循环作用次数的增加呈下降趋势;下限温度时不同超低温温度区间的混凝土相对受压强度虽也基本上有所增大,但增大的原因存在明显的差异。给定的超低温冻融作用温度区间工况下各强度等级混凝土下限温度时相对受压强度随冻融循环作用次数增加的变化趋势相似,但不同温度区间时却不同。超低温冻融作用对混凝土性能影响与常规冻融作用不同,其受压强度恶化更为严重。实际工程中不能直接地将常规冻融循环作用研究结果应用于设计具有超低温冻融作用的混凝土结构。

关键词： 透水再生混凝土   冻融循环   损伤   Weibull分布   寿命预测  

摘要： 为了研究冻融循环作用下透水再生混凝土的损伤情况及寿命预测方法,基于透水再生混凝土发生疲劳破坏和冻融破坏的冻融机理相类似,采用了分析疲劳破坏的方法,对透水再生混凝土冻融循环损伤进行研究。结果表明:试验数据中冻融循环次数较好地服从两参数Weibull概率分布,并基于Weibull分布模型,推导出不同损伤度下考虑再生混凝土粗骨料取代率影响的分布模型参数及冻融循环次数,提出了相应的损伤度演化方程,为透水再生混凝土冻融损伤寿命预测提供依据及参考。

关键词： 冻融循环   卸荷   砂岩   扫描电镜   微裂纹  

摘要： 在"一带一路"倡议背景下,大量岩体工程建设在高寒地区,研究高寒地区岩石在冻融环境下的微观损伤演化规律对分析岩石宏观力学性能具有十分重要的意义。以砂岩为研究对象,开展了冻融循环试验;然后,对经历不同冻融循环次数的砂岩进行三轴卸荷试验,得到破坏断口典型部位的切片;最后,对切片进行扫描电镜试验,统计砂岩微裂纹长度、宽度、面积及方位角等微观损伤信息。试验结果表明:在不同的围压和冻融循环次数条件下,断口微裂纹长度由指数分布演化到对数正态分布,微裂纹宽度及面积分别符合对数正态分布和指数分布,微裂纹方位角变化均无明显规律性。初始围压对断口微裂纹的长度,宽度,面积发育起着抑制作用,而冻融作用一定程度上起着促进作用。此研究成果对损伤岩石的宏细力学性能分析提供了一定科学依据。

关键词： 花岗岩   冻融循环   细观损伤   剪切蠕变   试验研究   蠕变模型  

摘要： 为探讨冻融对寒区工程岩石剪切蠕变特性的影响,以吉林省辉白隧道花岗岩为研究对象,对经历不同冻融循环次数的试样开展细观特征分析和剪切蠕变试验。试验结果表明:(1)随着冻融次数的增加,试样裂隙、孔隙不断扩展,岩石表面损伤现象愈发明显;(2)试样主要以中小孔隙为主,孔隙度随着冻融次数的增加呈非线性增长趋势;(3)随着冻融循环次数增加,蠕变变形量和蠕变速率逐渐增大,而蠕变时长、破坏应力和长期强度均呈现明显降低趋势。根据试验结果,进行冻融岩石非定常蠕变参数的表达,提出了冻融岩石损伤黏性元件,构建了花岗岩冻融剪切蠕变本构模型。将蠕变试验曲线和理论模型拟合曲线进行对比,验证了模型的正确性和适用性。通过对蠕变参数进行敏感性分析,研究了其对花岗岩蠕变变形的影响,并给出了蠕变参数随冻融循环次数的变化规律。该研究结果对于寒区岩体工程长期稳定性评价具有指导意义。

关键词： 岩石力学   层理砂岩   冻融循环   各向异性   破坏模式  

摘要： 在西部高寒地区,冻融循环作用对岩石路基稳定性具有不可忽视的影响,易引发一系列的工程地质问题.为研究冻融循环环境下各向异性层理砂岩的损伤特性,选取路基中典型垂直、平行层理砂岩试样开展冻融循环试验研究,基于电液伺服压力试验机进行单轴压缩试验,以应力应变曲线、力学参数和压缩破坏形态为依据,探究了冻融循环损伤后层理砂岩强度、变形特征的演化规律及破坏模式.研究结果表明:随着冻融次数的增加,垂直、平行层理试样呈现出向右拉伸,向下压缩的应力应变曲线;垂直层理砂岩试样峰值点下降路径平缓,而平行层理砂岩试样则沿阶梯状路径下降;冻融损伤累积减弱了破坏模式的各向异性特征,随冻融次数的增加,垂直层理砂岩试样裂缝与加载方向趋于平行,平行层理砂岩试样则始终表现为沿层理的劈裂破坏.