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基于直接拉伸试验的沥青胶浆低温性能研究

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2024年第1期48卷 152-157页

作者：黄治国许新权王志祥吴旷怀聂桂海广东省路桥建设发展有限公司广韶分公司清远511600 广东交科技术研发有限公司广州510420 广东省隧道工程安全与应急保障技术及装备企业重点实验室广州510420 广州大学土木工程学院广州510006

文中设计直接拉伸试验对拉伸曲线进行形态分析,并提出延伸量、拉伸柔量、残余延伸量比,以及黏韧性等评价指标.通过灌浆成型制备沥青混合料基于展小梁弯曲试验评价其低温变形性能.在此基础上,通过胶浆低温性能指标与混合料最大弯拉应变... 详细信息

文中设计直接拉伸试验对拉伸曲线进行形态分析,并提出延伸量、拉伸柔量、残余延伸量比,以及黏韧性等评价指标.通过灌浆成型制备沥青混合料基于展小梁弯曲试验评价其低温变形性能.在此基础上,通过胶浆低温性能指标与混合料最大弯拉应变相关性分析验证基于直接拉伸试验的胶浆低温性能指标的合理性.结果表明:粉胶比对沥青胶浆的低温变形性能有显著影响,粉胶比越大胶浆的脆性特征越明显,其低温性能越差;为保证胶浆的低温变形性能,建议粉胶比不大于1.5;基于直接拉伸试验得到的胶浆低温性能评价指标随粉胶比变化的趋势不受沥青类型的影响,用于评价胶浆低温性能合理可行;相关性分析表明0℃条件下的延伸量、黏韧性,以及韧性比是胶浆低温性能评价的最佳指标.

关键词：沥青胶浆直接拉伸低温性能变形性能

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顶板砂岩直接拉伸破坏声发射特征及损伤本构模型

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 173-181页

作者：孙紫琬张泽天张茹任利刘小玲张安林张朝鹏四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室四川成都610065 四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065

深部煤炭资源开采常面临复杂的赋存及采动力学环境,冒顶等灾害事故风险激增。顶板拉破坏是其中一个重要诱因,故亟需深入探究顶板岩石拉伸破坏力学特性及损伤演化规律。通过开展顶板砂岩单轴直接拉伸试验和全过程同步声发射测试,探究了... 详细信息

深部煤炭资源开采常面临复杂的赋存及采动力学环境,冒顶等灾害事故风险激增。顶板拉破坏是其中一个重要诱因,故亟需深入探究顶板岩石拉伸破坏力学特性及损伤演化规律。通过开展顶板砂岩单轴直接拉伸试验和全过程同步声发射测试,探究了砂岩的直接拉伸力学特性和声发射时空演化特征,对比分析了顶板砂岩与煤的直接拉伸破坏差异性过程规律,同时发展并对比验证了煤岩拉伸全应力应变损伤本构模型。结果表明:1)顶板砂岩平均直接抗拉强度为5.01MPa,约为煤体直接抗拉强度的7.6倍;顶板砂岩直接拉伸力学参数变异性强,反映出砂岩易产生破坏局部化而导致顶板拉破坏。2)砂岩在直接拉伸峰后的弹性能释放速率显著高于煤体,表现出明显的脆性特征。3)声发射空间定位演化分析揭示了顶板砂岩不同拉伸加载阶段的微裂纹扩展与空间集聚成核过程机制,同时发现峰值应力前仅有少量随机分布的微裂纹产生,主要发生基质的弹性变形;峰值后应力下降20%时,微裂纹局部化,此后宏观裂纹出现并快速扩展,直至破坏。4)构建了基于声发射特征参数的煤岩拉伸损伤本构模型,砂岩和煤的直接拉伸和声发射试验数据的验证显示其具有良好的拟合效果,可较好地表征岩石在直接拉伸作用下的峰后应变软化特征。研究成果对巷道支护结构设计优化,以及煤矿灾害防治具有重要指导意义。

关键词：砂岩煤直接拉伸声发射损伤本构模型

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基于一种普适性直接拉伸方法的岩石拉伸测试及问题分析

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岩石力学与工程学报 2023年第9期42卷 2140-2147页

作者：刘建锋梁超王璐裴建良代晶晶鲁功达周露林林浩四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 西华大学建筑与土木工程学院四川成都610039

针对现有直接拉伸方法测试岩石抗拉强度存在对试验设备性能要求高、试验流程复杂、试验成功率低等诸多局限性难题,导致现有直接拉伸方法未能被广泛用于岩石抗拉特性测试,因此,基于“压转拉”理念,提出利用普通压力试验机均可进行测试的... 详细信息

针对现有直接拉伸方法测试岩石抗拉强度存在对试验设备性能要求高、试验流程复杂、试验成功率低等诸多局限性难题,导致现有直接拉伸方法未能被广泛用于岩石抗拉特性测试,因此,基于“压转拉”理念,提出利用普通压力试验机均可进行测试的一种普适性直接拉伸方法。为阐明提出的直接拉伸试验方法的可行性,以国际上推荐的巴西劈裂法作为对比方法,以大理岩、砂岩、花岗岩3种岩石分别作为变质岩、沉积岩、岩浆岩3种岩类的代表,进行试验测试和对比分析。结果表明,提出的直接拉伸试验方法不仅简单好用,且测试结果有非常好的一致性;测试得到3种岩石的间接拉伸强度均高于直接拉伸测试结果,其规律性与现有直接拉伸测试方法与间接拉伸测试方法得到的一致;进而,考虑该直接拉伸试验方法中存在的潜在影响测试结果的条件,提出今后进一步优化该方法过程中,应重点考虑钻缝缝宽、缝底弧度、柱体高度及底部厚度、圆筒壁厚与粒径的比例等因素。

关键词：岩石力学岩石抗拉直接拉伸普适性方法影响因素

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水工沥青混凝土直接拉伸力学性能试验研究

水力发电学报 2022年第1期41卷 74-83页

作者：宁致远刘云贺孟霄董静宋志强西安理工大学省部共建西北旱区生态水利工程国家重点实验室西安710048

水工沥青混凝土的拉伸力学性能对深入研究高土石坝防渗体结构拉裂破坏等问题至关重要。针对现有水工沥青混凝土直接拉伸试验存在的问题,本文研发了可温控的直接拉伸试验装置,在-30~15℃环境中开展了直接拉伸力学性能试验研究;基于Mohr-C... 详细信息

水工沥青混凝土的拉伸力学性能对深入研究高土石坝防渗体结构拉裂破坏等问题至关重要。针对现有水工沥青混凝土直接拉伸试验存在的问题,本文研发了可温控的直接拉伸试验装置,在-30~15℃环境中开展了直接拉伸力学性能试验研究;基于Mohr-Coulomb准则,分析了黏聚力和内摩擦角随温度变化的规律。试验结果表明:当温度小于0℃时,拉应力与应变大致呈线性关系,试件达到峰值应力随即断裂;当温度大于0℃时,试件达到峰值应力后经历了一定程度的塑性变形而后断裂,并随着温度的升高,塑性变形的范围越大。当温度由-30℃升高至15℃时,拉伸强度和黏聚力随温度的升高先增大后减小,温度为-20℃时,拉伸强度和黏聚力最大;拉伸模量随温度的升高而降低;峰值应变随温度的升高而增大;内摩擦角随温度的升高先减小后增大,温度为0℃时,内摩擦角最小;在拉伸荷载作用下,试件断裂面中骨料断裂的比例随温度的升高而减小。此外,本文提出的经验公式较好反映了拉伸强度、拉伸模量、峰值应变、黏聚力及内摩擦角随温度变化的规律,与试验结果吻合较好。

关键词：水工沥青混凝土直接拉伸温度影响强度参数破坏模式

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岩石直接拉伸试验装置及方法

地下空间与工程学报 2022年第6期18卷 1949-1953,1961页

作者：许年春杨全虎吴同情郑瑞鲁坚重庆科技学院建筑工程学院重庆401331 能源工程力学与防灾减灾重庆市重点实验室重庆401331 山区公路水运交通地质减灾重庆市高校市级重点实验室重庆400074

岩石直接拉伸(单轴拉伸)试验是测试岩石抗拉强度、拉伸变形模量最准确的方法。为解决目前直接拉伸试验装置结构复杂、无法避免弯扭的问题,提出采用等边角铝作为对中粘接装置,芳纶纤维绳与两个吊环组合作为拉伸装置。针对岩样直径在不同... 详细信息

岩石直接拉伸(单轴拉伸)试验是测试岩石抗拉强度、拉伸变形模量最准确的方法。为解决目前直接拉伸试验装置结构复杂、无法避免弯扭的问题,提出采用等边角铝作为对中粘接装置,芳纶纤维绳与两个吊环组合作为拉伸装置。针对岩样直径在不同高度处和不同方向上的差异,提出垫纸条的对中粘接方法。在铝棒的侧面粘贴6个应变片,多次拉伸试验测出铝棒偏心距e最大为0.24 mm,最小仅为0.04 mm,验证了该对中粘接装置及方法在开展直接拉伸试验方面有很好的效果。开展了2个岩样的拉伸试验,测试出岩石较准确的拉伸力学参数。该套装置具有结构简单、制作成本低的优点,适合于在岩石直接拉伸试验中推广应用。

关键词：岩石抗拉强度单轴拉伸直接拉伸试验装置

直接拉伸、劈裂及单轴压缩试验下岩石的声发射特性

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岩石力学与工程学报 2007年第1期26卷 137-142页

作者：余贤斌谢强李心一王青蓉宋战平昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 重庆大学土木工程学院重庆400045 昆明理工大学交通工程学院云南昆明650093 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

采用自行研制的岩石直接拉伸试验装置,对砂岩和石灰岩2种岩样进行直接拉伸、劈裂及单轴压缩试验。试验结果表明,2种岩石的声发射活动情况大体相同。在单轴压缩条件下,加载早期的声发射活动较为活跃,随着荷载的增加,许多试样的声发射率... 详细信息

采用自行研制的岩石直接拉伸试验装置,对砂岩和石灰岩2种岩样进行直接拉伸、劈裂及单轴压缩试验。试验结果表明,2种岩石的声发射活动情况大体相同。在单轴压缩条件下,加载早期的声发射活动较为活跃,随着荷载的增加,许多试样的声发射率较加载初期有所下降,这通常被认为与试样中的裂隙压密有关。劈裂试验条件下岩样的声发射活动规律与单轴压缩条件下基本一致,所不同的是:在劈裂试验条件下,声发射活动在整个加载过程中持续不断,直至临近破坏时,声发射活动大量增加,即劈裂试验条件下未观察到与单轴压缩试验类似的“裂隙压密”阶段声发射率较高的现象,也未观察到压缩试验中试样发生微破裂时,声发射累计事件数出现阶跃、变形曲线上出现拐点的现象。在直接拉伸条件下,试样的声发射活动又有很大不同,在破坏发生前的整个加载过程中,观察到的声发射事件数和能率远少于单轴压缩和劈裂试验的结果。对于大多数试样,声发射事件仅在试样破坏时才能观察到。

关键词：岩石力学声发射直接拉伸劈裂试验单轴压缩破坏

直接拉伸荷载下大理岩和砂岩的Kaiser效应与频谱特性分析

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煤炭学报 2019年第S1期44卷 41-51页

作者：侯志强袁瑞甫李长洪王宇魏晓北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

利用微机控制电子万能试验机,对2种大理岩和1种砂岩进行直接拉伸条件下的循环加卸载试验,分析了岩石损伤破坏全过程的声发射特性和频谱特征。结果表明:循环加卸载试验中,3种岩石表现出明显的Kaiser效应,低应力时岩石记忆滞后,高应力时... 详细信息

利用微机控制电子万能试验机,对2种大理岩和1种砂岩进行直接拉伸条件下的循环加卸载试验,分析了岩石损伤破坏全过程的声发射特性和频谱特征。结果表明:循环加卸载试验中,3种岩石表现出明显的Kaiser效应,低应力时岩石记忆滞后,高应力时岩石记忆缓慢提前。随着循环次数的增多,岩石声发射的剧烈程度在逐渐增加,Felicity比值逐渐单调下降,弹性模量逐渐减小。通过比较Felicity比值与数字“1”的大小关系,可判断该岩石所处应力状态强弱。Felicity比值远大于1时,表明承受载荷远离承载极限;Felicity比值接近1或小于1时,表明岩石承受载荷接近承载极限,所处应力状态越接近破坏应力。岩石拉伸断裂过程中,声发射信号始终存在着低频、中频和高频信号,且低频信号占比大于中频和高频信号。通过声发射信号频谱特征分析,岩石拉伸破裂存在4种声发射微观机制:第1种为晶间滑移、颗粒摩擦引起的摩擦型声发射机制,信号能量较低,主频较小;第2种为新裂隙扩张引起的破裂型声发射机制,信号能量中等,主频较高;第3种为裂隙微弱摩擦引起的摩擦型声发射机制,信号能量较低,主频中等;第4种为宏观裂隙扩张与摩擦的混合型声发射机制,信号能量较大,信号频带较宽,高频与低频信号共存。本文研究获得的裂纹扩展声发射特征为岩石拉伸破坏机制和监测提供了依据。

关键词：直接拉伸循环加卸载声发射 Kaiser效应频谱分析

岩石直接拉伸破坏过程及其分形特征的三维数值模拟研究

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岩石力学与工程学报 2008年第7期27卷 1402-1410页

作者：梁正召唐春安张永彬唐世斌马天辉大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心辽宁大连116024

通过建立带有残余强度的弹脆性拉伸损伤细观力学模型,运用并行有限元计算手段,模拟不同均匀程度的岩石试样在直接拉伸应力作用下的破坏演化过程,得到拉伸断裂位移–应力全过程曲线,并进行理论和试验对比分析验证。通过分析非均匀性对拉... 详细信息

通过建立带有残余强度的弹脆性拉伸损伤细观力学模型,运用并行有限元计算手段,模拟不同均匀程度的岩石试样在直接拉伸应力作用下的破坏演化过程,得到拉伸断裂位移–应力全过程曲线,并进行理论和试验对比分析验证。通过分析非均匀性对拉伸过程中非线性力学行为及断裂破坏形态,最后讨论了拉伸断裂破坏的分形特征。数值试验结果表明,非均匀程度对岩石直接拉伸破坏过程中的非线性行为有很重要的影响。岩石细观非均匀程度越高,宏观表现出的直接拉伸强度和初始弹性模量越高,破坏的脆性程度越强,但是残余变形能力和残余强度越低,断口表现出更为光滑的形态。三维空间的破坏分形分析表明,分形维数随着拉伸的进行而逐渐增加,当岩石完全拉伸断裂之后分形维数增加到一个恒定的最大值,而分形维数的变化情况同样反映了岩石的非均匀程度和脆性拉伸破坏程度。

关键词：数值模拟直接拉伸非均匀性断裂形态分形并行计算应力–应变全过程曲线

超高韧性水泥基复合材料直接拉伸特性应变率效应研究（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2016年第6期17卷 417-426页

作者： He-dong LI Shi-lang XU Institute of Advanced Engineering Structures and Materials Zhejiang University

目的:水泥基材料的拉伸性能会随着荷载速率的变化而变化。本文旨在探讨加载速率为4×10^(-6)~1×10^(-1) s^(-1)时,超高韧性水泥基复合材料直接拉伸初裂抗拉强度、初裂抗拉应变、弹性模量、极限抗拉应变、极限抗拉强度、多缝开裂特性和... 详细信息

目的:水泥基材料的拉伸性能会随着荷载速率的变化而变化。本文旨在探讨加载速率为4×10^(-6)~1×10^(-1) s^(-1)时,超高韧性水泥基复合材料直接拉伸初裂抗拉强度、初裂抗拉应变、弹性模量、极限抗拉应变、极限抗拉强度、多缝开裂特性和耗能能力的变化规律,为超高韧性水泥基复合材料在抗震工程中的应用提供必要的科学依据和参考。创新点:1.通过直接拉伸试验较为全面地测定超高韧性水泥基复合材料在4×10^(-6)~1×10^(-1) s^(-1)应变速率范围内的直接拉伸性能;2.建立适宜的拟合方程,可直观反映多种直接拉伸性能指标随应变率的变化规律。方法:1.通过直接拉伸试验,确定加载速率对超高韧性直接拉伸特性的影响(图2和4);2.通过对实验结果的拟合,简单直观地反映应变率对拉伸弹性模量、初裂抗拉强度和极限抗拉强度的影响规律(图3、5和7)。结论:基于超高韧性水泥基复合材料薄板直接拉伸试验,当应变速率在4×10^(-6)~1×10^(-1) s^(-1)的范围内变化时:1.材料的初裂抗拉强度、初裂抗拉应变、拉伸弹性模量、极限抗拉强度和耗能能力都具有应变速率敏感性,其中除初裂抗拉应变随应变率升高而减小外,其它几项性能指标都显示出明显的动态强化效应;2.多缝开裂模式和极限抗拉应变对应变率不敏感,极限裂缝宽度始终在100μm以内,极限抗拉应变保持在3.7%左右;3.应变率对初裂抗拉强度、拉伸弹性模量、极限抗拉强度和耗能能力的动态增强效应都存在一个阈值(皆在1×10^(-3) s^(-1)附近),在应变率达到阈值之后,动态效应才更加显著;4.超高韧性水泥基复合材料具有明显优于混凝土的耗能能力,在地震荷载(对应应变率在1×10-4~1×10-2 s^(-1))作用下其耗能能力可达C20混凝土的1000倍。

关键词：超高韧性水泥基复合材料率效应直接拉伸应变硬化多缝开裂