塑性混凝土强度和尺寸效应的试验研究

通过对12个配合比、3个龄期共405个塑性混凝土试块的强度试验,研究了塑性混凝土相关强度之间的关系,塑性混凝土抗压强度和劈拉强度的尺寸效应,以及塑性混凝土抗压强度与龄期之间的关系。试验结果表明:塑性混凝土抗压强度、劈拉强度、抗折强度之间具有良好的统计关系;相比边长为150 mm的立方体试块,边长为100 mm的塑性混凝土立方体试块的抗压强度和劈拉强度的尺寸效应系数分别为0.937 5和0.861 6;龄期对塑性混凝土的抗压强度有较大的影响。在此基础上,建立了相关强度指标之间的换算关系式以及轴心抗压强度与龄期的对数关系式。     

考虑单颗粒破碎模式的破碎特征与强度特性研究

单颗粒破坏是影响颗粒材料力学性能和变形特性的重要因素,研究单颗粒的强度和破碎特性可为堤坝变形控制提供试验参数和理论基础,具有重要意义。为研究单颗粒破碎模式对灰岩料的破碎特征和强度特征的影响作用,对不同粒径的庙堂水库灰岩料开展单颗粒压缩试验,总结了4种颗粒破碎模式,并根据颗粒破碎模式将颗粒分类进行筛分统计,研究了颗粒破碎模式对灰岩料破碎特征的强度特征的影响作用。结果表明：除棱角破坏型破坏模式外,其余破坏模式下颗粒级配曲线拟合成果均符合分形分布,破碎后级配曲线拟合成果计算分形维数D较为准确,而棱角破坏型破坏模式的拟合成果值得商榷。不同破坏模式下的颗粒破碎强度均具有明显的尺寸效应,且破碎强度存在明显的差异。结果可为颗粒材料力学性能研究提供理论基础。     

全级配混凝土强度的尺寸效应研究

对溪洛渡与三峡工程全级配及其湿筛混凝土基本力学性能的试验成果,统计计算了相应工程混凝土强度的尺寸效应系数,并从高频振捣对混凝土含气量影响、全级配与其湿筛混凝土中粗骨料一砂浆界面的差异、受压面是否减磨对抗压强度值影响等方面,分析探讨了两工程全级配及其湿筛混凝土抗压强度比值关系问题,合理解释了在较早龄期全级配大试件抗压强度高于湿筛标准试件、并随龄期的增长此比值逐渐减小至小于1的趋势这一规律.     

膨胀土抗剪强度的尺寸效应研究

膨胀土岩问题是南水北调中线工程的主要工程地质问题之一,要解决此问题,理地确定其强度指标.通过对室内剪切试验和现场大剪试验结果进行分析对比,发现两者之间存在差异,即尺寸效应,因此对形成尺寸效应的原因进行了分析.根据尺寸效应的情况,提出了室内试验抗剪强度取值的折减系数,希望能对膨胀土抗剪强度建议值的选取提供帮助.     

考虑缩尺效应对堆石料颗粒破碎影响的压缩试验研究

大量的压缩试验结果表明,堆石料试样的压缩特性和颗粒破碎特性存在明显的缩尺效应,但系统研究缩尺方法、试样最大粒径、试样直径等对颗粒破碎特性的影响较少。采用侧限压缩试验开展灰岩堆石料的尺寸效应研究,分析了缩尺方法、试样直径和试样最大粒径对压缩特性和颗粒破碎特性的影响规律。结果表明：压缩系数随着试样中粗颗粒含量的上升呈先降低后增大的趋势,压缩系数与试样最大粒径呈正相关,与试样直径呈负相关;引入相对颗粒破碎率评价指标,建立了缩尺方法与相对颗粒破碎率之间的幂函数关系,相对颗粒破碎率随试样直径和试样最大粒径的发展规律可拟合为曲面方程。研究成果可为进一步构建考虑缩尺效应的弹塑性本构模型提供理论基础。     

试件尺寸和骨料粒径对混凝土强度的影响

本文主要探讨了二滩大坝混凝土试件尺寸和骨料粒径对强度的影响,并应用多元回归分析,定量地揭示了试件尺寸、骨料粒径、龄期和灰水比等诸因素对强度的影响。     

碾压混凝土试件抗剪强度尺寸效应的数值模拟

碾压混凝土试件与混凝土试件一样也存在着尺寸效应。笔者采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件受剪的细观损伤断裂,并重点对抗剪强度尺寸效应进行了研究。     

岩石单轴抗压强度的尺寸效应研究

影响岩石抗压强度试验值的因素很多,这些因素大致可分为两个方面:一方面是岩石自身的因素,如矿物成分、结晶程度、风化程度等;另一方面是试验方法上的因素,如试件形状、尺寸大小等。研究结合西南某水电工程勘测设计工作需要,进行了4种不同尺寸的岩石单轴抗压强度比较试验,以探索岩石单轴抗压强度的尺寸效应。试验研究结果表明:岩石单轴抗压强度的尺寸效应明显,随试件尺寸的增大,其抗压强度值逐渐减小。     

某水电站洞室岩爆的尺寸效应

统计某水电站探洞和交通洞现场典型岩爆特征表明,在基本地质条件相似的情况下,岩爆具有随洞室尺寸的增大而增强的趋势,即岩爆具有尺寸效应.根据围岩条件和应力条件建立岩爆分级判别标准.并运用该标准对比分析了整条交通洞和引水隧洞岩爆的尺寸效应,结果表明,在相同桩号处,在其他岩爆发生条件相似的情况下,引水隧洞的岩爆烈度将比交通洞的提高半个等级.     

混凝土断裂能的测试及尺寸效应

在混凝土断裂能的测试中存在两个问题，一是用不同的试验方法得到的断裂能数值不尽相同，二是不同几何尺寸试件存在尺寸效应。本文首先详细讨论了目前广泛使用的几种混凝土断裂能试验方法的优缺点，然后用三点弯曲试验着重探讨了试件尺寸对断裂能的影响，并讨论了尺寸效应的力学机理。     

试件尺寸对碾压混凝土层面抗剪断强度的影响

通过碾压混凝土层面原位抗剪断试验和三维非线性有限元分析，研究试件尺寸对抗剪断强度的影响，得出了碾压混凝土层面抗剪断强度的尺寸效应表达式，试验结果表明，碾压混凝土层面抗剪原位抗剪断强度指标的尺寸效应明显，f′和c′的值均随试件尺寸的增大而减小，且c′值随尺寸变化的程度更大。三维非线性有限元分析得到的f′和c′值与试验拟合的参数基本吻合，计算值略小于试验值。     

考虑原位结构效应确定深厚覆盖层土体的动强度参数

深厚覆盖层土体原位结构性强,原状样取样困难,且由于粒径、级配的改变,室内重塑样试验确定的力学参数不能反映原位土体的实际性质,如何考虑原位结构效应确定深厚覆盖层土体的力学参数是工程建设中的难题。本文探索了联合现场原位试验和室内重塑样动力特性试验,考虑原位结构效应确定深厚覆盖层土体动强度参数的方法:(1)基于现场试验确定原位土体的动强度基准值;(2)基于室内重塑样试验确定动强度在不同振动强度和固结应力条件下的变化规律;(3)结合室内动力试验确定的动强度参数变化规律,将基于现场试验确定的动强度基准值推延至多种震级和应力条件。以某实际深厚覆盖层深埋砂土为研究对象,联合现场标贯试验和室内动三轴试验结果,综合确定了能考虑深厚覆盖层土体原位结构效应的砂土动强度参数,并与室内试验结果进行了对比。研究成果可为该工程坝体—覆盖层地基系统抗震安全评价提供依据,也可供类似工程参考。     

复杂节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响研究

基于三维块体离散元软件3ＤＥＣ程序,考虑存在三组节理的复杂节理岩体的情况,通过对10个 不同尺寸的岩体块体进行直剪试验模拟,探讨岩体尺寸对于剪切强度特性的影响效果。由于剪切面相 对节理面位置的不同,块体分为两组（第Ⅰ、Ⅱ组）,得出了法向应力作用下的剪切应力与水平位移的关 系曲线图。通过计算可得出剪切强度参数———黏聚力和摩擦角及其与块体尺寸的关系曲线。由此可 见,两组的差异较大,故在进行选择参数时应根据剪切面的位置分别进行考虑。最后对岩体的剪切强度 特性的尺寸效应进行了理论分析,认为节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响的关键原因是节理结构面 的存在,节理的相对位置、组数、间距、材料属性等都是重要的影响因素。     

三级配混凝土抗压强度尺寸效应的试验研究

为系统研究强度等级和矿渣掺量对混凝土抗压强度尺寸效应的影响,分别对试件尺寸为200,250 mm和300 mm,矿渣掺量为0,30%,40%,50%和60%,强度等级为C15、C20和C25的三级配混凝土立方体试件进行了抗压强度试验。结果表明:三级配混凝土的抗压强度存在尺寸效应现象,其中强度等级对尺寸效应的影响比较显著,表现为尺寸效应现象随强度等级的提高呈显著增加的趋势;矿渣掺量的变化对混凝土抗压强度的尺寸效应也有一定的影响,但是相比强度等级,其效果不明显。最后,结合Bazant尺寸效应律公式,计算得出不同强度等级、不同矿渣掺量的三级配混凝土抗压强度的临界尺寸Dcr和临界强度fcr,可为矿渣混凝土的力学性能试验研究和工程应用提供参考。     

颗粒形状对断层摩擦强度影响的数值试验研究

为了研究断层破碎带颗粒形状对断层摩擦强度的影响,采用二维颗粒流程序,建立以不同形状颗粒为基本单元的断层破碎带数值试验模型,并采用形状系数对颗粒形状进行定量描述,研究了在不同法向应力和颗粒级配条件下形状系数对摩擦强度的影响。研究结果表明,异形颗粒间的咬合自锁作用大于圆形颗粒,致使异形颗粒填充的断层破碎带摩擦强度高于圆形颗粒填充的断层破碎带摩擦强度;断层破碎带残余摩擦系数与填充颗粒的形状系数之间有较好的线性关系。     

尺寸效应对面板混凝土动态力学性能影响的试验研究

为研究尺寸效应对面板混凝土材料动态力学性能的影响,通过设计一系列试验,采用混凝土动静三轴仪试验仪对不同面板混凝土试件(Ф150 mm×150 mm、Ф150 mm×300 mm、Ф150 mm×450 mm)进行动态力学性能试验,得到面板混凝土极限抗压强度与应变速率的拟合关系式。结果表明,当面板混凝土试件尺寸相同时,试件的轴向抗压强度随着应变速率提高而增大,轴向峰值应变随之减小;当加载的应变速率相同时,试件的轴向抗压强度随着试件尺寸增大而减小,其轴向峰值应变也随之减小;当混凝土试件尺寸不同时,应变速率的提高对尺寸较小的试件的轴向抗压强度的增幅影响较大。最终通过数据回归分析,得出考虑尺寸效应影响的面板混凝土轴向抗压强度与应变速率关系的拟合曲线。     

碾压混凝土层面抗剪(断)特性尺寸效应研究

碾压混凝土呈层状结构,大约30cm厚为一层,大量的层面成为薄弱环节,层面抗剪强度参数为碾压混凝土重力坝抗滑稳定分析的重要依据。碾压混凝土层面原位抗剪试验是提供层面抗剪参数的主要试验方法。这种试验的试件大、投资多、工作量大,又是大型工程中必不可少的试验项目。结合龙滩碾压混凝土特性试验,研究试件大小对抗剪参数的影响,确定了原位抗剪试验试件的尺寸效应系数,并提出了一个表达式,从而可用小试件代替大试件研究抗剪参数。这将有较高的理论价值和实用价值。     

灯泡式水轮机的尺寸效应

对于低水头水轮机,特别是灯泡式水轮机组,准确地确定尺寸效应是非常重要的。虽然精确地测量流量和机组效率,一般来说是不可能的。然而,对模型和原型功率进行比较,即可看出实际尺寸效应的结果与用传统换算公式     

颗粒破碎对堆石料静动力特性影响的试验研究

开展了堆石料的大型静力三轴试验和动力三轴试验,研究了级配与颗粒破碎对静力力学特性的影响,讨论了动静力力学特性的相似性。研究表明当细颗粒含量在30%以内时,堆石料的强度指标和弹性模量随细颗粒含量的明显增加而提高;颗粒破碎对堆石料的力学特性影响较大,堆石料的颗粒破碎程度随细颗粒含量的增加而减少,随应力的增大而增大。研究还表明,堆石料的动力力学特性与静力力学特性具有相似性,当细颗粒含量增加后,级配趋向优良,堆石料的最大动模量和抵御地震残余变形的能力得到了提高。     

混凝土棱柱体试件抗压强度尺寸效应探讨

现行《水工混凝土试验规程》(DL/T 5150—2001)并未对高应力比条件下混凝土徐变试验棱柱体试件的抗压强度尺寸效应作出明确规定,因此从定性和定量的角度探讨棱柱体试件的尺寸效应问题。通过对15个同截面、不同高度的混凝土棱柱体试件进行抗压强度试验,较系统研究了试件纵向高度与横向长度比值和抗压强度的关系,得到棱柱体试件抗压强度尺寸效应的临界尺寸。收集大量临界尺寸范围内混凝土棱柱体试件抗压强度试验资料,建立了混凝土尺寸效应广义回归隐式神经网络模型,计算分析结果表明:规范中抗压强度折算系数无法满足高应力比下徐变试验荷载加载要求,可利用本文建立的隐式神经网络模型预测不同尺寸的混凝土试件的抗压强度比值进行高应力比下的徐变试验。