冻融循环条件下岩石_喷射混凝土组合试样的力学特性试验研究
冻融循环条件下岩石弹性模量变化规律研究
Variability of elastic modulus in rock under freezing-thawing cycles
YAN Xi-dong1, LIU Hong-yan1, XING Chuang-feng2, LI Chao1
(1.College of Engineering & Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China; 2. Engineering Survey & Design Company of China Railway Seventh Group Co., Ltd., Zhengzhou, Henan 450016, China)
摘 要：岩体冻融损伤机制为温度降低使岩体中的水发生相变、体积膨胀、产生冻胀力的作用，岩体中的微裂隙在冻胀力的 作用下扩展延伸，温度升高时，融化的水进入新的裂隙，冻结成冰再次产生冻胀作用，反复循环使裂隙网络扩展，最终造成 岩体的损伤。基于此，从弹塑性力学、断裂力学的角度出发，研究了在冻胀力的作用下单裂隙扩展特性，推导了冻胀力与裂 纹扩展长度之间的关系，利用Mori-Tanaka方法建立了岩体宏观损伤量与冻胀力及冻融次数之间的关系式，讨论了岩体弹性 模量与冻融次数、冻胀应力以及渗透系数的变化规律，并与试验结果进行了比较分析。结果表明，岩体在冻融循环条件下的 弹性模量随冻融次数的增加呈非线性减小；冻胀应力越大，岩体弹性模量衰减越快；岩体的渗透系数越大，弹性模量衰减越 慢。 关 键 词：冻胀应力；渗透系数；裂纹扩展；弹性模量；冻融循环 中图分类号：TU 452 文献识别码：A 文章编号：1000－7598 (2015) 08－2315－08
2024年试验检测师之桥梁隧道工程题库附答案(典型题)
2024年试验检测师之桥梁隧道工程题库附答案（典型题）单选题（共40题）1、在石料的力学性能试验评定指标中,要求冻融后的质量损失率（）和耐冻系数（）。
A.≤2%，≥75%B.≤5%，≥65%C.≤6%，≥70%D.≤8%，≥80%【答案】 A2、隧道衬砌喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于（）。
A.5MPaB.8MPaC.10MPaD.15MPa【答案】 B3、隧道止水带冷黏或焊接的缝宽不应小于（）。
A.10mmB.20mmC.30mmD.50mm【答案】 D4、某在用预应力混凝土T梁桥，跨径组合为3×30m，每跨设置9片T梁，经调查所有T梁的生产工艺、强度等级、原材料、配合比、养护工艺均相同，龄期相近，在一次特殊检查时，对混凝土强度进行了检测，1号测区布置在1-3#T 梁底面，回弹仪竖直向上弹击，得到16个回弹值分别为30、36、33、36、37、38、34、36、38、37、37、38、37、39、35、40；2号测区布置在3-6#T 梁底面，回弹仪竖直向上弹击，请回答以下相关问题。
8）1号测区的平均回弹值为（）。
（2018助理真题）A.36.1B.36.3C.36.5D.36.7【答案】 D5、对于自稳时间很短（12h）的砂层、砂砾石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋地段或处理塌方等地段,一般采用（）预加固处理措施。
A.超前锚杆支护B.管棚钢架超前支护C.超前小导管预注浆D.地表注浆加固【答案】 C6、某隧道采用钻孔法探测空洞厚度，某处探测钢丝直线段长度50cm、外露长度5cm、已知衬砌厚度35cm，则该处空洞厚度应为（）。
A.10cmB.15cmC.90cmD.80cm【答案】 A7、公路隧道按跨度分类，大跨度隧道的划分标准为（）。
A.B小于9mB.9m小于等于B小于14mC.14m小于等于B小于18mD.B大于等于18m【答案】 C8、以下关于隧道防水层施工描述正确的是（）。
A.防水层铺设应在超前二次衬砌3~4个循环距离衬砌段B.防水层铺设应在超前其次衬砌2-3个循不距离衬砌段微信C.防水板铺挂时适当松弛,松弛系数一般取1.1~1.2D.防水板铺挂时适当松弛,松弛系数一般取1.5~1.6【答案】 C9、评定基准期内桥梁结构质量状况进一步衰退恶化产生的不利影响称之为（）。
《玄武岩纤维再生混凝土力学性能及韧性性能研究》范文
《玄武岩纤维再生混凝土力学性能及韧性性能研究》篇一一、引言随着建筑行业的快速发展，对新型、高性能建筑材料的需求日益增长。
玄武岩纤维再生混凝土作为一种新型绿色建筑材料，因其良好的力学性能和韧性性能在建筑领域中受到了广泛关注。
本文旨在研究玄武岩纤维再生混凝土的力学性能及韧性性能，为推动其在实际工程中的应用提供理论依据。
二、玄武岩纤维再生混凝土的制备玄武岩纤维再生混凝土是由玄武岩纤维、再生骨料、水泥等材料制备而成。
制备过程中，需对原材料进行筛选、配比和混合等工艺。
玄武岩纤维的加入能够有效提高混凝土的抗拉强度和韧性，而再生骨料的使用则有助于减少资源消耗和环境污染。
三、力学性能研究1. 抗压强度玄武岩纤维再生混凝土的抗压强度是评价其力学性能的重要指标。
通过对比不同配比、不同纤维长度的玄武岩纤维再生混凝土试件的抗压强度，发现纤维的加入能够有效提高混凝土的抗压强度。
其中，适量配比的玄武岩纤维能够充分发挥其增强作用，使混凝土在受力过程中产生更多的微裂纹，从而提高其整体承载能力。
2. 抗拉强度玄武岩纤维的加入能够显著提高混凝土的抗拉强度。
通过对比试验，发现玄武岩纤维的加入能够有效地阻碍混凝土内部微裂纹的扩展，从而提高其抗拉强度。
此外，合理的纤维长度和配比对提高抗拉强度具有重要作用。
3. 弹性模量玄武岩纤维再生混凝土的弹性模量受纤维配比和骨料种类等因素的影响。
适量配比的玄武岩纤维能够提高混凝土的弹性模量，使其具有更好的刚度和承载能力。
四、韧性性能研究玄武岩纤维再生混凝土的韧性性能主要表现在其抵抗冲击和振动等动态荷载的能力。
通过对比试验，发现玄武岩纤维的加入能够显著提高混凝土的韧性性能。
适量的纤维配比能够在混凝土内部形成一种“网状”结构，有效地吸收和分散外部荷载，从而提高混凝土的韧性。
五、结论通过对玄武岩纤维再生混凝土的力学性能及韧性性能进行研究，得出以下结论：1. 玄武岩纤维的加入能够有效提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量，使其具有更好的力学性能。
混凝土的冻融性能研究与改善
混凝土的冻融性能研究与改善随着气候变化的不断加剧，混凝土结构在冬季面临的冻融环境下容易出现破坏。
因此，研究混凝土的冻融性能以及改善其性能具有重要意义。
本文将探讨混凝土的冻融性能研究现状，并提出改善混凝土冻融性能的方法。
一、混凝土的冻融性能研究现状混凝土是一种由水泥、砂、石子和其他添加剂组成的复合材料。
在冻融环境下，水分在混凝土中结冰和融化，导致混凝土内部产生应力和变形，进而引发开裂和破坏。
为了研究混凝土的冻融性能，许多学者进行了大量的实验和数值模拟。
实验方面，他们通过混凝土试件的冻融循环试验来评估混凝土的性能。
通常，他们会测量试件在冻融循环过程中的强度损失和变形情况，并对试件进行显微观察，以分析开裂机理。
数值模拟方面，他们利用计算机模拟方法，对混凝土在冻融循环过程中的力学响应和热湿传输进行建模和仿真，以深入理解其性能。
通过这些研究，学者们认识到混凝土的冻融性能与多个因素相关，包括材料性质、外部环境和结构设计等。
具体来说，混凝土的抗冻性能主要受水灰比、气泡剂、细骨料种类、摩擦系数等因素的影响。
此外，外部环境条件，如温度变化、湿度和载荷等，也会对混凝土的冻融性能产生重要影响。
最后，结构设计的合理性以及施工工艺也对混凝土的冻融性能起到决定性作用。
二、改善混凝土冻融性能的方法为了改善混凝土的冻融性能，学者们提出了许多措施。
下面介绍几种常见的方法：1. 添加气泡剂：气泡剂可以生成大量微小气泡，这些气泡在混凝土中形成稳定的孔隙结构，从而降低冻融循环时的内部应力和变形，提高抗冻性能。
2. 优化材料配比：通过控制水灰比、细骨料种类和用量等，可以调整混凝土的力学性能和抗冻性能。
例如，采用矿渣粉等掺合料可以提高混凝土的抗冻性能。
3. 采用保护措施：在混凝土表面施加防水涂层或使用护面剂等保护措施，可以减少水分进入混凝土内部，降低冻融损伤的风险。
4. 优化结构设计：在混凝土结构设计中考虑冻融影响，合理布置伸缩缝和防水层，增加结构的抗冻性能。
交界面粗糙度对岩石-混凝土组合试样影响的数值模拟研究
Value Engineering1绪论随着科技进步，人类活动逐渐向深部开展，大量以岩石为基础的工程被展开。
其中，由于隧道自身结构狭长，环境封闭，一旦发生坍塌等灾害，会造成大量人员伤亡，危害性极重，因此，隧道围岩与衬砌交界面的劣化特性在地下工程中一直备受关注。
目前，徐文彬等人[1]开展了交界面倾角不同的组合体试样三轴压缩实验；沈开凡等[2]对岩石-混凝土组合体试件动态力学性能进行了研究；聂银江[3]通过连续-离散耦合数值方法构建了砂岩-混凝土锚固体数值分析模型。
王明年等[4]基于混凝土、岩石界面剪切试验结果，提出了考虑高温变温环境的温度损伤模型。
本文利用PFC3D 分析程序研究了不同交界面粗糙度下岩石-混凝土组合试样的破坏特征，对隧道围岩与衬砌交界面性能的研究做出了进一步的细化[5，6]。
2数值模拟建模本次研究不同于大部分普通单一的介质材料，岩石-混凝土交界面的接触类型更为复杂，不同粗糙度交界面的组合试样建模是一个重难点。
因此，本次研究选用PFC3D 软件中的平行黏结模型（parallel-bond model ，PBM ）以及Clump 来构建混凝土模型，将不同交界面JRC 换算成标准的JRC 曲线。
并利用不同交界面换算成所得的标准JRC 轮廓线确定岩石-混凝土的交界面，通过软件命令以及关键词Plane 形成理想的岩石-混凝土交界面。
此外，在模型的建立过程中，需要对其进行颗粒平衡处理，使模型最终达到一个平衡的状态。
考虑到实际岩石的性能，将孔隙率设置为0.2，Ball 颗粒粒径范围控制在0.6~1.0。
同时，不同交界面的JRC 值与分形维数D 存在以下关系[7]：（1）（2）其中，D 为分形维数，L 为节理粗糙度的平均基长，h 为平均高度。
图1为5种粗糙度（JRC=0，2.85，5.85，8.89，12.16）的空间圆柱体模型，其直径为50mm ，高度为100mm ，红色和青灰色分别代表岩石和混凝土块体。
长春工程学院学报(自然科学版)2020年总目次
长春工程学院学报(自然科学版)2020年第21卷第4期J.Changchun Inst.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2020,Vol.21,No.41/1 1-2ISSN1009-8984CN22-1323/N2020年总目次第1期•土木工程地下水位变化对某边坡稳定性影响的分析……孙超，杨凯（1）非洲沥青路面开裂的动力学分析及路面质量控制研究................................................................刘万法（）提速条件下重载铁路小半径曲线32m简支T梁动力性能试验研究.....................................................魏兴国（）盾构技术在南京地铁软硬互层地层中的应用.........刘健（14）关于淤泥地层深基坑支护施工技术研究.............方滔滔（17）•机械工程•电气工程考虑IIVDC和FACTS设备的复杂电网异质性评估................................................................邓春兰（1）立方氮化硼涂层搅拌头的研制..............................................................张哲磊，王毅，马卓，朱军锐（7）海底管道CRA材料对接环焊缝AUT检出能力研究...............................................陈亮，吴员，龙良成（1）环境温度对汽车传动系阻力影响的研究……王仕雄2长本松（4）•水利工程•环境工程数学模型在城市供水管网中的应用.........林英姿，刘根（7）提质增效要求下的太湖流域污水处理厂系统性评估与改进方案分析——以镇江某污水处理厂为例...................王凌（0）长春市包气带土壤入渗与截污性能研讨……尹洪峰，尹呈杉（8）•地质学•测绘学松辽盆地南部德惠断陷营城组火山岩地震相特征................迟唤昭，薛晓刚，董福湘，衣健，刘殿秘，刘智军，胡佳（5）基于夜间灯光数据的吉林省城镇化时空演变研究...........................................................张亚球，姜放（8）一种快速电阻率三维反演方法.........................李忠平（4）基于遥感影像的第三次国土调查村镇数据采集精度分析....................................................孙漳林，王嘉伟（9）焦作地区黏土矿成矿地质特征研究.........刘志如，魏磊（4）•信息技术及应用基于独立分量分析的眼电伪迹去除方法研究................................................................耿晓中，李得志（8）基于多手段的户外随机体感交互设计研究...........孙浩鹏（2）基于先验知识的视频去雨算法的研究......邓惠俊，刘静（6）传感网络终端时钟同步的目标定位模型分析.........张震（2）基于神经网络的电子商务平台重复购买客户预测……解姗姗（7）基于物联网技术的机器人智能物流系统研究......吴吉明（101）基于图像识别的机器人定位与导航算法的研究……戴月（105）具有亮度自适应的数码相机再现模型..............刘莹（110）•基础研究阻尼对灵敏度分析的影响研究...............于澜，张淼（114）重铬酸钾容量法测定铜精矿中铁量的测量不确定度评定...........................................................叶义昌（117）涉大数据环境的建设项目评估风险防控.............李秋艺（120）基于指数平滑法与马尔科夫链的汽车拥有量预测模型...................................................陈永胜，周林芳（124）第2期•土木工程隧道防火涂料冻融下的黏结强度预测模型研究......................................................吕官记，季韬，廖聪（1）基于ANSYS的荷载结构法在公路隧道中的应用研究................................................................丁长鑫（）镍渣再生混凝土基本力学性能试验研究.............张净霞（11）渝黔铁路浅埋软弱围岩隧道施工技术................周琨（17）武汉地区碎石土填方地基强夯处理效果分析...............................................张稢，徐星晨,朱涵成，太俊（0）山区高速公路填方路基滑坡应急抢险技术研究......谭玉强（4）一种高保坍型聚羧酸系高性能减水剂的开发研究...........................................................卢金帅，马俊杰（8）•机械工程•电气工程高稳定度半导体激光器恒流驱动电路设计................................黄丫，田小建，于兰，卢虹，李胜男，孟瑜（2）基于纸介质电容原理的纸张数量计量系统........................................................刘淑荣，赵瑞华，庞思渺（6）基于稳压下的高压油管内进出油量研究....................................................王娟，祁华菊，姜顺，宫爱君（9）•地质学•测绘学黑龙江省鸡东县四山林场银金矿成矿流体特征研究.......................门兰静，胡儒权，陈文2长千一，刘凯,孙景贵（4）台州湾大桥及接线工程首级GNSS控制网设计与施测......................................................蔺岩，李芸（0）基于Ahp-Fuzzy在泥石流排导工程易损性中的应用......................................................王小江，蒲可莉（4）基于GIS与SWAT模型的径流时空模拟研究...................................................朱伟刚，石光義，朱超（9）基于GAMIT的CORS单基站建设与组网数据处理——以福建船政交通职业学院CORS站为例......梁昭阳（4）•环境学科豆制品废水冲击污染应急管理措施研究...........................................................李丽，刘新，边德军（9）基于区域污染物减排背景的入河排污口管理模式研究...........................张春雨，杨婧，吴兴晨，朱未，孙述海（2）•信息技术与应用基于pigpiod C接口的高精度编码器电机速度检测方案............................................边蓓蓓2长东辉，李德胜（6）基于数据服务的高校数据治理方法研究...........................................................齐恩铁，于大伟，许宏年（1）基于edX平台的云计算课程系统开发研究…芮坤坤，阮进军（4）基于深度学习的图像风格迁移算法研究与实现......陈小娥（8）基于聚类分析的网络安全数据特征可视化融合研究................................................................赵露（4）基于数据挖掘技术的高校学生成绩预测模型构建……刘爱萍（8）基于多目标规划的乡村旅游客流需求预测模型……方敏（102）•基础研究基于数据变换和背景值同步优化的GM（12）预测模型研究....以安徽省电商交易额预测为例--------------------------- ---------------------------------李眩，童百利，吴晓兵（106）基于生存分析的上证指数连涨连跌天数研究......................................................黄飞，孙怡川，陶明珠（115）置信优势关系下的加权多粒度粗糙集近似模型...................................................林玉梅，方连花，郭新华（119）基于视觉感知的平面广告设计表现力评估方法……王义利（125）2长春工程学院学报（自然科学版）2020,21(4)第3期第4期•土木工程截面削弱对既有钢框架结构稳定性影响分析…张曙光，姜宇彤（1）基于ABAQUS的再生混凝土冻融性能数值模拟研究........................................张自荣，冯超朋，姜天公平，张一蕾（）高压旋喷+水冲跟管锚索技术在砂卵石层深基坑中的应用研究…..........................徐阳，潘殿琦，李甲东，吴志洋（2）冻融循环作用对再生混凝土力学性能的影响.........................................................冯超朋，张自荣，肖建庄（8）盾构隧道下穿人行天桥施工风险数值模拟分析与研究......................................................陈灿，陈道政（4）超前地质预报在高速铁路隧道施工中的应用.........................................................任庆国，于琳，苗兰弟（8）重载铁路64m单线钢桁梁桥静动力性能试验研究……张雄（2）南京市某地铁车站深基坑变形分析与优化设计.............................................................樊凤凯，薛双（8）高压旋喷桩试桩选择及参数分析.....................杨绍铭（4）•机械工程•电气工程人机交互在桥式起重机自动定位系统中的实现.............................................................邹颜泽，陈铁华（8）MIMO系统中Alamouti编码算法的仿真研究.........孙会楠（1）数控机床系统的故障分析............................韦洪新（6）一种基于LabVIEW的物联网设备功耗测试方法的研究................................................................何凤平（9）•地质学•测绘学豪威夫星河矿山矿床地质特征与深部找矿预测.............................................................张碧韩，吕英团（4）牡丹江市主城区工程地质的特征与分区............................................王建伟，佟智强，宋林旭，高博，刘浩（9）基于TEQC与QCVIEW32的单基站CORS数据质量分析...........................................................黄书捷（5）•水利工程•能源与动力基于BAS-BP大坝变形预测模型研究................................................................刘江川，李燕，陈旭尧（8）吉林西部农业节水项目综合效益评价................................................................张端梅，高金花，李红艳（2）被动式超低能耗建筑碳排放效率测度方法研究......................................................郑平芳，张李平，邵维佳（6）合肥市某办公建筑以空气源热泵为冷热源系统的设计及经济计算分析....................................蒋祥婷，吕耀军，金洪文（0）一种水冷散热的设计方法及其仿真..................范杭茹（4）•信息技术及应用基于卷积神经网络与GPU计算的名片文本识别算法研究...........................................................王来兵（100）一种基于特征点的高速公路弯道识别算法研究......王伟（105）边缘检测和数学形态学算法对车牌定位和识别的应用.............................................................司均飞（108）基于Leading-Club不平衡数据处理方法研究...............................................程志远，曹国正，王效禹，张丹（114）基于远程无人驾驶飞机系统的高压输电线路巡检故障研究........................................................孙自昌（119）•基础研究第三元素干扰下微量物质的IIPLC分析研究.........胡晓璇（124）•土木工程新建铁路32+48+32m连续梁挂篮施工结构受力研究................................................................郑增辉（1）柱锤强夯法及其在松散素填土压实中的应用...........罗华明（）基于数据包络分析的建筑施工资料管理系统设计……郑清华（11）•机械工程•电气工程动态电压恢复器控制策略的研究综述................................................................薛广业，孟祥萍，纪秀（17）纸质秸秆复合纤维板热压成型工艺研究......赵美云，蒋婧（3）•地质学•测绘学铧头咀顺层岩质边坡的变形破坏特征及评价.........柯学（7）ArcGIS模型构建器和Python语言在第三次全国国土调查数据处理中的应用............................王嘉伟，孙漳林，唐伟建（4）•能源与动力秸秆成型燃料热风炉燃烧数值模拟及运行优化..................…肖凡，赵守庆，陈万福，黄元明，马丽娜，胡南，杨海瑞（9）某水轮发电机磁极绕组连接片模态仿真和试验研究................................张驰，张剑雄，蔡俊鹏，贾瑞旗，闫宇（3）水轮机蜗壳试压封水环变形量计算方法探讨................................................................李维俊，汪小芳（7）•环境工程同步硝化反硝化脱氮的影响因素分析.....................................刘俞辰，王建辉，闫娇，赵航，叶志浩，壬加慧（2）铜陵矿区不同环境介质中重金属含量分布特征研究.........................................................吕达，王德高（5）•信息技术及应用基于优先级调度机制和剩余带宽动态分配的EPON性能研究…….....................................................王云芳（9）基于LSTM改进的Q-learning协同式自适应巡航控制算法...........................................................吴金（65）基于Vue.js框架的茶业信息管理平台的设计与开发..................................................纪梦达，姜放，张亚球（1）基于深度学习的图像放大与图像识别研究...........赵艳平（7）基于深度学习和层次化运动建模的行为识别算法……张沛朋（5）基于GA-BP网络的高校创业人数预测研究.........徐雯（0）基于力反馈的机械手在未知环境下的位置/力混合控制................................................................刘颖妮（4）基于K均值聚类算法的数字媒体推荐方法研究........易茹（9）基于最小启动时间判别准则的网格作业调度................................................................高卫斌，柳晓龙（103）基于改进蚁群算法的机房排课问题及仿真研究......王文君（109）基于LDA模型的数字媒体推荐算法研究...........王嵬（113）•基础研究碱性嗜热SGNII家族酯酶的异源功能研究.........邵洪伟（117）基于密度泛函理论铁基催化剂脱硝机理研究.........朱婷（122）选频及降采样在数字测量信号中的应用..............朱调娟（125）。
混凝土冻融循环试验研究
混凝土冻融循环试验研究一、研究背景随着城市建设的不断发展，混凝土作为建筑材料之一，得到了广泛的应用。
然而，在气候条件较恶劣的地区，混凝土易受冻融循环的影响，导致其强度和耐久性下降，影响建筑物的使用寿命和安全性能。
因此，混凝土冻融循环试验研究具有重要的实际意义和科学价值。
二、试验设计1. 试件制备选取普通混凝土作为试验材料，按照标准要求配制混凝土，并制备成标准试件。
试件尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体。
制备的试件表面应平整光滑，无明显的裂缝和缺陷。
2. 试验条件将试件置于-18℃的低温环境中，保持24小时，然后将其移至20℃的室温下，保持24小时。
重复以上操作，模拟混凝土在低温和室温环境中的冻融循环过程，共进行50次试验。
3. 试验指标测量试件的抗压强度、弹性模量、渗透性等指标，并对试件进行断面观察和显微结构分析，探究混凝土冻融循环对其性能和微观结构的影响。
三、试验结果1. 抗压强度经过50次冻融循环试验后，混凝土试件的抗压强度逐渐下降，且下降速度逐渐加快。
前10次试验后，抗压强度下降幅度较小，约为7%~10%。
50次试验后，抗压强度下降幅度达到30%~40%。
2. 弹性模量冻融循环试验对混凝土的弹性模量也有较大影响。
试验前10次，弹性模量下降幅度约为5%~8%，50次试验后，弹性模量下降幅度达到15%~20%。
3. 渗透性经过50次冻融循环试验后，混凝土的渗透性明显增强。
试验前，混凝土的渗透系数约为1.5×10^-11m/s，50次试验后，渗透系数增加到2.5×10^-10m/s。
4. 显微结构冻融循环试验后，混凝土试件表面出现明显的裂缝和麻面，试件内部出现多个小孔和空洞。
显微结构观察发现，试件内部混凝土颗粒的连接状况受到破坏，且大量孔隙和空洞出现，导致试件整体强度下降。
四、结论混凝土冻融循环试验的结果表明，冻融循环对混凝土的性能和微观结构都有较大的影响。
冻融劈裂试验
冻融劈裂试验1.试验目的冻融劈裂试验主要用于研究材料在冻融循环作用下的力学性能，包括材料的抗冻融能力、耐久性和稳定性等。
通过该试验，可以了解材料在反复冻融条件下的损伤机理和破坏特性，为建筑、桥梁、道路等基础设施的防冻害设计提供理论依据和技术支持。
2.试验原理冻融劈裂试验主要基于土力学和岩石力学原理，通过模拟材料在反复冻融条件下的受力情况，了解其力学性能的变化。
当材料反复经历冻结和融化时，其内部结构和性质会发生变化，如产生裂缝、强度降低等，从而导致材料的破坏。
3.试验步骤(1)准备试样：选择具有代表性的土样或岩石试件，将其加工成规定尺寸和形状。
(2)安装试件：将试件安装于试验装置中，确保其稳定和牢固。
(3)加载：对试件施加一定的压力，使其产生变形或位移。
(4)冷冻和解冻：将试件反复冷冻和融化，模拟其在自然环境中的冻融循环。
(5)记录数据：在每次冻融循环后，测量试件的变形、位移、损伤等情况，并记录数据。
(6)结束试验：当试件达到预定的冻融循环次数或出现明显破坏时，停止试验。
4.试验设备与材料(1)试验设备：冻融循环试验机、压力加载装置、测量仪表（如位移计、应变计等）、保温设备等。
(2)试验材料：试件（土样或岩石试件）、支撑材料、润滑剂等。
5.数据分析对试验数据进行整理和分析，包括以下几个方面：(1)变形分析：分析试件在冻融循环过程中的变形量，探究其变形特征和规律。
(2)位移分析：通过对试件位移的测量，分析其在冻融循环作用下的位移变化情况。
(3)损伤评估：结合试件的变形和位移数据，对其损伤情况进行评估，了解材料的抗冻融性能。
(4)耐久性评价：通过对比试件在冻融循环前后的性能指标，评价其耐久性和稳定性。
6.试验结果在本研究中，我们发现材料的力学性能在反复冻融条件下发生了显著变化。
在冻融循环过程中，材料的强度逐渐降低，变形和位移逐渐增大，损伤逐渐累积。
尤其是经历了多次冻融循环后，材料出现明显的裂缝和破坏。
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冻融循环条件下岩石_喷射混凝土组合试样的力学特性试验研究冻融循环条件下岩石–喷射混凝土组合试样的力学特性试验研究项 伟，刘 珣(中国地质大学 工程学院，湖北 武汉 430074)摘要：选取 2008 年极端冰雪受灾地区灰色砂岩，制作岩石与 C20 喷射混凝土组合试样，通过冻融循环试验、单 轴压缩试验、中/低不同围压三轴压缩试验、中/低不同轴压直剪试验及微观扫描试验系统研究岩石–喷射混凝土 组合试样的宏观物理力学性质及微观破坏机制。
试验结果揭示研究对象在不同含水状态(干燥或饱和)、不同冻融 循环次数条件下的损伤模式、破坏准则及强度指标变化规律。
在此基础上，建立冻融前后组合试样的损伤软化统 计本构模型。
经与三轴压缩试验曲线对比，该本构模型能较真实地反映破坏的全过程，可靠性较高。
关键词：岩石力学；极端冰雪灾害；冻融；组合试样；破坏准则；本构模型 中图分类号：TU 45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2010)12–2510–12EXPERIMENT AL STUDY OF MECHANICAL PROPERTIES OF COMBINED SPECIMEN WITH ROCK AND SHOTCRETE UNDERFREEZING-THA WING CYCLESXIANG W ei ，LIU Xun(Faculty of Engineering ，China University of Geosciences ，Wuhan ，Hubei 430074，China )Abstract ：The gray sandstone from disaster area of extreme ice and snow in early 2008 is selected to makethecombined specimen with gray sandstone and C20 shotcrete. Through different kinds of tests ，i.e. freezing-thawing cycling test ，uniaxial compression test ，triaxial compression test under medium and low confining pressures ，directshear test under medium and low axial pressures ，micro-scanning test ，the macroscopic physico-mechanical properties of combined specimen with rock and shotcrete and its micro-damage mechanism are both studied systematically . The test results reveal the damage mode ，failure criterion and variation of strength indices of the combined specimen with different water contents(dried or saturated) after different freezing-thawing cycles. Based on the above results ，the damage softening statistical constitutive models for combined specimen with rock andshotcrete before and after freezing-thawing are established. By contrast with the curves of triaxial compression test ，the new damage softening statistical constitutive models can truly reflect the entire damage process and the models are considered to be reliable.范围持续的极端冰雪灾害天气，湖南、湖北、安徽、 江西、广西、贵州等 20 个省(区、市)不同程度地受 灾，其影响范围之广、持续时间之长、强度之大、 灾害之重为历史罕见，对交通运输、能源供应、电引 言1 2008 年 1 月 10 日～2 月 5 日，我国出现了大收稿日期：2010–05–13；修回日期：2010–08–03 基金“十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAC47B0X) 作者简介：项 伟(1953–)，男，1997 年于德国卡尔斯鲁厄大学环境地质工程专业获自然科学博士学位，现任教授、博士生导师，主要从事大型水利 水电工程地质、岩土工程性质、地质灾害防治、遥感监测和环境地质工程方面的教学与研究工作。
E-mail ：xiangwei@第29 卷第12 期项伟，等. 冻融循环条件下岩石–喷射混凝土组合试样的力学特性试验研究• 2511 •力传输、通讯设施、农业生产、人民群众生活造成严重影响[1]。
极端冰雪条件下，冰雪的形成和融化过程非常容易引发大规模的次生地质灾害及工程事故。
其根本原因是当水渗入岩体及支护结构内部后在温度作用下其状态在固相–液相间反复转换，水份体积的变化导致岩体及支护结构内部裂隙和孔隙增大或减小，从而改变其应力状态，引起冻胀或融沉。
同时，由于岩体及支护结构受冻融作用影响机制复杂、程度不一，在其相互作用面上应力分布必然发生改变，常见的相互作用面开裂、错动甚至脱落现象加速了地质体防护工程的破坏。
2008 年极端冰雪灾害不同于以往的一个特点就是灾害多发生在我国中、南部地区，尤以湖南、广东、湖北等省份为重。
而目前，国内外关于极端低温条件下的研究多集中于冻土地区，研究热点是深层岩土体冻融问题，而对于浅层岩体(地面以下20 cm 以内)的冻融研究不太重视，关于在非冻土地区发生极端低温天气事件所引发的地质问题的相关研究成果更是鲜见报道。
同时，极端冰雪条件下地质灾害防治设计标准及相关规范尚属空白，且相关物理及力学试验方法、规程亦亟待制定与完善。
本文以受灾较重的湖北地区灰色砂岩为例，选取极端冰雪灾害气候条件下岩体与喷锚支护结构相互作用体为研究对象，制作了灰色砂岩与C20 喷射混凝土组合试样。
首先，通过冻融循环试验分析总结出组合试样的冻融损伤模式，然后对经历冻融循环前后的组合试样分别进行了单轴压缩试验、中/ 低不同围压条件下三轴压缩试验及中/低不同轴压条件下胶结面剪切试验，得出组合试样的抗压强度指标、剪切强度指标、岩石–喷射混凝土胶结面处剪切强度指标及其破坏准则。
其次，通过引入统计损伤理论，建立了冻融前后组合试样损伤软化统计本构模型。
最后进行了SEM 微观扫描分析，深入揭示了冻融循环条件下组合试样的微观破坏过程及破坏机制。
该砂岩为细粒砂状结构，呈浅灰色，岩性较均一，无原生节理或裂隙，且岩石强度不高，吸水性好、受冻融循环作用影响显著。
所有岩样均取自公路旁自然边坡同一高程的新鲜出露大岩块，取样高程不超过自然地面以上10 m。
2.2 试样制备经查阅《公路路基设计规范(JTGD3–2、《建筑地基基础设计规范》(GB50007–2002)、湖北省《基坑工程技术规程》(DB42/159–2004)等大量工程设计规范，要求喷锚支护结构中喷射混凝土强度等级不宜低于C20(或C25)，混凝土厚度为80～120 mm。
选取岩石沉积方向为厚度方向，将整块砂岩上下底面打磨至水平，并加工成规则形状，运至工地在其表面喷射一层厚100 mm 的C20 混凝土。
喷射混凝土配合比为水泥∶水∶砂：石= 1.0∶2.5∶2.0∶1.5，材料采用425#普通硅酸盐水泥、干净河砂及级配良好的碎石(最大粒径不大于15 mm)。
同时，现场制作一组150 mm×150 mm×150 mm 喷射混凝土抗压试块，以测定喷射混凝土实际抗压强度。
上述组合试样体及混凝土试块在经历28 d 标准养护后，先对喷射混凝土试块进行了单轴抗压试验，试验测得其平均单轴抗压强度为20.55 MPa，满足规范要求。
试样体则运至实验室采用水钻法钻取标准岩芯，钻芯时严格按照钻头中轴线垂直于胶结层面、并按照砂岩及喷射混凝土高度各为50 mm 的原则制作成φ50 mm×100 mm 的标准试样。
对加工完成后的组合试样进行筛选，筛选原则是剔除胶结处明显有缺陷及喷射混凝土表面孔隙较大或贯通的试样。
将选好的试样放入烘箱中，在105 ℃温度下烘48 h 至恒重，称量并记录各试样的质量；然后，将试样放入真空抽气装置中进行强制饱和，先抽取容器中的空气至气压不大于0.1 MPa，持续抽气2h 后再向容器中放入蒸馏水，并继续抽气4 h 直至无气泡溢出，抽完浸泡24 h 以上，称量饱和后的试样在空气中的质量及水中质量，以此得到其基本物理参数(见表1)。
同时，制作一组砂岩标准试样按相同方法试验取得其基本物理指标以便比照。
2 岩样选取和试样制备2.1 岩样选取湖北省属于2008 年受灾较严重的地区之一，其大部地区连续低温天数达16～18 d，为1954 年以来最长，连续雨雪日数15～18 d，也为历史同期最长，平均气温为历史同期最低值[2]。
本文选取湖北省宜昌梅子垭地区的白垩系细砂岩作为研究对象，表1基本物理参数T able 1 Basic physicalparameters干密度饱和密度吸水率饱水率孔隙率名称－3 －3ρd/(g·cm) ρs/(g·cm) W a/%W p/%n/%砂岩 2.29 2.43 5.26 6.31 5.93 组合试样 2.23 2.40 5.70 6.90 6.94• 2512 •岩石力学与工程学报2010 年裂纹扩展至试样表面一周且形成表面贯通裂纹，表面粗糙度增大；冻融循环8 次后，局部砂岩颗粒胶结不牢处发生脱落，形成较大凹口，试样表面相当粗糙，仅用手握住岩石端部已难以顺利拎起，十分容易断裂。
冻融前后混凝土部分基本无变化。
由此可归纳出灰色砂岩–喷射混凝土组合试样冻融损伤为“沿层理面弱化模式”：融化时受饱水作用、水分逐步进入孔隙→冻结时孔隙内水分结晶膨胀并产生内部微冻胀、表层水分升华→如此往复→内部孔隙变大、岩石沿层理面出现平行环状裂纹→水分不断侵入内部孔隙→岩石颗粒间黏聚力降低、环状裂纹发展成裂隙→岩石失去强度、混凝土部分内部损伤。