高压力下界面抗剪强度的试验研究_刘希亮

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UHMW一PAN中空纤维膜的研制及应用(4)

UHMW一PAN中空纤维膜的研制及应用（4）-----UHMW-PAN中空纤维膜的制备工艺沈新元1 ,朱新远2 ,王庆瑞11东华大学材料科学与工程学院、纤维材料改性国家重点实验室，上海(20005)2上海交通大学应用化学系，上海 (200031）摘要：以超高相对分子质量聚丙烯腈(UHMW-PAN)为原料制备中空纤维膜，研究了纺丝方法和工艺条件对中空纤维膜力学性能的影响。

实验表明，凝胶纺丝制备的中空纤维膜的韧性最好，其合适的工艺参数为：聚合物分子量 Mv=1.29×106，纺丝溶液浓度 C=3%，气隙长度 L=3cm，拉伸倍数 R=14。

关键词：超高相对分子质量聚丙烯腈凝胶纺丝中空纤维膜韧性中空纤维膜作为分离膜的主要形式之一，因为具有装填密度高、比表面积大、组件结构简单等优点，自问世后发展很快，并且已在血液透析、水或其它流体的净化、食品或饮料的生产等领域得到越来越多的应用[1，2]。

但同时也给世界膜技术工作者带来了一个问题，即如何进一步提高中空纤维膜的机械强度，以便它们能经受多次反冲洗而重复使用，以降低操作费用和减少废物。

这方面，日本东丽株式会社等已取得了较大的进展，他们采用重均相对分子质量（Mw）为20万的聚丙烯腈（PAN）作为膜材料，制成了机械强度较高的PAN中空纤维膜，并且已成功地应用于水的除浊[3，4]．有人还将这种中空纤维膜进行碳化，制成了一种新型的无机膜--PAN基中空纤维碳膜，可望在高温气体分离等领域发挥重要作用[5]。

作者合成了黏均相对分子质量（Mv）≥80万的超高相对分子质量聚丙烯腈（UHMW-PAN）[6」，并通过将以其制成的中空纤维膜进行氧化和水解，制成了pH响应性多孔中空凝胶纤维[7]。

本文作为这一研究工作中的一部分，在以前研究[6，8－10]的基础上，以自己合成的UHMW-PAN 为原料纺制中空纤维膜。

制备中空纤维膜可以采用湿法纺丝、干法纺丝、干-湿法纺丝和熔体纺丝[11]。

氯盐环境下UHPC-NC界面黏结性能试验研究

氯盐环境下UHPC-NC界面黏结性能试验研究谢剑;杨云涛;陈玉洁;杨荣伟【期刊名称】《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》【年(卷),期】2024(57)1【摘要】氯盐环境作为一种较为常见的化学侵蚀环境,研究其对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)和普通混凝土(normal concrete,NC)界面耐久性能的影响对于UHPC加固混凝土结构和UHPC-NC组合结构的工程应用均具有重大的现实意义.基于此,通过在常规环境以及氯盐环境下的推出试验,获得了干湿循环次数(0次、25次、50次)、氯盐浸泡天数(0 d、50 d、100 d)及界面处理方式(钢丝刷刷毛、高压水射流冲毛、表面缓凝处理)对UHPC-NC界面黏结强度、界面黏结刚度及界面黏结滑移曲线的影响.结果表明:在100 d试验周期内,干湿循环及氯盐浸泡作用造成的界面黏结强度损失率不超过20%;氯盐环境作用时长的增加会导致界面黏结刚度的降低;随着界面粗糙度的增加,UHPC-NC试件的界面黏结强度以及界面黏结刚度均会增加;界面粗糙度的提高有助于界面抗氯盐侵蚀能力的提升.受到界面处理方法的影响,UHPC-NC试件经历干湿循环及氯盐浸泡后,荷载滑移曲线呈现2种不同的形式,分别对应光滑界面(钢丝刷刷毛界面)和其他界面(高压水射流冲毛界面和缓凝剂处理界面).各组试件的黏结滑移曲线在荷载到达峰值前趋于一致;荷载到达峰值后,前者存在荷载骤降段及持荷段,后者则随着滑移量的增加荷载不断降低.根据UHPC-NC黏结滑移曲线特征,提出了黏结滑移建议模型.【总页数】10页(P11-20)【作者】谢剑;杨云涛;陈玉洁;杨荣伟【作者单位】天津大学建筑工程学院;滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学);北京市既有建筑改造工程技术研究中心(天津分中心);上海建筑设计研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU528【相关文献】1.氯盐环境下CFRP加固混凝土结构的黏结性能研究2.氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究3.UHPC-NC叠层梁界面黏结性能的试验研究与数值模拟4.键槽构造UHPC-NC界面黏结性能试验研究5.腐蚀环境下FRP-混凝土界面黏结性能的试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

SYT 5107-1995 水基压裂液性能评价方法

SY 中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T 5107 -1995水基压裂液性能评价方法1995-12-25发布1996-06-30实施中国石油天然气总公司发布前言根据压裂液技术研究的发展、先进技术的引进、仪器设备的更新以及原标准实施过程中存在的—些问题，本标准对SY 5107—86《水基压裂液性能评价推荐作法》进行了修订。

本标准保留了原标准中多年实践证明适合我国压裂液性能测定方法的主要内容。

但随着我国压裂液技术研究发展，压裂液性能不断的提高和改善，为了更全面地测定压裂液性能，增加了用表面张力仪测定破胶液表面张力和界面张力的测定方法、压裂液交联时间测定方法、降阻率的现场测定方法；由于试验仪器设备的更新，增加了RV20粘度计测定压裂液流变性的方法。

压裂液对岩心基质渗透率损害机理的研究表明，压裂液滤液侵入，滤液在地层孔隙、喉道中发生物理化学变化，是造成压裂地层基质渗透率损害的主要原因。

因此，修订了压裂液对基质渗透率损害的测定方法，删去了原标准中粉剂含水、水不溶物测定方法，还删去RV。

测流变性及管路摩阻测定方法和附录中部分内容，对有的章、条内容作了补充完善和调整。

本标准与原标准相比章、条内容有变动。

本标准从生效之日起，同时代替SY 5107—86。

本标准的附录A是标准的附录；本标准的附录B、附录C、附录D都是提示的附录。

本标准由油田化学专业标准化技术委员会提出并归口。

本标准起草单位：石油勘探开发科学研究院采油工程研究所、石油勘探开发科学研究院廊坊分院压裂酸化中心。

本标准主要起草人官长质何秉兰卢拥军崔明月目次前言l 范围 (1)2 引用标 (1)3 定义 (1)4 仪器设备及试剂 (1)5 压裂液试样制 (2)6 压裂液性能测定方法 (2)附录A(标准的附录) 压裂液性能测定结果表格式 (10)附&B(提示的附录) 旋转粘度计与管道或裂缝中K'，n'，μ值换算………………………………1l 附录C(提示的附录) 旋转粘度计测定说明附录D(提示的附录) 岩心渗透率损害率测定说明 (13)中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T 5107 -1995代替SY 5107-86水基压裂液性能评价方法1 范围本标准规定了水基冻胶压裂液性能测定方法。

新、老混凝土粘结抗剪强度试验

ＰＡＮＣｈｕａｎ — ｙｉｎ，ＳＨＩＸｕｅ — ｆｅｉ，ＺＨ（）ＵＫｅ — ｐａｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｈｉｇｈｗａｙｂｒｉｄｇｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｓｈｅａｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅ
ｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎ１０２ｓｐｅｃｉｍｅｎｓｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｎｅｗａｎｄｏｌｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｏｎｄｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｇｒｏｏｖｉｎｇｄｅｐｔｈ，ｄｉｐａｎｇｌｅ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｂｏｎｄｅｄｂａｒｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｇｒｏｏｖｉｎｇｄｅｐｔｈｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｉｎｄｉｓｔｉｎｃｔｉｖｅｗｈｉｌｅｔｈｅｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｖａｒｉｅｓｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｐａｎｇｌｅｓｏｆｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ

砂浆-灰岩双相材料剪切强度及压剪断裂判据探析

第22卷第3期岩石力学与工程学报 22(3)：429～4332003年3月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March ，20032001年6月26日收到初稿，2001年8月22日收到修改稿。

* 中国博士后自然科学基金与河海大学科技创新基金联合资助项目(2001401743)。

作者郭中华简介：男，28岁，1999年毕业于河海大学土木工程学院工民建专业，现为博士研究生，主要从事交通运输规划管理方面的研究工作。

砂浆-灰岩双相材料剪切强度及压剪断裂判据探析∗郭中华1王炜1陆建1 朱珍德2 余湘娟2(1东南大学交通学院南京 210018) (2河海大学岩土工程研究所南京 210098)摘要针对某重力坝工程提供的砂浆与灰岩材料的圆柱体试件，采用RMT-150多功能刚性伺服试验机，分别进行了灰岩的单轴压缩试验与砂浆-灰岩双相材料的胶结面直剪试验，通过试验可获得灰岩的弹性模量、泊松比和双相材料胶结面的抗剪强度与强度参数。

基于应力强度因子的概念，给出了压剪断裂的判据，可用来评价坝体的抗滑稳定性。

建立了胶结面的强度参数与试件尺寸、弹性模量及灰岩的剪切模量与弹性模量的关系式，为实际工程提供参考。

关键词岩石力学，砂浆，灰岩，胶结面，单轴压缩试验，直剪试验，应力强度因子，压剪断裂分类号 O 319.56 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)03-0429-05DISCUSSION ABOUT SHEAR STRENGTH AND COMPRESS-SHEARRUPTURE CRITERION OF TWO PHASE STUFF OF SANDGROUT-LIMESTONEGuo Zhonghua 1， WangWei 1， Lu jian 1， Zhu Zhende 2， Yu Xiangjuan 2 (1Transportation College ，Southeast Univ .，Nanjing 210018 China )(2Geotechnical Engineering Research Institute ，Hohai Univ .， Nanjing 210098 China )Abstract Contraposing the sand grout-limestone’s cylinder specimen taking from a gravity dam engineering ，theuniaxial compression test of limestone and the straight shear test of two phase stuff gumming face of sand grout-limestone are made by RMT-150 multifunctional rigidity servo testing machine.Via the tests ，the elastic modulus ，Poisson’s ratio of limestone and shearing strength ，intensive parameters of two phase stuff gumming face are obtained. Thereby ，the compress-shear rupture criterion is presented to estimate dam stability besed on the idea of stress intensity factor. The relationship among gumming face strength ，specimen size and elastic modulus ，and that expression between the shear modulus and elastic modulus of limestone are found ，which can be valuable reference for practical engineering. Key words rock mechanics ，sand grout ，limestone ，gumming face ，uniaxial compression test ，straight shear test ，stress intensity factor ，compress-shear rupture1 引言在水工坝体设计中，经常要用到岩体与混凝土胶结面之间的抗剪强度。

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收稿日期:20020520基金项目:河南省自然科学基金资助项目(994071200)作者简介:刘希亮(1964-),男,山东省寿光市人,焦作工学院副教授,工学博士,从事岩土工程方面的研究.

第32卷第1期中国矿业大学学报 Vol.32No.12003年1月 JournalofChinaUniversityofMining&Technology Jan.2003

文章编号:1000-1964(2003)01-0034-04高压力下界面抗剪强度的试验研究

刘希亮1,3,于广云2,赵光思2,罗　静3(1.山东大学岩土工程中心,山东济南　250061;2.中国矿业大学建筑工程学院,江苏徐州　221008;3.焦作工学院土木建筑工程系,河南焦作　454000)

摘要:在DRS-1型微机高压直残剪试验系统上进行了建筑砂、标准砂、粉砂和粘土与混凝土界面、金属光滑界面、金属粗糙界面的正交直接剪切试验.研究结果表明:在高压力作用下,由于颗粒破碎的原因,界面的剪切应力-剪切位移曲线呈现出应变硬化特征,与低压力作用下土与不同结构界面的软化剪切特性存在明显差别.试验数据的正交误差分析和直观分析揭示,界面的剪切峰值强度、残余强度与法向压力均呈现线性关系,峰值强度、残余强度受法向压力的影响最大,其次为土体性质,剪切速率和基底粗糙度的影响较小.关键词:高压力;界面;抗剪强度;井壁破裂中图分类号:TD313.5 文献标识码:A

在我国华东和中原地区(永夏矿区),深厚表土内用特殊凿井法(冻结法和钻井法)施工的立井井壁,因底部含水层的疏排水沉降所产生的压裂破坏受含水层土层性质、水压降落幅值、降落速率以及井壁结构等因素的综合影响[1～5].为此有关专家、学者提出了开卸压槽治理破裂井壁和在新建井筒中设置可缩层的解决办法,但迄今井壁受力和变形问题仍然没有很好解决.为了合理确定治理破裂井壁的结构形式和新建井筒的井壁结构类型,从根本上杜绝井壁破裂的发生,必须对深厚表土内土与结构的接触面进行研究,对界面抗剪强度的影响因素进行分析,确定各因素的影响程度,为井壁受力和沉降计算提供理论基础[6,7].低压力作用下土与不同结构接触面的剪切特性研究成果表明[8～15],接触面的剪切特性受多种因素——土性、界面基底刚度、表面粗糙度、法向压力和剪切速率等的影响.在高压力作用下,土与不同结构接触面的剪切特性是否也受这些因素的影响、其影响程度如何,以及高、低压力作用下接触面剪切特性有何不同等等,都需要进行(试验)研究.本文按正交试验设计制定试验方案,对抗剪强度的试验数据进行方差分析和直观分析,以确定各影响因素的显著性及影响程度,为疏排水沉降矿区深厚表土内井壁受力的主要影响因素确定提供依据.

1　试验方案及试验方法1.1　基底的确定深厚表土内用特殊凿井法施工的井壁与周围土体的接触可归结为混凝土基底、金属基底和其他材料基底,试验仅对混凝土基底和金属基底进行研究.试验中加工了3种类型的基底试块——混凝土块、金属块光面和金属块粗糙面(光面、粗糙面分别用透水板的正、反面模拟).由于井筒外壁凹凸不平,周围土体与基底形成了一定厚度的结合层,为了模拟接触面剪切层的实际情况,基底试块的高度稍低于剪切盒上表面.1.2　试验方案按正交试验设计制定试验方案,确定了4个影响因素(土质、界面、法向压力和剪切速率),每个影响因素取4个水平.为了重点考察界面约束的影响,同时也为了便于利用正交表,特采用正交试验设计的拟因子设计法,并选用正交表L16(45)进行试验规划,见表1.

表1　因素水平的规划

Table1　Theplanoffactorsandlevels

水平K土性A界面B法向压力C/MPa剪切速率D/(mm・min-1)

1标准砂混凝土面20.052建筑砂金属(铜)光面40.13粉　砂金属(铜)粗糙面60.54粘　土金属(铜)粗糙面81.0

1.3　试样准备和试验方法标准砂、建筑砂均为干砂试样,粉砂、粘土在室内自然风干(呈粉末状).试样面积为30cm2,高为3cm.试验在中国矿业大学DRS-1型微机高压直残剪试验系统上进行.为了研究界面、法向压力和剪切速率对土性界面抗剪强度的影响,首先,对试样进行人工固结,固结稳定标准控制在0.0025mm/min(标准砂、建筑砂和粉砂的固结时间大约为5～7min,粘土为40～60min);然后,根据制定的试验方案,进行界面剪切特性的直接剪切试验.

2　试验结果根据试验系统采集的剪切应力与剪切位移的试验数据,经数学处理后得到土与结构面的剪切应力-剪切位移曲线,见图1.根据通常取值规则,峰值强度对应剪切位移4mm,残余强度对应剪切位移10mm,由图1可得表2的结果.表2　峰值强度与残余强度的试验结果Table2　Experimentaldataofpeakstrengthandresidualstrength

试验号峰值强度/MPa残余强度/MPa试验号峰值强度/MPa残余强度/MPa

11.2431.17593.0773.24822.4052.574103.8484.63232.8212.332111.1951.02143.9054.376122.1342.05652.6062.569134.1904.86661.4831.519143.0923.64374.2154.984152.0542.36983.3263.822161.0461.273

图1　各种试验方案下剪切应力-剪切位移关系曲线Fig.1　Theshearstress-sheardisplacementcurvesforvariousexperimentalplans

1.标准砂,混凝土界面,法向压力2MPa,剪切速率0.05mm/min; 2.标准砂,金属光滑界面,法向压力4MPa,剪切速率0.1mm/min;3.标准砂,金属粗糙界面,法向压力6MPa,剪切速率0.5mm/min;4.标准砂,金属粗糙界面,法向压力8MPa,剪切速率1.0mm/min;5.建筑砂,混凝土界面,法向压力4MPa,剪切速率0.5mm/min;6.建筑砂,金属光滑界面,法向压力2MPa,剪切速率1.0mm/min;7.建筑砂,金属粗糙界面,法向压力8MPa,剪切速率0.05mm/min;8.建筑砂,金属粗糙界面,法向压力6MPa,剪切速率0.1mm/min;9.粉砂,混凝土界面,法向压力6MPa,剪切速率1.0mm/min;10.粉砂,金属光滑界面,法向压力8MPa,剪切速率0.5mm/min;11.粉砂,金属粗糙界面,法向压力2MPa,剪切速率0.1mm/min;12.粉砂,金属粗糙界面,法向压力4MPa,剪切速率0.05mm/min;13.粘土,混凝土界面,法向压力8MPa,剪切速率0.1mm/min;14.粘土,金属光滑界面,法向压力6MPa,剪切速率0.05mm/min;15.粘土,金属粗糙界面,法向压力4MPa,剪切速率1.0mm/min;16.粘土,金属粗糙界面,法向压力2MPa,剪切速率0.5mm/min

3　试验数据分析3.1　方差分析通过对试验数据的方差分析,可以把试验过程中试验条件的改变与试验误差两者引起的数据波动区别开来,通过F值的大小来判断某因素对所考察结果作用的显著性.根据方差分析理论,试验数据处理后的结果见表3.由表3的结果可知,法向压力是高压力作用下土与不同结构界面剪切强度最主要的影响因素.法向压力具有直接的作用效应,控制着剪切带的土体密度.此外,法向压力还影响土粒的破碎效应,决定土体孔隙比的大小,进而影响剪切带土体的体积变化和界面上力的效应.据对土体试样试验前后颗粒分布的观察表明,高压力作用下土体性质的研究必须考虑颗粒的破碎效应.通过对峰值强度和残余强度影响因素的方差分析,各因素的显著性具有相同的规律,法向压力是第一显著因素,依次为土性因素、界面参数和剪切速率.由于在不同土质和界面条件下剪切特性曲线呈现出的应变硬化不同,因此试验误差对残余强度的影响较大,对峰值强度的影响较小.3.2　直观分析直观分析方法可以分析各因素水平对考察结

35第1期刘希亮等:高压力下界面抗剪强度的试验研究表3　峰值强度与残余强度的方差分析结果Table3　Thevarianceanalysisresultsofpeakstrengthandresidualstrength

峰值强度残余强度因素F值显著性因素F值显著性A0.091A0.168B0.046B0.077C4.850显著C4.663显著D0.024D0.053误差0.004误差0.048F0.01(2,15)=6.36,F0.01(3,15)=5.42;F0.05(2,15)=3.68,F0.05(3,15)=3.29;F0.10(2,15)=2.70,F0.10(3,15)=2.49;F0.25(2,15)=1.52,F0.25(3,15)=1.52

果的影响程度,实用性很强.首先,计算某因素各水平的偏差量平均值和极差,然后根据极差的大小,确定各因素对指标影响的主次顺序,根据因素水平与指标平均值的关系分析因素水平对指标的影响.试验数据的直观分析结果见表4,5.由表4,5可知:各因素的影响程度从大到小依次是法向压力、土体性质、剪切速率和界面的基底性质.直观分析与方差分析关于后两者出现的差别主要是由于试验误差引起的,应当说方差分析的结论更趋合理.表4　峰值强度的直观分析结果Table4　Thedirectanalysisresultsofpeakstrength

偏差量平均值

因素

ABCDK1

2.5942.7791.2422.671

K22.9082.7072.3002.779K32.5642.5873.0792.580K42.5964.0402.630极差R0.3440.1922.7980.199

注:Kj为影响因素第j水平的偏差量平均值(下同).

表5　残余强度的直观分析结果Table5　Thedirectanalysisresultsofresidualstrength

偏差量平均值

因素

ABCDK1

2.6142.9651.2472.965

K23.2243.0922.3923.071K32.7392.7793.2612.702K43.0384.7152.878极差R0.6090.3133.4680.369

从图2,3可知,峰值强度、残余强度与法向压力呈线性关系.因为在高压力作用下,土体变形几乎呈现出弹性性质,压力越大变形越大.另外,孔隙比的减小和密度的增加也与压力的增加是线性关系.界面的基底情况对峰值强度、残余强度的影响

较小,其主要原因是:在高压力作用下,土体的剪切破坏发生在界面范围内具有一定厚度的剪切带上,土体的抗剪强度决定于它的最终密度.在高压力作用下,随着基底变形的完成和剪切位移的增大,土体密度趋于稳定.粗糙金属界面的影响稍小,其原因是透水板反面的凹槽为土体的变形提供了一定空间,剪切带土体密度稍低的缘故.对于干土而言,剪切速率几乎不产生影响.土性的影响表明建筑砂稍大,主要原因是建筑砂的颗粒级配良好,砂粒破碎后,颗粒间的孔隙充填较好,密度较大.此外,建筑砂的硬度、剪切阻力稍大,因此抗剪强度稍高一些.总的来看,对于界面的峰值强度和残余强度,法向压力是主要影响因素,其次是土体性质,剪切速率和基底性质的影响可以不考虑.