差异含水率下類岩石质料短時蠕變力學特性研究

【摘要】：本文主要通過水泥砂漿研究差异含水率下類岩石质料蠕變特性。首先對水泥砂漿試件進行處理,將試件烘幹後分爲6組,分別對6組試件進行差异時間的浸泡,以取得差异的含水率,將試件擦幹後稱重並密封生存。根據單軸壓縮試驗結果確定加載等級,每次加載2h,若試件未發生破壞其應力加載等級增加2MPa,接纳SAW-2000型微機利用電液伺服岩石三軸試驗機對差异含水率的6組水泥砂漿試件進行單軸壓縮蠕變試驗,據此得到蠕變試驗曲線,並分析蠕變試驗曲線的蠕變量與蠕變比、蠕變速率以及蠕變勁度模量。通過透反射偏光顯微鏡對單軸壓縮試驗所得到的破壞試件進行宏觀及細觀上的破壞形態分析。根據單軸壓縮蠕變試驗結果,選用博格斯模型,對試驗數據進行擬合,得到含水率對水泥砂漿的蠕變模型參數影響及其變化規律,得到差异含水率對水泥砂漿的蠕變本構關系的影響,同時通過FLAC~(3D)軟件對擬合出來的蠕變本構關系參數進行驗證。(1)通過對破壞的試件進行宏觀和細觀的觀察,在持續荷載的作用下,試件具有非常明顯的壓酥現象,水泥砂漿內部的不均性,導致水泥砂漿內部存在許多軟弱面,在長期持續荷載的作用下,原生軟弱面不斷發展,逐漸在試件的內部形成貫穿整個試件的裂縫,導致試件發生破壞。(2)混凝土主斷裂面的粗拙水平隨著含水率的增高而逐漸降低,隨著含水率的減小,在放大100倍的情況下,分形維數依次減小1.45%,-0.27%,0.80%,1.05%,1.03%;放大400倍時,分形維數依次減小1.08%,0.93%,1.28%,1.05%,1.61%;放大600倍時,分形維數依次減小1.08%,0.93%,1.28%,1.05%,1.61%。說明試件中的水分會促進內部的水化反應,對于試件的蠕變破壞起到了促進的作用,從細觀層次證明隨著含水率增高水泥砂漿試件的脆性降低。(3)通過單軸壓縮蠕變試驗得到的差异含水率水泥砂漿試件的蠕變試驗曲線基本一致,完整的包罗了蠕變的三個階段。(4)通過對差异含水率的單軸分級加載短時蠕變試驗結果進行分析,當加載等級相同時,水泥砂漿的蠕變量蠕變比以及蠕變速率均與水泥砂漿的含水率呈正相關,而蠕變勁度呈負相關。其中,隨含水率的降低,蠕變量依次降低30.68%、52.41%、39.76%、34.22%、40.15%,而蠕變比依次降低3.97%、12.28%、10.39%、36.25%、44.23%,此趨勢說明水泥砂漿經過浸泡後其內部孔隙水含量增高,對于水泥砂漿中各身分起到潤滑作用,導致各組分之間的粘結度降低,隨著含水率的增大,各身分之間的聯系越來越小,導致水泥砂漿試件的塑性增加,其脆性隨之降低;水泥砂漿的蠕變速率與含水率成正比,在第一階預設荷載作用下,蠕變速率隨含水率的降低依次降低82.21%,40.15%,46,13%,61.05%,46.24%,說明隨著含水率的增加,水泥砂漿抵抗變形的能力逐漸減弱;而蠕變勁度模量則隨含水率的增高而降低。通過對蠕變量與蠕變比、蠕變速率以及蠕變勁度模量四個與蠕變特性相關的重要參數分析,表明含水率對水泥砂漿的蠕變起促進作用,隨著含水率的升高,蠕變特性逐漸增強。(5)對相同含水率差异加載等級的單軸蠕變試驗結果進行分析,隨著加載等級的升高,蠕變量、蠕變比及蠕變速率是呈先降低後增加的趨勢,說明水泥砂漿試件抵抗瞬時塑性變形的能力增強,即表現出硬化現象,隨著加載等級的繼續提高出現了軟化現象。(6)根據單軸分級加載短時蠕變試驗結果,選用博格斯模型對差异含水率水泥砂漿試件的蠕變本構關系進行擬合,在加載等級相同時,隨著含水率的增加,博格斯模型的彈黏性參數都呈現一定規律的變化:水泥砂漿的彈性模量與含水率成反比,說明水泥砂漿的剛度隨著含水率的增加呈降低趨勢;水泥砂漿的粘滯系數與含水率成反比,同樣說明水泥砂漿粘性的降低,同時通過FLAC~(3D)軟件對于博格斯模型進行模擬,證明了其參數是可靠的。

【學位授予單位】：山東農業大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU45