压缩流变

㈠ 所解决的基本问题

本项研究是以“四川岷江紫坪铺水利枢纽工程重大地质工程关键技术问题的系统研究”课题作依托,选取边坡中所发育的特殊煤系地层软岩(软弱结构面)作为研究对象,研究软岩(软弱结构面)的时效变形性(流变性)。利用自行设计的崩解仪和成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室、四川大学水利水电学院、成都铁荣科工贸公司自主联合开发研制的集岩石多种流变(直剪流变、压缩流变等试验)于一体的新型试验仪。同时,在流变仪系统内,自行设计了几个不同规格的饱水盒,可以全自动、全程饱水采集流变数据,完成软岩(软弱结构面)天然状态或饱水状态蠕变的全程跟踪,确定时间与变形量之间的定量关系,达到研究软岩(软弱结构面)时效变形的目的。最后应用到紫坪铺枢纽工程边坡运营期中,解决实际问题,并向类似工程边坡推广应用。

课题研究完成后,把握了以下三个基本问题:

1)崩解块度与时间的把握。

2)流变试样的制备,软岩(软弱结构面)作为一种软弱易碎的特殊岩体,制备方法的选取显得非常重要。

3)采集海量流变数据的系统处理,选取合适的软岩(软弱结构面)流变本构模型。利用有限元数值模拟方法,研究含软岩(软弱结构面)开挖边坡的长期稳定性问题。

根据拟解决的基本关键问题,获得如下方面的认识:

1)结合工程边坡实际,就崩解度与循环崩解次数、崩解物破坏样式的关系,厘定出崩解岩类型和崩解破坏形式;

2)饱水软岩(软弱结构面)流变特性的边坡工程应用。

㈡ 压缩流变参数确定

由上面压缩蠕变特征曲线可知,采用一维的Burgers流变模型来描述其流变特征,流变方程如下:

复杂软岩特性及其高边坡稳定性研究:以四川岷江紫坪铺水电站为例

最终处理得压缩流变试样在各级正应力作用下的压缩流变参数见表5-8。从表5-8中数据可以看出,其流变模型参数与正应力之间具有一定的对应关系,同样舍弃异常点(带*号),可得流变参数与其应力的关系见表5-9。检验相关性系数的临界值(α=0.05),当n=5时,临界值R_α=0.878,因此从表5-9中相关系数也可以得出流变参数与正应力之间的相关性很好,且均为正相关性。若不考虑应力对流变参数的影响,流变参数取表5-8中相应参数的平均值,则有:E₁=9.19MPa,E₂=75.75MPa,η₁=2.04×10¹⁴Pa·s,η₂=1.44×10¹³Pa·s。将所得流变参数代入式(5-2)中,即可得到软岩压缩蠕变本构方程如下:

复杂软岩特性及其高边坡稳定性研究:以四川岷江紫坪铺水电站为例

表5-8 压缩流变试样在各级正应力下的压缩流变参数

续表

表5-9 流变模型参数与正应力的关系表达式

㈢ 时空压缩的概念提出

“时空压缩”是美国着名新马克思主义者戴维·哈维（David Harvey）在其《后现代的状况》（The Condition of Postmodernity）一书里提出的一个重要概念。他使用这一概念是试图表明：“资本主义的历史具有在生活步伐方面加速的特征，而同时又克服了空间上的各种障碍，以至世界有时显得是内在地朝着我们崩溃了。”
在现代西方，在理论上对时间和空间以及对它们的体验等问题的关注，一般都被追溯到法国诗人波德莱尔（Charles Baudelaire）1863年在《现代生活的画家》（The Painter of Modern Life）一文里所表达出的看法：“现代性就是短暂、流变、偶然事件；它是艺术的一半，另一半则是永恒与不变。”不过，波德莱尔在这里所关注的主要是时间问题。从西方思想发展的脉络来看，在20世纪以前，对时间问题的关注远远超过了对空间问题的关注，时间被赋予了超过空间的优先性。正如福柯（Michel Foucault）在1976年的一次访谈中所注意到的，“空间贬值”早已在很多代知识分子之中盛行：“空间被当作死寂、固定、非辩证和静止的东西。相反，时间却是丰富的、多产的、有生命的和辩证的。”（米歇尔·福柯《关于地理问题》，载《权力/知识：访谈精选与其他着述，1972－1977年》，纽约：万神殿丛书出版公司，1980年版，第63－77页） 就后现代主义而言，随着资本主义的生产方式由福特式转向灵活的、小规模的、弹性的生产方式，哈维断言：“我们就这样逼近了核心的悖论：空间障碍越不重要，资本对空间内部场所的多样性就越敏感，对各个场所以不同的方式吸引资本的刺激就越大。结果就是造成了在一个高度一体化的全球资本流动的空间经济内部的分裂、不稳定、短暂和不平衡的发展。集中化与分散化之间在历史上有名的紧张关系，现在以各种新的方式产生出来了。”由此而来的在整个社会范围内的后果主要有两个：第一，强调时尚、产品（工业产品和文化产品）、技术、劳动过程、观念、意识形态、价值观念、实践活动的易变性和短暂性。第二，与短暂性相适应的、着眼于建构新的符号系统与意象的“形象生产工业”，它们致力于制造各种“幻象”，以至于出现了以这种行当为业的各种社会角色，如“形象装配工”、“形象建设者”、“形象工匠”、“形象创造者”、“形象顾问”等等。哈维依据详实的材料证明说，现在仅纽约地区就有15万名专业艺术家，在10年之内创造了1500万件艺术作品（对比19世纪中、后期的巴黎，相应的数字是2000多名艺术家和20万件艺术品）。“一切坚固的东西都烟消云散”早已成了司空见惯的普遍现象。“通过时间消灭空间”已经在从日常生活到思想、文化等诸多方面的领域里，彻底改变了人类的基本状况：科学判断与道德判断之间的联系崩溃了，美学战胜了伦理学，形象支配了叙事，短暂与分裂超过了永恒真理与统一，对时间与空间的体验已经改变了。这些都是“时空压缩”在后现代时代所造成的现实状况。

㈣ 研究内容与目标

1)软岩水理性研究,主要从软岩的吸水性,遇水后发生泥化、软化和崩解进行系统的试验研究。根据崩解度及崩解物形态对几组典型软岩进行分类。

2)软岩(软弱结构面)时效性研究,通过对工程区软岩(软弱结构面)长期的直剪流变试验研究,从流变元件模型出发,利用实际工程边坡的流变数据,研究软岩流变模型。采用流变元件模型是为了把复杂的性质用直观的方法表现出来。因为流变元件模型有助于从概念上认识变形的弹性分量和塑性分量,并且其数学表达式能直接地描述蠕变及其稳定变形,进而用流变元件模型解释边坡软弱岩体的各种特性,同时,确定软岩(软弱结构面)流变参数。软岩的时效变形明显,是坝区多个开挖边坡岩体可能沿软岩带蠕滑拉裂破坏的潜在因素,因此,软弱岩带对边坡及其未来的稳定性起主要的控制作用。

3)边坡(含软岩、软弱结构面)敏感性研究,主要研究软岩变形与强度随时间的变化规律,应用破坏准则探讨软岩内部矿物颗粒间变形破坏机制。

4)软岩对边坡的敏感性分析研究,合理而准确的强度参数取值,是边坡抗滑稳定性评价的重要环节。强度参数具有理想的变异特性,因此有必要通过有限元计算,开展强度参数的敏感性研究。根据边坡所发育的软岩饱水携剪试验和直剪流变试验结果计算、分析,并提出合理化的工程建议,研究水库蓄水后开挖边坡的长期稳定性问题。

主要是通过软岩(软弱结构面)崩解试验、直剪流变试验及单轴压缩流变试验来研究紫坪铺枢纽区边坡内软岩的崩解特性、流变特性、流变机理。其中,软岩(软弱结构面)瞬时变形试验主要通过携剪试验来完成并进行对比研究;时效变形试验则借助于直接剪切流变仪所开展的流变试验研究。完成天然和饱水状态下的携剪试验、崩解试验、直剪流变试验、单轴压缩流变试验等,期望通过大量的试验数据分析处理,建立软岩(软弱结构面)的时效变形规律和流变本构方程。探讨流变机理,求得软岩长期强度:内聚力C、内摩擦角φ,以及流变参数:剪切模量、弹性模量、黏滞系数。最后选用各种试验参数结果,运用数值模拟方法,对软岩发育边坡进行敏感性分析,来模拟、分析坝区边坡运营的长期稳定性。

㈤ 压缩流变饱水盒设计

饱水盒可以使岩样在饱水的状态下进行压缩流变的试验。饱水盒整体用钢板制作,可以承受重压不变形,能重复使用。压缩流变饱水盒四壁面积为270mm×250mm,底面面积为270mm×270mm,高度为250mm。传力实心钢板面积为200mm×200mm,厚度为50mm。钢板面积为200mm×200mm,厚度为15mm(图5-10,图5-11)。

图5-10 压缩流变饱水盒设计示意图(单位:mm)

图5-11 压缩流变饱水盒试验装置

㈥ 流变和dma区别

您好，流变仪种类比较多，一般常用的有旋转流变仪，毛细管流变仪和转矩流变仪，毛细管和转矩功能较为单一，在聚合物加工等专业领域使用较多，旋转流变仪附件繁多，应用广泛，其不光可以测试黏度，也可以测试材料的剪切模量G，一般以G'(剪切储能模量）和G''（剪切损耗模量）为结果，其可以测试包括液体至固体在内的大多数材料，最知名的旋转流变仪公司有安东帕，TA以及哈克。而DMA一般得到是杨氏模量E，有压缩，拉伸，剪切，弯曲，单双臂悬梁等附件，杨氏模量E和剪切模量G由材料的泊松比相关联，DMA这块，TA，耐驰，梅特勒都可以。

㈦ 压缩流变长期强度指标确定

将各级荷载作用下的蠕变量,采用叠加原理按时间对应进行叠加,从而得出以下5组蠕变曲线(图5-12～图5-16)。

图5-12 F_3-1压缩流变叠加曲线

图5-13 F_3-3压缩流变叠加曲线

图5-14 F_3-4压缩流变叠加曲线

图5-15 L_c1-1压缩流变叠加曲线

图5-16 R_C6-2压缩流变叠加曲线

利用5组蠕变曲线(图5-17～图5-21左列),可作出相应的等时线簇曲线(图5-17～图5-21右列),具体作法参见第六章第二节所介绍的内容,从几组等时线簇曲线中可见有明显的屈服特征。

图5-17 F_3-1蠕变曲线与等时线簇曲线

图5-18 F_3-3蠕变曲线与等时线簇曲线

图5-19 F_3-4蠕变曲线与等时线簇曲线

图5-20 L_C1-1蠕变曲线与等时线簇曲线

图5-21 R_C6-2蠕变曲线与等时线簇曲线

参照剪切流变参数处理经验,作为软岩流变体,其抗压强度随时间的增加而降低。因此,极限长期强度是最低的一条包络线(t=∞包络线)。最后,根据等时线簇曲线确定的长期单轴抗压强度见表5-7。

表5-7 压缩流变强度参数

㈧ 画出5种常见的剪切流变曲线，分析各种曲线的性质有哪些

1岩石的物理性质容重、含水量、坚固性、弹性、塑性、韧性、碎涨性、流变性、孔隙度、密度,容重 、渗透性、声波速度（在岩石中的传播速度)等等.2岩石力学性质2.1非限制压缩强度2.2点荷载强度 2.3 三轴压缩强度2.4拉伸强度2.5剪切强度2.6全应力—应变曲线及破坏后强度

㈨ 有谁知道转矩流变仪的使用环境有什么要求最好是实验用的

实验型转矩流变仪使用环境要求首先是无尘室；转矩流变仪使用手册

电源要求：三相五线制（含零线N，地线PE）三相380VAC，50Hz，单相220VAC，50Hz

供电电缆：5×2.5mm2（铜芯）

气源要求（压缩空气）：6-8bar，φ8气管

冷却水：一般常温自来水

环境温度要求：10-40℃

空气相对湿度要求：Max 80%，无凝露

转矩流变仪