莫桑比克石墨试验研究论文

岩石的变形特性及试验方法研究论文

岩石的变形特性是指岩石在外力作用下岩石中的应力与应变的关系特性，它是影响建筑物稳定的重要因素。岩石在较小的力的作用下首先发生变形，变形量随作用力增大而增大，当作用力和变形量超过一定的限度后就会发生破坏，在作用力不断增大的过程中，岩石的变形和破坏是一个统一的、连续的过程。工程岩体如果变形过大就会导致上面的建筑物失稳危及安全，因此工程勘察期间必须获得可靠的变形参数，才能据此在施工时采取适当措施防止其对工程的影响，保证建筑物的安全。下面分别从岩石的变形特性、变形阶段和试验方法等方面进行探究

1岩石变形的特性

岩石的变形性质通常用应力一应变曲线表不，它通过测量岩石试样受压时的应力一应变关系得到。山于岩石的组成成分及其结构与构造比较复杂，所以岩石的应力一应变关系也比较复杂，岩石变形过程中表现出弹性、塑性、勃性、脆性和延性等性质。

1. 1弹性

在一定应力范围内，物体受外力作用产生变形，去除外力后能够立即恢复原状的性质，这种变形称为弹性变形。

1.2塑性

物体受外力作用后发生变形，去除外力后不能完全复原状的性质，这种变形称为塑性变形或永久变形。

1.3勃性

物体在外力作用下变形不能立刻完成，应变速率随应力增大而增大的性质，这种变形称为流动变形。

1.4脆性

物体受力后，变形很小时就发生破裂的性质。

1.5延性

物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的'性质。

另外，岩石的变形和破坏的性质还会随着受力状态的变化而变化。岩石在三向受力状态下与单向受力状态下的应力一应变关系有很大的区别，随着围压增大，三向抗压强度增加，峰值变形增加，弹性极限增加，岩石山弹脆性向弹塑性、应变硬化转变。

2岩石变形的阶段

根据单向无侧限逐级维持荷载法应力一应变关系曲线曲率的变化，可将岩石变形过程划分为四个阶段:

2. 1孔隙裂隙压密阶段

岩石中原有的微裂隙逐渐被压密，曲线呈上升形，岩石变形多为塑性变形，曲线斜率随应力增大而逐渐增大，表不微裂隙的变化开始较快，随后逐渐减慢，对于微裂隙发育的岩石，本阶段较明显，但致密坚硬的岩石很难划出这个阶段，此阶段末点对应的应力称为压密极限强度。

2. 2弹性变形至微破裂稳定发展阶段

岩石中的微裂隙进一步闭合，孔隙被压缩，原有裂隙基本上没有新的发展，也没有产生新的裂隙，应力与应变基本上呈线性关系，曲线近于直线，岩石变形以弹性为主。此阶段末点对应的应力称为弹性极限强度。

2. 3塑性变形至破坏峰值阶段

当应力超过弹性极限强度后，岩石中产生新的裂隙，同时已有裂隙也有新的发展，应变的增加速率超过应力的增加速率，应力一应变曲线的斜率逐渐降低呈下降形，体积变形山压缩转为膨胀，随着应力增加裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破损范围逐渐扩大形成贯通的破裂面，导致岩石破坏，岩石变形不再恢复，此段末点对应的应力称单轴极限抗压强度。

2. 4破坏后峰值跌落阶段至残余强度阶段

岩石破坏后，经过较大的变形，应力下降到一定程度开始保持常数，此段末端对应的应力称为残余强度。

3岩石变形的试验方法

3. 1单轴压缩变形试验

这是室内测定岩石变形参数最常用的方法，是指试件在轴向压力下产生轴向压缩、横向膨胀，最后导致破坏的试验。适用于能制成圆柱体(高径比2~2:1)试件的各类岩石，可在不同含水状态下进行试验，同一含水状态下每组试件应为3个。可采用电阻应变片法或千分表法，坚硬和较坚硬的岩石宜采用电阻应变片法，较软岩和软岩宜采用千分表法。一般采用一次连续加载法或逐级一次循环法，最大循环载荷为预估极限载荷的50%，试验时以每秒0. 5~1. 0Pa的速度逐级加载，施加一级载荷后立即测读相应载荷下的纵向和横向变形值，一分钟后再读一次，再施加下一级载荷，读数不少于10组。用电阻应变片法时轴向或径向的应变片的数量可采用2片或吐片且应牢固地贴在试件上;用千分表法时轴向和径向的千分表各采用2只或吐只且应分别安装在试件直径的对称位置上。测试完成后根据测得的应力和应变值绘制应力应变关系曲线，可分别计算岩石的弹性模量、变形模量和泊松比等变形参数。

3. 2三轴压缩变形试验

这是室内测定岩石变形参数较少用的方法，一般在测定三轴压缩强度的同时测读三轴压缩变形数据。适用于能制成圆柱体试件的各类岩石(高径比2 ~ 2. 5:1)，同一含水状态下每组不少于5个试件，5个试件分别在5级(一般按等差数列来分)不同的侧压下做试验。试验时将岩石试件放在密闭容器内，先以每秒0. 05MPa的速度同步施加侧压和轴压至预定的侧压值，并在试验过程中保持不变，再以每秒0. 5~1. OMPa的速度连续施加轴向荷载，直至试件破坏。在加压过程中同时测定不同荷载下的轴向变形值，每个试件测值不少于10组。测试完成后绘制轴向与侧向应力差与轴向应变的关系曲线，可根据需要分别计算弹性模量、变形模量等三轴压缩变形参数。

4岩石变形参数的确定

4. 1弹性模量

应力应变曲线上直线段的斜率，对同一岩石在极限弹性范围内接近常数，反映的是岩石在弹性变形范围内的平均弹性模量，是最常用的变形参数。

4. 2割线模量(变形模量)

应力应变曲线上任意一点与原点的连线的斜率，工程勘察通常取抗压强度50%处的点来计算，也叫割线弹性模量。

4. 3泊松比

应力应变曲线上任意一点横向应变跟纵向应变的比值，对同一岩石在极限弹性范围内接近常数，工程勘察通常用抗压强度50%处的点来计算，反映的是岩石在弹性变形范围内的平均泊松比，这也是常用的变形参数。

4. 4初始模量

应力应变曲线在原点处的切线的斜率。

4. 5切线模量

应力应变曲线上任意一点的切线的斜率。

5岩石变形试验的改进

在普通柔性试验机上做岩石压缩试验时，绝大多数试件破坏时突然崩溃、碎块四射，只能测得峰值前的应力一应变曲线，无法记录下峰值后的情况，其根本原因是试验机的刚度不够大，为了获得包括峰值后变形在内的全过程应力应变曲线，就需要提高试验机的刚度，同时降低岩石试件的刚度。这可从以下四个方面来改进:

1架构的截面积并减小其长度;2增加液压柱的截面积并减小其长度;3减小岩石试件的截面积并增加其长度;4增加伺服控制系统，控制岩石变形速度恒定。

6结语

综上所述，岩石的变形特性虽然很复杂，但在实际工程中，建筑物作用于岩石的应力远低于单轴极限抗压强度，岩石所处变形多为弹性变形状态，因此可在一定程度上将岩石看作准弹性体，用弹性模量来表不其变形特征，一般只需测定抗压强度50%处的弹性模量和泊松比就可以了。另外在弹性极限压力之内单轴压缩变形和三轴压缩变形试验结果参数值基本接近，而单轴压缩试验更简单易行，故一般采用单轴压缩试验来测定岩石的变形指标。

说起石磨，现今的年轻人是不知道的，他们没有见过，也不知道石磨是什么做成的，是做什么用的，而出生在上个世纪五六十年代的我们却对石磨有着一种特殊的感情，它记载着我们和我们上辈人乃至上上辈人的艰苦生活。在我小时候，我家就有一盘石磨，它是由磨台、磨盘组成的。磨台自不必说，磨盘分上下两扇，中间有一磨心，下扇不动上扇动。上扇石磨有一孔，是专门往里放粮食的，下扇中间有一凸起的小圆柱，叫磨心，是依据上扇磨眼的大小凿成的。磨盘很大，很沉，一个人是推不动的，至少得两个人，推起磨来非常吃力。当时是大集体，农户家里是没有毛驴的，只能靠人来拉磨，十几岁的我就已经是推磨的主力了。我和三哥相差两岁，几乎每周至少就得推两次磨，记得当时我家推磨磨面，一般大都是在晚上，父亲是个老革命，在村里任职，经常是早出晚归，母亲身体不好，大哥、二哥自有他们的事务，推磨的活自然就落到我和三哥的头上。当时，家里很穷，主要的粮食就是玉米，没有磨米机，所有吃的都是靠推磨磨出来的玉米碴子、玉米面。刚开始推磨的时候，一圈一圈的绕着磨道走，累是自然的，要命的是迷糊，几圈下来，我就迷糊的直吐，翻江倒海的，肠子都要吐出来了，眼泪止不住的流，好了一点，还得继续，就这样几天过去后，习惯了兜圈，也就不再迷糊呕吐了。推磨磨面，一般至少要磨上三遍。每次，我和三哥都是累得大汗淋漓，有时不得不停下来歇息一会儿再推，推完一次磨往往就到了大半夜。推磨是力气活，很苦，很累，但也很快乐。推玉米碴子和玉米面还算比较轻松，到了年根，家家都要做粘豆包、粘火勺、大豆腐等，推水磨可实在是尤为辛苦劳累的，推磨就成了技巧活，磨出的粉面不能粗也不能太细，粗了，做成的豆包、火勺渣里渣沙，咽不下去，磨得太细没有口感，磨黏米面子时，事先要把黏米泡上几天，粘谷很黏，倒进磨眼里几乎就不往下流，于是，不得不一边推着磨一边用筷子不停地上下捅着磨眼，还得一直的添水，水流要慢，要均匀，这时候只靠我们哥俩推磨，那就不行了，大家齐上阵，俩人一组，你推一会，歇了，我再推。妈妈就负责将磨完的粘米浆装上布口袋扎口放在小灰堆上炽干，然后烀小豆，包豆包。吃着妈妈蒸出来的豆包我们的干劲更大了，做水豆腐的工艺更是复杂，我们一点点的将泡好的黄豆细细的.磨出来，妈妈用豆腐包将豆浆过滤后倒在锅里，煮沸，再一瓢瓢的舀在水缸里，水缸外底部用烧的红红的火灰围起来，以免缸里的豆浆冷却，再用卤水点成块状，这水豆腐就做成了，母亲再为我们用烧糊了的辣椒，圆葱切成小段，调至好可口的酱，我们各自端着一碗美美的狂吃起来，直到撑的不能再吃了才肯罢休，还有豆腐脑，是用石膏点制而成的，嫩嫩的，滑滑的，好吃极了。过滤后的渣子也是我们的美食，母亲先将豆腐渣放在锅里，添上少许的水，再放一些切成碎片的秋天晾晒的罗卜缨子、白菜帮子，用慢火煮，待水分蒸发到一定程度，煮熟了，拌着调好的大酱，即可当饭、又可以当菜吃，芳香至极……长大了，离开了家也就告别了石磨，高科技的飞速发展更，石磨也早已经从屋子里被扔到了某一个角落里，退出了历史舞台。偶然在朋友圈里看到老物件的石磙子，让我顿时记起了我家的石磨，让我顿时想起了我和三哥一圈圈在磨道上艰难地行进，石磨，磨出了岁月的年轮，也磨出了我们辛劳而快乐的童年……

石墨烯被研究者和各大媒体誉为“新材料之王”，是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。集万千光芒于一身的石墨烯聚合电池，有着比能量高、充电速率快等优点，正好是当今电动汽车的痛点所在。比如早在2015年，华为瓦特实验室在日本第56届日本电池大会上发布的一项快充技术，这款3000mAh的石墨烯电池仅需5分钟，就可获得高达48%的电量。更有甚者，早在2014年，西班牙Graphenano公司就与西班牙科尔瓦多大学，合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池。按他们的说法，这款电池有着诸多优点：1. 一个石墨烯电池的比能量超过600wh/kg，储电量是当时市场最好产品的三倍，这个表现放在当今都能呈碾压态势（比如目前比亚迪磷酸铁锂电池的单体能量密度为150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右）；2. 单次续航里程可高达1000公里；3. 单次续航里程可高达1000公里；4. 单次完全充电仅需8分钟以内；5. 使用寿命是传统氢化电池的四倍，锂电池的两倍；6. 重量仅为传统电池的一半；7. Graphenano表示，此款电池的成本比锂电池低77%。如果从实验室角度看，这些数据并不值得怀疑，因为石墨烯电池又被称为“圈钱利器”或“论文利器”。不信去大学看看就知道了，研究这东西很好发文章，但真到实用阶段，基本都哑火了。验证这是不是故意贬低石墨烯电池，方法很简单。比如距今已经过去了4年之久，Graphenano公司再也没出现在我们的视野中。从其官网看，最新的新闻基本都是参加国家会议或石墨烯在其他产品上的应用（比如牙科产品）。放着广阔的电动汽车市场不要，赚医学用品的钱，要么就是脑袋秀逗了，要么就是我们过分高估了他们的产品。