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立地条件对人工林毛竹材物理力学性质的影响

立地条件对人工林毛竹材物理力学性质的影响
立地条件对人工林毛竹材物理力学性质的影响

DOI:10.13836/j.jjau.2010143

江西农业大学学报2010,32(4):0773-0777http://xuebao.jxau.edu.cn

Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis E-mail:ndxb7775@sina.com

立地条件对人工林毛竹材

物理力学性质的影响

林金春1,林金国1*,余雁2

(1.福建农林大学材料工程学院,福建福州350002;2.国际竹藤网络中心,北京100102)

摘要:对不同立地条件毛竹材物理力学性质进行测定和分析,揭示不同立地条件毛竹材物理力学性质的变异规

律,结果表明:Ⅲ级地毛竹材基本密度、顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均大于Ⅰ级地和Ⅱ级地;Ⅰ级

地毛竹材径向干缩系数、弦向干缩系数、纵向干缩系数、体积干缩系数和差异干缩系数均小于Ⅱ级地和Ⅲ级地

毛竹材。立地条件对人工林毛竹材基本密度、纵向干缩系数、体积干缩系数、顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹

性模量影响显著或极显著。

关键词:立地条件;毛竹材;物理力学性质

中图分类号:S795.701文献标志码:A文章编号:1000-2286(2010)04-0773-05

Effects of Sites on Physical and Mechanical Properties of

Phyllostachys heterocycla cv.pubescens from Plantation

LIN Jin-chun1,LIN Jin-guo1,YU Yan2

(1.College of Material Engineering,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou350002,China;

2.International Center for Bamboo and Rattan,Beijing100102,China)

Abstract:The physical and mechanical properties of Phyllostachys heterocycla cv.pubescens from different sites were determined and analyzed.The variation law of physical and mechanical properties of P.heterocycla cv.pubescens from different sites were revealed.The result showed that the basical density,compression strength parallel to grain,static bending and elastic modulus of bending of P.heterocycla cv.pubescens culm growing in siteⅢwere bigger than those in siteⅠand siteⅡ.The shrinkage coefficient of radial direction,shrinkage coefficient of tangential direction,shrinkage coefficient parallel to grain,shrinkage coefficient of vol-ume and ratio of tangential shrinkage to radial shrinkage of P.heterocycla cv.pubescens culm growing in site Ⅰwere smaller than those in siteⅡand siteⅢ.The site had extremely significant or significant effects on basic density,shrinkage coefficient parallel to grain,shrinkage coefficient of volume,compression strength parallel to grain,static bending and elastic modulus of bending of P.heterocycla cv.pubescens culm.

Key words:site;Phyllostachys heterocycla cv.pubescens;physical and mechanical properties

毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)是我国南方最主要的经济竹种之一,分布在秦岭汉水流域以南各地,具有分布广、用途多、生产潜力大、生态和经济价值高等特点。随着世界性天然林资源的枯竭和天然林资源保护工程的实施,木材供需矛盾更加尖锐,以竹代木可缓解木材供需矛盾,也是解决

收稿日期:2010-03-23修回日期:2010-06-03

基金项目:国家“十一五”科技支撑项目(2008BADA9B01)和福建省林业厅科学基金项目

作者简介:林金春(1955-),男,实验师,主要从事生物质材料性能检测与研究;*通讯作者:林金国。

江西农业大学学报

第32卷

我国木材资源短缺的重要途径。毛竹生长过程受本身遗传特性的制约,又受到包括立地条件在内的生长环境的影响,生长环境通过影响毛竹的生长过程而影响毛竹材的材质,林型材质变异规律是培育优质

木材的理论依据,

具有重要的研究价值[1]

。竹材密度和力学强度是竹材重要的品质因子,它们直接关系到竹材的利用和价值。迄今为止,国内外对毛竹材纤维形态和理化性质的研究较多[2-12]

,生长环境

对毛竹材物理力学性质的影响有一些报道

[13-16]

,但对不同立地级毛竹材包括物理力学性质变异规律尚未见报道,

而这方面的研究对正确选择立地条件定向培育优质毛竹材及其合理利用意义重大。本文通过对不同立地条件人工林毛竹材物理力学性质进行测定分析,为毛竹材的定向培育和合理利用提供科

学的理论依据。

1

材料与方法

1.1

材料采集

试材采自福建省建瓯市迪口镇,种源为福建建瓯。建瓯市迪口镇地处建瓯市东南部,东经118?18'

118?36'、北纬26?38' 26?50',属中亚热带海洋性季风气候。年平均气温16.7?,最低气温5.9?,最高气温26.5?,年平均降水量为1700 1800mm ,日照1612h ,无霜期270d ,气候适宜毛竹生长。试材采集地山场海拔300m ,坡向为阴坡,坡度25?,土壤为山地红壤,所有的毛竹试材均按国家标准GB /T15780-1995《竹材物理力学性质试验方法》规定采集样竹,在Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级3种不同立地条件

竹林分布均匀的林分内分别伐取样竹,

每种立地条件选择生长良好、无病虫害、无缺陷的6年生的一定胸径人工林毛竹15株(表1),共45株,齐地伐倒后,每株从离竹竿基部1.5m 处向上截取2m 竹段作

为基部(即下部),

1/3和1/2竿高处向上截取各1m 长的竹段分别作为中部和梢部(即上部)试材运回实验室后,供试验分析用。

表1

试材采集地人工林毛竹林分和样竹基本情况

Tab.1

Survey on P.heterocycla cv pubescens plantation stand for test materials and themselves 立地条件Sites 坡向Slope direction

立竹度/(株·hm

-2

)Stand density 海拔高度/m Altitude height

株数Number 竹龄/a Age 平均胸径/cm Average of DBH 平均竹高/m

Average of height

Ⅰ级Degree Ⅰ阴坡300030015610.6415.00Ⅱ级Degree Ⅱ阴坡300030015610.0112.30Ⅲ级Degree Ⅲ

阴坡

3000

300

15

6

8.59

11.90

1.2试验方法

1.2.1毛竹材基本密度的测定截取不同处理号样竹的下部、中部和上部竹环各1个(高约5cm ),沿中心线锯1 2cm 宽的竹条,每根均在南北2个方向取材,沿竹高锯成长宽各1 2cm 的竹块10个以

上,利用排水法测定基本密度[17]

。1.2.2

毛竹材物理力学性质的测定试材在室内气干后,加工供试验用的无疵小试样,其含水率、干缩性、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量的取样按国家标准GB /T15780-1995《竹材物理力学性质

试验方法》进行。其中,毛竹试材的顺纹抗压强度指标在欧姆斯诺(Amsler )4t 木材力学试验机上测定,抗弯强度和抗弯弹性模量力学强度测定在济南试验机生产的4t 力学试验机上测定。顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量的有效样本数分别为25个、

26个和35个。1.2.3数据处理与分析方法应用数理统计方法采用Excel 软件、SPSS10.0等统计分析软件进行数据

处理和统计分析[18]

,研究各项材性指标的差异。

2

结果与分析

2.1

立地条件对人工林毛竹材基本密度的影响

从不同立地条件毛竹材基本密度数据(表2)可以看出:Ⅲ级地毛竹材上部、中部和下部基本密度均大于Ⅱ级地和Ⅰ级地的,均值则表现为:Ⅲ级地>Ⅱ级地>Ⅰ级地。这是由于立地条件好的林木土壤养分和水分充足,竹材生长迅速,细胞腔大壁薄,细胞实质含量小,其基本密度也小。

·

477·

第4期林金春等:立地条件对人工林毛竹材物理力学性质的影响

对不同立地条件人工林毛竹材基本密度进行方差分析和多重比较(表2),结果表明:立地条件对人工林毛竹材基本密度影响极显著。3种立地条件毛竹材上部、中部、下部基本密度及其均值差异均极显著;Ⅲ级地和Ⅱ级地的毛竹材上部基本密度差异极显著,中部、下部基本密度及其均值均差异不显著;Ⅱ级地和Ⅰ级地、Ⅲ级地和Ⅰ级地的毛竹材上部、中部、下部及其均值差异均极显著。

表2不同立地条件毛竹材基本密度方差分析及Duncan法多重比较

Tab.2Variance analysis and Duncan multiple comparisons of basic density of

P.heterocycla cv.pubescens culm growing in different sites

部位Position 立地条件

Sites

均值

Average

5%显著水平

Significant level in5%

1%显著水平

Significant level in1%

F值&显著性

F value&significance

上部UpperⅠ级0.669a A73.41**Ⅱ级0.752b B

Ⅲ级0.788c C

中部MiddleⅠ级0.619a A273.35**Ⅱ级0.751b B

Ⅲ级0.756b B

下部LowerⅠ级0.550a A440.96**Ⅱ级0.666b B

Ⅲ级0.667b B

平均值AverageⅠ级0.613a A95.04**Ⅱ级0.728b B

Ⅲ级0.738b B

“**”指在0.01水平上差异极显著。“**”indicates significance of very difference(P<0.01).

表3不同立地条件毛竹材干缩性方差分析和Duncan多重比较

Tab.3Variance analysis and Duncan multiple comparisons of shrinkage properties of

P.heterocycla cv.pubescens culm growing in different sites

干缩性Shrinkage 立地条件

Sites

均值

Average

5%显著水平

Significant level at5%

1%显著水平

Significant level at1%

F值&显著性

F value&significance

径向干缩系数/%Ⅰ级0.218a A0.73 Shrinkage coefficientⅡ级0.224a A

of radial directionⅢ级0.220a A

弦向干缩系数/%Ⅰ级0.251a A2.48 Shrinkage coefficientⅡ级0.272ab A

of tangential directionⅢ级0.283b A

纵向干缩系数/%Ⅰ级0.043a A13.61**Shrinkage coefficientⅡ级0.060b B

parallel to grainⅢ级0.083c B

体积干缩系数/%Ⅰ级0.517a A5.58* Shrinkage coefficientⅡ级0.538ab AB

of volumeⅢ级0.532b B

差异干缩Ⅰ级1.168a A0.85 Ratio of tangential shrinkageⅡ级1.326a A

to radial shrinkageⅢ级1.292a A

*表示在0.05水平上差异显著,“**”表示在0.01水平上差异显著。

“*”indicates significant difference(P<0.05);“**”indicates significance difference(P<0.01).

·577

·

江西农业大学学报

第32卷

2.2

立地条件对毛竹材干缩性的影响

从不同立地条件毛竹材的干缩性能数据(表3)可以看出:Ⅰ级地毛竹材径向干缩系数、弦向干缩系数、纵向干缩系数、体积干缩系数和差异干缩系数均小于Ⅱ级地和Ⅲ级地毛竹材。对不同立地条件毛竹材干缩性能进行方差分析和多重比较(表3),结果表明:立地条件对人工林毛竹材纵向干缩系数影响极显著,对体积干缩系数影响显著,对径向干缩系数、弦向干缩系数和差异干缩影响不显著。Ⅰ级地、Ⅱ级地和Ⅲ级地毛竹材径向干缩系数、

弦向干缩系数和差异干缩差异不显著,纵向干缩系数差异极显著,体积干缩系数差异显著;Ⅲ级地和Ⅱ级地毛竹材除纵向干缩系数差异极显著外,

其它干缩性指标均差异不显著;Ⅱ级地和Ⅰ级地毛竹材除纵向干缩系数差异显著外,其它干缩性指标均差异不显著。

2.3立地条件对毛竹材主要力学性质的影响

从不同立地条件毛竹材顺纹抗压强度数据(表4)可知:3种立地条件毛竹材顺纹抗压强度从下部

至上部均呈增大趋势,

其中Ⅲ级地毛竹材各部位顺纹抗压强度均大于Ⅱ级地和Ⅰ级地的。顺纹抗压强度均值表现为:Ⅲ级地>Ⅱ级地>Ⅰ级地。这与毛竹材基本密度随立地条件的变化规律相同。由此可见:作为结构用材,

Ⅲ级地的毛竹材优于Ⅱ级地和Ⅰ级地的毛竹材。表4不同立地条件毛竹材顺纹抗压强度

Tab.4

Compression strength parallel to grain of P.heterocycla cv.pubescens culm growing in different sites

/MPa

立地条件Sites 上部Upper 中部Middle 下部Lower 平均值Average

Ⅰ级Degree Ⅰ61.456.551.456.4Ⅱ级Degree Ⅱ67.865.963.465.7Ⅲ级Degree Ⅲ

69.9

66.3

63.7

66.6

对不同立地条件人工林毛竹材力学强度进行方差分析和多重比较(表5),结果表明:立地条件对人

工林毛竹材顺纹抗压强度、

抗弯强度和抗弯弹性模量影响均极显著。Ⅰ级地和Ⅱ级地毛竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均存在极显著差异;Ⅱ级地和Ⅲ级地毛竹材顺纹抗压强度和抗弯弹性模

量差异均不显著、

抗弯强度差异极显著;Ⅰ级地和Ⅲ级地毛竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均差异极显著。根据立地条件对人工林毛竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量的影响规律,

笔者认为,培育毛竹结构材用材宜选择Ⅲ级地。

表5不同立地条件毛竹材主要力学强度方差分析及Duncan 多重比较

Tab.5

Variance analysis and Duncan multiple comparisons of main mechanical properties of P.heterocycla

cv.pubescens culm growing in different sites

力学强度Mechanical strength 立地条件Sites 均值Average 5%显著水平

Significant level at 5%1%显著水平

Significant level at 1%F 值&显著性

F value &significance

顺纹抗压强度/MPa Ⅰ级56.4a A 86.80*

Compression strength Ⅱ级65.7b B parallel to grain Ⅲ级66.6b B 抗弯强度/MPa Ⅰ级132.8a A 35.89**

Static bending

Ⅱ级146.7b B Ⅲ级

158.9c C 抗弯弹性模量/MPa Ⅰ级8878a A 11.77**

Modulus of elasticity

Ⅱ级9949b B of bending

Ⅲ级

10488

b

B

“**”指在0.01水平上差异极显著。“**”indicates significance of very difference (P <0.01).

3小结

通过对不同立地条件毛竹材物理力学性质进行测定和分析,结果表明:Ⅲ级地毛竹材基本密度大于

·677·

第4期林金春等:立地条件对人工林毛竹材物理力学性质的影响Ⅰ级地和Ⅱ级地;立地条件对毛竹材基本密度影响极显著。Ⅰ级地毛竹材径向干缩系数、弦向干缩系数、纵向干缩系数、体积干缩系数和差异干缩系数均小于Ⅱ级地和Ⅲ级地毛竹材。立地条件对人工林毛竹材纵向干缩系数影响极显著,对体积干缩系数影响显著,对径向干缩系数、弦向干缩系数和差异干缩系数影响不显著。Ⅰ级地、Ⅱ级地和Ⅲ级地毛竹材径向系数、弦向干缩系数和差异干缩系数差异不显著,

Ⅲ级地和Ⅱ级地毛竹材除纵向干缩系数差异极显著外,其它干缩性指标均差异不显著;Ⅱ级地和Ⅰ级地毛竹材除纵向干缩系数差异显著外,其它干缩性指标均差异不显著。Ⅲ级地毛竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均大于Ⅰ级地和Ⅱ级地;立地条件对毛竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量影响极显著。Ⅰ级地和Ⅱ级地毛竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均存在极显著差异;Ⅱ级地和Ⅲ级地毛竹材顺纹抗压强度和抗弯弹性模量差异均不显著、抗弯强度差异极显著;Ⅰ级地和Ⅲ级地毛竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均差异极显著。培育毛竹结构材用材宜选择Ⅲ级地。参考文献:

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M ].大连:大连海运学院出版社,1988:60-82,105-110.·

777·

常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表

(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下: ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G (7.2) 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5,因为计算的K 值将会非常的高,偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计),然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性(实验室值)(Goodman,1980) 表7.1 土的弹性特性值(实验室值)(Das,1980) 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况,横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量:E 1, E 3, ν12,ν13和G 13;正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数(实验室) 表7.3

流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ,如果土粒是可压缩的,则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态(见理论篇第三章流体-固体相互作用分析),则尽量要用比较低的K f ,不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小,并且,力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ,渗透系数k 以及K f 有如下关系: ' f f k K n t ∝ ? (7.3) 对于可变形流体(多数课本中都是将流体设定为不可压缩的)我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν (7.4) 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中,' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数,单位和速度单位一样(如米/秒) f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例,我么可以将K f 的值从其实际值(Pa 9 102?)减少,利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率(见1.7节流动与力学的相互作用)。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值,则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大,则压缩过程就慢,但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中,孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气,从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下,饱和体积模量为: n K K K f u + = (7.5) 不排水的泊松比为:

土的力学性质

土的力学性质 土的力学性质 土的力学性质是指土在外力作用下所表现的性质,主要包括压应力作用下体积缩小的压缩性和在剪应力作用下抵抗剪切破坏的抗剪性,.其次是在动荷作用下所表现的一些性质。第一节土的压缩性. 一、土压缩变形的特点与机理 土的压缩性指土在压力作用下体积压缩变小的性能。土受压后体积缩小是土中固、液、气三相组成部分中的各部分体积减小的结果(主要是气体、水分挤出、土粒相互移动靠拢的结果)。 二、压缩试验压缩定律试验方法 : 室内现场据压缩条件: 无侧向膨胀(有侧限)试验有侧向膨胀(无侧限)试验主要是室内无侧向膨胀压缩试验 土的无侧向膨胀压缩试验是先用金属环刀切取土样,然后将土样连同环刀一起放入压缩仪内,由于土样受环刀和护环等刚性护壁约束,在压缩过程中只能发生竖向压缩,不可能发生侧向膨胀.。 试验时,通过加荷装臵将压力均匀地施加到土样上,压力由小到大逐级增加,每级压力待压缩稳定后,再施加下一级压力,土的压缩量可通过微表观测,并据每级压力下的稳定变形量,计算出与各级压力相应的稳定孔隙比。 若试验前试样的截面积为A,土样原始高度为h0,原始孔隙比e0, 当加压P1后土样压缩量为△h1,土样高度由h0减小到h1=h0-△h ,相应孔隙比由e0变为e1. 由于土样压缩时不可能产生侧向膨胀,故压缩前后横截面积不变,加压过程中土的体积是不变的.即: A h0/(1+e0)=A(h0-△h1)(1+ e1) e1=e0-△h1/h0(H e0) 通过试验,求的各级压力Pi作用下,土样压缩性稳定后相应的孔隙比ei,以纵坐标表示孔隙比e, 横坐标表示压力ρ。据压缩试验数据,可绘制出孔隙比与压力的关系曲线------压缩曲线。

大学物理力学答案5

第五章基本知识小结 ⒈力矩 力对点的力矩 F r o 力对轴的力矩 F r k z ? ⒉角动量 质点对点的角动量 p r L o 质点对轴的角动量 p r k L z ? ⒊角动量定理适用于惯性系、质点、质点系 ⑴质点或质点系对某点的角动量对时间的变化率等于作用于质点或质点系的外力对该点的力矩之和 dt L d 0 外 ⑵质点或质点系对某轴的角动量对时间的变化率等于作用于质点或质点系的外力对该轴的力矩之和 dt dL z z ⒋角动量守恒定律适用于惯性系、质点、质点系 ⑴若作用于质点或质点系的外力对某点的力矩之和始终为零,则质点或质点系对该点的角动量保持不变 ⑵若作用于质点或质点系的外力对某轴的力矩之和始终为零,则质点或质点系对该轴的角动量保持不变 ⒌对质心参考系可直接应用角动量定理及其守恒定律,而不必考虑惯性力矩。 5.1.1 我国发射的第一颗人造地球卫星近地点高度d 近=439km,远地点高度d 远=2384km,地球半径R 地=6370km,求卫星在近地点和远地点的速度之比。 解:卫星在绕地球转动过程中,只受地球引力(有心力)的作用,力心即为地心,引力对地心的力矩为零,所以卫 星对地心的角动量守恒 m 月v 近(d 近+R 地)=m 月v 远(d 远+R 地) v 近/v 远=(d 远+R 地)/(d 近+R 地) =(2384+6370)/(439+6370)≈

5.1.2 一个质量为m 的质点沿着j t b i t a r ?sin ?cos 的空间曲线运动,其中a 、b 及ω皆为常数。求此质点所受的对原点的力矩。 解: )?sin ?cos (?sin ?cos /?cos ?sin /222222 r r m F r r m a m F r j t b i t a j t b i t a dt v d a j t b i t a dt r d v 5.1.3 一个具有单位质量的质点在力场 j t i t t F ?)612(?)43(2 中运动,其中t 是时间。该质点在t=0时位于原点,且速度为零。 求t=2时该质点所受的对原点的力矩。 解:据质点动量定理的微分形式,)1()( m v d v m d dt F dt j t i t t v d ]?)612(?)43[(2 k k k k i j k j i j j i i j i j i F r j i j i F j i j i r j t t i t t r dt t t j dt t t i r d dt j t t i t t dt v r d j t t i t t v dt t j dt t t i v d r t t t t v ?40)?(44?18)2(???,???,0????) ?18?4()?4?()2()2()2(?18?4?)6212(?)2423()2(?4??)2322(?)22()2(?)32(?)()(?6)2(?]?)(6?)2[(?)(6?)2()612(?)43(?34342342333 244 1233324410002232232230 2 5.1.4地球质量为×1024 kg ,地球与太阳相距149×106 km ,视地球为质点,它绕太阳做圆周运动,求地球对于圆轨道中心的角动量。 解:60 6024365)10149(2100.62924 2 r m mvr L s kgm /1065.21060 602436514920.6240422 5.1.5根据题所给的条件,求该质点对原点的角动量。 解:v r m p r L k mab k t ab k t ab m j t b i t a j t b i t a m ?)?sin ?cos () ?cos ?sin ()?sin ?cos (22 i ? j ?k ?

普通物理A试题(力学基础)

一、质点、刚体力学 1. 质点沿轨道AB 作曲线运动,速率逐渐减小,图中哪一情况正确反映了质点在C 处的加 速度?( ) 2.一质点沿x 轴的运动规律是x =t 2-4t +5,则前3s 内它的( ) A.位移和路程都是3m B. 位移和路程都是-3m C. 位移是-3m ,路程是3m D. 位移是-3m ,路程是5m 3.一轻绳跨过一定滑轮,两端各系一重物,质量分别为m 1和m 2,且m 1> m 2(不计滑轮质量 和一切摩擦),此时系统加速度为a ,今用一竖直向下的恒力F =m 1g 代替m 1,系统加速度为 a ,,则( ) A. a ,=a B. a ,>a C. a ,

大学物理力学试题

一、选择题:(每题3分) 1、某质点作直线运动的运动学方程为x =3t -5t 3 + 6 (SI),则该质点作 (A) 匀加速直线运动,加速度沿x 轴正方向. (B) 匀加速直线运动,加速度沿x 轴负方向. (C) 变加速直线运动,加速度沿x 轴正方向. (D) 变加速直线运动,加速度沿x 轴负方向. [ ] 2、一质点沿x 轴作直线运动,其v -t 曲 线如图所示,如t =0时,质点位于坐标原点,则t =4.5 s 时,质点在x 轴上的位置为 (A) 5m . (B) 2m . (C) 0. (D) -2 m . (E) -5 m. [ ] 3、图中p 是一圆的竖直直径pc 的上端点,一质点从p 开始分 别沿不同的弦无摩擦下滑时,到达各弦的下端所用的时间相比 较是 (A) 到a 用的时间最短. (B) 到b 用的时间最短. (C) 到c 用的时间最短. (D) 所用时间都一样. [ ] 4、 一质点作直线运动,某时刻的瞬时速度=v 2 m/s ,瞬时加速度2/2s m a -=, 则一秒钟后质点的速度 (A) 等于零. (B) 等于-2 m/s . (C) 等于2 m/s . (D) 不能确定. [ ] 5、 一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表示式为 j bt i at r 22+=(其中 a 、 b 为常量), 则该质点作 (A) 匀速直线运动. (B) 变速直线运动. (C) 抛物线运动. (D)一般曲线运动. [ ] 6、一运动质点在某瞬时位于矢径()y x r , 的端点处, 其速度大小为 (A) t r d d (B) t r d d (C) t r d d (D) 22d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x [ ] 7、 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动,每T 秒转一圈.在2T 时间间隔中, 其平均速度大小与平均速率大小分别为 -12 O a p

竹的力学性能

竹的力学性能 简介 种竹竹是它的大小,亮度和强度性质的极端产品。它是稳定的, 因为其腔极端轻,有弹性的建筑材料。加强隔膜和其身体 状况导致其巨大的优势,相比其他建筑材料。 guadua沙枣在世界各地有大约500个不同的种竹内数百个亚种,有时。 即使仅在哥伦比亚约25种不同的巨型竹子用于建筑。这些 也属于“guadia沙枣”我们期待在这篇文章。它生长在 hights高达1800米[神经网络],主要是在沿小溪的小森林, 而且领域和倾向。存在所谓guadua卡斯蒂利亚andguadua mecana两个亚种。它达到了约20-25米,一个直径达18 厘米tallness。 竹根每个茎生长掀起了netkind rootsystem已经达到一年后其 总tallness。之后[leitsysteme]开始lignify和它在未来 6-8年收益由于外筒壁silification线束和实力。所以竹 子也可以题为“作为lignifying巨头草。 针叶木纤维竹纤维竹质地和技术条件lignifying细胞建设是非常相似的木材原有的质感。而木材得到硬中心[Hirnholz],并成为towardsthe外弱的部分[Splintholz],竹是在其强硬的外层部分,并在其脆弱的内心部分,是什么原因导致一个更加

测试竹 材料测试评价和比较的物质条 件,对竹子的血统, 年龄,湿度内容,当 然管的直径emence 重要性。竹子的强度 特性的调查比较,不 同的结果,所以你可 以看到的结果是有很 大的波动,虽然他们 都测试同一品种的竹 子,guadua沙枣。材料参数 材料参数竹 KN /平方厘米这些信息是由斯图加特研究所FMPA分析的零排放,Pavillion。不幸的是有关于具体的物质

大学物理力学题库及答案

一、选择题:(每题3分) 1、某质点作直线运动的运动学方程为 x = 3t-5t 3 + 6 (SI),则该质点作 2、一质点沿x 轴作直线运动,其v t 曲 线如图所示,如t=0时,质点位于坐标原点, 则t=4.5 s 时,质点在x 轴上的位置为 (A) 5m . (B) 2m . (C) 0. (D) 2 m . (E) 5 m. [ b ] pc 的上端点,一质点从p 开始分 到达各弦的下端所用的时间相比 6、一运动质点在某瞬时位于矢径 r x, y 的端点处,其速度大小为 7、 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动,每 T 秒转一圈.在2T 时间间隔中, 其平均速度大小与平均速率大小分别为 (A) 2 R/T , 2 R/T . (B) 0,2 R/T (C) 0,0. (D) 2 R/T , 0. [ b ] 8 以下五种运动形式中,a 保持不变的运动是 4、 一质点作直线运动,某时刻的瞬时速度 v 2 m/s ,瞬时加速度a 2m/s , 则一秒钟后质点的速度 (B)等于 2 m/s . (D)不能确定. [ d ] (A)等于零. (C)等于 2 m/s . 5 、 一质点在平面上运动, 已知质点位置矢量的表示式为 r at i bt 2j (其中 a 、 b 为常量),则该质点作 (A)匀速直线运动. (B)变速直线运动. (C)抛物线运动. (D) 一般曲线运 动. [ b ] [d ] (A) 匀加速直线运动,加速度沿 x 轴正方向. (B) 匀加速直线运动,加速度沿 x 轴负方向. (C) 变加速直线运动,加速度沿 x 轴正方向. (D) 变加速直线运动,加速度沿 x 轴负方向. 3、图中p 是一圆的竖直直径 别沿不同的弦无摩擦下滑时, 较是 (A) 到a 用的时间最短. (B) 到b 用的时间最短. (C) 到c 用的时间最短. (D) 所用时间都一样. (A) d r dt (C) d r dt (B) (D) d r dt dx 2 .dt 2 d y dt [d ] a

大学物理力学练习

大学物理(力学)试卷 班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日成绩:_____________ 一、选择题(共27分) 1.(本题3分) 如图所示,A、B为两个相同的绕着轻绳的定滑轮.A滑轮挂一质量为M的物体,B滑轮受拉力F,而且F=Mg.设A、B两滑轮的角加速度分别为A和B,不计滑轮轴的摩擦,则有 (A) A=B. (B) A>B. (C) A<B. (D) 开始时A=B,以后A<B.[ C ] 开始就有加速度 2.(本题3分) 几个力同时作用在一个具有光滑固定转轴的刚体上,如果这几个力的矢量和为零,则此刚体 (A) 必然不会转动. (B) 转速必然不变. (C) 转速必然改变. (D) 转速可能不变,也可能改变.[ D ] 3.(本题3分) 关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是 (A)只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关. (B)取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关. (C)取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置. (D)只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关.[ C ] 4.(本题3分) 一轻绳跨过一具有水平光滑轴、质量为M的定滑轮,绳的两端分别悬有质量为m1和m2的物体(m1<m2),如图所示.绳与轮之间无相对滑动.若某时刻滑轮沿逆时针方向转动,则绳中的张力 (A) 处处相等. (B) 左边大于右边. (C) 右边大于左边. (D) 哪边大无法判断.[ C ] 5.(本题3分) 将细绳绕在一个具有水平光滑轴的飞轮边缘上,现在在绳端挂一质量为m的重物,飞轮的角加速度为.如果以拉力2mg代替重物拉绳时,飞轮的角加速度将 (A) 小于. (B) 大于,小于2. (C) 大于2. (D) 等于2.[ C ] 6.(本题3分)

竹材在建筑结构中的应用

竹材在建筑结构中的应用 发表时间:2017-08-08T10:39:47.230Z 来源:《基层建设》2017年第11期作者:李剑锟[导读] 摘要:当前的建筑机构材料已经不再满足我国可持续发展的相关要求了,绿色材料逐渐取代了传统的建筑材料,并成为了建筑行业发展的必然要求。 广西华宇建工有限责任公司 530028 摘要:当前的建筑机构材料已经不再满足我国可持续发展的相关要求了,绿色材料逐渐取代了传统的建筑材料,并成为了建筑行业发展的必然要求。文章围绕竹材的构造和力学性能相关内容展开,分析竹材改性产品,探析竹材在建筑结构中的应用,以进一步深化绿色材料在建筑结构中的应用。 关键词:竹材;建筑结构;应用我国在竹材资源的拥有量位居世界前列,竹材资源在我国具有极大的开发价值,随着科学技术在竹子生长发育环节的应用,我国的竹材资源日益丰富,并被广泛用于了社会各领域。竹子不仅能够用来生产手工艺品,还能够对其进行加工用于建筑装饰以及建筑施工中,其成为了我国建筑行业发展中的新宠。 一、竹材的构造和力学性能分析(一)竹材的构造分析 竹子在日常生活中十分常见,其主体部分是竹杆,而竹节和节间又是竹杆的主要组成因子。节间部分被称之为竹壁,主要由竹青、竹肉和竹黄等组成,其中,竹壁的外延部分便是竹青,竹青的存在能够让竹子的表面呈现出绿色状态。竹青部位的组织比较紧密,质地也比较坚硬并且表面是比较光滑的,常被用来编制一些家居用品和装饰品,比如护栏,装物体的筐等。竹黄,呈黄色,位于竹壁内侧,其组织比较松散脆弱。而竹肉则位于前面两者之间,其力学强度较大,是竹壁的主要组成部分,竹材的物理力学性质也主要体现在此部分。竹子在使用过程中,每一部分的用途都不一样,其具有一定的变异性。其中竹杆的变化是呈线性的,竹壁的厚度是从下至上递减的,竹节内部中还有一层膜,主要是用来增强竹材资源的韧劲的,以避免竹子出现开裂和曲折问题。(二)竹材的力学性能介绍竹材资源拥有比较细致浓密的纤维,虽然质量比较轻,但是质地较强,并且具有一定的弹性,力学性质较佳,能够被很好的用于工程建筑结构中。在力学强度方面,主材资源与其他钢筋材料相比,只略略低于钢筋,但其钢重又强于其他工程材料。竹材资源的顺纹抗拉强度高达150Mpa,容许应力高达29.4Mpa,受弯极限强度是109Mpa,弹性模量为1.7%,顺纹受压极限强度是12495Mpa,6号竹材资源的受弯极限强度是12397Mpa。 二、竹材改性产品分析 纯天然的竹子并不适合直接用于建筑工程中,天然的竹子韧性还不够,还需要对其进行加工处理,进一步提升其韧性,将竹子的卓越性能全部发挥出来并改善其缺陷后,才能被广泛使用。在当前的竹材资源使用中,竹材的改性工序主要分为三个步骤,第一个步骤是沿着竹子的纤维生长方向对其剥除部分进行分层,并将其分成两到四个部分。第二个步骤是为了改变竹子的形状,需要利用蒸汽对其进行软化,同时在此环节中对竹子进行防腐蚀和防虫蛀处理。第三个步骤是根据天然竹子的原状截面进行热压工艺处理,并将其制成板状。经过上述三个步骤的改性之后,竹材资源的拉升强度、拉升模量、抗弯强度、抗弯模量、抗压强度、抗剪强度等性能都能够得到明显提升。对竹子进行改性处理之后,能够制成竹材人造板和重组竹,这两种经过加工处理后的竹材资源的性能和结构都会发生改变,并且能够满足建筑结构的建造要求。天然竹子的直径较小,并且其内部是空心的,其纯天然姿态并不适合作为建筑结构的构件,而需要将其改造为人造板并将其加工成不同几何形态的构成单元,以消除其在各方面的异性和缺点。比如,竹编胶合板,需要剔除竹子的竹青和竹黄,仅剩下竹篾并将其编织成竹席,等到干燥之后浸胶,再进行热压处理之后即可。 三、竹材在建筑结构中的应用分析竹材资源在建筑工程中的使用时间已经比较长了,比如在我国香港,随处可见由竹子组成的结构,外墙修补和装饰工程中也到处可见竹材资源。在亚洲的部分国家其建筑屋面的材料也是由竹子和混凝土所构成的,哥斯达黎加由竹子所构成的廉价房屋较多。竹子凭借自身的优越性能而被广泛用于建筑结构中,并被认为是绿色化、环保化的工程结构材料。(一)竹质地板 在我国,并不是所有的地板都是由木材制成的,用竹子制成的地板也比较多。与木质地板相比,竹质地板的光滑性和抗弯性能都更强,其耐久性也更高。在处理竹质地板时需要经过众多的工序,并要对竹子进行加工处理。具体而言,竹质地板所经历的工序有20多道,比如精选竹条、加压成型、抛光以及表面上光等。在处理竹条时使用的方法是超高温处理,这能够有效改变其碳化着色,杀死竹子内部的蛀虫并且其能够根据用户的喜好来塑造地板的性质和形状。(二)竹子在混凝土双向板中的应用分析在建筑结构中,混凝土双向板的使用较多,但传统的混凝土双向板在使用过程中的防水性能还有待提升。将竹子应在混凝土双向板中,需要先对竹子进行改性处理,其具体过程如下。第一步,先按照夹板的尺寸劈裂竹杆,并将其表面进行粗糙处理,然后在其表面涂刷一层沥青,让其具备防水性能。第二步,浇筑混凝土,先将由竹子所制成的夹板按照一定的间距要求放在模板内,并用短铜线对其进行交叉捆绑,将其固牢,然后再将混凝土浇筑在模板内。第三步,对浇筑后的混凝土进行振捣密实处理,并根据保护层的需求来确定其厚度。经过上述步骤的处理之后,竹子的弹性模量和拉升强度会发生改变,双向板的弹性极限会增大,整个板的荷载能力也会提升,并且不会出现脆性剪切破坏问题。竹子在混凝土双向板中的应用不仅能够增强板的防水性能,而且能够从整体上提升板的质量。(三)竹篾在水泥储水箱中的应用分析据相关报道表明,在1983年6月便已经有人在制作储水箱时使用竹篾了。在此储水箱中使用到了长度不一的竹篾,将这些竹篾编织成网之后弯成圆柱状的竹笼,最然后再在竹网内外侧涂抹一层树脂。最后再将其与水泥施工结合起来,其主要施工程序是现在竹网底部进行水泥施工工序,遵循由下到上原则,水箱的顶部与护臂是由砂浆做成的,砂浆的配比是水泥:砂=1:2,。当完成施工后对其进行养护,利用此结构所建制的水箱能够使用10几年,并且不会出现任何问题。(四)竹纤维水泥基复合板

大学物理-力学练习

质点力学 1. 一质点沿直线运动,运动方程为。试求: (1)第内位移和平均速度;(2)末及末的瞬时速度,第内的路程; (3)末的瞬时加速度和第内的平均加速度。 2.一个正在沿直线行驶的汽船,关闭发动机后,由于阻力作用,得到一个与速度反向、大小与船速平方成正比的加速度,即,k为常数.关闭发动机的时刻作为计时起点,且关闭时船的速度大小为,试求:(1)t时刻的速度大小;(2)在时间t内,船行驶的距离。 3. 质量为的物体,最初静止于,在力 (k为常数)作用下沿直线运动。求物 体在处的速度大小。 4. 一质量为的小球以速率从地面开始竖直向上运动。在运动过程中,小 球所受空气阻力大小与速率成正比,比例系数为。求: (1)小球速率随时间的变化关系; (2)小球上升到最大高度所花的时间。

5. 光滑的水平桌面上放置一固定的圆环带,半径为。一物体帖着环带内 侧运动,物体与环带间的滑动摩擦因数为。将物体经过环带内侧的点的时刻作为计时起点,且一直此时刻物体的速率为。求时刻物体的速率;以及从A点开始所经过的路程。 6. 用棒打击质量,速率等于的水平飞来的球,球竖直向上飞到击球点上 方的高度。求棒给予球的冲量多大?设球与棒的接触时间为,求球受到的平均冲力?(忽略球所受到的空气阻力。) 7. 在实验室内观察到相距很远的一个质子(质量为)和一个氦核(质量 为4)沿一直线相向运动,速率都是,求两者能达到的最近距离。 8. 如图所示,有一个在竖直平面上摆动的单摆。问:(1)摆球对悬挂点的角动量守恒吗?(2)求出t时刻小球对悬挂点的角动量的方向,对于不同的时刻,角动量的方向会改 变吗?(3)计算摆球在θ角时对悬挂点角动量的变化率。 l θ m

普通物理学教程力学课后答案高等教育出版社第三章动量

第三章 动量定理及其守恒定律 习题解答 3.5.1 质量为2kg 的质点的运动学方程为 j t t i t r ?)133(?)16(22+++-= (单位:米,秒) , 求证质点受恒力而运动,并求力的方向大小。 解:∵j i dt r d a ?6?12/22+== , j i a m F ?12?24+== 为一与时间无关的恒矢量,∴质点受恒力而 运动。 F=(242+122)1/2=125N ,力与x 轴之间夹角为: '34265.0/?===arctg F arctgF x y α 3.5.2 质量为m 的质点在o-xy 平面内运动,质点的运动学方程为:j t b i t a r ?sin ?cos ωω+= ,a,b, ω为正常数,证明作用于质点的合力总指向原点。 证明:∵r j t b i t a dt r d a 2222)?sin ?cos (/ωωωω-=+-== r m a m F 2ω-==, ∴作用于质点的合力总指向原点。 3.5.3 在脱粒机中往往装有振动鱼鳞筛,一方面由筛孔漏出谷粒,一方面逐出秸杆,筛面微微倾斜,是为了从较低的一边将秸杆逐出,因角度很小,可近似看作水平,筛面与谷粒发生相对运动才可能将谷粒筛出,若谷粒与筛面静摩擦系数为0.4,问筛沿水平方向的加速度至少多大才能使谷物和筛面发生相对运动? 解:以地为参考系,设谷物的质量为m ,所受到的最大静摩擦力为 mg f o μ=,谷物能获得的最大加速度为 2/92.38.94.0/s m g m f a o =?===μ ∴筛面水平方向的加速度至少等于3.92米/秒2, 才能使谷物与筛面发生相对运动。 3.5.3 题图 3.5.4题图 3.5.4 桌面上叠放着两块木板,质量各为m 1 ,m 2,如图所示,m 2和桌面间的摩擦系数为μ2,m 1和m 2 间的摩擦系数为μ1,问沿水平方向用多大的力才能把下面的木板抽出来。 解:以地为参考系,隔离m 1、m 2,其受力与运动情况如图所示,

土石坝中土石料的物理力学性质

土石坝中土石料的物理力学性质 摘要 随着筑坝技术的发展,近代的高土石坝大量地使用了当地的粗颗粒土石料(以下简称土石料)。铁路、公路以及一些高层、重型建筑物,目前也遇到了此类材料的问题。“土石料”一词,一般泛指诸如砂卵石、石料、石碴料、风化料、砾质土、冰磺土以至人工掺合土等粗颗粒的土石材料。其最大粒径一般都超过75(60)毫米而达到600甚至800毫米以上。近年来,由于筑坝技术的发展,对筑坝材料的要求已逐渐放宽。土石料中的物理力学性质对土石坝的设计,施工有很大的影响,所以我们要修好土石坝,必须研究清楚土石坝的各种物理力学性质。 关键字 土石料砂卵石石碴料风化料物理力学性质

类型 土石坝常按坝高、施工方法或筑坝材料分类。 土石坝按照坝高分类,土石坝按坝高可分为:低坝、中坝和高坝。我国《碾压式土石坝设计规范》(SL 274-2001)规定:高度在30米以下的为低坝;高度在30米~70米之间的为中坝;高度超过70米的为高坝。 土石坝按其施工方法可分为:碾压式土石坝;冲填式土石坝;水中填土坝和定向爆破堆石坝等。应用最为广泛的是碾压式土石坝。 按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类,碾压式土石坝可分为以下几种主要类型: 1)、均质坝。坝体断面不分防渗体和坝壳,基本上是由均一的黏性土料(壤土、砂壤土)筑成。 2)、土质防渗体分区坝。即用透水性较大的土料作坝的主体,用透水性极小的黏土作防渗体的坝。包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝。防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙坝。防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝,是高、中坝中最常用的坝型。 3)、非土料防渗体坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土

岩石力学性质试验指导书

实验一岩石单轴抗压强度试验 1.1 概述 当无侧限岩石试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时,单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度,即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。 在测定单轴抗压强度的同时,也可同时进行变形试验。 不同含水状态的试样均可按本规定进行测定,试样的含水状态用以下方法处理: (1)烘干状态的试样,在105~1100C下烘24h。 (2)饱和状态的试样,使试样逐步浸水,首先淹没试样高度的1/4,然后每隔2h分别升高水面至试样的1/3和1/2处,6h后全部浸没试样,试样在水下自由吸水48h;采用煮沸法饱和试样时,煮沸箱内水面应经常保持高于试样面,煮沸时间不少于6h。 1.2 试样备制 (1)试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块,试件备制中不允许有人为裂隙出现。按规程要求标准试件为圆柱体,直径为5cm,允许变化范围为4.8~5.2cm。高度为10cm,允许变化范围为9.5~10.5cm。对于非均质的粗粒结构岩石,或取样尺寸小于标准尺寸者,允许采用非标准试样,但高径比必须保持=2:1~2.5:1。 (2)试样数量,视所要求的受力方向或含水状态而定,一般情况下必须制备3个。 (3)试样制备的精度,在试样整个高度上,直径误差不得超过0.3mm。两端面的不平行度最大不超过0.05mm。端面应垂直于试样轴线,最大偏差不超过0.25度。 1.3 试样描述 试验前的描述,应包括如下内容: (1)岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小,胶结物性质等特征。 (2)节理裂隙的发育程度及其分布,并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。 (3)测量试样尺寸,并记录试样加工过程中的缺陷。 1.4 主要仪器设备 试样加工设备:钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。 量测工具与有关检查仪器: 游标卡尺、天平(称量大于500g,感量0.01g),烘箱和干燥箱,水槽、煮沸设备。 加载设备: 压力试验机。压力机应满足下列要求: (1)有足够的吨位,即能在总吨位的10%~90%之间进行试验,并能连续加载且无冲击。 (2)承压板面平整光滑且有足够的刚度,其中之一须具有球形座。承压板直径不小于试样直径,且也不宜大于试样直径的两倍。如大于两倍以上时需在试样上下端加辅助承压板,辅助承压板的刚度和平整光滑度应满足压力机承压板的要求。 (3)压力机的校正与检验应符合国家计量标准的规定。 1.5 试验程序 (1)根据所要求的试样状态准备试样。 (2)将试样置于压力机承压板中心,调整有球形座的承压板,使试样均匀受力。

岩石的基本物理力学性质

岩石的基本物理力学性质 岩石的基本物理力学性质是岩体最基本、最重 要的性质之一,也是岩体力学中研究最早、最完善 的力学性质。 岩石密度:天然密度、饱和密度、 质量指标密度、重力密度 岩石颗粒密度 孔隙性孔隙比、孔隙率 含水率、吸水率 水理指标 渗透系数 抗风化指标软化系数、耐崩解性指数、膨胀率 抗冻性抗冻性系数 单轴抗压强度 单轴抗拉强度 抗剪强度 三向压缩强度 岩石的基本物理力学性质 ◆岩石的变形特性 ◆岩石的强度理论 试验方法参照标准:《工程岩体试验方法标准》(GB/T 50266-99)。 第二章岩石的基本物理力学性质 第一节岩石的基本物理性质 第二节岩石的强度特性 第三节岩石的变形特性

第四节岩石的强度理论 回顾----岩石的基本构成 岩石是自然界中各种矿物的集合体,是天然地质作用的产物,一般而言,大部分新鲜岩石质地均坚硬致密,空隙小而少,抗水性强,透水性弱,力学强度高。 岩石是构成岩体的基本组成单元。相对于岩体而言,岩石可看作是连续的、均质的、各向同性的介质。 岩石的基本构成:由组成岩石的物质成分和结构两大方面来决定的。 回顾----岩石的基本构成 一、岩石的物质成分 ●岩石是自然界中各种矿物的集合体。 ●岩石中主要的造岩矿物有:正长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、方解石、白云石、高岭石等。 ●岩石中的矿物成分会影响岩石的抗风化能力、物理性质和强度特性。 ●岩石中矿物成分的相对稳定性对岩石抗风化能力有显著的影响,各矿物的相对稳定性主要与化学成分、结晶特征及形成条件有关。 回顾----岩石的基本构成 二、岩石的结构 是指岩石中矿物(及岩屑)颗粒相互之间的关系,包括颗粒的大小、性状、排列、结构连结特点及岩石中的微结构面(即内部缺陷)。其中,以结构连结和岩石中的微结构面对岩石工程性质影响最大。 回顾----岩石的基本构成 ●岩石结构连结 结晶连结和胶结连结。 结晶连结:岩石中矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起,如岩浆岩、大部分变质岩及部分沉积岩的结构连结。这种连结结晶颗粒之间紧密接触,故岩石强度一般较大,但随结构的不同而有一定的差异。 胶结连结:指颗粒与颗粒之间通过胶结物在一起的连结。对于这种连结的岩石,其强度主要取决于胶结物及胶结类型。从胶结物来看,硅质铁质胶结的岩石强度较高,钙质次之,而泥质胶结强度最低。 回顾----岩石的基本构成 ●岩石中的微结构 岩石中的微结构面(或称缺陷),是指存在于矿物颗粒内部

大学物理力学

力学 选择题 0587. 如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动.设该人以匀速率0v 收绳,绳不伸长、湖水 静止,则小船的运动是 (A) 匀加速运动. (B) 匀减速运动. (C) 变加速运动. (D) 变减速运动. (D) 匀速直线运动. [ C ] 0329. 几个不同倾角的光滑斜面,有共同的底边,顶点也在同一竖直面上.若使一物体(视为质点)从斜面上端由静止滑到下端的时间最短,则斜面的倾角应选 (A) 60°. (B) 45°. (C) 30°. (D) 15°. [ B ] 0604. 某物体的运动规律为t k t 2 d /d v v -=,式中的k 为大于零的常量.当0=t 时,初速为v 0,则速度v 与时间t 的函数关系是 (A) 0221v v += kt , (B) 0221 v v +-=kt , (C) 0 2121v v +=kt , (D) 021 21v v + -=kt [ C ] 0602.质点作曲线运动,r 表示位置矢量,v 表示速度,a 表示加速度,S 表示路程,a 表 示切向加速度,下列表达式中, (1) a t = d /d v , (2) v =t r d /d , (3) v =t S d /d , (4) t a t =d /d v . (A) 只有(1)、(4)是对的. (B) 只有(2)、(4)是对的. (C) 只有(2)是对的. (D) 只有(3)是对的. [ D ] 0343.下列说法哪一条正确? (A) 加速度恒定不变时,物体运动方向也不变. (B) 平均速率等于平均速度的大小. (C) 不管加速度如何,平均速率表达式总可以写成(v 1、v 2 分别为初、末速率) ()2/21v v v +=. (D) 运动物体速率不变时,速度可以变化. [ B ] 0616. 一小珠可在半径为R 竖直的圆环上无摩擦地滑动,且圆环能以其竖直直径为轴转动.当圆环以一适当的恒定角速度ω 转动,小珠偏离圆环转轴而且相对圆环静止时,小珠所在处圆环半径偏离竖直方向的角度为 (A) π21= θ. (B) ).arccos(2 ωθR g = (C) )arctg(2 g R ωθ=. (D) 需由小珠的质量m 决定. [ B ]

常用土层和岩石物理力学性质

(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下: ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G (7.2) 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5,因为计算的K 值将会非常的高,偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计),然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性(实验室值)(Goodman,1980) 表7.1 土的弹性特性值(实验室值)(Das,1980) 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况,横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量:E 1, E 3, ν12,ν13和G 13;正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用

各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数(实验室) 表7.3 流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ,如果土粒是可压缩的,则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态(见理论篇第三章流体-固体相互作用分析),则尽量要用比较低的K f ,不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小,并且,力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ,渗透系数k 以及K f 有如下关系: ' f f k K n t ∝ ? (7.3) 对于可变形流体(多数课本中都是将流体设定为不可压缩的)我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν (7.4) 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中,' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数,单位和速度单位一样(如米/秒) f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例,我么可以将K f 的值从其实际值(Pa 9 102?)减少,利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率(见1.7节流动与力学的相互作用)。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值,则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大,则压缩过程就慢,但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中,孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气,从而明显的使体积模量减小。

岩石的基本物理力学性质及其试验方法

第一讲岩石的基本物理力学性质及其试验方法(之一) 一、内容提要: 本讲主要讲述岩石的物理力学性能等指标及其试验方法,岩石的强度特性。 二、重点、难点: 岩石的强度特性,对岩石的物理力学性能等指标及其试验方法作一般了解。 一、概述 岩体力学是研究岩石和岩体力学性能的理论和应用的科学,是探讨岩石和岩体对其周围物理环境(力场)的变化作出反应的一门力学分支。 所谓的岩石是指由矿物和岩屑在长期的地质作用下,按一定规律聚集而成的自然体。由于成因的不同,岩石可分成火成岩、沉积岩、变质岩三大类。岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。通常认为岩体是由岩石和结构面组成。所谓的结构面是指没有或者具有极低抗拉强度的力学不连续面,它包括一切地质分离面。这些地质分离面大到延伸几公里的断层,小到岩石矿物中的片理和解理等。从结构面的力学来看,它往往是岩体中相对比较薄弱的环节。因此,结构面的力学特性在一定的条件下将控制岩体的力学特性,控制岩体的强度和变形。 【例题1】岩石按其成因可分为( )三大类。 A. 火成岩、沉积岩、变质岩 B. 花岗岩、砂页岩、片麻岩 C. 火成岩、深成岩、浅成岩 D. 坚硬岩、硬岩、软岩答案:A 【例题2】片麻岩属于( )。 A. 火成岩 B. 沉积岩 C. 变质岩 答案:C 【例题3】在一定的条件下控制岩体的力学特性,控制岩体的强度和变形的是( )。 A. 岩石的种类 B. 岩石的矿物组成 C. 结构面的力学特性 D. 岩石的体积大小答案:C 二、岩石的基本物理力学性质及其试验方法 (一)岩石的质量指标 与岩石的质量有关的指标是岩石的最基本的,也是在岩石工程中最常用的指标。 1 岩石的颗粒密度(原称为比重) 岩石的颗粒密度是指岩石的固体物质的质量与其体积之比值。岩石颗粒密度通常采用比重瓶法来求得。其试验方法见相关的国家标准。岩石颗粒密度可按下式计算 2 岩石的块体密度 岩石的块体密度是指单位体积岩块的质量。按照岩块含水率的不同,可分成干密度、饱和密度和湿密度。 (1)岩石的干密度 岩石的干密度通常是指在烘干状态下岩块单位体积的质量。该指标一般都采用量积法求得。即将岩块加工成标准试件(所谓的标准试件是指满足圆柱体直径为48~54mm,高径比为2.0~2.5,含大颗粒的岩石,其试件直径应大于岩石最大颗粒直径的10倍;并对试件加工具有以下的要求;沿试件高度,直径或边长的误差不得大于0.3mm;试件两端面的不平整度误差不得大于0.05mm;端面垂直于试件轴线,最大偏差不得大于0.25。)。测量试件直径或边长以及高度后,将试件置于烘箱中,在105~110℃的恒温下烘24h,再将试件放入干燥器内冷却至重温,最后称试件的质量。岩块干

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