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强夯法加固可液化砂质粉土地基试验研究

矿业科学学报 2024年第3期9卷 361-369页

作者：王家磊张合青余虔韩进宝刘洋姚妙娴北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 民航机场规划设计研究总院有限公司北京100029 机场工程安全与长期性能交通运输行业野外科学观测研究基地北京100029

针对北京大兴机场飞行区地基存在可液化砂质粉土层,研究采用低能级、小夯距和少击数的强夯法对其进行处理。为了评价夯击效果,确定强夯过程中的夯击参数,选择1000 kN·m和2000 kN·m两个能级的夯击能,每个夯击能级设定4、6、8、10和12... 详细信息

针对北京大兴机场飞行区地基存在可液化砂质粉土层,研究采用低能级、小夯距和少击数的强夯法对其进行处理。为了评价夯击效果,确定强夯过程中的夯击参数,选择1000 kN·m和2000 kN·m两个能级的夯击能,每个夯击能级设定4、6、8、10和12击数。同时,设置夯击能1000 kN·m条件下夯击数4、6和8,用以研究地表冻土层对夯击效果的影响,在试验区分别进行了全深度标准贯入、面波、干密度试验检测。试验结果表明:强夯后的砂质粉土地基具有更大的密实度、传播波速和抗液化能力。其中,夯击能1000 kN·m和2000 kN·m作用下的最佳夯击数分别为10和8,对应的强夯影响深度为4.5 m和5.5 m,消除液化的深度则为4.3 m和5.3 m。而在检测指标上,标准贯入试验要求在1000 kN·m和2000 kN·m夯击能作用下,4.5 m和5.5 m全深度标准贯入击数平均值不少于10和12。最佳夯击次数作用下原地基表层的干密度不低于1.45 g/cm3。研究结果推荐在机场跑道区域采用2000 kN·m强夯能级进行地基处理,而停机坪和滑行道区域采用1000 kN·m强夯能级进行地基处理。

关键词：液化地基强夯法标准贯入面波检测

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不同区域粉土累积塑性应变预测模型

公路交通科技 2024年第7期41卷 56-64页

作者：余虔曹正龙寇璟媛高妍婕马新岩民航机场规划设计研究总院有限公司北京101312 机场工程安全与长期性能交通运输行业野外科学观测研究基地北京100029 同济大学交通运输工程学院上海201804 山东省机场管理集团有限公司山东济南250107 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

机场道基在长期服役过程中,不同区域粉土的累积塑性应变发展有显著差异。目前研究中鲜有考虑粉土区域性差异影响,尚未有预测模型能够对不同区域机场的道基粉土进行统一量化和预测。为确定影响粉土累积塑性应变的关键指标,有针对性地预... 详细信息

机场道基在长期服役过程中,不同区域粉土的累积塑性应变发展有显著差异。目前研究中鲜有考虑粉土区域性差异影响,尚未有预测模型能够对不同区域机场的道基粉土进行统一量化和预测。为确定影响粉土累积塑性应变的关键指标,有针对性地预测各区域粉土塑性应变,保证道基的长期服役性能,从华北地区3个不同机场取现场道基粉土,开展了不同区域和不同黏粒含量下粉土的动三轴试验,以揭示了不同条件下粉土累积塑性应变发展规律;通过SPSS灰色关联分析探究了不同区域粉土的矿物成分、颗粒级配、液塑限、最优含水率和最大干密度等指标与其循环荷载下最终累积应变的相关性,确定了黏粒含量为关键评价指标;基于试验结果建立了最终累积塑性应变预测模型。结果表明:不同区域粉土的颗粒级配、液塑限和最大干密度均有显著差异;循环荷载下累积塑性应变也差异显著,且受动应力影响;通过灰色关联分析,确定了以黏粒含量作为评价各地粉土最终累积塑性应变的量化指标;基于不同黏粒含量的动三轴试验结果,建立了考虑区域差异和动应力幅值的最终累积塑性应变预测模型。该预测模型能较好适用于不同区域机场道基粉土,基于当地粉土黏粒含量情况,较为准确地预测其长期服役过程中的累积塑限应变。

关键词：道路工程累积塑性应变动三轴试验粉土区域性差异黏粒含量灰色关联分析

高速列车通过不同隧道衬砌结构时气动效应特性研究

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隧道建设（中英文） 2024年第7期44卷 1440-1453页

作者：李飞龙姜昌山余虔韩进宝张合青骆建军王锦华北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 民航机场规划设计研究总院有限公司北京100029 机场工程安全与长期性能交通运输行业野外科学观测研究基地北京101312

为研究隧道衬砌结构上的气动压力时空特征和不同影响因素下气动效应的变化规律,基于滑移网格技术、有限体积法理论以及非定常、黏性、可压缩性N-S方程和RNG湍流方程,建立精细化的隧道-列车流固耦合数值计算模型,通过动模型试验验证数值... 详细信息

为研究隧道衬砌结构上的气动压力时空特征和不同影响因素下气动效应的变化规律,基于滑移网格技术、有限体积法理论以及非定常、黏性、可压缩性N-S方程和RNG湍流方程,建立精细化的隧道-列车流固耦合数值计算模型,通过动模型试验验证数值计算的合理性。研究表明:1)全过程压力云图和流场云图可清晰地揭示出气动压力波的传播过程及特性;2)基于列车长度修正了最大压缩波的既有经验公式,提出列车摩阻因数为2.255 Pa/m;3)拟合出了不同隧道衬砌结构下压力峰峰值衰减率与循环周期数的关系式,为后期分析气动荷载对衬砌结构的疲劳损伤奠定了理论基础;4)揭示出列车尾部完全驶出隧道后或长隧道中管片结构上的气动压力峰值相较于模筑衬砌隧道中的气动压力峰值衰减更快,盾构隧道出口外20 m和50 m处的微气压波幅值相较于模筑衬砌隧道降低1.53%~5.5%。

关键词：高速列车模筑衬砌隧道盾构隧道数值模拟气动压力峰值微气压波

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逐级降温工况下道基含盐砾质土盐-冻胀特性

长安大学学报（自然科学版） 2024年第1期44卷 36-46页

作者：韩进宝王利鑫张莎莎余虔寇璟媛姚妙娴王运朋民航机场规划设计研究总院有限公司北京100120 长安大学公路学院陕西西安710064

为探明多因素影响下道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形特性及特征温度,基于天然级配、剔除大于60 mm粒径颗粒级配及添加5%含量(质量分数)细颗粒级配3种试样,分别开展3种含水率、7种不同含盐量条件下的盐-冻胀试验及冻结温度测定试验... 详细信息

为探明多因素影响下道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形特性及特征温度,基于天然级配、剔除大于60 mm粒径颗粒级配及添加5%含量(质量分数)细颗粒级配3种试样,分别开展3种含水率、7种不同含盐量条件下的盐-冻胀试验及冻结温度测定试验,结合PFC3D数值模拟,探究颗粒级配、含水率、含盐量对道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形规律及冻结温度特性的影响,并揭示其作用机理。研究结果表明:含硫酸盐砾质混合料的冻结温度主要受土体含盐量、含水率所对应的等效硫酸钠质量分数的影响;由于受试验降温方式及试样低含水率、低含盐量的综合影响,试验中未能监测到土试样的过冷温度;道基含硫酸盐砾质混合料的宏观盐胀温度低于冻结温度,添加5%含量细粒土试样的冻结温度略低于其他2种试样,3种试样的冻结温度为-1.58℃~0℃;试验土体的盐-冻胀变形率整体随含盐量、含水率的升高而增大,仅剔除大于60 mm粒径颗粒级配的盐-冻胀变形率与天然级配整体相差不大,而添加5%含量细颗粒使土体的盐-冻胀变形率提高3%~30%,提高程度受土试样含水率和含盐量的影响较大;5%含量细颗粒填充了试样中的大孔隙,减小了孔隙体积,对道基含硫酸砾质混合料的盐-冻胀敏感作用程度显著,道基填筑工程中应严格控制填料中的细粒土含量。

关键词：道路工程道基填料试验研究砾质混合料盐-冻胀量冻结温度

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考虑颗粒破碎的砂土UH模型及其参数反演

岩土工程学报 2023年第1期45卷 134-143,I0009页

作者：熊海斌余虔张升童晨曦兰鹏刘光庆中南大学土木工程学院湖南长沙410075 民航机场规划设计研究总院有限公司北京101312 福建兆翔机场建设有限公司福建厦门361000

颗粒破碎对粒状土临界状态的影响十分显著,研究认为在e-lnp空间内,粒状土的临界状态线会随着破碎的进行向下漂移,而捕捉颗粒破碎量与临界状态线漂移量之间的一一映射关系是一项巨大的挑战。通过引入颗粒破碎参数eB对砂土UH模型进行了修... 详细信息

颗粒破碎对粒状土临界状态的影响十分显著,研究认为在e-lnp空间内,粒状土的临界状态线会随着破碎的进行向下漂移,而捕捉颗粒破碎量与临界状态线漂移量之间的一一映射关系是一项巨大的挑战。通过引入颗粒破碎参数eB对砂土UH模型进行了修正,并将其嵌入实数编码免疫遗传算法(RIGA)中,构建了RIGA-MUH模型,提出了可获取不同破碎程度下临界状态线的新方法。为得到更加准确的临界状态参数,模型通过调整粒状土临界状态下在误差函数中的权重比进行优化改进,并通过Toyoura砂和Cambria砂的常规排水三轴压缩试验结果,验证模型的稳定性、合理性和准确性。结果表明,该模型可以得到某一颗粒破碎量下精度较高的临界状态线,为提出考虑颗粒破碎的本构方程提供一种新方法。

关键词：颗粒破碎临界状态 UH模型实数编码免疫遗传算法参数反演

飞机荷载作用下湿化对粉土道基应力响应的影响

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工程科学与技术 2023年第3期55卷 87-99页

作者：罗其奇张升李强叶新宇张兴胜余虔中南大学土木工程学院湖南长沙410075 北京新机场建设指挥部北京102600 呼和浩特机场建设管理投资有限公司内蒙古呼和浩特010000 民航机场规划设计研究总院有限公司岩土工程所北京100020 机场工程安全与长期性能交通运输行业野外科学观测研究基地北京100020

中国西北、华北地区因地制宜,选取粉土作为道基填料,在机场的服役过程中,“锅盖效应”或降雨入渗等易引发局部积水而使粉土道基湿化。在飞机荷载作用下,粉土湿化对不同跑道结构参数的道基应力响应影响显著。本文通过自研的湿化粉土道基... 详细信息

中国西北、华北地区因地制宜,选取粉土作为道基填料,在机场的服役过程中,“锅盖效应”或降雨入渗等易引发局部积水而使粉土道基湿化。在飞机荷载作用下,粉土湿化对不同跑道结构参数的道基应力响应影响显著。本文通过自研的湿化粉土道基加载模型试验系统,研究了粉土不同湿化程度的土体应力响应特征,并且建立数值仿真模型,分析了道面板相互作用机制,面层和基层厚度、刚度等不同跑道结构参数下湿化对道基敏感区域应力响应特征的影响规律。结果表明:道面板间接缝传荷能力对道基应力响应的影响较小。粉土湿化促进了道基中的应力叠加效应,也增加了道基应力响应对跑道结构参数变化的敏感性,但降低了应力响应深度对跑道结构参数变化的敏感性。在受荷较大的道面板中心点下,粉土湿化下水泥道面板刚度对道基应力响应的影响较小,基层弹性模量是道基应力响应的主要影响因素;面层厚度和基层厚度是受荷道面板外侧角点下道基应力响应的主要影响因素,合理的基层参数能有效地降低湿化对道基受力状态的影响。研究成果能为机场工程跑道结构设计、优化及道基病害处理等提供技术依据。

关键词：跑道结构参数粉土道基湿化应力响应影响区域

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基于服役需求的机场粉土道基临界动应力研究

铁道科学与工程学报 2023年第3期20卷 950-960页

作者：雷宇刘希重宣明敏余虔叶新宇张升中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中建三局集团有限公司湖北武汉430074 民航机场规划设计研究总院有限公司北京101312 机场工程安全与长期性能交通运输行业野外科学观测研究基地北京100029 中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075

在循环荷载作用下土样应变发展特性的研究中,安定理论被广泛应用。通过该理论将塑性应变发展状态进行划分,可确定临界动应力。但该传统方法忽略了工程中的服役需求,其取值未考虑在临界动应力范围内,道基土体变形的持续发展,最终超过允... 详细信息

在循环荷载作用下土样应变发展特性的研究中,安定理论被广泛应用。通过该理论将塑性应变发展状态进行划分,可确定临界动应力。但该传统方法忽略了工程中的服役需求,其取值未考虑在临界动应力范围内,道基土体变形的持续发展,最终超过允许变形,引起道面板错缝、跑道断裂等问题。针对以上问题开展大型动三轴试验,获得道基粉土在不同压实度、围压、制样方法和动应力下变形发展规律,结合服役需求中的破坏应变,提出考虑道基服役需求的临界动应力模型,主要结论有:1)压实度和围压对最终塑性应变均有较大影响,且与应变有较好的指数关系。考虑压实度、围压和动应力幅值建立的最终应变预测模型能较好地反映试验结果;2)制样方法对塑性应变的发展有明显的影响,在动应力小于180 kPa时应变差在0.2%左右,而在动应力较大时,不同制样方法之间应变差异显著增大,最大可超过2%,远大于规范中最大允许差异沉降值0.1%~0.2%。实际工程中多压实工法处理道基,可能导致道基在长期荷载作用下产生较大的差异沉降;3)基于服役需求提出的临界动应力在道基沉降值和差异沉降值上均符合规范要求,且与传统方法临界动应力计算结果相比,相同条件下动应力值约为80%,对应塑性变形增长速率仅为40%,充分考虑机场服役需求,取值更加严谨,对实际工程更具指导意义。

关键词：破坏应变压实度围压制样方法临界动应力服役需求

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南京某机场软土地基沉降预测及应用

重庆建筑 2017年第10期16卷 30-32页

作者：余虔中国民航机场建设集团公司北京100029

规范法计算地基沉降变形通常是在分层总和法的基础上乘以沉降修正系数,其建议的修正系数为范围值,取值范围依据基底附加应力和变形计算深度范围内压缩模量当量值。然而,该方法不适用于机场大面积填土,目前机场软土地基沉降修正系数取值... 详细信息

规范法计算地基沉降变形通常是在分层总和法的基础上乘以沉降修正系数,其建议的修正系数为范围值,取值范围依据基底附加应力和变形计算深度范围内压缩模量当量值。然而,该方法不适用于机场大面积填土,目前机场软土地基沉降修正系数取值一般根据经验,具有较大的随意性。该文依托南京某机场扩建工程,根据沉降观测资料,利用双曲线法预测了地基最终总沉降量;对比分层总和法计算的地基沉降量,反演推算出了沉降修正系数,对类似工程具有参考价值。

关键词：软土地基沉降预测沉降修正系数反演推算

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PLC在高速公路隧道监控系统中的应用研究

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2023年第10期 142-145页

作者：余虔汉口学院湖北武汉430000

伴随社会和经济的发展,高速公路越来越多,而随之而来的则是隧道数量的增多。我国是一个幅员辽阔的国家,地理环境较为复杂,所以对高速公路隧道的监控就成为一项艰难且重要的工作。而在隧道内安设PLC监控系统,能够收集到所在地的信息,再... 详细信息

伴随社会和经济的发展,高速公路越来越多,而随之而来的则是隧道数量的增多。我国是一个幅员辽阔的国家,地理环境较为复杂,所以对高速公路隧道的监控就成为一项艰难且重要的工作。而在隧道内安设PLC监控系统,能够收集到所在地的信息,再加上该系统所具备的良好的防干扰性和灵活可靠性,因此可充分保证行车安全。那么接下来,本文就来对高速公路隧道监控工作应如何有效应用PLC隧道监控系统进行一下具体的研究。

关键词： PLC 高速公路隧道监控系统应用