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干湿循环下稻草秸秆-聚乙烯醇增强粉质黏土强度特性与微观机理

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硅酸盐通报 2024年第7期43卷 2630-2639页

作者：汪锦东罗梦婷鹿庆蕊王秋哲李栋伟东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013 江苏商贸职业学院建筑工程与管理学院南通226000 大连大学建筑工程学院大连116622

工程建设中遇到黏土场地时往往需要用固化剂增强土体的力学性能,本文研究了干湿循环下稻草秸秆-聚乙烯醇(浓度分别为0%、0.5%、2.0%、3.0%、4.5%,质量分数)增强粉质黏土的力学特性,借助扫描电子显微镜试验和IPP软件进行了微观分析。结... 详细信息

工程建设中遇到黏土场地时往往需要用固化剂增强土体的力学性能,本文研究了干湿循环下稻草秸秆-聚乙烯醇(浓度分别为0%、0.5%、2.0%、3.0%、4.5%,质量分数)增强粉质黏土的力学特性,借助扫描电子显微镜试验和IPP软件进行了微观分析。结果表明,在不同干湿循环次数下,当聚乙烯醇浓度为2%时,聚乙烯醇(PVA)溶液填充孔隙,包裹土颗粒,土体力学性能最佳。

关键词：聚乙烯醇稻草秸秆粉质黏土干湿循环微观结构力学性能

循环荷载下粉煤灰复合地基竖向承载特性模型试验研究

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科学技术与工程 2024年第11期24卷 4669-4678页

作者：周盛全徐秋伟冯绍童戴晨李栋伟安徽理工大学土木建筑学院淮南232000 东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013

为研究粉煤灰单桩复合地基竖向循环承载特性,开展在循环荷载作用下的室内模型试验。通过监测桩身及土体变化情况,分别从桩顶累计沉降、土压力、桩身内力等方面进行分析。试验结果表明:循环桩顶累计沉降前期呈现快速增长,而循环荷载比临... 详细信息

为研究粉煤灰单桩复合地基竖向循环承载特性,开展在循环荷载作用下的室内模型试验。通过监测桩身及土体变化情况,分别从桩顶累计沉降、土压力、桩身内力等方面进行分析。试验结果表明:循环桩顶累计沉降前期呈现快速增长,而循环荷载比临界值为0.6,将后期沉降变化划分为稳定型和增长型两种趋势;桩侧土压力主要影响桩身上半部分土体,并沿竖向和径向均出现衰减现象,且竖向衰减更为明显;对桩端阻力强化系数Z和桩侧阻力弱化系数D分别进行拟合,可得到对实际工程中不同循环周期下桩端、桩侧阻力强弱变化情况分析,具有参考依据的函数方程;循环荷载下的桩端/桩侧荷载分担比呈现动态变化,循环周期的增加,将会存在桩端所占承载比例超越桩侧所占比例的占比反超点,循环幅值越大,出现反超点所需的循环次数也越少。

关键词：循环荷载模型试验复合地基承载特性荷载分担比

预留核心土法爆破开挖下隧道初期支护动力响应特性

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爆破 2024年第1期41卷 37-43,105页

作者：徐昊何如李栋伟季安何锦代四龙东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013 中核华泰建设有限公司深圳518055

初期支护是隧道施工阶段的主要承力结构,爆破施工动力扰动下初期支护的响应规律及安全控制对确保隧道安全快速施工有着重要意义。为研究预留核心土法爆破开挖影响下软岩隧道初期支护的动力响应特征及其安全控制,以林场隧道爆破施工为工... 详细信息

初期支护是隧道施工阶段的主要承力结构,爆破施工动力扰动下初期支护的响应规律及安全控制对确保隧道安全快速施工有着重要意义。为研究预留核心土法爆破开挖影响下软岩隧道初期支护的动力响应特征及其安全控制,以林场隧道爆破施工为工程背景,依据隧道初期支护现场爆破振动监测结果,利用ANSYS/LSDYNA建立三维有限元数值计算模型,结合预留核心土法爆破作业特点,研究了两个不同距离爆源同时作用下隧道初期支护的应力分布特征,利用萨道夫斯基经验公式获得了预留核心土法爆破振动传播衰减规律,提出了以应力为控制标准的两侧下台阶同时起爆条件下隧道初期支护的爆破振动速度安全判据。结果表明:不同于全断面法和台阶法爆破,预留核心土法两侧下台阶同时起爆时,最大振动速度出现于隧道初期支护拱脚处,而非隧道底板或拱顶;仰拱未回填区域的存在显著影响爆破应力波传播路径,相较于右侧拱脚,隧道初期支护左侧拱脚处的振动速度更大,且随距离增加而衰减的更明显;初期支护结构稳定性受拉应力控制,最大拉应力及剪应力出现于隧道左侧拱脚处,最大拉应力为7.544 MPa,最大的剪应力为2.78 MPa,均超过规范允许值;根据建立的应力-振速线性关系,提出基于极限强度的隧道初期支护爆破振动安全判据;在林场隧道爆破条件下初期支护的爆破振速安全阈值为10 cm/s。研究成果为隧道爆破施工设计以及安全控制提供理论研究基础。

关键词：爆破振动初期支护质点峰值振速动力响应安全判据

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水泥土地层冻融温度场全过程发展影响研究

森林工程 2024年第3期40卷 184-196页

作者：金修伟鹿庆蕊李栋伟陈士军张海军洪进锋东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013

为研究水泥改良土地层冻融温度场发展的影响因素,以广州地铁三号线某地铁隧道冻结工程为背景,通过水、热耦合的方式模拟隧道冻融温度场,研究其冻融温度场全过程发展影响规律,并与实测数据对比证明模型的精确性,分析导热系数、容积热容... 详细信息

为研究水泥改良土地层冻融温度场发展的影响因素,以广州地铁三号线某地铁隧道冻结工程为背景,通过水、热耦合的方式模拟隧道冻融温度场,研究其冻融温度场全过程发展影响规律,并与实测数据对比证明模型的精确性,分析导热系数、容积热容、原始地温和水泥掺量等因素对冻融温度场的影响。结果表明,土体在冻融温度场全过程发展过程中,先是大幅度降温,形成稳定冻结帷幕后,降温速率变缓,有效冻结壁厚度缓慢增加,进入自然解冻阶段后,温度快速上升直至达到相变阶段,在该阶段维持一段长时间后,土体迅速恢复正温;分析不同因素对冻结温度场的影响规律,其中土体容积热容,原始地温对冻结温度场冻结效果呈负相关,对于自然解冻温度场影响不大;土体导热系数的降低会抑制冻结温度场的发展,但是可以缩短自然解冻的周期;在水泥掺量为12%时,土体冻结效果最好,且融沉温度场发展速率最快,自然解冻周期最短。

关键词：地铁隧道水泥改良土冻融温度场数值模拟

注浆-冻结联合工法加固地铁隧道地表融沉特性研究

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冰川冻土 2024年第4期46卷 1440-1452页

作者：金修伟鹿庆蕊李栋伟陈士军洪进锋王秋哲东华理工大学土木与建筑工程学院江西南昌330013 江苏商贸职业学院建筑工程与管理学院江苏南通226000 江西省水利科学院江西南昌330029

在地铁隧道修建过程中若遇到复杂不良地质,单一工法有时无法将冻胀融沉位移控制在预期范围内,而采用注浆-冻结联合工法施工,能够有效控制土体融沉位移的施工参数。本文以广州地铁三号线某折返线隧道冻结工程为背景,隧道所处地层为砂质... 详细信息

在地铁隧道修建过程中若遇到复杂不良地质,单一工法有时无法将冻胀融沉位移控制在预期范围内,而采用注浆-冻结联合工法施工,能够有效控制土体融沉位移的施工参数。本文以广州地铁三号线某折返线隧道冻结工程为背景,隧道所处地层为砂质黏土地层,采用有限元数值分析软件,建立水热力耦合模型分析地铁隧道冻胀融沉位移场的发展规律,并与实测数据进行对比验证了模型可靠性,建立不同注浆半径的地铁隧道模型。通过对比其注浆控制效果,得出该法能够控制地表融沉位移的最佳注浆半径,并在此基础上研究了不同水泥掺量对土体融沉位移的影响,进一步得出能够有效控制土体融沉位移的施工参数。结果表明,采用水泥预加固-人工冻结联合工法施工,注浆半径选取4~5 m对融沉的控制效果最佳,注浆半径在4 m以上时土体融沉位移的效率开始有了明显的减弱。水泥掺量大于9%时,改善土体融沉位移的效率开始提高;而水泥掺量达到12%以后,改善土体融沉竖向位移的效率变缓。注浆半径设定在4 m,水泥掺量设定为12%,此时与原施工方案对比,自然解冻末期地表融沉量减小了73%。本研究的设计参数可为其他类似工程施工提供理论依据。

关键词：联合工法融沉水泥掺量注浆半径数值模拟砂质黏土

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“土力学”课程思政教学研究

安徽建筑 2024年第2期31卷 99-101页

作者：周艳陈明高李栋伟葛根旺马鞍山学院建筑工学院安徽马鞍山243000 东华理工大学土木与建筑工程学院江西南昌330000

在新的时代背景下,课程思政建设受到高校的高度重视。为落实“立德树人”的根本任务,高校的专业课程与思政建设必须同向而行,形成协同效应。文章以“土力学”这门土木工程中的核心课程为例,探索并挖掘专业课程思政中的思政元素,从家国... 详细信息

在新的时代背景下,课程思政建设受到高校的高度重视。为落实“立德树人”的根本任务,高校的专业课程与思政建设必须同向而行,形成协同效应。文章以“土力学”这门土木工程中的核心课程为例,探索并挖掘专业课程思政中的思政元素,从家国情怀与使命担当、专业自豪感与责任感、匠心精神、辩证关系、绿色生态环境五个方面着手给出相应的课堂教学案例并将其融入到教学中,实现育才与育人的统一。

关键词： “土力学” 课程思政课堂教学思政元素

非饱和砂土抗剪强度变化规律与预测模型试验:以南昌地区砂土为例

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科学技术与工程 2024年第21期24卷 9087-9096页

作者：袁昌秦志豪李栋伟王振华罗昭祥雷乐乐东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013 大连大学建筑工程学院大连116622

为了研究非饱和砂土抗剪强度变化规律并建立有效的预测模型,以南昌地区砂土为代表,探讨了含水率、干密度等因素对非饱和砂土抗剪强度影响机理,结果表明:不同含水率和干密度工况下的非饱和砂土剪应力-剪切位移曲线均为软化型,表现出四阶... 详细信息

为了研究非饱和砂土抗剪强度变化规律并建立有效的预测模型,以南昌地区砂土为代表,探讨了含水率、干密度等因素对非饱和砂土抗剪强度影响机理,结果表明:不同含水率和干密度工况下的非饱和砂土剪应力-剪切位移曲线均为软化型,表现出四阶段非线性变化规律,并随含水率和干密度变化呈现出递变性。非饱和砂土抗剪强度随含水率和饱和度的增大呈减小变化,随干密度增大呈增大趋势。非饱和砂土黏聚力随含水率增大呈先减小后增大的变化规律,随干密度增大近似呈线性增大,内摩擦角随含水率增大呈先增大后减小的变化趋势,由干密度变化导致的内摩擦因数变化幅度较小,约在25%以内。基于莫尔-库伦强度准则,构建了考虑含水率和干密度的非饱和砂土抗剪强度非线性回归模型,可为工程地质参数选用和预测提供参考。

关键词：岩土工程抗剪强度非饱和砂土含水率干密度

偏高岭土改性轻烧氧化镁基磷酸镁水泥的3D打印性能

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硅酸盐通报 2024年第5期43卷 1663-1672页

作者：李楠钟建军邓永杰梁云万德田李维红李栋伟大连大学复杂结构系统灾害预测与防治辽宁省重点实验室大连116622 大连大学建筑工程学院大连116622 中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024 大连学庆铭锋数控技术有限公司大连116622

本文采用自主研发的混搅挤功能一体化建筑3D打印设备,实现了轻烧氧化镁基磷酸镁水泥材料的3D打印,探究了不同掺量偏高岭土(MK)对3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥性能的影响规律,并结合XRD与SEM试验进一步分析MK掺量对3D打印轻烧氧化镁基... 详细信息

本文采用自主研发的混搅挤功能一体化建筑3D打印设备,实现了轻烧氧化镁基磷酸镁水泥材料的3D打印,探究了不同掺量偏高岭土(MK)对3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥性能的影响规律,并结合XRD与SEM试验进一步分析MK掺量对3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥水化产物及晶体形貌的影响。结果表明:3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥的凝结时间与力学性能均随着MK掺量的增加呈先上升后下降的趋势;当MK掺量为胶凝材料质量的4%~6%时,MK的加入有效改善了轻烧氧化镁基磷酸镁水泥浆体的打印性能,此时的轻烧氧化镁基磷酸镁水泥具有良好的挤出性能、建造性能与力学性能,能够满足3D打印应用要求;MK的加入不会改变轻烧氧化镁基磷酸镁水泥水化产物晶体的组成,但会产生大量无定形的非晶体水化产物,进一步填充水化产物与颗粒间的空隙,改善结构密实程度。

关键词：轻烧氧化镁偏高岭土磷酸镁水泥 3D打印打印性能力学性能

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铜尾矿砂改良红黏土导热性能试验研究

科学技术与工程 2024年第1期24卷 308-319页

作者：冯章标李栋伟贾志文王泽成夏明海秦子鹏季安何锦东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013 伊犁哈萨克自治州奎屯河流域水利工程灌溉管理处奎屯833200 浙江水利水电学院水利与环境工程学院杭州310018 中核华泰建设有限公司深圳518055

回填土导热性能是直埋电缆载流量的重要影响因素之一。为探究各因素对改良红黏土导热性能的影响规律,制备不同掺砂率、干密度、含水率的试样,在恒温密闭的条件下,采用瞬态热线法测试试样导热系数,分析掺砂率、干密度、含水率对改良土导... 详细信息

回填土导热性能是直埋电缆载流量的重要影响因素之一。为探究各因素对改良红黏土导热性能的影响规律,制备不同掺砂率、干密度、含水率的试样,在恒温密闭的条件下,采用瞬态热线法测试试样导热系数,分析掺砂率、干密度、含水率对改良土导热系数影响规律。研究结果表明:铜尾矿砂对红黏土导热系数具有较好的改良作用,改良土的导热系数随着掺砂率、含水率均呈现线性增长。改良土导热系数随着干密度的增大,其增长趋势具有阶段性,当改良土的干密度大于1.65 g/cm3时,导热系数的增长速率明显减小。铜尾矿砂对改良土导热系数的影响在于其中大量石英改善了固体骨架之间的传热效率。含水率和干密度对改良土导热系数的影响,主要在于其使改良土的三相传热方式发生了改变。基于测试结果,构建预测改良土导热的新模型,其能够较好预测改良土导热系数。

关键词：铜尾矿砂导热系数红黏土直埋电缆影响因素预测模型