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中华辞赋 2018年第1期 26-26页

作者：闵凡路《中华辞赋》

盾构淤泥质废弃黏土氧化镁固化-碳化试验及碳化机制研究

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岩土力学 2024年第2期45卷 364-374页

作者：闵凡路申政李彦澄袁大军陈健李凯河海大学土木与交通学院江苏南京210098 北京交通大学土木建筑工程学院北京100091 中铁十四局集团有限公司山东济南250014

盾构隧道施工产生的废弃土面临堆放、运输及处理等难题,将原材料丰富、生产耗能少、环境友好的MgO用于废弃土固化处理是一个值得探索的方法。通过改变MgO掺量a_(m)、养护龄期T、碳化时间H研究MgO固化-碳化淤泥质废弃黏土界限含水率w、... 详细信息

盾构隧道施工产生的废弃土面临堆放、运输及处理等难题,将原材料丰富、生产耗能少、环境友好的MgO用于废弃土固化处理是一个值得探索的方法。通过改变MgO掺量a_(m)、养护龄期T、碳化时间H研究MgO固化-碳化淤泥质废弃黏土界限含水率w、无侧限抗压强度q_(u)、弹性模量E_(50),结合微观形貌及矿物成分变化规律探讨其固化-碳化机制。结果表明:MgO固化-碳化具有明显的加固土体效果,加固效果随a_(m)、T呈先上升后趋于稳定的趋势,随H呈先上升后下降的趋势;不同a_(m)、T下,碳化4h会使土体塑性指数I_(P)降低57%以上,土体可塑性显著下降;不同a_(m)和T的固化-碳化土q_(u)均在H为4h时取得峰值,最高可达1.4MPa,比碳化前强度提升了220%~350%;固化-碳化反应对土体的E_(50)提升受a_(m)影响较大,当a_(m)超过9%时,碳化4h试样的E_(50)增幅在500%左右;MgO固化-碳化过程中水化产物、碳化产物不断生成和发育,形成网状、花朵聚集状的形貌,填充土颗粒间的孔隙,增强了土颗粒间的胶结作用,土体结构更为密实。该研究为长三角地区土压盾构产生的淤泥质废弃黏土的固化-碳化处理与再利用提供了思路。

关键词：废弃土处理活性氧化镁加速碳化微观形貌矿物成分碳化机制

废弃岩渣壁后注浆体固结时变性及对地层沉降影响研究——以南京和燕路过江通道盾构隧道工程为例

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隧道建设（中英文） 2024年第4期44卷 762-770页

作者：袁锐赵小鹏李鹏飞李震闵凡路河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学土木与交通工程学院江苏南京210098 中交隧道工程局有限公司北京100102

为研究废弃岩渣替换商品砂配制的壁后注浆体(岩渣-硬性浆)固结后性质的时变规律及其对地层沉降的影响,采用自制的固结装置进行固结试验,测定浆体弹性模量等性质的时变规律,并采用FLAC3D数值模拟,研究岩渣-硬性浆对地层沉降的影响规律。... 详细信息

为研究废弃岩渣替换商品砂配制的壁后注浆体(岩渣-硬性浆)固结后性质的时变规律及其对地层沉降的影响,采用自制的固结装置进行固结试验,测定浆体弹性模量等性质的时变规律,并采用FLAC3D数值模拟,研究岩渣-硬性浆对地层沉降的影响规律。结果表明:1)岩渣-硬性浆固结完成后,浆体性质发展迅速,起始弹性模量为1~1.4 MPa,3 d后已达到120~160 MPa,相较于刚固结完成时其内摩擦角增长21.8%,黏聚力增长4~5倍;2)相比于普通硬性浆,使用岩渣-硬性浆进行壁后注浆能够有效降低地层沉降,最终沉降值降幅为20%左右,但浆体的固结性质差异基本不会改变地层沉降横向影响范围;3)对比沉降模拟结果与现场实测数据发现,采用固结试验所得的岩渣-硬性浆时变性参数进行地层沉降模拟,可较为准确地反映岩渣-硬性浆填充引起的地层沉降规律,进一步验证了岩渣-硬性浆对地层沉降的控制效果。

关键词：大直径泥水盾构废弃岩渣壁后注浆固结试验地层沉降数值模拟

考虑刀盘推力的泥水盾构隧道开挖面平衡机理研究及应用

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1556-1562页

作者：段丽敏王建侯丽平鲁洋闵凡路毛子铭河海大学水利水电学院江苏南京210024 河南省西霞院水利枢纽输水及灌区工程建设管理局河南郑州450000 河海大学土木与交通学院江苏南京210024

现有泥水盾构隧道开挖面平衡机理中,开挖面的支护多认为全部由泥浆压力提供,刀盘推力在支护中的作用少有提及。针对穿沁泥水盾构隧洞工程存在的开挖面支护具体问题,结合开挖面支护主控参数分析,揭示了考虑刀盘推力的泥水盾构隧道开挖面... 详细信息

现有泥水盾构隧道开挖面平衡机理中,开挖面的支护多认为全部由泥浆压力提供,刀盘推力在支护中的作用少有提及。针对穿沁泥水盾构隧洞工程存在的开挖面支护具体问题,结合开挖面支护主控参数分析,揭示了考虑刀盘推力的泥水盾构隧道开挖面平衡机理,给出了刀盘推力具体表达式。运用所揭示的平衡机理,结合提出的一种盾壳外侧摩阻力估计方法,对该工程的3个重点穿越段进行了开挖面支护力计算和稳定分析。研究表明:3个重点穿越段的掘进中,刀盘推力分别占开挖面支护力的21%,24%,11%;同时考虑泥浆压力和刀盘推力的开挖面支护力,与仅考虑泥浆压力相比,在开挖面前方的轴向水土合力存在区间内占比分别由0,0和78%分别提高至78%,32%和88%,表明刀盘推力在开挖面支护中发挥了重要作用。

关键词：泥水盾构开挖面支护稳定刀盘推力总推力泥浆压力

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惰性浆性能优化及固结时变规律试验研究

混凝土 2024年第6期 6-11页

作者：闵凡路宋帮红袁大军陈健北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 河海大学土木与交通学院江苏南京210024 中铁十四局集团有限公司山东济南250014

针对富水粉细砂地层中由于惰性浆凝结时间长,早期强度低等引起的地层沉降及管片上浮控制难题,开展水泥改性惰性浆配制及固结试验研究,结果表明:随水泥掺量从0增加到40 kg/m^(3),浆体凝结时间从24 h缩短到14 h,3 d强度从35 kPa提高到180 ... 详细信息

针对富水粉细砂地层中由于惰性浆凝结时间长,早期强度低等引起的地层沉降及管片上浮控制难题,开展水泥改性惰性浆配制及固结试验研究,结果表明:随水泥掺量从0增加到40 kg/m^(3),浆体凝结时间从24 h缩短到14 h,3 d强度从35 kPa提高到180 kPa,显著缩短浆体凝结时间,提高早期强度,但同时降低了浆体流动性。另外,在不掺加水泥时,聚羧酸减水剂对惰性浆性能影响不大,而在掺加水泥后,聚羧酸减水剂能提高浆体流动性能,延缓凝结时间,提高强度。水泥掺量从0增加到30 kg/m^(3),浆体渗透系数降低,进而降低固结排水速率,延长孔隙水压力消散时间,减小固结排水量,使固结轴向应变减小。在同一水泥掺量下,增大固结压力提升了固结排水量,使浆体水胶比降低,无侧限抗压强度提高。

关键词：惰性浆流动度凝结时间水泥改性渗透系数固结

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盾构切削钢筋混凝土桩基的动力响应

土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：陈裕康李兴高梅君张胜张长顺闵凡路北京交通大学土木建筑工程学院河海大学土木与交通工程学院上海隧道工程有限公司

为分析盾构切桩过程中的动力响应特征，以南京地铁10号线盾构穿越群桩工程为背景，结合数值模拟和理论分析，求解盾构切桩冲击荷载诱发的动力响应。在刀盘上安装振动传感器，对盾构切桩刀盘动力响应进行监测。结果表明：当盾构以5 mm/s... 详细信息

为分析盾构切桩过程中的动力响应特征，以南京地铁10号线盾构穿越群桩工程为背景，结合数值模拟和理论分析，求解盾构切桩冲击荷载诱发的动力响应。在刀盘上安装振动传感器，对盾构切桩刀盘动力响应进行监测。结果表明：当盾构以5 mm/s左右的推进速度低速切削钢筋混凝土桩基时，推力和扭矩变化较小，且由于桩基为圆柱形，切削断面缓慢增大，推力和扭矩表现出明显的滞后性，整个切桩过程中，推力和扭矩峰值约为初始值的1.3倍和1.25倍；数值模拟结果表明，在刀具多次切削作用下，钢筋切口表现为挤压-拉伸断裂，在冲击荷载作用下，刀盘轴承位置出现多个动力响应波峰，峰值接近0.6g；实测数据表明，在冲击荷载作用下，刀盘轴承位置振动加速度出现连续多次的峰值，间隔约为0.1 s，幅值接近0.5g，实测冲击响应波形与理论解高度相似，两者之间相互验证，该波形可作为多把刀具连续切削钢筋的典型特征；在整个切桩过程中，加速度响应有效值Xrms、峰值XP将显著升高，最大强度约为切削黏土地层时的2倍，且在切桩完成后迅速掉落。

关键词：盾构切桩钢筋混凝土桩动力响应时频特征实时监测数值分析

Comparative Study on Microstructure and Mechanical Properties of Coarse-grained WC-based Cemented Carbides Sintered with Ultrafine WC or (W+C) as Additives

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2024年第2期39卷 399-409页

作者：于淞百闵凡路 LI De NOUDEM Guillaume Jacques ZHANG Hailong MA Jichang ZHAO Kui YAO Zhanhu 张建峰 College of Mechanics and Materials Hohai UniversityNanjing 210098China Key Laboratory of Geomechanics and Embankment Engineering Hohai UniversityMinistry of EducationNanjing 210098China CRISMAT-ENSICAEN(UMR-CNRS 6508) Universitéde Caen-Basse-NormandieF-14050 CaenFrance Shaanxi Aeronautic Carbide Tool Co.Ltd. Hanzhong 724200China CCCC Tunnel Engineering Co.Ltd. Beijing 100102China

The effects of ultrafine WC(WC_(UF),0.5μm) or W(1μm) and C(0.3μm)(W+C)_(UF) additives on the densification,microstructure and mechanical properties of coarse-grained cemented carbides were compared ***,the cemented carbides with WC_(UF)/(W+C)_(UF) additives are almost fully densification to be higher than 99%,and the average grain size is kept above 2.8μ*** WC_(UF) additive assists grains to(truncated)trigonal prism shape by two dimensional(2D) growth,whereas the(W+C)_(UF) additive assists grains to rounded shape by three dimensional(3D) growth,lowers WC contiguity and increases face-centered-cubic *** hardness and bending strength of(75WC_(C)-15WC_(UF))-10Co are 86.6 HRA and 2 272 MPa,respectively,both higher than those of(75WC_(C)-15(W+C)_(UF))-10Co,which could be ascribed to the enhanced densification and unblemished ***,the fracture toughness of the(75WC_(C)-15(W+C)_(UF))-10Co is 23.5 MPa·m^(1/2),higher than that of the(75WC_(C)-15WC_(UF))-10Co due to the uniform WC-Co structure and flexible binder phase.

关键词： coarse-grained WC-based cemented carbide ultrafine WC ultrafine(W+C) microstructure mechanical properties

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明挖隧道固化土的重塑及重金属浸出特性研究

中国公路学报 2023年第11期36卷 335-344页

作者：陈龙陈永辉李德晟陈庚闵凡路河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 河海大学土木与交通学院江苏南京210024 河海大学苏州产业研究院江苏苏州215000

苏锡常南部高速公路常州至无锡段太湖隧道(以下简称太湖隧道)工程采用明挖法施工,存在先固化湖底淤泥开挖,后在隧道顶回填的过程。通过室内试验,研究了不同水泥掺量情况下,破碎过程对于土体强度损失规律的影响、重金属浸出规律及水稳定... 详细信息

苏锡常南部高速公路常州至无锡段太湖隧道(以下简称太湖隧道)工程采用明挖法施工,存在先固化湖底淤泥开挖,后在隧道顶回填的过程。通过室内试验,研究了不同水泥掺量情况下,破碎过程对于土体强度损失规律的影响、重金属浸出规律及水稳定性。研究发现,破碎过程使得土体的强度损失较大,不同重塑固化土的强度在20~70 kPa之间,相较于破碎前的强度降低量为67%~87%。重塑固化土的强度随二次养护龄期的增加而增加,破碎的时间越早后期增长强度越高,养护总龄期为60 d时,重塑固化土的强度在123~155 kPa。Hg、Pb、As、Cr、Cu等元素的最大浸出浓度随着养护时间的增加逐渐减少,当养护龄期超过28 d后趋于稳定。无论是固化土还是重塑固化土,Cu和Hg的最大浸出浓度均保持较低值,破碎重塑没有显著增大其浸出量。破碎过程会使得其他金属元素的浸出量增加,但是总体均能够满足Ⅳ类水限值的要求。一次掺灰的重塑固化土浸水后均出现崩解情况,需要进行二次掺灰。重塑固化土的二次养护龄期超过7 d,即可获得相对较高的水稳定性。一次养护28 d后破碎的重塑固化土的强度为51.3 kPa,浸水7 d后其强度提高到83.9 kPa,增幅63.5%。根据室内试验结果,综合考虑强度、耐久、环境和经济等因素,选用水泥掺量为5%+2%(使用二次掺灰方法),就地固化后养护28 d,并在回填后继续养护7 d以上的施工方案;该方案在太湖隧道工程中取得了较好的效果。

关键词：隧道工程破碎重塑室内试验固化土重金属浸出水稳定性

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隧道渗漏封堵材料性能及封堵效果分析

中国公路学报 2022年第1期35卷 38-48页

作者：李平孙新飞白银范成文闵凡路河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点试验室江苏南京210029

地下隧道由于埋深大、水压高,存在渗漏破坏的风险,会造成经济损失和生态环境危害。因此在高水压条件下对渗漏部位如何进行快速有效封堵越来越受关注。通过以快硬硫铝酸盐水泥、5044N可再分散乳胶粉(5044N)、丙烯酸酯共聚乳液(丙乳)作为... 详细信息

地下隧道由于埋深大、水压高,存在渗漏破坏的风险,会造成经济损失和生态环境危害。因此在高水压条件下对渗漏部位如何进行快速有效封堵越来越受关注。通过以快硬硫铝酸盐水泥、5044N可再分散乳胶粉(5044N)、丙烯酸酯共聚乳液(丙乳)作为封堵原材料,从封堵材料超早期性能角度对封堵效果进行探讨,并就聚合物种类和聚灰比对超早期性能及渗漏封堵效果的影响进行了分析。研究结果表明:5044N改性封堵材料初凝及终凝时间分别缩短14%和19%,而丙乳则延缓封堵材料的凝结时间;5044N改性封堵材料的黏度突变点提前40~120 s,可以采用封堵材料黏度突变点表征初凝时间,封堵材料黏度变化规律符合指数函数形式。将封堵材料的水化硬化过程分为平台期、突变期和稳定期,突变期的封堵材料已经形成固体骨架,根据波速突变点来表征终凝时间,5044N改性封堵材料波速突变点提前248 s,固相物质生成速率提高了55%~60%。聚灰比对封堵材料超早期性能的影响具有峰值特征,5044N在聚灰比为0.03时表现较好。使用扫描电子显微镜(SEM)对封堵材料凝块做出细观结构分析,发现5044N与水泥水化形成大量C—S—H凝胶包裹钙矾石,可有效填补孔隙,增加密实度。渗漏封堵试验中,利用出水口水流流速量化封堵效果,封堵效果随着黏度增长而提高,5044N改性封堵材料可提前2 min发挥封堵作用。

关键词：隧道工程渗漏封堵材料流变特性水化硬化特征封堵效果

砂土地层水下盾构隧道开挖面被动破坏数值模拟

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河海大学学报（自然科学版） 2023年第1期51卷 158-166页

作者：申政闵凡路柏煜新方忠强张雷河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点试验室江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098 华设设计集团股份有限公司江苏南京210014 中交隧道工程局有限公司北京100102

基于Mohr-Coulomb强度准则和不相关联的流动法则,采用Abaqus模拟砂土地层水下盾构隧道开挖面被动破坏,分析埋深比C/D、地层上覆水位高度H、砂土内摩擦角φ对地表位移的影响,并探讨开挖面前方土体破坏模式。结果表明:标准开挖面支护压力... 详细信息

基于Mohr-Coulomb强度准则和不相关联的流动法则,采用Abaqus模拟砂土地层水下盾构隧道开挖面被动破坏,分析埋深比C/D、地层上覆水位高度H、砂土内摩擦角φ对地表位移的影响,并探讨开挖面前方土体破坏模式。结果表明:标准开挖面支护压力与C/D、H和砂土φ均呈正相关关系;地表位移受C/D变化影响较大,C/D由0.8增大到1.5,最大纵向和横向位移值分别减小80%和86%;静水压力仅会限制横向地表位移的发展,对纵向地表位移的影响较小;C/D较小时,被动破坏模式呈现延伸至地表的倒棱台形,属于整体破坏;C/D增大至4.3时,土拱无法达到地表,属于局部破坏。

关键词：水下隧道砂土地层开挖面被动破坏数值模拟地表位移破坏模式