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冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制

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中国公路学报 2011年第5期24卷 1-5,10页

作者：李国玉马巍穆彦虎周成林毛云程中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 甘肃省交通科学研究院有限公司甘肃兰州730050

为研究冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制,对压实黄土进行补水条件下的冻融循环试验,测试了冻融循环前后压实黄土的温度、水分、变形、干密度、孔隙比和湿陷变形。结果表明:反复的冻融循环引起了压实黄土反复的冻胀和融沉变形... 详细信息

为研究冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制,对压实黄土进行补水条件下的冻融循环试验,测试了冻融循环前后压实黄土的温度、水分、变形、干密度、孔隙比和湿陷变形。结果表明:反复的冻融循环引起了压实黄土反复的冻胀和融沉变形,土样中水分不断增加且向中上部聚集,干密度减小,孔隙比增加,最终导致黄土湿陷变形增加;冻融循环和增湿作用引起的压实黄土结构疏松和强度弱化是黄土地基和路基湿陷变形增加的主要原因。研究成果为季节冻土区黄土湿陷产生的原因和机制研究提供了一种新的思路和解释,为黄土湿陷灾害防治提供了科学依据。

关键词：道路工程压实黄土试验研究湿陷变形季节冻土冻胀融沉

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宁明膨胀土用作路堤填料的可行性试验研究

宁明膨胀土用作路堤填料的可行性试验研究

作者：毛云程长沙理工大学

学位级别：硕士

因天然含水量高、遇水膨胀强度衰减,膨胀土的CBR强度和压实度往往达不到现行公路路基设计规范对填料的要求,造成膨胀土地区路基施工普遍采用弃土换填,使公路建设投资大大增加并造成沿线严重的水土流失和生态环境的破坏。为此,结合西部... 详细信息

因天然含水量高、遇水膨胀强度衰减,膨胀土的CBR强度和压实度往往达不到现行公路路基设计规范对填料的要求,造成膨胀土地区路基施工普遍采用弃土换填,使公路建设投资大大增加并造成沿线严重的水土流失和生态环境的破坏。为此,结合西部“膨胀土路基设计、加固与施工技术研究”项目的开展,长沙理工大学课题组采用封闭包盖的技术思路直接用宁明中强膨胀土成功地修筑了多种方案的试验路堤。本文以此为对象,开展宁明膨胀土用作路堤填料的可行性试验研究。在广泛调研的基础上,分析了现行规范用于膨胀土地区公路修建中存在的不合理之处。从填料选择及压实控制两方面入手,研究适合膨胀土的改进CBR试验方法并开发了配套的试验仪器,同时以宁明膨胀土试验路堤为例,进行压实控制方法的试验研究。选择有代表性的三种土样并运用多种测试手段获得其准确分类定名。在此基础上,用改进的试验方法及仪器设备对土样开展CBR对比试验,验证了改进方法的普遍有效性。试验结果表明浸水方式、上覆压力和试件制备时的含水量是影响膨胀土CBR强度的重要因素。由此从三个方面对CBR试验方法加以改进,提出适合于膨胀土填料的CBR试验方法,并测得采用试验路堤修筑技术的宁明膨胀页岩风化土的CBR强度满足公路路基设计规范对填料的要求。同时还发现采用改进的CBR试验方法,即使强膨胀土也能满足填料的强度要求,这对指导膨胀土地区的路基设计和施工有重要意义。针对膨胀土筑路的实际情况,通过干法、湿法击实对比试验,结合CBR试验结果,论证了用湿法重型标准控制宁明膨胀页岩风化土路堤施工压实的合理性。最后通过分析总结试验路堤实施的修筑技术及产生的实际效果,再次论证采用改进的CBR试验方法及湿法标准控制路堤施工的合理性,充分说明只要填筑处治技术得当,膨胀土用作路堤填料是可行的。

关键词：膨胀土路堤填料湿法击实 CBR试验

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波形钢腹板箱梁正弯矩区的受力性能研究

公路交通科技 2024年第5期41卷 87-96,107页

作者：庞建利毛云程西北民族大学土木工程学院甘肃兰州730124

为研究预应力波形钢腹板组合梁正弯矩区的破坏形态和受力特性,完善其理论分析体系。首先,以甘肃某高速公路波形钢腹板组合梁桥为工程背景,将预应力钢筋强度和配筋率设为变化参量,设计制作了3片缩尺比例为1∶3的预应力波形钢腹板节段试... 详细信息

为研究预应力波形钢腹板组合梁正弯矩区的破坏形态和受力特性,完善其理论分析体系。首先,以甘肃某高速公路波形钢腹板组合梁桥为工程背景,将预应力钢筋强度和配筋率设为变化参量,设计制作了3片缩尺比例为1∶3的预应力波形钢腹板节段试验梁进行了正弯矩区抗弯性能试验;其次,通过有限元软件Abaqus 2020分析了波形钢腹板在沿梁长方向的剪应力分布以及混凝土顶板的横向压应力分布情况。结果表明:试验梁屈服前,最大裂缝宽度满足相关规范规定的0.15 mm;配筋强度对预应力波形钢腹板组合梁的纵向挠度影响不大,而增加配筋率可以改善梁体的受力性能,有效减小试件的挠度变形。当试验梁达到屈服后,相较于配筋率,配筋强度对预应力筋内力增长影响更显著;当荷载水平较高时,试验梁的纵向应变在波形钢腹板和下翼缘板处发生突变,增加配筋率可以降低预应力波形钢腹板组合梁横截面的纵向应变。有限元计算结果表明,波形腹板处的剪应力在远离支座和横隔板区域较大,其余位置处则较小。剪应力在距离支座和横隔板约0.5 m范围内逐步减小为最大值的75%左右;混凝土顶板的横向应力分布较均匀,基本可以忽略试件的剪力滞效应。文中所采用的试验方法及试验结果可为同类桥梁受力性能分析提供参考。

关键词：桥梁工程波形钢腹板试验研究组合梁预应力受力性能

对橡胶沥青混合料AR-AC-13马歇尔试件线膨胀性能的探讨

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中外公路 2015年第6期35卷 241-245页

作者：冯小伟毛云程甘肃省道路材料工程实验室甘肃兰州730050 甘肃省交通科学研究院有限公司

沥青混合料密实程度的大小直接影响到路面结构的抗拉或抗压强度,橡胶沥青混合料中由于高弹性废胎胶粉的存在,使得其压实后的特性与普通沥青混合料有很大的区别。该文选用橡胶沥青混合料AR-AC-13进行橡胶沥青中不同胶粉掺量、不同油石比... 详细信息

沥青混合料密实程度的大小直接影响到路面结构的抗拉或抗压强度,橡胶沥青混合料中由于高弹性废胎胶粉的存在,使得其压实后的特性与普通沥青混合料有很大的区别。该文选用橡胶沥青混合料AR-AC-13进行橡胶沥青中不同胶粉掺量、不同油石比、不同细料控制率、不同击实功(次数)的马歇尔击实试验,测试其击实后与冷却后试件高度计算线膨胀率,分析马歇尔试件线膨胀率与以上各因素之间的关系,并分析橡胶沥青混合料线膨胀性能与体积指标之间的相关性,在此基础上建立AR-AC-13混合料马歇尔试件的线膨胀率与以上各因素的预估模型。

关键词：橡胶沥青马歇尔试件线膨胀率体积参数预估模型

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冻融循环对黄土二次湿陷特性的影响研究

冰川冻土 2013年第2期35卷 376-382页

作者：王泉马巍张泽赵淑萍李国玉毛云程中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 甘肃省交通科学研究院有限公司甘肃兰州730050

在黄土地区公路路基建设中,通常会采用预湿陷等办法来对湿陷性黄土进行处理以达到工程要求.但是在季节冻土区,处理过的黄土路基却在运营几年后,仍发生大量的不均匀沉降、塌陷等病害.为分析冻融循环作用对黄土二次湿陷的影响,采用室内试... 详细信息

在黄土地区公路路基建设中,通常会采用预湿陷等办法来对湿陷性黄土进行处理以达到工程要求.但是在季节冻土区,处理过的黄土路基却在运营几年后,仍发生大量的不均匀沉降、塌陷等病害.为分析冻融循环作用对黄土二次湿陷的影响,采用室内试验方法,使大体积黄土样品先完成一次湿陷,再进行冻融循环和黄土二次湿陷.试验结果表明:重塑黄土与原状黄土的二次湿陷系数随着冻融循环次数的增加趋向于同一个特定值;重塑黄土和原状黄土的二次湿陷系数皆大于0.015,说明二者皆满足湿陷条件,在冻融条件下具有二次湿陷性.

关键词：冻融循环原状黄土二次湿陷黄土路基

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多年冻土区石油污染物迁移过程试验研究

岩土力学 2011年第S1期32卷 83-89页

作者：李国玉马巍穆彦虎李兴柏毛云程中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000 兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省交通科学研究院有限公司兰州730050

中俄原油管道原油泄漏造成的环境污染和环境岩土工程问题是目前迫切需要解决的重要问题。通过淋滤作用下的石油污染物迁移过程室内模拟试验,研究了石油污染物在冻土区的迁移过程和迁移特征,研究发现:石油污染物在迁移过程中,油、水、气... 详细信息

中俄原油管道原油泄漏造成的环境污染和环境岩土工程问题是目前迫切需要解决的重要问题。通过淋滤作用下的石油污染物迁移过程室内模拟试验,研究了石油污染物在冻土区的迁移过程和迁移特征,研究发现:石油污染物在迁移过程中,油、水、气三相流体存在一个动态的平衡过程,其三者共同占据土样中的孔隙空间;石油污染物在冻土区迁移主要经历3个过程:吸附、迁移和聚集;石油污染物在迁移过程中,其各个成分和各烃类化合物迁移能力都有所不同,烃类化合物中碳数和烃类结构影响其迁移速度;冻土层对石油污染物的迁移具有明显的阻碍作用,可有效防治土壤深层次污染。研究成果为冻土区石油污染物多相流(油、水、气)水热质迁移动力学模型的建立以及石油污染引起的岩土工程特性变化等研究奠定了重要的基础。

关键词：土力学中俄原油管道多年冻土冻融水分迁移石油迁移

多年冻土区石油污染物迁移过程研究回顾与展望

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冰川冻土 2011年第4期33卷 947-952页

作者：李国玉马巍李兴柏穆彦虎毛云程中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省交通科学研究院有限公司甘肃兰州730050

多年冻土区泄漏石油污染物会引起严重的环境和工程问题.通过对国内外石油污染物迁移过程、迁移机理、迁移模型、影响因素等研究进行回顾,基于国内外冻土区石油污染的研究进展和社会经济发展要求,提出了多年冻土区石油污染物可能引起的... 详细信息

多年冻土区泄漏石油污染物会引起严重的环境和工程问题.通过对国内外石油污染物迁移过程、迁移机理、迁移模型、影响因素等研究进行回顾,基于国内外冻土区石油污染的研究进展和社会经济发展要求,提出了多年冻土区石油污染物可能引起的环境与工程问题,并对相关的科学问题进行展望,期望对以后研究工作有所指导并逐渐得到解决.

关键词：多年冻土石油污染物迁移过程回顾展望

热管及保温材料在青藏直流联网工程中的应用研究

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岩土工程学报 2014年第10期36卷 1896-1907页

作者：穆彦虎俞祁浩李国玉马巍毛云程郭磊中科院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 甘肃省交通科学研究院有限公司甘肃兰州730050

针对青藏直流联网工程塔基热管措施应用效果,通过现场实测资料确定了热管年内工作周期及混凝土桩基表面热效应,考虑无绝热段热管传热过程组成,建立空气–热管–土体耦合传热数学模型,利用有限元方法系统模拟不同年平均地温分区锥柱式塔... 详细信息

针对青藏直流联网工程塔基热管措施应用效果,通过现场实测资料确定了热管年内工作周期及混凝土桩基表面热效应,考虑无绝热段热管传热过程组成,建立空气–热管–土体耦合传热数学模型,利用有限元方法系统模拟不同年平均地温分区锥柱式塔基传热过程及气候变暖背景下基础周围多年冻土热状况发展变化趋势。结果表明:冷季热管工作期间,其对周围土体冷却降温效果显著,同时由于混凝土塔基为热的良导体,热管产生的"冷量"通过基础及其底座快速向基础周围传递,使得基础下形成大范围低温冻土。暖季,热管停止工作期间,由于基础埋设较浅,混凝土塔基良好的导热性能使得其周围浅层土体温度升温较快,量值基本与天然地表下同一深度接近,而基础下部深层地温则主要受热管作用控制,温度较低。在单一塔腿4根热管及50 a气温升高2.6℃背景下,-1.0℃、-1.5℃两种年平均地温条件下,桩基础下部多年冻土仍保持冻结状态,满足工程对于冻土地基热状况的要求。-0.5℃年平均地温条件下,运营后期桩基础周围土体季节融化深度已大于桩基埋深。在该地温条件下,通过热管–保温板复合措施的采用,可有效发挥热管的"冷却降温"及保温板的"隔热保冷"效能,在大幅减小基础周围土体的最大季节融化深度的同时降低锥柱式基础底部深层地温,进而满足工程需求。

关键词：青藏直流联网工程塔基热管保温板气候变暖

高温冻土区块石护坡路基长期热状况观测与预测研究

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中国铁道科学 2023年第6期44卷 34-45页

作者：王佳赵静宜陈领穆彦虎张坤毛云程李国玉兰州工业学院土木工程学院甘肃兰州730050 重庆大学土木工程学院重庆400044 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 西北民族大学土木工程学院甘肃兰州730124

块石护坡在多年冻土区路基工程建设和维护中已得到广泛应用。近年来,有关块石护坡的降温效能存在一些争议,尤其是在高温冻土区其能否抵御气候变暖的不利影响这一问题引起了学者的关注。基于青藏铁路近20年现场观测数据和数值模拟预测,... 详细信息

块石护坡在多年冻土区路基工程建设和维护中已得到广泛应用。近年来,有关块石护坡的降温效能存在一些争议,尤其是在高温冻土区其能否抵御气候变暖的不利影响这一问题引起了学者的关注。基于青藏铁路近20年现场观测数据和数值模拟预测,探讨气候变暖背景下高温冻土区块石护坡路基50年内的热状况演化规律以及天然场地高温冻土退化过程。结果表明:块石护坡路基能够有效抬升人为冻土上限,路基运营20年后人为冻土上限较原天然上限仍有近2 m的抬升;路基运营20年内,浅层冻土地基存在明显升温过程,导致人为上限以下形成厚度达6~8 m的高温冻土层,其压缩和蠕变变形可引发量值可观的路基沉降变形;在50年气温升高2.6℃情景下,路基运营30年后人为冻土上限下降至同期天然场地冻土上限水平,此后路基人为上限与天然冻土上限同步下降,会进一步引发显著的路基沉降变形。对于高温冻土区块石护坡路基而言,依据路基热状况和变形发展过程,适时采用如热管类的补强措施是必要的。

关键词：青藏铁路块石护坡高温冻土气候变暖路基热状况