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饱水砂岩力学性质软化试验研究

地下空间与工程学报 2022年第1期18卷 154-162页

作者：赵立财天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300354 台湾科技大学营建工程系中国台北10607 中铁十九局集团有限公司北京100176

地下硐室围岩在富水条件下强度弱化,对硐室开挖与营运造成威胁。为探究围岩在饱水作用下的力学性质及细观结构特征变化,开展了不同围压和饱水条件下的三轴压缩及扫描电镜试验。研究表明:(1)随着饱水作用的增强,砂岩力学性能不断衰减,当... 详细信息

地下硐室围岩在富水条件下强度弱化,对硐室开挖与营运造成威胁。为探究围岩在饱水作用下的力学性质及细观结构特征变化,开展了不同围压和饱水条件下的三轴压缩及扫描电镜试验。研究表明:(1)随着饱水作用的增强,砂岩力学性能不断衰减,当饱水天数达到30 d时,衰减幅度趋于平缓;(2)砂岩饱水劣化效应显著,峰值应力、黏聚力、内摩擦角、弹性模量和变形模量的劣化度累积规律较相似,饱水天数15 d以前累积较快,15 d以后累积速率放缓;(3)砂岩断口多表现为贝纹性状,以韧性破坏为主,围压对断口微裂纹发育起抑制作用,饱水作用促进微裂纹发育。研究成果为饱水作用下岩石力学性能劣化规律研究提供一定参考。

关键词：饱水砂岩力学性质软化劣化度断口

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黄原胶改善黏土断裂性能研究

人民长江 2023年第4期54卷 205-210,217页

作者：吕家栋赵立财中铁十九局集团第三工程有限公司辽宁沈阳110136 台湾科技大学营建工程系中国台湾台北10672

为了研究生物聚合物黄原胶对黏土抗弯强度及断裂性能的影响,在黏土中加入不同含量黄原胶,通过制成单边缺口梁进行三点弯曲试验,分析了不同含水率及不同黄原胶含量下黏土梁的断裂行为。结果表明:含水率与黏土梁的抗弯强度及断裂特征参数... 详细信息

为了研究生物聚合物黄原胶对黏土抗弯强度及断裂性能的影响,在黏土中加入不同含量黄原胶,通过制成单边缺口梁进行三点弯曲试验,分析了不同含水率及不同黄原胶含量下黏土梁的断裂行为。结果表明:含水率与黏土梁的抗弯强度及断裂特征参数在低含水率状态下呈显著的负相关特征;黄原胶的添加能显著提高干燥状态下黏土梁的抗弯强度、断裂性能以及黏土梁断裂前的最大位移,同时使得黏土梁由脆性破坏向延性破坏转变,这些性能的提高与黄原胶含量呈正相关。最后基于含水率和黄原胶含量建立了黏土梁抗弯强度及断裂参数的非线性表达式,拟合结果证实其具有较高的准确性。

关键词：黏土黄原胶含水率抗弯强度断裂能断裂韧性三点弯曲试验

铝土矿渣制备生态混凝土的力学性能及微观特征

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矿业研究与开发 2023年第2期43卷 70-75页

作者：周春煦赵立财朱俊高江苏航运职业技术学院江苏南通市226010 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300354 河南大学江苏南京210024

铝土矿开采过程中会产生大量固体废渣。为解决铝土矿废渣的排放与堆积难题,促进固体废弃物资源化利用,通过将不同掺量的铝土矿废渣添加到砂浆中以制备改性混凝土。对掺铝土矿渣混凝土开展无侧限压缩试验、计算机层析(CT)扫描试验和扫描... 详细信息

铝土矿开采过程中会产生大量固体废渣。为解决铝土矿废渣的排放与堆积难题,促进固体废弃物资源化利用,通过将不同掺量的铝土矿废渣添加到砂浆中以制备改性混凝土。对掺铝土矿渣混凝土开展无侧限压缩试验、计算机层析(CT)扫描试验和扫描电镜试验,探究其压缩特征与微观结构。试验结果表明:掺铝土矿渣混凝土的抗压强度和弹性模量随铝土矿渣掺量的增加呈先提高后下降的变化趋势,当铝土矿渣掺量为15%时,试件的无侧限抗压强度与弹性模量最高;由CT扫描获取了混凝土细观结构的二维图像,从中发现随着铝土矿渣掺量增加,试件内孔隙数量和尺寸逐渐减小,由CT图像计算的混凝土孔隙率与抗压强度保持负相关的线性关系;掺加铝土矿渣促进了水泥的二次水化反应,引起水泥砂浆中的Ca(OH)2含量降低,水化硅酸钙含量提高,进而使得骨料间裂隙发生闭合,混凝土的力学性能得到提升。

关键词：生态混凝土铝土矿渣微观结构力学性能机理分析

浅埋大跨径软土地层公路隧道下穿既有铁路车站路基施工技术

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现代隧道技术 2014年第6期51卷 160-166页

作者：赵立财天津大学天津300072

针对浅埋大跨径公路隧道近距离下穿既有铁路车站安全系数低的现状,文章以东孚隧道下穿既有厦深铁路站场区段工程实例为依托,通过理论分析、技术比选,提出了以"运用管幕法对隧道开挖方向围岩土体进行加固+挖孔桩上设承台作为临时支墩+挖... 详细信息

针对浅埋大跨径公路隧道近距离下穿既有铁路车站安全系数低的现状,文章以东孚隧道下穿既有厦深铁路站场区段工程实例为依托,通过理论分析、技术比选,提出了以"运用管幕法对隧道开挖方向围岩土体进行加固+挖孔桩上设承台作为临时支墩+挖孔桩结构选型与安全性检算+架设24 m D型便梁将既有铁路轨道托起+纵、横抬梁加固钢轨+弧形导洞预留核心土开挖+加固效果沉降监测与分析"相结合的施工技术总体方案。工程应用效果表明,加固效果显著,可快速、有效地限制隧道下穿区段地层沉降量,拱部管幕可以起到承载作用,D型便梁可减弱管幕体系所承受的外部荷载,大大提高了下穿隧道与既有铁路运营的安全系数,达到了预期效果。

关键词：浅埋大跨径隧道下穿既有铁路 D型便梁挖孔桩管幕沉降监测

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山岭隧道注浆锚杆布置规律研究

中外公路 2023年第1期43卷 173-177页

作者：赵立财台湾科技大学营建工程系中国台湾台北10607 中铁十九局集团第三工程有限公司辽宁沈阳110136

在含水丰富的砂土地区,锚杆注浆可以解决隧道建设中围岩稳定差以及地下水侵蚀等问题。然而,注浆锚杆的不合理布置既会造成浆液的浪费,又不能达到预定的注浆效果。该文根据浆液扩散的微分方程,通过软件二次开发实现了隧道中锚杆注浆的数... 详细信息

在含水丰富的砂土地区,锚杆注浆可以解决隧道建设中围岩稳定差以及地下水侵蚀等问题。然而,注浆锚杆的不合理布置既会造成浆液的浪费,又不能达到预定的注浆效果。该文根据浆液扩散的微分方程,通过软件二次开发实现了隧道中锚杆注浆的数值模拟。结合数理统计,研究山岭隧道中注浆锚杆间距、隧道半径以及注浆时间对注浆圈形成的影响。结果表明:锚杆间距与注浆时间之间存在幂函数关系,而隧道半径与注浆时间之间存在指数函数关系。多心圆隧道中,不同半径段注浆锚杆之间布置的间距需要不同,锚杆间距之间的换算关系可由研究所得的公式完成。

关键词：隧道注浆锚杆数值模拟锚杆间距隧道半径

隧道穿越防护通道受不同钻爆方式作用下岩体动态回应分析

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振动与冲击 2019年第2期38卷 211-218,233页

作者：赵立财余建星天津大学建筑工程学院天津300072

以石景山铁路隧道近距离下穿人防通道为例,应用Hypermesh联合ANSYS 16.0/LS-DYNA进行隧道爆破仿真模拟,采用流固耦合的模拟方法,建立直孔延时起爆,直孔同时起爆以及斜孔延时起爆三种不同爆破方式的本构模型,对直孔延时起爆方式与实测振... 详细信息

以石景山铁路隧道近距离下穿人防通道为例,应用Hypermesh联合ANSYS 16.0/LS-DYNA进行隧道爆破仿真模拟,采用流固耦合的模拟方法,建立直孔延时起爆,直孔同时起爆以及斜孔延时起爆三种不同爆破方式的本构模型,对直孔延时起爆方式与实测振动波形、质点数值模拟振动波形叠加对比,验证仿真的有效性;根据岩石非对称中心回应变化规律,研究三种不同爆破方式下引起的防护通道P1和P2两点的振动速度、加速度振动衰减规律,将实测振动与模拟振动波形、振动速度、加速度时程曲线以及峰值对比,以获得引起防护通道振动回应最小的最优掏槽孔爆破方式,为铁路隧道下穿既有结构物的支护结构设计、爆破参数及开挖方法设计、隧道规范的修订提供了有利依据。

关键词：隧道爆破直孔掏槽斜孔掏槽延时起爆动力响应

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气象因素对季冻区超长铁路隧道温度场的影响

科学技术与工程 2023年第22期23卷 9666-9672页

作者：赵立财殷珂王瑞郑芸昕任翔中铁十九局集团第三工程有限公司沈阳110136 长安大学建筑工程学院西安710061

寒区隧道温度场研究是揭示隧道冻害机理、优化隧道服役性能的基础。当前多关注工程地质条件对隧道温度场的影响,而气象因素对季冻区隧道温度场影响的相关研究较为少见。依托某季冻区隧道工程,引入统计分析方法基于工程区近41年气象数据... 详细信息

寒区隧道温度场研究是揭示隧道冻害机理、优化隧道服役性能的基础。当前多关注工程地质条件对隧道温度场的影响,而气象因素对季冻区隧道温度场影响的相关研究较为少见。依托某季冻区隧道工程,引入统计分析方法基于工程区近41年气象数据总结了典型气象条件参数,设置3种不利风向组合,利用三维有限元模拟分析了典型气象条件下不同风向组合的隧道温度场。以隧道出入口负温区长度及温差为评价指标,通过正交试验方法分析了气象因素对隧道温度场影响的敏感性。结果表明:研究区风温服从正态分布,风速及持续时间服从对数正态分布;典型气象条件下隧道入口负温长度约2680 m,出口约240 m,隧道入口为抗冻设防重点区域;隧道入口温差约7.2℃,出口温差约4.5℃,隧道入口温差大于隧道出口;隧道入口温度场主要受风温、风速影响,出口温度场受风温影响最大;隧道出入口负温长度及温差均随风温的降低逐渐增大,主导风向风速增加入口负温长度增大但温差逐渐减小。

关键词：季冻区隧道温度场气象因素正交试验

斜风作用下季冻区隧道冻胀力分布规律及结构安全性评价

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科学技术与工程 2023年第16期23卷 7087-7095页

作者：赵立财殷珂王瑞李良广王永柱中铁十九局集团第三工程有限公司沈阳110136 长安大学建筑工程学院西安710061

为分析不均匀冻胀荷载对季冻区隧道结构受力及安全性的影响,依托某新建铁路隧道工程,在凝练工程区气象特征的基础上,利用数值模拟手段分析了斜风作用下隧道温度场的分布特征,解析得到了支护结构的冻胀力荷载,在此基础上分析了支护结构... 详细信息

为分析不均匀冻胀荷载对季冻区隧道结构受力及安全性的影响,依托某新建铁路隧道工程,在凝练工程区气象特征的基础上,利用数值模拟手段分析了斜风作用下隧道温度场的分布特征,解析得到了支护结构的冻胀力荷载,在此基础上分析了支护结构的受力特征并开展了安全性评价。结果表明:斜风作用下隧道较小进深范围内迎风侧与背风侧温度场存在差异,进深10 m处差异最为显著;未铺设保温层条件下迎风侧围岩冻结深度约为背风侧的1.8倍,铺设保温层后迎风侧围岩冻结深度减小了约80%,背风侧围岩冻结区基本消失;围岩冻结深度不一致导致冻胀力荷载不均匀分布,冻胀力荷载作用下支护结构迎风侧的应力、轴力、弯矩均明显高于背风侧;未铺设保温层条件下仅仰拱区域符合安全性要求,铺设保温层后各区域均满足要求,但迎风侧安全性明显低于背风侧。

关键词：季冻区隧道斜风温度场冻胀力

极端气象条件下季冻区超长铁路隧道温度场分布规律

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科学技术与工程 2022年第35期22卷 15756-15764页

作者：殷珂赵立财王瑞张永辉安学旭长安大学建筑工程学院西安710061 中铁十九局集团第三工程有限公司沈阳110136

季冻区隧道温度场的分布及演变规律研究是提升隧道服役性能、保障通车效率的基础性工作。气象参数的代表性是决定隧道温度场分布规律的重要因素。以新宾隧道工程为例,在分析工程区近41年气象数据的基础上,通过三维足尺数值模拟分析了极... 详细信息

季冻区隧道温度场的分布及演变规律研究是提升隧道服役性能、保障通车效率的基础性工作。气象参数的代表性是决定隧道温度场分布规律的重要因素。以新宾隧道工程为例,在分析工程区近41年气象数据的基础上,通过三维足尺数值模拟分析了极端气象条件下隧道温度场分布规律。研究表明:新宾地区最冷月份以12~15方位风为主,其持续时间基本服从对数正态分布;不同气象组合条件下隧道温度场存在显著差异,新宾隧道抗冻设防重点在入口端;风向使得隧道出入口附近南北两侧温度存在较大差异,随进深增加温差逐渐减小直到消失;隧道出入口附近围岩负温区域随通风时间逐渐扩大且分布渐趋不均匀,隧道入口负温区长度和深度均随通风时间非线性增大,增大速率渐趋减缓。

关键词：季冻区气象参数隧道温度场负温区