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PS加固对非饱和遗址土的渗透特性影响研究

岩土力学 2011年第7期32卷 2039-2044页

作者：李最雄邵明申陈锐兰州大学土木工程与力学学院兰州730000 敦煌研究院甘肃敦煌736200 哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055

高模数硅酸钾(简称PS)对西北干旱区的土遗址具有明显的加固效果,其加固后的土体也具有较好的渗透性。采用VJ-T非饱和土渗透仪和常规压力板仪测试了PS加固前后饱和样的渗透系数和非饱和土的土-水特征曲线(SWCC),并利用相关模型预测了非... 详细信息

高模数硅酸钾(简称PS)对西北干旱区的土遗址具有明显的加固效果,其加固后的土体也具有较好的渗透性。采用VJ-T非饱和土渗透仪和常规压力板仪测试了PS加固前后饱和样的渗透系数和非饱和土的土-水特征曲线(SWCC),并利用相关模型预测了非饱和土的渗透系数。结果显示,PS加固以后,在各个含水条件下的渗透性都有一定程度的提高,7%PS加固样表现非常明显。其原因是PS与土颗粒进行了非常复杂的物理化学变化,在反应中颗粒的几何形状发生变化,大量棱角弱化或消失,土颗粒磨圆度变好。同时,孔隙壁变得光滑、平直,孔隙弯曲因子减小,有效孔隙增大,这些因素导致了非饱和黏土的渗透性能有较大幅度提高。电镜测试分析了PS加固以后黏土颗粒及孔隙的变化,较好地验证了渗透性试验的结果。

关键词：硅酸钾(PS) 非饱和土孔隙土-水特征曲线渗透特性

龙游石窟砂岩在不同含水状态下的弹性波速与力学性能

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岩石力学与工程学报 2010年第A02期29卷 3514-3518页

作者：邵明申李黎李最雄兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 中国科学院地球与地质物理研究所北京100029 敦煌研究院甘肃敦煌736200

为研究水环境变化对龙游石窟风化破坏的影响,进行不同含水状态下砂岩的力学性能和弹性波测试,分析在不同含水条件下砂岩的应力–应变曲线、峰值强度和弹性模量的变化规律。分析结果表明:含水率对岩石的应力–应变曲线、峰值强度和弹性... 详细信息

为研究水环境变化对龙游石窟风化破坏的影响,进行不同含水状态下砂岩的力学性能和弹性波测试,分析在不同含水条件下砂岩的应力–应变曲线、峰值强度和弹性模量的变化规律。分析结果表明:含水率对岩石的应力–应变曲线、峰值强度和弹性模量等力学性质有显著影响,随着含水率的增加,应变软化特性弱化,峰值强度和弹性模量呈指数减少。弹性波速的测试结果表明,单轴抗压强度与波速具有线性关系;含水率为1.5%时,弹性波速出现反常,降低到一个很低的值,主要原因是砂岩中含有较多膨胀性的黏土矿物;各向异性受含水率的影响并不明显;干燥、稳定的环境有利于洞室的保护。

关键词：岩石力学砂岩含水率力学性能弹性波波速方解石

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炮兵观测所观测训练模拟系统研究

炮兵观测所观测训练模拟系统研究

作者：邵明申电子科技大学

学位级别：硕士

随着虚拟现实技术和仿真技术的广泛运用,作战仿真逐步受到各国的重视也同时取得了长足的发展。以其在军事领域特有的科学性、经济性、对抗性、真实性、交互性等诸多优长,被视为信息时代提高部队作战能力和加强军队质量建设的有效途径,... 详细信息

随着虚拟现实技术和仿真技术的广泛运用,作战仿真逐步受到各国的重视也同时取得了长足的发展。以其在军事领域特有的科学性、经济性、对抗性、真实性、交互性等诸多优长,被视为信息时代提高部队作战能力和加强军队质量建设的有效途径,特别是三维视景的引入为我军炮兵指挥训练提供了逼真、形象的操作环境,使得组织更简便,训练更安全、可靠。本文主要是对部队现有观察所侦察器材进行模拟研究与运用。目前,一些部队换装了新型武器装备,但没有相应的教练装备和器材,部队只能运用作战装备进行训练,对装备损耗较大;加上缺少必要的维修、管理技术,出现故障或损坏难以及时排除和修复,不仅影响部队的正常训练,而且不利于战备工作的落实。要有效地解决这个问题,就必须在研制、生产新型武器装备的同时,考虑采用经济耐用的材料,研制和生产相应的训练装备和器材,使部队的作战装备与训练装备分用,这即能降低生产成本和训练成本,也能满足战备和训练的需要。论文在总体设计上,以某型观察所光学观察器材的观测功能和训练要求为基本,以系统的分析设计为切入点,以提高该型炮兵装备的训练效能为目标,以OpenGL、3dsMAX、面向对象建模和面向对象编程为关键技术,构建了系统的各种模型,如地形模型、测角仪模型、激光测距机模型等,并通过对象编程技术实现了各个模型在本系统中的功能。本文对模拟观测器材进行了系统的研究,对完成该型炮兵模拟训练系统具有重要的意义,不仅使受训者了解训练模拟系统的组成、功能,而且能使受训者掌握模拟观测器材的操作使用,提高训练水平,对提高院校教学水平具有重要的现实意义,对研究类似装备器材的模拟器具有一定的理论意义和现实意义。

关键词：光学观察器材模拟器 OpenGL三维视景

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交河故城文物本体环境与加固研究

交河故城文物本体环境与加固研究

作者：邵明申兰州大学

学位级别：硕士

交河故城遗址是国务院1961年公布的第一批全国重点文物保护单位，是丝绸之路上的一座历史名城，遗址本身又是举世罕见的生土建筑城市标本。由于强烈的风化作用，现存土遗址大都遭受了严重破坏，处于濒危之中。分析土遗址病害的作用机理... 详细信息

交河故城遗址是国务院1961年公布的第一批全国重点文物保护单位，是丝绸之路上的一座历史名城，遗址本身又是举世罕见的生土建筑城市标本。由于强烈的风化作用，现存土遗址大都遭受了严重破坏，处于濒危之中。分析土遗址病害的作用机理，提出科学合理的保护理论，进而实施抢险加固，已成为土遗址保护的一个热点和难点问题。本文通过对交河故城赋存环境和保存现状的调查，对遗址病害的发育规律、分布特征和成因进行了深入剖析和探讨，提出了合理的保护措施，同时研究了PS材料对土遗址的加固效果，并设计出科学合理的施工方案。为更多土遗址的加固提供了成功的案例，具有十分重要的理论意义和指导作用。主要内容分以下几部分：1)分析了主要病害与赋存环境间的密切关系并进行了系统研究，认为交河故城的病害主要表现为风蚀，雨蚀，裂隙发育、坍塌等，但根本原因是遗址的土体性质和吐鲁番特殊的气候条件。2)对遗址土的物理、力学性质指标测试结果表明，遗址表面风化土体的干密度在1.42～1.72g/cm之间，变化很大，主要集中1.6g/cm左右;力学强度因构筑方式不同而具有明显的各向异性。3)进行PS材料现场渗透试验和锚杆拉拔试验研究。5％PS溶液渗透效果最好好，土体干密度较低时可采用7％PS进行补强;PS材料进行多次喷洒渗透效果最好。木质锚杆、PS系列灌浆材料加固土遗址时锚杆的长度不能太大，长度不宜超过2.0m;木质锚杆的单位锚固力可采用5 kN/m，单根锚杆的锚固力大于4 kN。4)针对交河故城的具体情况，提出了切实可行的保护加固措施。

关键词：土遗址交河故城环境病害分析现场试验加固措施

砂岩石窟顶板微小型锚杆倒置锚固方法与性能研究

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岩石力学与工程学报 2023年第12期42卷 3031-3042页

作者：白玉书裴强强刘鸿崔惠萍邵明申兰州理工大学教育部土木工程防灾减灾工程中心甘肃兰州730050 敦煌研究院甘肃敦煌736200 甘肃省敦煌文物保护研究中心甘肃敦煌736200 甘肃莫高窟文化遗产保护设计咨询有限公司甘肃敦煌736200 中国文化遗产研究院北京100029

石窟顶板浅层岩体剥落病害频繁发育,降低石窟结构稳定,影响石窟窟顶文化信息保存,采用扰动小、隐蔽性高的微小型锚杆垂直锚固技术,能够有效约束岩体变形、控制病害发育。本次试验选用直径8,10,12mm的玻璃纤维锚杆(GFRP)和玄武岩纤维锚杆... 详细信息

石窟顶板浅层岩体剥落病害频繁发育,降低石窟结构稳定,影响石窟窟顶文化信息保存,采用扰动小、隐蔽性高的微小型锚杆垂直锚固技术,能够有效约束岩体变形、控制病害发育。本次试验选用直径8,10,12mm的玻璃纤维锚杆(GFRP)和玄武岩纤维锚杆(BFRP),根据前阶段的研究成果确定最优孔径比,将锚杆倒置植入砂岩顶板,在杆体–浆体界面小间距布设应变测点,采用循环加载模式开展现场拉拔试验。研究发现,小直径的GFRP和BFRP锚杆倒置锚固系统具有弹塑性阶段的界面协调缓变形能力,直径10 mm的锚固系统对最优孔径比匹配性最好,倒置多级注浆方式施工工艺简易,性能较好。对比前期试验结果可知,相同锚固参数的崖体水平锚固系统与顶板倒置锚固系统的极限荷载比值为1.90倍,相应的位移比值为3.27倍,应变值域比值为3.26倍,2种锚固系统性能差异与锚杆植入岩体方位和注浆质量差异等相关,相关研究成果可为微小型锚杆倒置锚固措施在砂岩平顶窟顶板的工程应用提供支撑。

关键词：岩石力学石窟寺平顶窟顶板小直径锚杆倒置锚固测试方法

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承德避暑山庄砂岩文物的基本性质和风化机理

工程地质学报 2015年第3期23卷 533-538页

作者：邵明申张中俭李黎中国文化遗产研究院北京100029 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

世界文化遗产地承德避暑山庄内有大量的砂岩文物。在长期风化作用下,很多砂岩文物发生了严重的风化病害,亟须保护。通过现场调查,发现避暑山庄砂岩文物的风化病害主要为开裂、剥落、粉化、生物寄生等。通过室内测试,得出了该砂岩的矿物... 详细信息

世界文化遗产地承德避暑山庄内有大量的砂岩文物。在长期风化作用下,很多砂岩文物发生了严重的风化病害,亟须保护。通过现场调查,发现避暑山庄砂岩文物的风化病害主要为开裂、剥落、粉化、生物寄生等。通过室内测试,得出了该砂岩的矿物学、岩石学性质和物理、力学性质。在此基础上,分析了该砂岩的风化机理,认为钙质胶结物的溶解、干湿交替和盐分结晶膨胀是造成该砂岩粉化、剥落风化的主要原因。相关研究为该砂岩文物的修复保护提供科学支撑。

关键词：砂岩石质文物风化病害风化机理

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酸雨作用下碳酸盐岩类文物的溶蚀过程与机理

岩土工程学报 2017年第11期39卷 2058-2067页

作者：陈卫昌李黎邵明申梁行洲 AFOLAGBOY Lekan Olatayo 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国文化遗产研究院文物修复所北京1008731 兰州大学土木工程学院甘肃兰州730000

通过模拟硫酸型酸雨加速侵蚀石灰岩的室内试验,监测了试验过程中试样的质量变化、Ca^(2+)释放量、酸雨pH值变化、计算了H^+消耗速率及试样的表面硬度变化率,对试样的微观结构进行了观察和测量,对比分析了酸雨的淋蚀作用和浸泡作用,根据... 详细信息

通过模拟硫酸型酸雨加速侵蚀石灰岩的室内试验,监测了试验过程中试样的质量变化、Ca^(2+)释放量、酸雨pH值变化、计算了H^+消耗速率及试样的表面硬度变化率,对试样的微观结构进行了观察和测量,对比分析了酸雨的淋蚀作用和浸泡作用,根据试验结果讨论了酸雨溶蚀石灰岩的机理,并分析了孔隙特征对石灰岩溶蚀过程的影响。试验结果表明:酸雨的淋蚀作用会溶解石灰岩中的碳酸盐并剥离岩石表面,造成新鲜岩石继续与酸雨作用,加速了石灰岩的质量损失和Ca^(2+)的释放,同时试样的表面硬度和表层微观结构发生相应的改变,但是,溶蚀产物会部分填充石灰岩内的微孔隙和微裂隙,可以有效减缓小尺寸孔隙(<0.01μm)的破坏;孔隙特征对酸雨侵蚀石灰岩的过程有重要影响,孔隙率越高,酸雨越容易进入岩石内部并造成破坏;孔隙率一定的情况下,孔隙尺寸越大,酸雨作用的时间和程度会越充分,对石灰岩的破坏也越严重;在相同的试验条件下,试验选取的3种石灰岩中南响堂山石窟石灰岩的抗酸雨侵蚀能力最弱。

关键词：碳酸盐岩模拟酸雨溶蚀机理

北石窟寺平顶窟顶板裂隙灌浆黏接材料性能研究

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岩石力学与工程学报 2023年第S02期42卷 4028-4044页

作者：刘鸿裴强强郭青林白玉书张博邵明申敦煌研究院甘肃敦煌736200 甘肃省敦煌文物保护研究中心甘肃敦煌736200 国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心甘肃敦煌736200 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 中国文化遗产研究院北京100029

平顶窟是北石窟寺最典型的洞窟形制之一,平顶窟顶板沉积层界面强度低且易风化开裂。为有效提高顶板开裂病害的灌浆黏接加固效果,选用烧料礓石和砂岩粉末为主材,掺入不同浓度有机硅改性丙烯酸溶液和不同含量玻璃微珠配置浆液测试其流动... 详细信息

平顶窟是北石窟寺最典型的洞窟形制之一,平顶窟顶板沉积层界面强度低且易风化开裂。为有效提高顶板开裂病害的灌浆黏接加固效果,选用烧料礓石和砂岩粉末为主材,掺入不同浓度有机硅改性丙烯酸溶液和不同含量玻璃微珠配置浆液测试其流动性能、基本物理力学指标、微观形貌及黏接性能,发现掺入0%~1.0%浓度硅丙或0%~0.5%含量玻璃微珠,浆液流动度和可灌性满足需求的前提下,波速、抗折、抗压和黏接抗拉强度等均显著提高,收缩率和密度降低。微观试验表明,烧料礓石通过水化和气化反应生成β-CaO·SiO_(2)·n H_(2)O,2CaO·Al_(2)O_(3)·SiO_(2)·n H_(2)O及CaCO_(3),提高浆液强度,硅丙溶液使得浆体微观形貌从松散的颗粒状改变为紧密的片层状,玻璃微珠可填充于浆体原有的较大孔隙中,增强浆体的连续性。烧料礓石和砂岩粉末1∶1,掺入浓度0.5%的硅丙溶液和0.25%含量的玻璃微珠的浆液,其各项指标最佳,在砂岩石窟平顶窟顶板层间裂隙灌浆黏接中具有广泛的应用前景。

关键词：建筑材料北石窟寺平顶窟灌浆黏接流动性抗拉强度

经PS加固土遗址水饱和强度及加固效果的环境影响研究

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岩石力学与工程学报 2009年第5期28卷 1074-1080页

作者：李黎陈锐邵明申裴强强吴宏伟王思敬李最雄中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055 兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 敦煌研究院甘肃敦煌736200 香港科技大学中国香港

以新疆交河故城遗址土做试样,首先用不同浓度的PS加固,经过一段时间干燥后得到不同初始含水率的试样,然后进行渗透系数测试,之后再进行不固结不排水试验,测量试样的抗剪强度。同时,进行PS加固试样的水稳定变化测试(即水中崩解试验),耐... 详细信息

以新疆交河故城遗址土做试样,首先用不同浓度的PS加固,经过一段时间干燥后得到不同初始含水率的试样,然后进行渗透系数测试,之后再进行不固结不排水试验,测量试样的抗剪强度。同时,进行PS加固试样的水稳定变化测试(即水中崩解试验),耐风蚀的风洞模拟试验,冻融破坏对加固强度的影响、温差破坏对力学强度影响及干湿破坏对力学强度影响等试验,研究古丝绸之路特殊环境因素对PS加固土遗址保护效果的影响。结果显示,PS加固对土的饱和渗透系数影响很小,而被3%和7%PS加固后的试样峰值抗剪强度比加固前的分别提高了90%和360%,残余抗剪强度也分别提高了50%和250%。结果说明,PS加固后土遗址仍具有很好的渗透性,但被雨水渗透饱和后,仍具有很明显的加固强度。这就证明PS适用于丝绸之路干旱区古代土遗址的加固保护。

关键词：土力学 PS加固土遗址非饱和土渗透环境