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压剪条件下裂缝开闭对准脆性材料断裂行为的影响机制研究

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中国农村水利水电 2024年

作者：张雄辉黄孝福黄诗渊刘发贵聂亮冰黎子玄广州打捞局重庆交通大学材料科学与工程学院重庆交通大学河海学院

为探究压剪断裂破坏下准脆性材料开闭合裂缝对裂缝起裂的影响，采用尺寸为150mm的闭合裂缝与非闭合裂缝立方体石膏试样，对其开展压剪断裂试验，研究了裂缝倾角和裂缝形态对试样抗压强度、破坏模式和起裂角的影响规律，揭示了准脆性材... 详细信息

为探究压剪断裂破坏下准脆性材料开闭合裂缝对裂缝起裂的影响，采用尺寸为150mm的闭合裂缝与非闭合裂缝立方体石膏试样，对其开展压剪断裂试验，研究了裂缝倾角和裂缝形态对试样抗压强度、破坏模式和起裂角的影响规律，揭示了准脆性材料不同裂缝形态下的压剪张拉断裂特征。同时基于考虑T应力的压剪张拉起裂准则，预测了不同形态裂缝试样的起裂角，并与传统理论预测曲线和试验结果对比分析，发现考虑T应力后的压剪张拉起裂准则预测结果更加准确。并引入相对临界尺寸α，通过两种不同裂缝形态试样互相对比，得出本文准脆性材料临界尺寸α为0.1，验证了准则的适用性。最后阐释了两种裂缝类型下，不同预制裂缝倾角对起裂角的规律和闭合裂缝与非闭合裂缝的差异化断裂行为。

关键词：准脆性材料非闭合裂缝闭合裂缝裂缝倾角起裂角

支点摩擦对SCB试样Ⅰ-Ⅱ复合型应力场的影响研究

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2024年第8期43卷 25-33,50页

作者：李玉桥马路寒王俊杰黄诗渊刘港重庆交通大学河海学院重庆400074 武汉中隧轨道交通工程技术有限公司湖北武汉430080 重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 中国建筑第六工程局有限公司天津300450

研究固定支座条件下,支点摩擦对半圆弯曲(SCB)试样I-II复合型断裂行为的影响。考虑裂缝倾角、裂缝长度、支点跨距和支点摩擦系数等因素,采用ABAQUS数值分析软件建立了200个SCB试样的数值模型,对SCB试样的Ⅰ型、Ⅱ型无量纲应力强度因子Y_... 详细信息

研究固定支座条件下,支点摩擦对半圆弯曲(SCB)试样I-II复合型断裂行为的影响。考虑裂缝倾角、裂缝长度、支点跨距和支点摩擦系数等因素,采用ABAQUS数值分析软件建立了200个SCB试样的数值模型,对SCB试样的Ⅰ型、Ⅱ型无量纲应力强度因子Y_(Ⅰ)、Y_(Ⅱ)以及无量纲T应力、T^(*)进行了标定。数值结果表明:考虑支点摩擦后Y_(Ⅰ)、Y_(Ⅱ)、T^(*)数值发生了不同程度的减小。支点摩擦系数可以显著改变裂缝尖端的加载模式,会导致加载模式达到纯Ⅱ型的角度β_(Ⅱ)减小。

关键词：岩土工程半圆弯曲 Ⅰ-Ⅱ复合型加载 ABAQUS 支点摩擦

平原河网地区全库盆土工膜防渗水库膜下排水减压分析

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水利水运工程学报 2024年第4期 60-70页

作者：卢斌谭海劲张宝森何妙妙张宇谢兴华水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心河南郑州450003 南京水利科学研究院江苏南京210029 广东省水利电力勘测设计研究院广东广州510635 苏州市吴中区水务局江苏苏州215200

平原河网地区地下水与河道联系紧密,在地质条件较差或有隔污等要求时建库,常采用全库盆土工膜防渗方案。为了满足土工膜抗浮稳定及防止气胀等问题,通过膜下布设排水管网进行排水减压。依托某引调水工程全库盆土工膜防渗平原水库,采用多... 详细信息

平原河网地区地下水与河道联系紧密,在地质条件较差或有隔污等要求时建库,常采用全库盆土工膜防渗方案。为了满足土工膜抗浮稳定及防止气胀等问题,通过膜下布设排水管网进行排水减压。依托某引调水工程全库盆土工膜防渗平原水库,采用多孔介质渗流和管道流耦合的地下水流模拟方法,模拟复杂排水管网和库区岩土体共同作用的复合渗流场。通过对比不同排水方案、土层渗透性能等条件下的渗透压力分布表明,正交管网闭合小区内膜下渗透压力从小区中心向四周排水管逐渐降低,闭合小区内减压效果明显,坝脚位置膜下渗透压力明显高于库内区域,需增设坝脚排水管。淤泥质粉细砂层渗透性对膜下渗透压力影响较大,水库低水位运行期间应加强对膜下渗透压力的监测。研究结果可为平原河网地区全库盆土工膜防渗水库工程的渗控设计和安全运行提供参考。

关键词：平原水库土工膜全库盆防渗渗透压力排水减压

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均匀拌合式玻璃纤维加筋红土压缩试验研究

水力发电 2024年第11期 100-105页

作者：张安邦王丽娜金克盛田福昌天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津大学建筑工程学院中国市政工程华北设计研究总院有限公司昆明理工大学电力工程学院

为更好指导玻璃纤维加筋红土使用，试验研究纤维长度和纤维质量加筋率对均匀拌合式玻璃纤维加筋红土压缩特性的影响，寻找压缩系数最小的组合工况并分析其增强机理。研究结果表明：向昆明红土中分别均匀拌合入质量加筋率为0.1%、0.2%、0... 详细信息

为更好指导玻璃纤维加筋红土使用，试验研究纤维长度和纤维质量加筋率对均匀拌合式玻璃纤维加筋红土压缩特性的影响，寻找压缩系数最小的组合工况并分析其增强机理。研究结果表明：向昆明红土中分别均匀拌合入质量加筋率为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和纤维长度4、8、12、16、20 mm的玻璃纤维，各工况加筋红土压缩系数均低于素土，压缩系数最小工况为纤维长度8 mm、质量加筋率0.4%;质量加筋率和纤维长度对加筋红土压缩系数均有影响，但纤维长度是加筋红土压缩系数的主要影响因素，直接决定压缩系数分布区间，各质量加筋率下加筋红土压缩系数最小的纤维长度均为8 mm;不同质量加筋率下红土压缩系数均随纤维长度增长呈现一致的“下降—上升—下降—上升”规律；玻璃纤维加筋红土抗变形能力增强机理主要体现在摩擦接触作用、三维网格结构交织作用和玻璃纤维支撑作用。

关键词：玻璃纤维加筋红土均匀拌合式压缩系数增强机理

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纤维加筋黏土Ⅰ型、Ⅱ型宏细观断裂特性试验研究

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水力发电 2024年

作者：王欣黄诗渊刘忠李玉桥王俊杰李旭东重庆交通大学河海学院重庆交通大学材料科学与工程学院黄河水利委员会黄河水利科学研究院

探究掺入纤维对黏土抗裂性能的影响，引入直裂缝半圆弯曲试样（NSCB）和斜裂缝半圆弯曲试样（CNSCB），开展纤维加筋黏土的Ⅰ型、Ⅱ型断裂试验，从宏细观角度分析纤维掺量对加筋黏土Ⅰ型、Ⅱ型断裂特性的影响机制。结果表明：掺玻璃纤... 详细信息

探究掺入纤维对黏土抗裂性能的影响，引入直裂缝半圆弯曲试样（NSCB）和斜裂缝半圆弯曲试样（CNSCB），开展纤维加筋黏土的Ⅰ型、Ⅱ型断裂试验，从宏细观角度分析纤维掺量对加筋黏土Ⅰ型、Ⅱ型断裂特性的影响机制。结果表明：掺玻璃纤维加筋黏土试样的Ⅰ型、Ⅱ型断裂韧度KⅠC、KⅡC值和峰值荷载均高于纯黏土试样；KⅠC、KⅡC都随纤维掺量的增加呈先增加后减小的规律，0.2%掺量时最大；通过数字图像相关技术（DIC）法测得的断裂过程区（FPZ）长度与最大切向应力断裂准则（MTS）预测的较为吻合，随着试样纤维掺量的增加，NSCB试样和CNSCB试样的FPZ长度先减小后略微增大，最后趋于平缓。

关键词：纤维加筋黏土断裂试验纤维掺量宏细观断裂特性断裂过程区最大切向应力断裂准则

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无临设工程施工的沉桩方法及工法设计

中国防汛抗旱 2024年第3期34卷 81-84页

作者：张宝森胡全义李宇鹏李春江邓宇黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450003 水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心郑州450003 华北水利水电大学郑州450045

传统的打桩(振动、冲击)技术,不仅需要打桩机,还需要施工车辆、大型附带设备及暂设工程,施工效率低、占地面积大,对生态环境影响大。以黄河堤岸刚性加固为需求导向,设计了无临设工程施工的沉桩方法,并开发出整套设备,该设备主要包含静... 详细信息

传统的打桩(振动、冲击)技术,不仅需要打桩机,还需要施工车辆、大型附带设备及暂设工程,施工效率低、占地面积大,对生态环境影响大。以黄河堤岸刚性加固为需求导向,设计了无临设工程施工的沉桩方法,并开发出整套设备,该设备主要包含静压植桩机、动力单元、桩用起吊装置及桩材自走装置。该工法实现了无暂设工程施工,提高了作业效率,减小了对生态的影响。从工法特点、施工周期、施工成本、硬质地层适应性、成桩质量、占地面积和环境影响(CO_(2)排放)等方面对比分析了此方法与传统施工的优缺点。结果表明,该方法可广泛应用于坝决口封堵、堤防加固、植入式斜桩护岸、挡土墙、止水墙、基础和地基工程加固等方面。

关键词：沉桩方法无临设工程施工工法设计

三轴应力下再生粗骨料塑性混凝土的力学性能和破坏准则

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建筑材料学报 2020年第2期23卷 454-459页

作者：王四巍孙逢涛吴华华北水利水电大学岩土工程与水工结构研究院河南郑州450046 中国兵器工业北方勘察设计研究院有限公司厦门分院福建厦门361009

通过单轴、侧压相等和侧压不等三轴压缩试验,研究了再生粗骨料塑性混凝土(RPC)的应力-应变-强度特征,与原生粗骨料塑性混凝土(PC)性能进行了对比,并建立了基于空间八面体的强度破坏准则.结果表明:再生粗骨料塑性混凝土强度与围压的关系... 详细信息

通过单轴、侧压相等和侧压不等三轴压缩试验,研究了再生粗骨料塑性混凝土(RPC)的应力-应变-强度特征,与原生粗骨料塑性混凝土(PC)性能进行了对比,并建立了基于空间八面体的强度破坏准则.结果表明:再生粗骨料塑性混凝土强度与围压的关系符合库伦破坏准则,其黏聚力低于原生粗骨料塑性混凝土,内摩擦角相差不大;再生粗骨料塑性混凝土应力-应变曲线由单轴下应变软化转变为三轴下塑化,且侧压越大,理想塑化越明显;在3种试验下,试件均出现了最大体应变,且随着侧压的增加而增大;再生塑性混凝土抗裂性能高于原生粗骨料塑性混凝土,且随侧压增大而增强.

关键词：再生塑性混凝土应力-应变强度破坏准则

大直径深长钻孔灌注桩竖向承载力特性试验研究

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岩土力学 2012年第9期33卷 2663-2670页

作者：王忠福刘汉东贾金禄黄志全姜彤华北水利水电学院岩土工程与水工结构研究所郑州450011 华北水利水电学院岩土力学与结构工程重点实验室郑州450011 建设部综合勘察设计研究院有限公司北京100007

在唐山LNG罐区对9根大直径钢筋混凝土灌注桩进行了竖向荷载现场试验,其中桩端后注浆工艺试桩3根,三岔双向挤扩工艺试桩3根,挤扩支盘工艺试桩3根。基于现场静荷载和桩身应力测试结果,分析了3种不同施工工艺钻孔灌注桩竖向荷载传递规律。... 详细信息

在唐山LNG罐区对9根大直径钢筋混凝土灌注桩进行了竖向荷载现场试验,其中桩端后注浆工艺试桩3根,三岔双向挤扩工艺试桩3根,挤扩支盘工艺试桩3根。基于现场静荷载和桩身应力测试结果,分析了3种不同施工工艺钻孔灌注桩竖向荷载传递规律。试验结果表明:3种不同施工工艺的大直径深长钻孔灌注桩试桩荷载-沉降曲线没有明显拐点,后注浆工艺试桩荷载传递过程表现为摩擦桩的特性,桩侧阻力几乎承担全部荷载,而三岔双向挤扩支盘工艺和挤扩支盘工艺试桩荷载传递过程表现为端承摩擦桩的特性,桩端阻力占总荷载的20%～30%;3种不同施工工艺试桩的轴力及桩-土相对位移变化规律基本相似,桩侧桩端阻力非同步发挥且相互影响,桩侧摩阻力均表现出强化现象。对整个罐区要求单桩承载力特征值不小于8 100 kN。3种施工工艺的钻孔灌注桩承载力均能满足要求。

关键词：钻孔灌注桩竖向承载力载荷试验侧摩阻力桩端后注浆工艺挤扩支盘工艺

PVA纤维和纳米SiO2对地聚合物砂浆断裂性能的影响

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建筑材料学报 2019年第6期22卷 986-992页

作者：张鹏亢洛宜魏华杨永辉郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001 河南省交通基本建设质量检测监督站河南郑州450003

针对72个尺寸为100mm×100mm×400mm的预切口小梁试件进行三点弯曲断裂试验,以临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能等参数为评价指标,研究了纳米SiO2质量分数或聚乙烯醇(PVA)纤维体积分数对地聚合物砂浆断裂性能的影... 详细信息

针对72个尺寸为100mm×100mm×400mm的预切口小梁试件进行三点弯曲断裂试验,以临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能等参数为评价指标,研究了纳米SiO2质量分数或聚乙烯醇(PVA)纤维体积分数对地聚合物砂浆断裂性能的影响.结果表明:在一定掺量范围内,纳米SiO2或PVA纤维的掺入可以提高地聚合物砂浆的断裂性能;PVA纤维或纳米SiO2掺入地聚合物砂浆后,能较大幅度地提高小梁试件的峰值荷载、临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能,这些断裂参数在纳米SiO2掺量或PVA纤维掺量逐渐增大时皆呈现先增大后减小的趋势,并且在PVA纤维体积分数为1.0%或纳米SiO2质量分数为1.5%的条件下达到最大值,此时小梁试件的荷载裂缝口张开位移曲线最饱满,与坐标轴之间的包络面积最大.

关键词：地聚合物砂浆聚乙烯醇纤维纳米SiO2 断裂性能