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孔隙比对氢气爆轰波结构的定量影响

工程热物理学报 2024年第1期45卷 303-309页

作者：赵焕娟汪乐溪张英华林敏周正青蒋慧灵北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

氢能作为一种清洁高效的可再生能源,发展前景广阔,但其在使用、运输和储存过程中极易引起爆炸事故,严重威胁到人们的生命财产安全。研究氢气预混气爆轰波传播的抑制措施具有重要意义。针对管廊内的2H_(2)+O_(2)+3Ar预混气爆轰传播机理... 详细信息

氢能作为一种清洁高效的可再生能源,发展前景广阔,但其在使用、运输和储存过程中极易引起爆炸事故,严重威胁到人们的生命财产安全。研究氢气预混气爆轰波传播的抑制措施具有重要意义。针对管廊内的2H_(2)+O_(2)+3Ar预混气爆轰传播机理和多组多孔材料对爆轰波声学特性、传播速度的影响进行了实验研究。在光滑管道内安设Al_(2)O_(3)泡沫陶瓷,随着Al_(2)O_(3)泡沫陶瓷的孔隙密度增大,管道内爆轰轨迹–管轴夹角实测值与理论值偏差变大,管径–螺距比与声学理论值偏差变大,爆轰波螺旋频率降低。在光滑管道内安设泡沫铁镍金属,左旋波及右旋波轨迹–管轴夹角实测值与声学理论值偏差变大。这一发现可以为氢气利用过程中的安全问题提供新的解决思路,为我国双碳目标做出一定的贡献。

关键词：多孔材料氢气爆轰实验孔隙比声学模式

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饱和土体渗透系数与孔径关系初探

安全与环境工程 2024年第1期31卷 67-74页

作者：徐用之刘金阳许成波罗金任兴伟中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 武汉城建集团湖北武汉430022 云南省地质工程勘察有限公司云南昆明650051 湖北省地质局冶金地质勘探大队湖北黄石435004

土体渗透系数是研究土体固结沉降、渗透变形、溶质运移等众多工程地质和岩土工程问题的关键参数。经典的土体渗透系数预测模型通常是利用土体渗透系数与孔隙比或粒径间的关系来预测,这些模型往往可以较好地预测单一土体的土体渗透系数,... 详细信息

土体渗透系数是研究土体固结沉降、渗透变形、溶质运移等众多工程地质和岩土工程问题的关键参数。经典的土体渗透系数预测模型通常是利用土体渗透系数与孔隙比或粒径间的关系来预测,这些模型往往可以较好地预测单一土体的土体渗透系数,但一般不具备普适性。通过大量的试验数据分析,指出传统的土体渗透系数预测模型不具备普适性的原因,明晰孔径特征而非孔隙比或者粒径是决定土体渗透系数的关键因素,并基于Kozeny-Carman方程,建立土体渗透系数与孔径的关系模型。该模型对于粗颗粒土和细颗粒土都具适用性,且预测精度在1个数量级内。研究结果加深了对多孔介质渗透特性的认识,并为土体渗透系数预测模型的构建提供了新的思路。

关键词：饱和土体渗透系数孔径孔隙比比表面积

粘粒含量和孔隙比对微生物固化粉土效果影响研究

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云南水力发电 2024年第2期40卷 76-79页

作者：朱锐萌程留全赵帅华北水利水电大学地球科学与工程学院河南郑州450000

为研究粘粒含量和孔隙比对微生物固化粉土的影响效果,以黄河中下游典型粉土为研究对象,通过人工制作不同粘粒含量和孔隙比的粉土,采用蠕动泵将微生物菌液和营养盐对粉土进行低压注浆。分析了不同粘粒含量和孔隙比与碳酸钙生成量、单抽... 详细信息

为研究粘粒含量和孔隙比对微生物固化粉土的影响效果,以黄河中下游典型粉土为研究对象,通过人工制作不同粘粒含量和孔隙比的粉土,采用蠕动泵将微生物菌液和营养盐对粉土进行低压注浆。分析了不同粘粒含量和孔隙比与碳酸钙生成量、单抽抗压强度和波速之间的变化规律。试验结果表明,当孔隙比为0.8且小于0.075 mm的粘粒含量为75%时,微生物加固粉土效果达到最优,继续增大孔隙比与粘粒含量,各项指标均呈现下降趋势。

关键词：粘粒含量孔隙比微生物注浆

基于孔隙比的盾构隧道最小覆盖层厚度分析及验证

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现代隧道技术 2022年第S1期59卷 212-218页

作者：陈小羊张浩林在清李洪宇中建七局交通建设有限公司郑州450004 中建海峡建设发展有限公司福州350015 莆田学院商学院莆田351100

从土体压缩基本概念出发,同时假定盾构推进过程中进入土舱的土体全部来自于盾构机上方影响范围内的土体且将土舱全部填满,通过理论分析得到了含有盾构机几何尺寸及土体参数的盾构上覆土层最小厚度的计算公式,分析了几何参数及土体参数... 详细信息

从土体压缩基本概念出发,同时假定盾构推进过程中进入土舱的土体全部来自于盾构机上方影响范围内的土体且将土舱全部填满,通过理论分析得到了含有盾构机几何尺寸及土体参数的盾构上覆土层最小厚度的计算公式,分析了几何参数及土体参数对覆盖层厚度的影响。结果表明,在其余参数不变的情况下,刀盘直径从1 m增加到17 m时,最小覆盖层厚度从0.84 m增加到9.0 m;刀盘厚度从0.3 m增加到3.0 m时,最小覆盖层厚度从2.84 m增加到3.59 m;土体摩擦角从2°增加到40°时,最小覆盖层厚度从3.53 m增加到3.93 m;孔隙比从0.2增加到3.0时,最小覆盖层厚度从3.41 m增加到5.07 m。最后结合厦门轨道交通6号线工程案例,验证了该公式的合理性,可为盾构机选型及推进过程中参数的确定提供依据。

关键词：孔隙比盾构隧道最小覆盖层厚度选型推进参数

地铁车站下水平冻结过程中冻胀的热-水-力耦合模型研究

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岩土力学 2024年

作者：王长虹魏永青张海东李飞上海大学力学与工程科学学院土木工程系

随着地下空间大规模开发利用，人工冻结法在隧道下穿上覆结构工程中得到广泛应用，但上覆结构对冻胀变形控制要求也越来越高，而上覆既有结构与冻结法工艺的相互作用规律尚不明晰。为此，提出多物理场耦合冻胀变形计算方法。依托上海地... 详细信息

随着地下空间大规模开发利用，人工冻结法在隧道下穿上覆结构工程中得到广泛应用，但上覆结构对冻胀变形控制要求也越来越高，而上覆既有结构与冻结法工艺的相互作用规律尚不明晰。为此，提出多物理场耦合冻胀变形计算方法。依托上海地铁18号线国权路站下穿既有10号线上部运营车站的盾构隧道工程，以上海第⑤1层灰色黏土为对象，研究新建隧道冻结法施工对上部运营车站主要结构的扰动作用。以孔隙比、冻结温度和平均水压力为耦合变量，考虑水分迁移，推导冻胀变形公式，改进热-水-力耦合的冻胀计算模型。基于黏性土的冻胀试验，获得冻胀试样的应力-应变关系，描述黏性土孔隙结构的变化规律。利用软件COMSOL Multiphysics的弱形式模块，开展热-水-力三场耦合数值模拟。结果表明：模拟结果与监测数据具有较高的拟合度，并小于预定的控制值，验证了耦合理论的正确性。研究成果可为类似冻结下穿隧道工程，提供一种多物理场耦合作用的上覆结构变形计算方法；为下穿隧道工程冻结法设计及施工提供有效的计算参数；为制定下穿隧道工程冻结法加固施工的安全控制指标，提供科学依据。

关键词：下穿隧道人工冻结法黏性土孔隙比热-水-力耦合

砂土状态相关本构模型在ABAQUS中的数值实现方法

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第2期46卷 246-248页

作者：郭浩天孙增春梁放崔昊汪成贵肖杨重庆大学土木工程学院重庆400045 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

土体的剪胀、应变硬化和应变软化等应力-应变特性与土体当前所处的状态相关,状态参数ψ(当前孔隙比e与临界孔隙比ecs的差值)被广泛用于表征不同状态下砂土的力学行为[1]。随后,不同学者相继提出了状态孔隙比参数Ie=e/ecs和Is=(e0-e)/(e0... 详细信息

土体的剪胀、应变硬化和应变软化等应力-应变特性与土体当前所处的状态相关,状态参数ψ(当前孔隙比e与临界孔隙比ecs的差值)被广泛用于表征不同状态下砂土的力学行为[1]。随后,不同学者相继提出了状态孔隙比参数Ie=e/ecs和Is=(e0-e)/(e0-ecs)、状态压力参数Ip=p′/pcs,以及状态孔隙比-压力参数Iep=ep′/ecspcs[2]。考虑到这一特性,可将状态参数引入广义塑性力学或边界面塑性力学中,建立一系列适用于砂土的状态相关塑性本构模型。

关键词：广义塑性力学状态参数应变硬化边界面应变软化孔隙比本构模型压力参数

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减载伸长路径下棕榈纤维加筋砂力学响应

科学技术与工程 2024年第18期24卷 7792-7803页

作者：刘昆钰唐玉肖刘问刘学彦魏少伟刘睿迪云南省建设投资控股集团有限公司昆明650000 北京林业大学水土保持学院北京100083 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 北京铁科特种工程技术有限公司北京100081

为探究棕榈纤维对石英砂力学性能的增强作用,采用减载三轴伸长试验方法测试了饱和状态下棕榈纤维加筋石英砂的剪切力学性能,计算了棕榈纤维加筋石英砂在不同纤维长度和掺量下的应力-应变曲线、初始弹性模量和割线模量,基于摩尔库伦准则... 详细信息

为探究棕榈纤维对石英砂力学性能的增强作用,采用减载三轴伸长试验方法测试了饱和状态下棕榈纤维加筋石英砂的剪切力学性能,计算了棕榈纤维加筋石英砂在不同纤维长度和掺量下的应力-应变曲线、初始弹性模量和割线模量,基于摩尔库伦准则分析了棕榈纤维加筋石英砂剪切强度随纤维配比的变化规律,通过对比素砂和加筋砂在剪切过程中的体积应变及孔隙得出了棕榈纤维对石英砂力学性能的增强作用。结果表明:纤维加筋会增强石英砂在伸长破坏中的应力应变强度,对石英砂峰值应力和残余应力提升效果最佳的纤维掺量和长度为0.9%和12 mm;棕榈纤维加筋石英砂的初始弹性模量和峰值割线模量均随有效围压的增大而增大,整体刚度与有效围压呈正相关关系;纤维对石英砂剪切强度的增强效果只能在低围压状态时显现;在石英砂中添加棕榈纤维减小了石英砂的临界孔隙比及剪胀性。研究结果有助于促进纤维加筋砂的工程应用并提供相应理论参考。

关键词：棕榈纤维加筋砂减载伸长剪切强度孔隙比

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灌注桩绿色泥浆制备及泥皮的渗透特性

科学技术与工程 2024年第14期24卷 5935-5942页

作者：金柏成赵攀崔允亮周建王康宇浙江工业大学土木工程学院杭州310014 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122 浙大城市学院工程学院杭州310015

泥浆在地基处理、泥水盾构等工程中起重要角色,增稠剂是泥浆质量的关键所在。传统泥浆使用的增稠剂主要为羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose,CMC),这种泥浆降解难度大,很容易污染环境。针对以上问题,采用瓜尔胶和黄原胶来取代传... 详细信息

泥浆在地基处理、泥水盾构等工程中起重要角色,增稠剂是泥浆质量的关键所在。传统泥浆使用的增稠剂主要为羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose,CMC),这种泥浆降解难度大,很容易污染环境。针对以上问题,采用瓜尔胶和黄原胶来取代传统泥浆添加剂进行绿色泥浆配置。通过配比实验和改进滤失实验研究泥浆的最优配比以及其新型泥皮的渗透特性。结果表明瓜尔胶:黄原胶最优配比为1∶5。通过增加试验压力,可以减小泥皮孔隙比,从而有效降低泥皮的渗透系数。CMC和新型添加剂对泥浆改性效果大致相同,在膨润土添加2.5 g瓜尔胶与0.5 g黄原胶得到的泥皮渗透系数比同质量分数纯膨润土泥浆小3个数量级。新型天然添加剂对泥浆的改性效果较好,添加高分子材料会使形成的泥皮厚度变小。试验和理论分析结果证明了新型绿色泥浆在桩基工程应用的可行性,可推广应用。

关键词：灌注桩新型泥浆泥皮滤失量孔隙比渗透系数

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振动排水条件下软黏土的渗透特性试验研究

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2024年第1期43卷 48-53页

作者：苗永红马小朋殷杰江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

为研究振动排水条件下软黏土的渗透特性,采用振动排水固结仪和变水头渗透试验装置,对软黏土进行振动排水条件下的渗透试验,分析了荷载幅值、频率以及孔隙比对软黏土渗透性的影响规律。研究结果表明:软黏土的渗透系数随着加载时间的增加... 详细信息

为研究振动排水条件下软黏土的渗透特性,采用振动排水固结仪和变水头渗透试验装置,对软黏土进行振动排水条件下的渗透试验,分析了荷载幅值、频率以及孔隙比对软黏土渗透性的影响规律。研究结果表明:软黏土的渗透系数随着加载时间的增加呈现先减小后增大再减小的趋势;随着载荷幅值的增大,渗透系数的增幅亦相应增大;不同频率下的渗透系数在加载中期增幅不同,1 Hz时对应的增幅最高;提出了适用于振动排水条件下e-k非线性表达式,渗透系数随着孔隙比的减小而减小。研究结论可为振动排水固结法的设计及应用提供参考。

关键词：振动排水软黏土载荷幅值频率孔隙比渗透系数