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硫酸盐矿井水侵蚀下采空区充填膏体劣化机理试验研究

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硫酸盐矿井水侵蚀下采空区充填膏体劣化机理试验研究

作者：路瑶山东科技大学

学位级别：硕士

充填法采煤可以有效解决地表沉陷和“三下”压煤问题。然而,长期处于矿井水环境中的充填体,会不可避免的遭受到盐离子的侵蚀,从而发生劣化,导致充填体强度降低,最终影响充填体的使用寿命及相关工程的安全。本文考虑溶液浓度、侵蚀时间... 详细信息

充填法采煤可以有效解决地表沉陷和“三下”压煤问题。然而,长期处于矿井水环境中的充填体,会不可避免的遭受到盐离子的侵蚀,从而发生劣化,导致充填体强度降低,最终影响充填体的使用寿命及相关工程的安全。本文考虑溶液浓度、侵蚀时间、阳离子种类等因素的影响,开展了硫酸盐侵蚀充填膏体试验,并通过宏观及微观试验对充填体的损伤机理进行了研究。采用表面观测、质量检测及单轴抗压强度测定三种宏观方法,对硫酸盐侵蚀充填膏体的宏观变化进行分析;采用X射线衍射、扫描电镜以及综合热分析三种微观试验方法,对硫酸盐侵蚀充填膏体微观变化进行分析。论文研究成果如下:(1)通过正交试验获得膏体充填材料的最优配比,胶料比为1:2、质量浓度为76%、细骨料所占比例为45%,最优配比的充填材料浆体的塌落度为21cm,强度为8.21MPa,满足施工中泵送及强度要求。(2)通过宏观力学及微观结构试验研究了在SO42-作用下充填体的水化过程及水化产物,分析了其侵蚀机理,并基于此探讨了侵蚀环境中充填体出现宏观力学性能变化的原因。(3)养护后的膏体经硫酸盐溶液浸泡的前期,主要是90d以内,试件的强度大于经清水浸泡的试件强度。这是由于水化反应继续进行生成胶凝物质,硫酸盐溶液反应生成其他物质,继续填充膏体试件内部残留孔隙,增强了密实性,故抗压强度增加。(4)养护后的膏体经硫酸盐溶液浸泡的后期,主要是90d以后,试件强度开始出现下降的趋势,试件内部空隙被石膏、钙矾石等物质先填满,随后难溶物质继续生成膨胀使试件内部产生裂隙,从而降低了试件的密实度及抗压强度。(5)通过灰色关联度法对充填膏体劣化影响因素进行评价。

关键词：充填膏体硫酸盐侵蚀宏观试验微观试验关联度分析

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南沙软土宏微观蠕变试验及本构模型研究

南沙软土宏微观蠕变试验及本构模型研究

作者：李妤妤广州大学

学位级别：硕士

我国软土地区分布较广,以沿海、河、湖等地区为主,而这些地区大多是处于经济发展的重点区域内,借经济腾飞发展的契机,随之而来的基础建设项目也在如火如荼进行中。但是对于软土地基上的建筑物,由于软土自身的特性,在长时间荷载作用下会... 详细信息

我国软土地区分布较广,以沿海、河、湖等地区为主,而这些地区大多是处于经济发展的重点区域内,借经济腾飞发展的契机,随之而来的基础建设项目也在如火如荼进行中。但是对于软土地基上的建筑物,由于软土自身的特性,在长时间荷载作用下会产生不均匀沉降现象,对生活、生产等社会发展行为埋下安全隐患。本文以南沙软土为研究对象,基于一维固结蠕变试验和剪切蠕变试验等宏观试验、SEM(扫描电镜)和Image J图像分析软件等微观试验,在宏观层面上定性、微观层面上定量分析南沙软土的蠕变变形机理,并通过建立软土蠕变本构模型描述软土蠕变过程。本文的主要研究内容以及结论有如下几点:(1)采用一维固结蠕变试验和剪切蠕变试验等宏观试验对南沙原状软土的宏观蠕变特性进行分析研究。在分别加载作用下,软土在每级加载的初始瞬间都会产生与时间无关的瞬时变形,蠕变曲线随时间的增加呈现弧形变化的趋势,其斜率逐渐减小,直至趋于水平直线,反映出土体的衰速蠕变特性。软土处于较低轴向应力和较低剪切应力时,变形量较小且在较短时间内稳定增曲线长至某一定值,表现出衰减蠕变的特性;软土处于较高轴向应力和较高剪切应力时,软土先处于加速蠕变阶段,出现不同的弯曲弧线,随时间的发展逐渐进入衰减蠕变阶段,等速蠕变时间随应力水平的提高而增长。(2)采用SEM(扫描电镜)和Image J图像分析软件等微观试验对各蠕变条件下南沙原状软土的微观蠕变特性进行分析研究。南沙软土的微观结构形态表现为疏松多孔的骨架状结构和粘粒团聚的紊流状结构,土体颗粒接触形式以边-边、边-面接触为主。在蠕变过程中,土体颗粒和孔隙大小的变化都遵循大孔隙优先改变原则,土体颗粒逐渐挤密压实,孔隙的轮廓逐渐趋向近椭圆。(3)以宏观试验定性、微观试验定量分析为原则,综合宏观蠕变试验和微观蠕变试验的结果,从宏观和微观层面分析南沙软土的蠕变变形机理。宏观上,南沙软土在蠕变全过程中表现出加速蠕变阶段、衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段。微观上,软土土粒从松散、不规则的状态,转换到排列紧密的状态,再保持相对稳定的状态,对应着宏观特性上变形量先增加后稳定在某一定值的趋势;影响蠕变机理的因素较多,选择适当的宏观尺度和微观尺度对蠕变机理的分析有着重要意义。(4)通过推导南沙软土的非线性蠕变本构方程并进行建模,选取五元件广义Kelvin模型作为线性粘弹性部分的本构模型,选取一个圣维南塑性固体、一个胡克弹性固体、一个Maxwell模型并联的蠕变模型作为线性粘塑性部分的本构模型;选取幂函数的经验模型作为非线性粘塑性部分的本构模型。运用Origin 2017计算模型各参数值,并与剪切蠕变试验中蠕变曲线的结果对比,得到较好的拟合效果。

关键词：南沙软土宏观试验微观试验蠕变本构模型

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爆炸波作用下三相饱和土本构研究

爆炸与冲击 1998年第1期18卷 28-34页

作者：赵跃堂钱七虎王明洋南京工程兵工程学院

基于对爆炸荷载作用下三相饱和土宏观试验现象的综述，并结合以往对饱和土中气体运动规律的分析，对一维爆炸波作用下三相饱和土本构关系进行了描述。

关键词：爆炸波三相饱和土本构关系宏观试验

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宏微观试验融入土力学课程教学的探索

科教文汇 2023年第6期 83-86页

作者：边晓亚赵哲坤武林陈旭勇武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074

土工试验是揭示土体材料特性和工程问题的重要手段。传统的宏观试验是在土体为均质材料的假设条件下开展的,实质上就是宏观应力应变测试。但诸如土体的剪切、压缩等现象,都是介于宏微观之间的特性,受土微观性质影响。因此,在土力学课程... 详细信息

土工试验是揭示土体材料特性和工程问题的重要手段。传统的宏观试验是在土体为均质材料的假设条件下开展的,实质上就是宏观应力应变测试。但诸如土体的剪切、压缩等现象,都是介于宏微观之间的特性,受土微观性质影响。因此,在土力学课程教学过程中,仅依靠宏观试验的演示很难清晰地揭示土体微观特性,难以达到预期教学目标,学生也很难从根本上理解土体的相关工程特性。将宏微观试验融入土力学课程教学,从土体的微观结构描述入手,从本质上探究土单元体复杂宏观特性的微观机理,建立宏微观特性的跨尺度关联并进行分析,不仅可以提升教学效果,也可以开阔学生视野、激发学生学习兴趣,帮助学生建立完整清晰的土力学知识体系。

关键词：土力学土工试验宏观试验微观试验

碱液处理对硬化砂浆中胶凝材料质量分数测定的影响

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第5期46卷 609-615页

作者：张亚涛张成银刘长顺秦岭安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院(安徽省水利工程质量检测中心站) 安徽蚌埠233000

基于测定硬化混凝土中胶凝材料质量分数的可溶性SiO_(2)法,文章结合宏观试验和微观分析,研究碱液处理对硬化砂浆中胶凝材料质量分数测定试验的影响,结果显示:碱液可进一步溶解未被酸液溶解的C-S-H凝胶,而其对硅质原材料的侵蚀可以忽略不... 详细信息

基于测定硬化混凝土中胶凝材料质量分数的可溶性SiO_(2)法,文章结合宏观试验和微观分析,研究碱液处理对硬化砂浆中胶凝材料质量分数测定试验的影响,结果显示:碱液可进一步溶解未被酸液溶解的C-S-H凝胶,而其对硅质原材料的侵蚀可以忽略不计;碱液处理减小了硬化砂浆中胶凝材料质量分数测定试验的误差,是影响试验结果的重要因素之一;含有碱液处理步骤的可溶性SiO_(2)法,可以较准确地测出掺合料是粉煤灰和矿粉的硬化砂浆中胶凝材料(水泥和矿粉)的质量分数。

关键词：硬化砂浆可溶性SiO_(2)法胶凝材料质量分数微观形态碱液处理宏观试验

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轻骨料混凝土与普通混凝土界面粘结性能研究

轻骨料混凝土与普通混凝土界面粘结性能研究

作者：高紫晨长安大学

学位级别：硕士

轻骨料混凝土以其质量轻、强度高、耐久性能好等特点,受到工程界的关注,在高层建筑、大跨度桥面铺装等结构中的应用日渐增多,这些结构中,存在大量轻骨料混凝土与普通混凝土的结合面。就现有对新旧混凝土结合面的粘结性能研究可知,其结... 详细信息

轻骨料混凝土以其质量轻、强度高、耐久性能好等特点,受到工程界的关注,在高层建筑、大跨度桥面铺装等结构中的应用日渐增多,这些结构中,存在大量轻骨料混凝土与普通混凝土的结合面。就现有对新旧混凝土结合面的粘结性能研究可知,其结合面是结构的薄弱处,粘结强度要低于新旧混凝土的抗拉强度。因此,轻骨料混凝土与普通混凝土的结合面同样是结构的薄弱处,但对于轻骨料混凝土与普通混凝土界面的粘结性能研究却未见报告,缺乏试验和理论研究的支撑。本文通过宏观试验与微观试验相结合的方法,对轻骨料混凝土与普通混凝土界面的粘结性能进行系统研究。论文通过劈裂抗拉强度试验和抗折强度试验等宏观试验方法,定量分析了轻骨料混凝土强度等级、界面剂种类、粘结面粗糙度、钢纤维等因素对轻骨料混凝土与普通混凝土粘结性能的影响;通过显微硬度试验和电镜扫描试验等微观试验方法,从微观角度研究轻骨料混凝土与普通混凝土粘结界面特征规律,分析了轻骨料混凝土与普通混凝土的粘结机理。研究结果表明:界面剂对粘结性能影响最大,使用不同的界面剂,粘结性能由高到低依次为膨胀剂、粉煤灰、水泥净浆,且均高于不使用界面剂的情况;粘结面粗糙度越高,粘结性能越好;轻骨料混凝土的强度等级越高,粘结性能越好;在轻骨料混凝土中加入钢纤维,可以有效提高轻骨料混凝土与普通混凝土的粘结性能,粘结强度提高约32.2%;龄期满28天后,时间对粘结强度影响不大。轻骨料混凝土中水泥石与骨料的粘结界面存在过渡区;轻骨料混凝土与普通混凝土的粘结界面同样存在过渡区,分为渗透层、反应层和渐变层,过渡区是混凝土粘结性能的薄弱区域,反应层决定轻骨料混凝土与普通混凝土的粘结性能。根据宏观试验和微观试验结果对轻骨料混凝土与普通混凝土的粘结机理进行了研究,对粘结起主要作用的是机械啮合力,分子间作用力居其次,化学作用力影响较小;提出了轻骨料混凝土与普通混凝土粘结强度的工程评估方法,得到了提高表面粗糙度、选择合适界面剂、提高混凝土本身强度、加入钢纤维、植筋等提高轻骨料混凝土与普通混凝土粘结强度的措施。

关键词：轻骨料混凝土普通混凝土粘结性能宏观试验微观试验

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纤维混凝土断裂性能研究进展综述

山西建筑 2022年第4期48卷 111-114页

作者：刘凯亮康洪震华北理工大学建筑工程学院河北唐山063009 唐山学院土木工程学院河北唐山063000

纤维由于具有优良的断裂韧性因而可被掺入到混凝土中弥补其韧性低的缺点,近年来许多科研人员对纤维混凝土的断裂性能进行了研究,通过对近五年来纤维混凝土断裂性能方面的研究成果进行归纳总结,为进一步促进纤维混凝土的大量应用提供参考。

关键词：纤维混凝土断裂性能宏观试验

高速铁路深厚软土地基物理力学特性分析及沉降控制

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铁道勘察 2021年第2期47卷 72-75,86页

作者：李鑫中国铁路设计集团有限公司天津300308

为研究东北地区高速铁路软土地基路基物理力学特性及其沉降控制方法,通过物性参数试验、无侧限抗压强度试验、直接剪切试验以及固结试验等,并结合工后沉降检算,提出适用于该片区的地基加固手段。研究表明:(1)研究区域软弱夹层分布在地表... 详细信息

为研究东北地区高速铁路软土地基路基物理力学特性及其沉降控制方法,通过物性参数试验、无侧限抗压强度试验、直接剪切试验以及固结试验等,并结合工后沉降检算,提出适用于该片区的地基加固手段。研究表明:(1)研究区域软弱夹层分布在地表8 m以下,厚度为4~8 m,液性指数随深度逐渐下降,在14 m处降至最低;(2)0~8 m深度范围内,无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角、压缩模量等指标随深度变大逐渐下降,深度8 m以下,强度指标随深度加深不断上升,在14 m深度处达到峰值;(3)桩长为8~16 m时,工后沉降随着CFG桩长增大线性降低,桩长增至16 m时,工后沉降降幅约为70%,为该区域最优桩长。

关键词：高速铁路深厚软土工后沉降宏观试验物理力学特性

SBS改性沥青高温存储过程中性能衰减机理的研究

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合成材料老化与应用 2021年第6期50卷 15-18,146页

作者：王改霞董夫强姜萌萌宋立飞王进成河海大学土木与交通学院江苏南京210098

为了探索高速公路养护工程用SBS改性沥青在高温长期存储过程中的性能衰减机理,选取了不同存储时间的SBS改性剂、基质沥青以及SBS改性沥青,采用宏观试验和微观在线表征相结合的方法考察了SBS改性沥青随着存储条件的变化其宏观性能以及微... 详细信息

为了探索高速公路养护工程用SBS改性沥青在高温长期存储过程中的性能衰减机理,选取了不同存储时间的SBS改性剂、基质沥青以及SBS改性沥青,采用宏观试验和微观在线表征相结合的方法考察了SBS改性沥青随着存储条件的变化其宏观性能以及微观结构的变化规律,并以基质沥青和SBS改性剂作为对照,揭示了长期高温存储过程中SBS改性沥青的性能衰减机理,为其存储条件的优化提供理论指导。结果表明,SBS改性沥青在高温存储过程中,其性能衰减的主要原因可能是SBS改性沥青体系在高温下其交联作用下空间网络结构或者交联键的破坏和SBS的降解引起的,其基质沥青自身的老化对其改性沥青整体性能影响不大。

关键词：高速公路养护工程 SBS改性沥青性能衰减机理宏观试验红外光谱在线检测