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岩石力学与工程学报 2014年第12期33卷 2524-2530页

作者：马云峰李驰高利平史勇黄保生闫俊杰内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051

风雪复合侵蚀作用是自然环境中的风、融雪和温度共同作用的结果。以内蒙古那—苏省际大通道锡林郭勒盟桑根达来段的风沙土填方路段为例,考虑不设边坡防护的裸边坡为最不利情况,利用光学显微镜测试技术,并结合数字图像相关方法,通过定义... 详细信息

风雪复合侵蚀作用是自然环境中的风、融雪和温度共同作用的结果。以内蒙古那—苏省际大通道锡林郭勒盟桑根达来段的风沙土填方路段为例,考虑不设边坡防护的裸边坡为最不利情况,利用光学显微镜测试技术,并结合数字图像相关方法,通过定义土体孔隙面积比率,对土体侵蚀前后孔隙分布特征进行定量分析,分析路基填料经历冻融风蚀复合侵蚀作用后,各测试层的影响深度,以及各测试层孔隙面积比率与融雪下渗引起的冻融侵蚀和风蚀之间的关系。测试结果表明,路基坡肩处受到复合侵蚀的影响最大,复合侵蚀影响深度约为1/6倍路基模型高度。在经受3次冻融风蚀后较未侵蚀时,坡肩处的孔隙面积比率增加了50.1%,且自坡肩向坡脚处逐渐减小,在坡脚处孔隙面积比率仅增加了30.7%。相同循环次数下,风蚀对路基坡肩的结构损伤大于融雪下渗引起的冻融损伤。

关键词：路基工程风雪复合侵蚀孔隙面积比率微细观试验风洞试验

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疲劳因素对沥青混合料微细观特性影响及跨尺度关联分析

疲劳因素对沥青混合料微细观特性影响及跨尺度关联分析

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作者：贾大伟武汉理工大学

学位级别：硕士

疲劳因素是导致沥青路面损伤的主要原因之一,随着疲劳程度的增加,沥青路面会出现结构强度下降、疲劳裂纹等病害,严重影响了道路的安全性和服役寿命。本文从微细观层面出发,基于沥青混合料微细观试验和沥青路面宏-细-微观多尺度关联模型... 详细信息

疲劳因素是导致沥青路面损伤的主要原因之一,随着疲劳程度的增加,沥青路面会出现结构强度下降、疲劳裂纹等病害,严重影响了道路的安全性和服役寿命。本文从微细观层面出发,基于沥青混合料微细观试验和沥青路面宏-细-微观多尺度关联模型,对疲劳因素作用下沥青路面各项特性变化趋势进行了研究,主要研究内容如下:首先,本文分别进行了33000、66000、98000次加载的四点弯曲疲劳试验,模拟实际工况得到四个不同疲劳程度的沥青混合料试件,通过微米划痕试验和纳米压痕试验,获得各个试件断裂韧度和弹性模量的变化趋势,并据此分析了疲劳因素对沥青混合料微观力学特性的影响。其次,建立沥青路面宏观模型,通过分析应力响应,确定了沥青面层的危险区域;基于多尺度关联理论和内聚力本构模型,分别建立了危险区域局部细观模型和考虑材料梯度变化的ITZ区域微观断裂模型,从细观微观两个层面探究了沥青面层的裂纹萌发位置。最后,将微细观试验数据与宏-细-微观多尺度关联模型相结合,同时定义裂纹萌发时间、裂纹扩展度和裂纹扩展速率三种裂纹扩展演化评价指标,通过对比不同模型的计算结果,从时间、程度、速度三个角度评判疲劳因素对沥青路面微细观裂纹演化的影响。研究表明,ITZ区域参数呈现梯度变化特征,厚度约在10～30μm,从集料向沥青胶浆过渡,断裂韧度与弹性模量由高到低呈梯度变化,试验中未发现疲劳因素对ITZ区域厚度有明显影响。从0次疲劳到98000次疲劳,ITZ区域断裂韧度平均值由0.18MPa?m下降至0.08MPa?m,降幅达到57.79%;沥青胶浆由0.03MPa?m下降至0.02MPa?m,降幅为17.60%;ITZ区域弹性模量平均值由9.37GPa降至7.73Gpa,降幅为17.48%;沥青胶浆由0.33GPa降至0.22GPa,降幅为33.45%;集料则没有明显变化。说明疲劳因素对沥青混合料的影响主要集中在ITZ区域和沥青胶浆,弹性模量和断裂韧度与疲劳程度呈非线性负相关关系,早期的疲劳次数对弹性模量和断裂韧度的影响程度更大。微裂纹通常萌发于集料尖端位置的ITZ区域,随后或沿ITZ或向沥青胶浆继续扩展,最终多条微裂纹扩展连接形成贯穿裂缝。疲劳次数由0次依次增加至33000次、66000次和98000次,裂纹扩展度分别为1.89、3.89、7.14和8.06,依次扩大了约2.05倍、1.83倍和1.13倍,裂纹扩展速率峰值依次为1.68、2.88、4.00和4.08,增幅分别为71.4%、38.9%和2%,说明疲劳因素对裂纹扩展演化的影响较明显,且早期疲劳造成的影响更大。本文从试验和有限元模型两个方向出发,通过对比材料参数和裂纹扩展演化的变化趋势,讨论分析了疲劳因素对沥青路面微细观特性的影响,为后续研究疲劳因素的影响提供思路和借鉴。

关键词：沥青路面疲劳因素微细观试验多尺度关联裂纹扩展演化

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干湿循环下含初始损伤泡沫混凝土劣化机理研究

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材料导报 2021年第14期35卷 14065-14071页

作者：刘鑫倪铖伟孙东宁邵志伟史云强河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098 河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心南京210098 河海大学隧道与地下工程研究所南京210098 河海大学岩土工程科学研究所南京210098

泡沫混凝土,也称气泡混合轻质土,是一种新型的人工轻质土工材料,其由物理方法将水泥、水、发泡剂以及一些可添加材料(粉煤灰、玻璃纤维等)按一定比例混合而成,作为公路路堤填料在工程中应用广泛,但其耐久性问题始终困扰着工程人员。实际... 详细信息

泡沫混凝土,也称气泡混合轻质土,是一种新型的人工轻质土工材料,其由物理方法将水泥、水、发泡剂以及一些可添加材料(粉煤灰、玻璃纤维等)按一定比例混合而成,作为公路路堤填料在工程中应用广泛,但其耐久性问题始终困扰着工程人员。实际上,轻质土在生产的全过程中的各个阶段会产生由不同因素导致的损伤。因此,本工作分析施工工艺及外部环境因素对轻质土造成的初始损伤,并在此基础上研究干湿循环作用下轻质土物理力学性质的劣化规律。采用抗压强度定义损伤变量,并从微细观角度将孔隙面积率作为损伤演化的特征参数;借助MATLAB拟合强度与孔隙面积率和干湿循环次数的变化规律,得到不同初始损伤形式的强度劣化关系式;最后建立与孔隙面积率和干湿循环次数有关的损伤演化方程,并对演化方程进行验证。实验结果表明,不同施工工艺造成含初始损伤的试样的孔隙面积率皆随干湿循环的进行而增大,试样强度随孔隙面积率的增大呈非线性减小。分析劣化原因为:干湿循环次数增加,试样含水率不同造成内部受热膨胀存在差异,温度应力不断发展,微裂缝不断形成,因而孔隙面积率增加,强度逐渐劣化。

关键词：泡沫混凝土强度劣化微细观试验初始损伤干湿循环

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聚苯乙烯轻质混合土渗透特性试验研究

聚苯乙烯轻质混合土渗透特性试验研究

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作者：朱云华河海大学

学位级别：硕士

由于能有效利用生活及生产废弃物,并具有轻量、流动性好、强度较高等工程优越性,聚苯乙烯轻质混合土得到了岩土工程领域的广泛关注。在室内试验的基础上,本文对其渗透特性进行了系统、深入地研究,主要内容包括: (1) 在室内变水头渗透试... 详细信息

由于能有效利用生活及生产废弃物,并具有轻量、流动性好、强度较高等工程优越性,聚苯乙烯轻质混合土得到了岩土工程领域的广泛关注。在室内试验的基础上,本文对其渗透特性进行了系统、深入地研究,主要内容包括: (1) 在室内变水头渗透试验基础上,研究了水泥掺入比、EPS含量及龄期对其渗透特性的影响,渗透系数随水泥掺入比、龄期的增大及EPS含量的降低而降低,近似为乘幂函数关系。并在此基础上,得到适合工程应用的线性回归方程。 (2) 利用三轴仪进行不同固结压力下的渗透试验,分析了不同固结压力下水泥掺入比与EPS含量对聚苯乙烯轻质混合土渗透特性的影响,建立了固结压力与渗透系数的经验公式。 (3) 通过SEM试验的微观结构图片,分析了不同水泥掺入比及固结压力对渗透特性的影响,随着水泥掺入比的增大,孔隙所占比例减少,颗粒所占比例增大,颗粒的分布分维、定向度增大,孔隙的分布分维、定向度减小;固结压力越大,颗粒所占的面积、分布分维及定向度也越大。 (4) 在SEM试验的基础上,通过“岩土微细结构光学测试系统”的动态微细观结构试验发现,在固结压力作用下,聚苯乙烯轻质混合土内部颗粒会发生重新排列,孔隙减小,EPS颗粒的形状发生变化,水流沿EPS颗粒与土之间渗出形成渗径。

关键词：聚苯乙烯轻质混合土渗透特性水泥掺入比 EPS含量龄期固结压力微细观试验

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