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新型盐渍土基泡沫轻质土隔断层阻盐机制及效果研究

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岩土力学 2025年第2期46卷 515-526,538页

作者：张荣赵斌郑小川陈令卢正赵阳中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 中国电建集团重庆工程有限公司重庆400060 锐博新能源集团有限公司浙江台州317608 中国科学院武汉岩土力学研究所环境岩土工程湖北省重点实验室湖北武汉430071 新疆交通规划勘察设计研究院有限公司新疆乌鲁木齐830006

盐渍土广泛分布于我国西部地区,其盐胀特性对道路工程产生严重危害,研究盐渍土路基水盐迁移规律并切断其路径对盐渍土地区道路安全防治起到关键作用。基于开挖废土利用构想,提出一种新型盐渍土基泡沫轻质土作为盐渍土地区路基隔断层。... 详细信息

盐渍土广泛分布于我国西部地区,其盐胀特性对道路工程产生严重危害,研究盐渍土路基水盐迁移规律并切断其路径对盐渍土地区道路安全防治起到关键作用。基于开挖废土利用构想,提出一种新型盐渍土基泡沫轻质土作为盐渍土地区路基隔断层。采用自研设备开展相关试验,测试其内部温度变化、竖向位移及冻融后的水盐分布,分析新型泡沫轻质土隔断层的隔盐消胀效果,并从微观结构角度探究阻盐机制。结果表明:在温度梯度下,盐渍土试样内部水分与盐分向上迁移,多在中上部聚集。新型泡沫轻质土隔断层能有效阻隔水盐上迁并抑制盐胀,土体含盐量越高,抑胀效果越好。盐分在泡沫轻质土孔洞内析出结晶成盐壳,泡沫轻质土的多孔结构不仅能有效储存盐分,而且能阻隔盐分迁移,使盐分结晶在其内部进行,从而减少盐胀对土体的破坏。

关键词：盐渍土水盐迁移隔断层冻融循环泡沫轻质土

泡沫轻质土回填管道沟槽路面表层动力响应研究

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 659-668页

作者：阮波田江魏丽敏何群徐长红周宏中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410200

市政道路下伏管道沟槽常采用土、砂子、碎石等传统散体材料回填,由于沟槽空间受限,压实度难以满足设计要求,管道破损渗漏或交通荷载作用下,容易造成路面开裂,甚至塌陷。泡沫轻质土具有轻质、高强、自密实、抗渗漏等特性,可以将其应用于... 详细信息

市政道路下伏管道沟槽常采用土、砂子、碎石等传统散体材料回填,由于沟槽空间受限,压实度难以满足设计要求,管道破损渗漏或交通荷载作用下,容易造成路面开裂,甚至塌陷。泡沫轻质土具有轻质、高强、自密实、抗渗漏等特性,可以将其应用于管道沟槽回填工程。为了研究泡沫轻质土回填管道沟槽的路面动力响应特性,以振动加速度和动位移为动力响应指标,开展泡沫轻质土回填段和中砂回填段的路面动力响应现场试验。试验车速分别为20,40和60 km/h,车重分别为空载、半载、满载,共9种试验工况。研究结果表明,泡沫轻质土回填区段测点振动加速度最大值、动位移最大值分别为31.93 mm/s^(2)、6.23μm,而中砂回填区段分别为35.79 mm/s^(2)、6.90μm。振动加速度峰值、动位移峰值均随车重、车速的增加而增大。车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区段测点动位移峰值变化幅度仅为中砂回填区段测点的15.2%~51.0%;车速由20 km/h增加至60 km/h时,动位移峰值变化幅度为中砂回填区段测点的16.8%~66.8%。泡沫轻质土回填区段振动加速度峰值衰减率、动位移峰值衰减率分别为中砂回填区段的1.16~1.38倍及1.15~1.33倍,削减了沟槽回填区段路面测点振动的高频和低频成分,泡沫轻质土回填区段整体刚度较好,减振效果良好。研究成果可为泡沫轻质土回填管道沟槽的设计施工提供参考。

关键词：管道沟槽回填泡沫轻质土中砂振动加速度动位移

泡沫轻质土和砂土回填管道沟槽动力响应数值模拟对比分析

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2722-2734页

作者：金亮星姚瑞阳魏丽敏田江何群徐长红中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051

市政道路下覆管道回填区采用砂土等散体材料回填时,控制压实度是施工的关键技术难题之一。引入泡沫轻质土作为管道沟槽回填区材料能较好地解决回填压实度低的问题。为了研究回填管道沟槽泡沫轻质土的动力特性,结合某市政道路回填段行车... 详细信息

市政道路下覆管道回填区采用砂土等散体材料回填时,控制压实度是施工的关键技术难题之一。引入泡沫轻质土作为管道沟槽回填区材料能较好地解决回填压实度低的问题。为了研究回填管道沟槽泡沫轻质土的动力特性,结合某市政道路回填段行车激励现场试验,沿行车线路横向路面布设8个监测点,建立管道-回填区-路基路面三维动力模型,并施加不同工况下的三轴货车行车荷载激励,数值模拟结果与现场监测点实测数据对比验证了模型的可行性。运用此模型对泡沫轻质土、砂土回填区段的路基路面、管道外壁动力响应及路基工作区深度展开对比分析。结果表明:1)泡沫轻质土回填区沿深度方向动应力峰值衰减率、振动加速度衰减率分别为砂土回填区段的1.63~1.93倍及2.13~3.7倍。2)车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区和砂土回填区管顶动应力峰值分别增加18.03 kPa和17.86 kPa,说明在回填区上行驶重型车辆时会导致埋地管道振动显著增加。3)泡沫轻质土、砂土回填区管顶和靠近行车一侧动位移峰值比例分别为1.31、1.96,泡沫轻质土回填区管道外壁动位移峰值分布较砂土回填区更加均匀。4)采用泡沫轻质土回填时路基动敏感区和动影响区深度分别为砂土回填的0.68~0.78倍、0.77~0.79倍,对路基稳定性有利。研究结果可为泡沫轻质土在市政道路管道沟槽回填中的相关应用提供参考。

关键词：泡沫轻质土砂土管道沟槽回填动力响应数值分析

基于GA-BP神经网络的泡沫轻质土强度预测

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华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第11期50卷 125-132页

作者：周中邓卓湘陈云胡江锋中南大学土木工程学院湖南长沙410075

泡沫轻质土的抗压强度是其重要的力学性能。精准地预测和调整泡沫轻质土的抗压强度,对于提高施工效率有重要的现实意义。为实现对泡沫轻质土抗压强度的智能控制和优化,设计了包含4节点输入层、8节点隐层、1节点输出层的拓扑结构,输入层... 详细信息

泡沫轻质土的抗压强度是其重要的力学性能。精准地预测和调整泡沫轻质土的抗压强度,对于提高施工效率有重要的现实意义。为实现对泡沫轻质土抗压强度的智能控制和优化,设计了包含4节点输入层、8节点隐层、1节点输出层的拓扑结构,输入层采用遗传算法(GA)对BP神经网络的权重和阈值进行改进。以水固比、粉灰比、细集料掺合比以及气泡率4个参数作为输入参数,28天抗压强度为输出参数,以室内实验数据作为样本,使用均方差(MSE)、决定系数(R2)和相对误差等对优化前后两种模型进行验证和对比分析,并以此为基础建立了基于不同性能需求的配合比设计方法。结果表明:相比BP神经网络,GA-BP神经网络训练的适应度函数值更大、均方差更小,预测值与实际值的拟合度可达到0.946,具有更强的预测精度和泛化能力,同时遗传算法的全局搜索能力也弥补了BP神经网络容易陷入局部最优的缺陷,且能更好地指导粉煤灰泡沫轻质土强度预测配合比设计。基于GA-BP神经网络的泡沫轻质土强度增长预测模型可实现对泡沫轻质土抗压强度的灵活调整,对于工程施工具有重要的参考价值。

关键词：泡沫轻质土抗压强度 BP神经网络遗传算法 GA-BP神经网络

高速公路改扩建工程中泡沫轻质土施工关键技术的探讨

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四川水泥 2025年第2期 192-194页

作者：王林四川公路桥梁建设集团有限公司四川成都610000

为了提升高速公路改扩建工程的质量与稳定性,以某高速公路改扩建项目为例,对泡沫轻质土施工关键技术进行了深入探讨。通过对比分析,揭示了泡沫轻质土的应用优势,并详细阐述了泡沫轻质土的材料配比、制备工艺、施工技术要点及施工注意事... 详细信息

为了提升高速公路改扩建工程的质量与稳定性,以某高速公路改扩建项目为例,对泡沫轻质土施工关键技术进行了深入探讨。通过对比分析,揭示了泡沫轻质土的应用优势,并详细阐述了泡沫轻质土的材料配比、制备工艺、施工技术要点及施工注意事项等方面。结果表明,泡沫轻质土作为一种新型轻质回填材料,在解决新旧路基拼接区域稳定性问题上展现出显著优势,能够有效控制路基沉降,增强路基结构稳定性,可为同类工程提供一定的参考。

关键词：高速公路改扩建泡沫轻质土施工关键技术

基于土工格栅及泡沫轻质土的城市道路新旧路基沉降变形控制研究

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土工基础 2025年第1期 113-117页

作者：张卓黄锦盛张晋宏周书东王成伟张益中铁建工集团有限公司东莞市建筑科学研究院有限公司

针对城市道路建设过程中新旧路基的沉降变形问题，评估了不同路基处理技术的有效性。通过广州市花都区某市政道路工程，建立了包括土工格栅加筋和泡沫轻质土填料的路基模型，并利用Abaqus有限元软件进行模拟分析，评估了利用土工格栅和... 详细信息

针对城市道路建设过程中新旧路基的沉降变形问题，评估了不同路基处理技术的有效性。通过广州市花都区某市政道路工程，建立了包括土工格栅加筋和泡沫轻质土填料的路基模型，并利用Abaqus有限元软件进行模拟分析，评估了利用土工格栅和泡沫轻质土等材料控制新旧路基沉降变形的效果。研究发现，土工格栅在新旧路基拼接部位的应用能显著提高路基稳定性，但达到一定的铺设层数后，单纯增加土工格栅铺设层数对位移控制的提升效果有限。泡沫轻质土作为轻质填料，随着填筑厚度的增加，其对新旧路基沉降变形的控制效果也变得显著。结合两种处理方式的优势并考虑工程造价成本因素，提出了一种土工格栅-泡沫轻质土联合处理方法，通过在新旧路基中下部位置铺设3层土工格栅并在上部填筑厚度为2 m的泡沫轻质土，能够有效控制新旧路基的沉降变形，提高路基的整体稳定性和使用寿命。

关键词：市政道路新旧路基土工格栅泡沫轻质土数值模拟

采用泡沫轻质土对高填明洞二次回填的结构受力特性研究

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铁道学报 2022年第2期44卷 135-142页

作者：李明严松宏李盛马玉春赵录学张振琼兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州铁道设计院有限公司甘肃兰州730000 中国铁路兰州局集团有限公司兰州工程建设指挥部甘肃兰州730000

以西部某地区铁路高填明洞二次回填实际工程为依托,采用泡沫轻质土作为回填材料,按等质量置换原则进行二次回填,通过数值模拟确定合理泡沫土回填范围和开挖置换深度,结果表明:利用轻质泡沫土对既有高填明洞顶部按照等质量置换原则在一... 详细信息

以西部某地区铁路高填明洞二次回填实际工程为依托,采用泡沫轻质土作为回填材料,按等质量置换原则进行二次回填,通过数值模拟确定合理泡沫土回填范围和开挖置换深度,结果表明:利用轻质泡沫土对既有高填明洞顶部按照等质量置换原则在一定范围和开挖置换深度下进行二次回填,其结构位移、应力、安全系数均能满足要求。开挖回填轻质泡沫土范围越大,下挖置换深度越小,竖向位移值越小。泡沫土回填范围角度0°、30°且下挖置换深度较大时,拱顶和墙脚位移超过允许值,此时会影响隧道结构的安全性。各种情况组合计算下,泡沫土回填范围角度45°,下挖置换深度4 m时,衬砌仰拱拉应力达到最小值,墙脚和仰拱安全系数达到最大值。综合考虑结构受力安全性、合理性及工程经济性,确定泡沫土合理回填范围角度为45°,合理下挖置换深度为4 m,现场实际以此进行开挖回填,实测拱顶沉降、结构上浮、水平位移均未超过容许位移值,且由于土拱效应小于计算值。

关键词：高填明洞二次回填泡沫轻质土数值分析监控量测

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拜耳赤泥基泡沫轻质土流变特性及其调控方法

工程科学学报 2024年第10期46卷 1912-1920页

作者：马川义于婷婷张宁李召峰张健山东大学齐鲁交通学院济南250061 山东高速集团有限公司济南250098 山东省固体废弃物资源化技术创新中心济南250098

泡沫轻质土因其轻质、高强、流动性好、施工效率高的优点成为解决交通领域不均匀沉降等路基病害问题的有效材料.拜耳赤泥替代水泥制备成为赤泥基泡沫轻质土并应用于交通工程建设中,可获得巨大的工程价值和生态效益.本研究针对赤泥基泡... 详细信息

泡沫轻质土因其轻质、高强、流动性好、施工效率高的优点成为解决交通领域不均匀沉降等路基病害问题的有效材料.拜耳赤泥替代水泥制备成为赤泥基泡沫轻质土并应用于交通工程建设中,可获得巨大的工程价值和生态效益.本研究针对赤泥基泡沫轻质土工程适用性问题,开展了赤泥基泡沫轻质土流变性能调控方法研究,揭示了水胶比、减水剂对赤泥基泡沫轻质土流变特性、抗压强度的作用规律.试验表明,萘系减水剂对改善新拌浆液流动性能最为显著,水胶比0.5~0.6的流动度介于165~212 mm有利于现场浇筑;掺杂质量分数0.3%的萘系减水剂在水胶比0.5时可将流动度由165 mm增加至176 mm.水胶比的增加使抗压强度呈现先升高后降低的趋势,聚羧酸减水剂对抗压强度具有削弱作用,而萘系减水剂可提升抗压强度,最终确定了水胶比和减水剂的最佳设计值.

关键词：赤泥泡沫轻质土流变特性水胶比减水剂

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泡沫轻质土的疲劳性能及工程应用研究

硅酸盐通报 2019年第4期38卷 1140-1147页

作者：裘友强张留俊尹利华长安大学公路学院西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安710075 陕西省公路交通防灾减灾重点实验室西安710075

为研究泡沫轻质土的疲劳性能,预测泡沫轻质土路基在行车荷载作用下的疲劳寿命,在前期实验基础上,依托广佛江快速通道江门段一标段工程,采用UTM-100伺服液压多功能材料实验系统对泡沫轻质土进行四点弯曲小梁疲劳实验;基于疲劳实验结果,... 详细信息

为研究泡沫轻质土的疲劳性能,预测泡沫轻质土路基在行车荷载作用下的疲劳寿命,在前期实验基础上,依托广佛江快速通道江门段一标段工程,采用UTM-100伺服液压多功能材料实验系统对泡沫轻质土进行四点弯曲小梁疲劳实验;基于疲劳实验结果,运用威布尔分布和对数正态分布建立S-N疲劳方程。研究结果表明:泡沫轻质土的疲劳寿命受应力比的影响较为显著,随应力比的增大呈逐渐减少趋势;尽管泡沫轻质土的疲劳寿命离散性较大,但其对数值与应力比或应力比对数值均呈现出良好的线性关系;泡沫轻质土的疲劳寿命虽然具有较大的离散性,但其对数疲劳寿命与应力比或对数应力比均呈现出良好的线性关系;验证了泡沫轻质土的疲劳寿命既服从威布尔分布又服从对数正态分布,但更宜采用威布尔分布进行分析;通过工程实例的论证,提出了泡沫轻质土路基在行车荷载作用下实际疲劳寿命的预测方法,预测结果说明泡沫轻质土用作公路路基填料具有良好的抗疲劳性能,该项研究不仅为行车荷载作用下泡沫轻质土路基疲劳性能评估提供理论依据,而且为其他类似工程应用提供技术支撑。

关键词：泡沫轻质土疲劳性能疲劳寿命疲劳方程威布尔分布对数正态分布