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微胶囊相变材料改良粉砂土的导热系数及预测模型

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中国粉体技术 2024年第3期30卷 112-123页

作者：唐少容殷磊杨强柯德秀宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 宁夏大学宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心宁夏银川750021 宁夏大学旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心宁夏银川750021

【目的】针对季节冻土地区渠道冻融破坏,分析微胶囊相变材料(microencapsulated phase change materials,mPCM)改良粉砂土层渠基的温度场,对改良粉砂土的导热系数进行研究。【方法】以mPCM为改良剂,掺入渠基粉砂土形成mPCM改良粉砂土;对... 详细信息

【目的】针对季节冻土地区渠道冻融破坏,分析微胶囊相变材料(microencapsulated phase change materials,mPCM)改良粉砂土层渠基的温度场,对改良粉砂土的导热系数进行研究。【方法】以mPCM为改良剂,掺入渠基粉砂土形成mPCM改良粉砂土;对mPCM改良粉砂土进行导热系数实验和内部结构表征;采用多元线性回归和支持向量机(support vector machine,SVM)方法分别建立mPCM改良粉砂土的导热系数预测模型。【结果】mPCM改良粉砂土导热系数与含水率、干密度、mPCM掺量有关,且受冰水相对含量、冰水相变潜热、mPCM相变潜热和mPCM填充密实作用的影响,具有明显的温度效应;mPCM改良粉砂土导热系数的变化与实验温度和mPCM相变温度有关,可分为快速降低、缓慢降低和逐步上升3个阶段;多元线性回归和SVM模型均能较好地拟合预测mPCM改良粉砂土的导热系数,但SVM模型更适用于表征mPCM改良粉砂土导热系数各影响因素间的非线性关系。【结论】mPCM改良粉砂土的导热系数提高能够有效调控渠基土温度场,减轻渠道冻害,且SVM模型能更加准确地进行导热系数预测。

关键词：微胶囊相变材料粉砂土导热系数预测模型多元线性回归支持向量机

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由石蜡基相变材料和煤渣改良的粉砂土的冻融性能

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中国粉体技术 2024年第1期30卷 123-131页

作者：唐少容杜鹏李昊天殷磊宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 宁夏大学宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心宁夏银川750021 宁夏大学旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心宁夏银川750021

【目的】针对季节冻土区渠道的衬砌结构因冻融作用而受损的现状,同时为了解决石蜡基相变材料(phase change materials, PCM)的泄露,并满足煤渣的再利用需求,研究石蜡基PCM和煤渣对土体冻融性能的影响。【方法】以粉砂土为研究对象,选取... 详细信息

【目的】针对季节冻土区渠道的衬砌结构因冻融作用而受损的现状,同时为了解决石蜡基相变材料(phase change materials, PCM)的泄露,并满足煤渣的再利用需求,研究石蜡基PCM和煤渣对土体冻融性能的影响。【方法】以粉砂土为研究对象,选取石蜡基PCM和煤渣作为改良剂,制备石蜡基PCM改良土和石蜡基PCM-煤渣改良土;通过冻融循环作用下的体积变化率试验、无侧限抗压强度试验,微观结构及潜热研究土体的体积和无侧限抗压强度的变化。【结果】石蜡基PCM能抑制粉砂土的冻融变形,质量分数为8%时2种改良土的体积变化率最小;随着冻融循环次数的增加,土体的无侧限抗压强度均降低,降低速率先大后小;循环次数相同时,加入煤渣的改良土的无侧限抗压强度均大于未加入煤渣的;冻融循环9次后,石蜡基PCM质量分数为10%的石蜡基PCM改良土的无侧限抗压强度最低;2种改良土的结构比粉砂土更密实、稳定;潜热的吸收或释放延缓了土体冻融过程。【结论】将石蜡基PCM和煤渣共同掺入粉砂土,能控制土体的冻融变形且效果稳定,改善土体的冻融性能,减轻季节冻土区输水渠道衬砌结构的冻害,提高煤渣的利用率。

关键词：石蜡基相变材料煤渣改良土粉砂土冻融性能

九圩港闸站枢纽工程场地粉砂土静、动力特性试验研究

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江苏水利 2024年第7期 47-52页

作者：沈春林王伟钟建吴建伟南通市九圩港水利工程管理所江苏南通226003 南通市通吕运河水利工程管理所江苏南通226000

为研究九圩港闸站枢纽工程场地含化学污染物Cu2+的粉砂土承载能力,设计开展了三轴静力测试与循环动荷载加卸试验。试验数据分析表明:围压对粉砂土试样应变特征影响高于化学污染物Cu2+含量,而化学污染物会削弱试样承载能力,且削弱效应逐... 详细信息

为研究九圩港闸站枢纽工程场地含化学污染物Cu2+的粉砂土承载能力,设计开展了三轴静力测试与循环动荷载加卸试验。试验数据分析表明:围压对粉砂土试样应变特征影响高于化学污染物Cu2+含量,而化学污染物会削弱试样承载能力,且削弱效应逐步增强;在动荷载循环加卸过程,不同强度的围压作用,试样内部孔隙结构演化路径各有区别;当化学污染物Cu2+含量增大,则孔压分布愈低,而随着循环振次进程加快,则各Cu2+含量试样之间的孔压差幅更大;在各围压作用下,动弹性模量随应变均为“递减-稳定”变化特征,围压作用还会影响化学污染物含量对动弹性模量参数影响效应。

关键词：九圩港闸站枢纽工程粉砂土三轴剪切动力特性

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水泥稳定粉砂土路基的应用技术分析

交通世界 2024年第16期 56-58页

作者：昝雷娜石家庄市公路桥梁建设集团有限公司河北石家庄050000

粉砂土由于容易松散、透水性高、稳定性差等特性不能直接用于路基填筑,需要经过改良处理后确保路基的稳定性和使用效果。为研究水泥改良粉砂土的特性,对不同水泥掺量条件的粉砂土干缩性和7 d无侧限抗压强度进行室内试验。结果显示:随着... 详细信息

粉砂土由于容易松散、透水性高、稳定性差等特性不能直接用于路基填筑,需要经过改良处理后确保路基的稳定性和使用效果。为研究水泥改良粉砂土的特性,对不同水泥掺量条件的粉砂土干缩性和7 d无侧限抗压强度进行室内试验。结果显示:随着水泥掺量的增加,水泥改良后的粉砂土强度和干缩性能同时增大,通过合理控制干缩性能和强度的前提下,确定最佳水泥掺量为5.0%,最佳压实含水量为18.7%。通过工程实际应用,验证了室内试验得出的最佳水泥掺量的应用效果。

关键词：水泥无机结合料粉砂土干缩特性无侧限抗压强度压实度

水泥偏高岭土复合稳定粉砂土渗透特性试验研究

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岩土力学 2022年第11期43卷 3003-3014页

作者：王盛年高新群吴志坚惠洪雷张兴瑾南京工业大学交通运输工程学院江苏南京211816 华设设计集团股份有限公司江苏南京210014

水泥稳定粉砂土抗渗性能受粉砂土自身渗透性能、水泥用量、水灰比等因素影响显著,如何在提升其抗渗性能的同时降低水泥用量是提升工程经济效益的关键。通过开展不同水泥偏高岭土掺比、初始用水量、水泥偏高岭土总掺量以及养护龄期条件... 详细信息

水泥稳定粉砂土抗渗性能受粉砂土自身渗透性能、水泥用量、水灰比等因素影响显著,如何在提升其抗渗性能的同时降低水泥用量是提升工程经济效益的关键。通过开展不同水泥偏高岭土掺比、初始用水量、水泥偏高岭土总掺量以及养护龄期条件下的室内渗透试验,研究了上述因素对水泥偏高岭土复合稳定粉砂土抗渗性能的影响规律,探讨了上述因素及无侧限抗压强度与渗透系数之间的经验关系。结果表明:水泥与偏高岭土掺比为5:1时,水泥偏高岭土复合稳定粉砂土抗渗性能最佳,且该掺比不随水泥偏高岭土总掺量的改变而变化;水泥偏高岭土复合稳定粉砂土渗透系数随初始用水量增加呈非线性递增,随水泥偏高岭土总掺量增加和养护龄期发展呈先快后慢降低;基于试验结果归纳提出了4个关于初始用水量、水泥偏高岭土总掺量、养护龄期和无侧限抗压强度的水泥偏高岭土复合稳定粉砂土渗透系数经验模型。研究成果可为水泥稳定粉砂土抗渗性能提升提供理论参考与借鉴。

关键词：粉砂土水泥稳定偏高岭土抗渗性能经验公式

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干湿循环和动载作用下粉砂土累积变形研究

铁道工程学报 2023年第9期40卷 1-7,15页

作者：田小革李光耀窦文利昶慧芹李慧珍胡宏立罗楚钰长沙理工大学长沙410114 河北省高速公路京雄筹建处保定071700 承德市交通局交通规划设计院承德067000 河北高速公路集团有限公司石家庄050031

研究目的:粉砂土分布地区路基在干湿循环及行车荷载往复作用下累积变形特性更加复杂,影响路基在服役期间的耐久性。本文通过室内GDS动三轴试验测试围压、含水率、动应力幅值、压实度以及干湿循环次数对粉砂土在动载作用下的累积变形特... 详细信息

研究目的:粉砂土分布地区路基在干湿循环及行车荷载往复作用下累积变形特性更加复杂,影响路基在服役期间的耐久性。本文通过室内GDS动三轴试验测试围压、含水率、动应力幅值、压实度以及干湿循环次数对粉砂土在动载作用下的累积变形特性规律,并基于Monismith模型对试验结果进行回归,分析粉砂土在不同因素影响下累积塑性应变模型的参数值变化规律。研究结论:(1)粉砂土累积塑性应变与荷载振动次数呈现非线性关系,均表现出先快速增长后缓慢增长,最终趋于稳定;(2)累积塑性应变的大小与压实度、围压呈负相关性,而与动应力幅值、干湿循环次数呈正相关性,随着含水率的增长,累积塑性应变先减小后增大;(3)试样经过1次干湿循环后,其累积塑性应变增长幅度最为显著;(4)根据Monismith模型得到的预测值与试验值拟合度较高,模型参数a/c值大小在一定程度上可以反映不同因素影响下粉砂土累积塑性应变变化规律;(5)本研究结论可为粉砂土地区路基在动载和干湿循环作用下的动力特性研究提供参考和借鉴。

关键词：粉砂土干湿循环动载累积变形动三轴试验

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水泥、赤泥协同改良粉砂土配合比试验研究

轻金属 2023年第4期 13-20页

作者：吴煜宇李志斌尹松闫盼王玉隆李新明河南省地质局生态环境地质服务中心河南郑州450053 中犇检测认证有限公司河南郑州450046 中原工学院建筑工程学院河南郑州450007

为了对铝土矿冶炼废弃物赤泥进行工程应用,以粉土为改良对象,对水泥、赤泥协同改良粉砂土进行配比试验研究和环境影响评价。结果表明:随赤泥和水泥掺量的增加,粉砂土的最优含水率增大,最大干密度减小;掺入赤泥后,改良粉砂土在龄期为7和2... 详细信息

为了对铝土矿冶炼废弃物赤泥进行工程应用,以粉土为改良对象,对水泥、赤泥协同改良粉砂土进行配比试验研究和环境影响评价。结果表明:随赤泥和水泥掺量的增加,粉砂土的最优含水率增大,最大干密度减小;掺入赤泥后,改良粉砂土在龄期为7和28 d时,以塑性破坏为主,龄期为90 d时,塑性变形减少,出现脆性破坏特征;掺加赤泥对于养护初期改良土试样的韧性存在影响,但随着养护龄期增长,该影响逐渐减小。赤泥掺量WRM=20%时,改良土表现出较好的强度和韧性且各项环境指标均满足路基填筑规范要求。WRM=20%时改良土的无侧限抗压强度与水泥掺量相关,可根据不同公路等级强度要求选择水泥掺配比例。研究可为赤泥作为路用材料的资源化利用提供理论依据和技术支持。

关键词：赤泥水泥粉砂土无侧限抗压强度破坏应变变形系数

基于热力学模型的粉砂土改良膨胀土孔隙结构分形模型

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科学技术与工程 2022年第21期22卷 9268-9273页

作者：王欢张齐笑张旭曹义康邱翱博河南大学土木建筑学院开封475004

为了减少膨胀土对土木工程的危害,降低工程的经济损失。对粉砂土改良膨胀土进行试验研究,通过对粉砂土掺量为0、10%、20%、30%、40%的膨胀土进行压汞试验,测得进汞压力同累计进汞量关系、孔径同累计孔隙体积关系、孔径与进汞增量关系;... 详细信息

为了减少膨胀土对土木工程的危害,降低工程的经济损失。对粉砂土改良膨胀土进行试验研究,通过对粉砂土掺量为0、10%、20%、30%、40%的膨胀土进行压汞试验,测得进汞压力同累计进汞量关系、孔径同累计孔隙体积关系、孔径与进汞增量关系;并选取热力学模型表征改良膨胀土孔隙结构特征,获取改良膨胀土孔隙分形维数。结果表明:掺加粉砂土会使得土体孔隙有所增加,孔隙类型发生了变化,随着粉砂土掺量的增加,孔径在1~1×10^(4) nm降低,在1×10^(4)~1×10^(6) nm升高;基于热力学模型分析改良膨胀土孔隙分形特征时,分形维数2.410 83~2.580 32变化,线性相关系数在0.984 95~0.997 7,表明热力学模型能较好地表征粉砂土改良膨胀土孔隙的结构特征。

关键词：膨胀土粉砂土压汞试验热力学模型分形维数

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粉砂土和纤维改良弱膨胀土路用性能研究

粉砂土和纤维改良弱膨胀土路用性能研究

作者：曹义康河南大学

学位级别：硕士

随着我国基础设施建设的快速发展,我国每新增4万公里高速公路,百万公里普通公路,其中15%都要穿越膨胀土分布区。膨胀土由于吸水膨胀、失水收缩等不良工程特性,会引起上部路面产生不均匀沉降,从而影响车辆的安全驾驶,因此,膨胀土不宜直... 详细信息

随着我国基础设施建设的快速发展,我国每新增4万公里高速公路,百万公里普通公路,其中15%都要穿越膨胀土分布区。膨胀土由于吸水膨胀、失水收缩等不良工程特性,会引起上部路面产生不均匀沉降,从而影响车辆的安全驾驶,因此,膨胀土不宜直接用于路基填料。针对上述问题,本文以南水北调中线新乡地区的弱膨胀土为研究对象,提出一种利用聚乙烯醇纤维（PVA）和当地粉砂土对弱膨胀土进行改性、加固的方法。通过对不同掺量的粉砂土和PVA纤维改良膨胀土进行室内基本试验,得到粉砂土和纤维的最佳掺量,然后进一步分析复合材料对弱膨胀土的改良效果和路用性能。本文主要进行了以下工作:（1）针对试验所取土样,进行自由膨胀率试验、击实试验、液塑限试验、直接剪切试验、颗粒筛分试验和XRD试验等室内基本试验,可以确定新乡地区膨胀土属于弱膨胀土,所取改良土样属于粉土质砂。（2）通过无荷膨胀率试验、膨胀力试验、直接剪切试验和无侧限抗压强度试验,探究掺量分别为0%、10%、20%、25%、30%、35%的粉砂土和掺量分别为0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的PVA纤维复合材料改良膨胀土的最佳配合比。最终确定30%粉砂土掺量和0.2%PVA纤维掺量复合改良膨胀土的强度最高,抑制膨胀土的膨胀性能最好,并对膨胀力起到约束作用。（3）进行扫描电镜试验,对掺量分别为0%、10%、20%、25%、30%、35%的粉砂土改良膨胀土、30%粉砂土和掺量分别为0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的PVA纤维复合材料改良膨胀土的微观结构进行定性分析,深入了解粉砂土和PVA纤维改良膨胀土的机理,可以发现PVA纤维的加入使得30%粉砂土改良膨胀土的改良效果进一步得到提升。（4）开展承载比（CBR）试验和冻融循环试验,在不同含水率和压实度条件下,探究素膨胀土、30%粉砂土改良膨胀土、30%粉砂土和0.2%PVA纤维改良膨胀土的局部承载能力和在不同冻融循环次数作用下的抗冻性能,发现PVA纤维能够显著提高改良膨胀土的承载能力,并且明显增强改良膨胀土的抗冻性。（5）采用ABAQUS接入DLOAD子程序真实模拟动态车辆荷载,分别建立素膨胀土、30%粉砂土改良膨胀土、30%粉砂土和0.2%PVA纤维复合材料改良膨胀土路基计算模型,探究路基的沉降规律,结果证明,PVA纤维能显著降低粉砂土改良膨胀土路基的沉降量。

关键词：膨胀土粉砂土聚乙烯醇纤维路用性能数值模拟