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橡胶混凝土与变形钢筋黏结性能试验研究

建筑科学与工程学报 2024年第1期41卷 171-180页

作者：颜岩章德越马从伟王迎斌白应华湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068 西藏交通勘察设计研究院有限公司西藏拉萨850000

共设计制作9组试件,对钢筋内贴应变片的试件进行拉拔试验,系统研究了橡胶体积取代率、钢筋直径、锚固长度对变形钢筋与橡胶混凝土黏结性能的影响。观察了试件破坏形态并通过计算得出试件极限黏结应力和滑移量,得到了不同因素下黏结应力... 详细信息

共设计制作9组试件,对钢筋内贴应变片的试件进行拉拔试验,系统研究了橡胶体积取代率、钢筋直径、锚固长度对变形钢筋与橡胶混凝土黏结性能的影响。观察了试件破坏形态并通过计算得出试件极限黏结应力和滑移量,得到了不同因素下黏结应力、相对滑移分布规律以及不同锚固位置处的黏结应力-滑移曲线。建立了考虑橡胶体积取代率下变形钢筋与橡胶混凝土黏结应力-滑移本构关系模型;通过对相同滑移值下不同位置(距自由端距离)处黏结应力的量纲一化处理,得到了不同橡胶体积取代率下的变形钢筋与橡胶混凝土的黏结位置函数。结果表明:橡胶体积取代率增加,极限黏结应力减小,对应加载端滑移量先增加后减少;钢筋直径、锚固长度增大均会导致极限黏结应力减小,对应加载端滑移量减少;对比各位置处黏结应力-滑移曲线发现,橡胶体积取代率增加、钢筋直径及锚固长度增大均会加剧黏结应力的不均匀分布;相对滑移量会随着橡胶体积取代率增加而增加,随着钢筋直径、锚固长度的增大而减少。

关键词：变形钢筋橡胶混凝土黏结性能黏结应力-滑移本构关系位置函数

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红层土石混合体颗粒破碎行为及强度产生机制

西南交通大学学报 2024年

作者：何卓岭张俊云罗晓龙张乐杨涛武小菲西南交通大学土木工程学院四川省公路规划勘察设计研究院有限公司

揭示红层土石混合体颗粒破碎行为及强度产生机制对四川盆地红层土石混合体路用性能具有重要意义。引入相对粗砾比的概念，通过15组大型三轴试验，利用数字图像处理技术统计红层土石混合体的分维数，定义描述其颗粒破碎行为的相对分维比... 详细信息

揭示红层土石混合体颗粒破碎行为及强度产生机制对四川盆地红层土石混合体路用性能具有重要意义。引入相对粗砾比的概念，通过15组大型三轴试验，利用数字图像处理技术统计红层土石混合体的分维数，定义描述其颗粒破碎行为的相对分维比，探究了含石量和相对粗砾比对红层土石混合体强度和颗粒破碎行为的影响。结果表明，黏聚力关于含石量和相对粗砾比呈现指数型增长，黏聚力随含石量和相对粗砾比的增大而增大；而内摩擦角正切值关于含石量和相对粗砾比分别呈现正弦型增长和负指数型增长，内摩擦角正切值趋平于下界tan 31.69°；红层土石混合体的相对分维比关于含石量和相对粗砾比分别呈现正切型增长和负指数型增长；含石量的提高使红层土石混合体更为密实，同时也会维持内摩擦角基本不变，而相对粗砾比的提高可以减缓块石颗粒破碎，降低红层土石混合体的内摩擦角，提高其黏聚力。

关键词：红层土石混合体粒度分布颗粒破碎相对粗砾比相对分维比

充填岩石节理剪切力学特性及强度经验公式研究

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岩土工程学报 2024年

作者：高福洲张俊云罗晓龙翟恪祥张乐黄锐武小菲四川省公路规划勘察设计研究院有限公司西南交通大学土木工程学院

研究充填岩石节理的剪切力学特性对工程岩体的稳定性评价具有重要意义。为此，开展考虑法向应力σn、充填厚度t、节理粗糙度系数JRC影响下的充填岩石节理大型直剪试验，分析了剪切破坏特征、剪切特征曲线和峰值剪切强度τp的演化规律，... 详细信息

研究充填岩石节理的剪切力学特性对工程岩体的稳定性评价具有重要意义。为此，开展考虑法向应力σn、充填厚度t、节理粗糙度系数JRC影响下的充填岩石节理大型直剪试验，分析了剪切破坏特征、剪切特征曲线和峰值剪切强度τp的演化规律，在此基础上建立了充填岩石节理峰值剪切强度经验公式。研究表明：充填岩石节理的剪切破坏位置以充填介质与节理岩壁接触面破坏为主；其剪切应力-剪切位移曲线通常在σn≥600 k Pa、t≤5 mm且JRC≥6.36条件下出现剪切应力峰值点；在充填度Δ=1.12时充填岩石节理峰值剪切强度τp与充填介质剪切强度τi相近，随着Δ进一步增大，τp降低至τi以下；充填岩石节理峰值剪切强度经验公式中引入描述充填介质与节理岩壁接触面相互作用对τp影响的参数W，公式计算值与试验值相对误差平均值δ≤9.01%。

关键词：充填岩石节理大型直剪试验充填厚度节理粗糙度系数峰值剪切强度

风积砂-黄土混合料与钢界面的环形剪切力学特性

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材料导报 2024年第5期38卷 61-68页

作者：姚志华张建华辛建平穆锐空军工程大学机场建筑工程系西安710038 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司成都610052 中国人民解放军陆军勤务学院重庆401331

黄土高原北侧与诸多沙漠接壤,形成了广泛分布的风积砂-黄土混合区。不同比例条件下的风积砂-黄土混合料会呈现不同的物理力学特征,且风积砂-黄土混合料地基现场施工和使用过程中常与其他材料产生界面接触力学行为,相关研究目前鲜有述及... 详细信息

黄土高原北侧与诸多沙漠接壤,形成了广泛分布的风积砂-黄土混合区。不同比例条件下的风积砂-黄土混合料会呈现不同的物理力学特征,且风积砂-黄土混合料地基现场施工和使用过程中常与其他材料产生界面接触力学行为,相关研究目前鲜有述及。鉴于此,本工作获得了不同掺砂率条件下的混合料最大干密度,配制相同压实度和不同掺砂率的风积砂-黄土混合料环状试样,开展不同竖向压力和剪切速率条件下的混合料与钢制界面的环形剪切试验,借助扫描电镜观测不同混合料的颗粒分布特征以及颗粒破碎特征,揭示风积砂-黄土混合料与钢制界面环形条件下的残余强度形成机制。结果表明,随着掺砂率的增大,风积砂-黄土混合料的物理力学特征由黄土向砂土过渡。竖向压力小于100 kPa条件下,混合料产生剪胀的概率增大。混合料与钢界面之间的残余强度与竖向压力呈线性关系,变化趋势符合摩尔-库仑定律。随着掺砂率的增大,风积砂颗粒破碎效应增大,混合料与钢界面之间的残余内摩擦角及残余黏聚力均会减小。剪切速率的增大会缩短混合料与钢界面之间的接触时间,两者之间的接触、咬合效应尚不足以发挥作用进而减小了界面残余强度。研究结果预测了风积砂中掺入黄土的比例,可以为风积砂地基处理提供有益参考,也可为风积砂-黄土混合料施工力学行为研究提供科学借鉴。

关键词：风积砂-黄土混合料钢界面环剪试验界面残余强度

基于北斗系统的地表与地下一体式沉降监测新方法

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灾害学 2024年第1期39卷 69-74页

作者：韩文斌于永堂孙茉郑建国欧阳山中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065 中联西北工程设计研究院有限公司陕西西安710077 西安建筑科技大学交叉创新学院陕西西安710055 机械工业勘察设计研究院有限公司陕西西安710021

为实现对地质灾害易发区地表沉降与地下沉降的同步、实时、自动监测,研发了基于北斗系统的地质体地表与地下一体化沉降监测新方法。该方法融合了北斗系统、静力水准仪、分层沉降标等沉降监测技术,监测原理如下:在稳定区域设置北斗基准点... 详细信息

为实现对地质灾害易发区地表沉降与地下沉降的同步、实时、自动监测,研发了基于北斗系统的地质体地表与地下一体化沉降监测新方法。该方法融合了北斗系统、静力水准仪、分层沉降标等沉降监测技术,监测原理如下:在稳定区域设置北斗基准点,在监测区域设置工作基点与监测点;工作基点处的北斗卫星接收机与静力水准仪安装至同一桩上,北斗卫星接收机观测工作基点处静力水准仪的绝对沉降;监测点处的静力水准仪与分层沉降标同轴连接,分层沉降标将深层沉降引至地面由静力水准仪观测;北斗系统与静力水准系统同步采集数据,数据经时间同步后分别得到工作基点和监测点的绝对沉降量。该新方法成功解决了大面积沉降监测中面临的非稳定工作基点校测问题,实现了对地质体地表与地下沉降的远程和实时监测。

关键词：北斗卫星定位系统静力水准系统沉降监测分层沉降

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大跨度桥梁钢桥面板跨尺度疲劳损伤评估方法

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第3期46卷 161-170页

作者：张宁余凯崔闯张清华西南交通大学土木工程学院成都610031 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司重庆401121

大跨度斜拉桥正交异性钢桥面板的顶板与纵肋焊接构造细节在车辆荷载作用下易产生疲劳损伤进而导致服役性能降低、影响行车安全。为评估大跨度桥梁钢桥面板的疲劳性能,提出基于细观损伤力学的大跨度钢桥疲劳损伤跨尺度评估方法;推导了基... 详细信息

大跨度斜拉桥正交异性钢桥面板的顶板与纵肋焊接构造细节在车辆荷载作用下易产生疲劳损伤进而导致服役性能降低、影响行车安全。为评估大跨度桥梁钢桥面板的疲劳性能,提出基于细观损伤力学的大跨度钢桥疲劳损伤跨尺度评估方法;推导了基于细观损伤力学的钢桥面板疲劳损伤演化模型,在此基础上,结合实测交通数据,实现了基于Monte-Carlo法的随机车流模拟;最后,将提出的方法应用于一座大跨度三塔斜拉桥。研究结果表明,大跨度斜拉桥钢桥面板体系焊缝周围区域的累积疲劳损伤程度明显高于桥面板体系的其他部位;顶板与纵肋焊接构造细节的疲劳损伤累积呈现明显的非线性,预测的疲劳寿命远小于Miner线性疲劳损伤累积准则的结果。

关键词：大跨度桥梁钢桥面板细观疲劳损伤演化随机车流损伤预测

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成都平原浅层天然气高瓦斯隧道抽排性能评价

同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 86-94,156页

作者：苏培东何坤宸黎俊麟李有贵西南石油大学地球科学与技术学院四川成都610500 四川省公路规划勘察设计研究院四川成都610041

针对浅层天然气工区高瓦斯隧道盾构施工难的问题,借助工程实例,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法,分析了成都平原浅层天然气抽排性能的影响因素,确定了研究区的有效抽排半径和抽排时间。结果表明,当裂隙渗透率为39 mD、瓦斯压力... 详细信息

针对浅层天然气工区高瓦斯隧道盾构施工难的问题,借助工程实例,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法,分析了成都平原浅层天然气抽排性能的影响因素,确定了研究区的有效抽排半径和抽排时间。结果表明,当裂隙渗透率为39 mD、瓦斯压力为0.31 MPa时,研究区浅层天然气高瓦斯工区的有效抽排半径为5 m、抽排时间为60 min,与煤层瓦斯的抽排参数差异巨大;抽排负压对抽排流量影响较大,对有效抽排半径影响较小;抽排流量和有效抽排半径与地层初始渗透率的变化呈现正相关关系。

关键词：瓦斯隧道瓦斯抽排数值模拟现场试验砂岩地层

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山岭铁路盾构隧道荷载及结构受力特性研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 61-67页

作者：符亚鹏豆留盼靳宝成王新东方勇中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043 西南交通大学成都610031

研究目的:为研究山岭盾构隧道的荷载分布特征及其衬砌结构力学行为,依托某铁路工程,基于FLAC3D建立数值模型,研究山岭铁路大断面盾构隧道管片上的荷载分布及大小,分析不同影响因素下双层衬砌的内力分布特征。研究结论:(1)衬砌周边围岩... 详细信息

研究目的:为研究山岭盾构隧道的荷载分布特征及其衬砌结构力学行为,依托某铁路工程,基于FLAC3D建立数值模型,研究山岭铁路大断面盾构隧道管片上的荷载分布及大小,分析不同影响因素下双层衬砌的内力分布特征。研究结论:(1)衬砌周边围岩应力在盾构通过前后,有瞬间增大再减小再增大最后保持不变的趋势,且稳定后衬砌上竖向和侧向地层压力均呈两端大中间小形状分布;(2)隧道在不同赋存条件下应选用与其相适应的荷载计算理论,如在50 m埋深(Ⅴ级围岩)条件下宜采用普氏理论,100 m埋深(Ⅴ级围岩)条件下宜采用铁路隧道规范理论;当围岩条件较差及埋深较浅时荷载计算理论结果略微偏于不安全,当埋深较大以及围岩条件较好时荷载计算理论结果均偏保守;(3)双层衬砌结构中二次衬砌相比管片内力很小,且围岩稳定性对二次衬砌的受力特性影响较大;(4)本研究成果可为山岭盾构隧道结构设计提供技术支撑。

关键词：铁路盾构隧道荷载分布结构受力数值模拟

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银西高铁黄土含水层隧道群井降水模拟研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 24-29,34页

作者：张晓宇赵晓彦宋浩西南交通大学成都611756 中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

研究目的:银西高铁上阁村隧道穿越董志塬黄土含水层施工中出现的渗涌水,受地下水渗流影响,引起了洞身黄土含水率增加、围岩自稳性变差等问题。为解决上阁村富水黄土隧道施工难题,论文首先分析了上阁村隧道黄土含水层分布特征,其次介绍... 详细信息

研究目的:银西高铁上阁村隧道穿越董志塬黄土含水层施工中出现的渗涌水,受地下水渗流影响,引起了洞身黄土含水率增加、围岩自稳性变差等问题。为解决上阁村富水黄土隧道施工难题,论文首先分析了上阁村隧道黄土含水层分布特征,其次介绍了地表降水施工辅助措施及其效果,最后应用MIDAS/GTS建立隧道工程群井降水模型,实现了不同流量以及渗透系数工况下的隧道开挖渗流模拟计算。研究结论:(1)上阁村隧道长大段落通过软塑黄土含水层,通过地表降水梳干隧道洞身范围内地下水,提高了隧道洞身黄土围岩稳定性,确保了隧道施工的安全和进度;(2)不同单井流量(80 m^(3)/d、90 m^(3)/d、100 m^(3)/d)的群井数值模拟结果表明,地下水位降深在短时间内达到了设计要求,验证了降水设计参数及效果;(3)本研究可为黄土等低渗透岩体富水隧道工程施工处置及设计提供依据。

关键词：银西高铁黄土隧道含水层群井降水渗流模拟