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考虑寒区隧道围岩冻结温度渐变的冻胀力解析解

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 360-369页

作者：曹善鹏夏才初周舒威寇继生同济大学土木工程学院上海200092 宁波大学岩石力学研究所浙江宁波315211 绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000

为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形,通过引入冻胀围岩径向冻结温度T(r)和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性,理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析... 详细信息

为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形,通过引入冻胀围岩径向冻结温度T(r)和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性,理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析解,并进行了案例和影响因素分析。研究表明:忽略冻结温度渐变影响时冻胀力明显偏大,考虑冻结温度渐变可有效提高冻胀力计算的可靠性;考虑冻结温度渐变影响的冻胀力随着非均匀冻胀系数k的增大呈对数函数增大,随冻结与未冻围岩的弹性模量比EⅡ/EⅢ的增大而线性减小,且EⅡ/EⅢ越大时冻胀力产生所需围岩达到的临界k值也越大;隧道冻胀力随围岩冻结圈外径、未冻围岩弹性模量和原岩应力的增大而增大,但随衬砌内径、冻结围岩单位温度冻胀系数的增大而逐渐降低。

关键词：寒区隧道冻胀力非均匀冻胀冻结温度渐变

基于形貌全覆盖的岩石结构面抗剪强度尺寸效应试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第2期43卷 287-297页

作者：罗战友黄斌杜时贵黄曼吕原君刘广建绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 宁波大学岩石力学研究所浙江宁波315211

岩石结构面抗剪强度具有尺寸效应已成为学术与工程界共识,但现有理论和数值研究表明岩石结构面抗剪强度可能具有正尺寸效应、负尺寸效应或无尺寸效应的变化规律,由于结构面抗剪强度尺寸效应试验的难度大、费用高、周期长,造成系列尺寸... 详细信息

岩石结构面抗剪强度具有尺寸效应已成为学术与工程界共识,但现有理论和数值研究表明岩石结构面抗剪强度可能具有正尺寸效应、负尺寸效应或无尺寸效应的变化规律,由于结构面抗剪强度尺寸效应试验的难度大、费用高、周期长,造成系列尺寸结构面直剪试验较少,特别是对于起伏形貌全覆盖的系列尺寸(100~600 mm)结构面直剪试验研究还未见报道。基于Barton典型形貌曲线,采用多尺寸结构面一体化模具制作16组系列多尺寸结构面试样,通过自主研发的岩体结构面抗剪强度尺寸效应试验系统开展起伏形貌全覆盖的系列多尺寸结构面直剪试验,并采用三维全场应变测量系统(DIC)开展试验全过程非接触动态变形测量。研究结果表明:(1)形貌全覆盖系列尺寸结构面峰值抗剪强度上渐近线呈现负尺寸效应规律,下渐近线呈现正尺寸效应规律,尺寸效应呈现的具体规律与取样位置及起伏形貌特征相关。(2)不同尺寸试样同一形貌特征结构面会产生剪断、爬坡、耦合等不同剪切破坏模式;相同尺寸试样不同形貌特征结构面的剪切破坏模式也有差异,且表面形貌起伏程度越大其应变增长越快。(3)尺寸越大,具有较大起伏形貌特征的结构面剪应力与剪位移曲线峰值特征越明显;尺寸越小,具有较大起伏形貌特征的结构面峰值抗剪强度离散性越大。(4)基于等权重系数法开展了大尺寸结构面峰值抗剪强度评价,Grasselli公式计算峰值抗剪强度加权评价值与实测值相比误差较大。

关键词：岩石力学岩石结构面抗剪强度尺寸效应直剪试验起伏形貌

移动荷载作用下悬浮隧道管体TMD减振分析及优化布置

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振动与冲击 2024年第1期43卷 165-171页

作者：杨赢金利成项贻强何余良绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 浙江大学建筑工程学院杭州310058

为减小悬浮隧道管体在移动荷载作用下的动力响应,采用TMD作为振动控制措施并对减振效果进行了分析。将悬浮隧道管体简化为弹性地基梁,采用移动简谐力模拟汽车荷载,通过Morison方程计算管体振动过程中的流体附加惯性效应和阻尼效应,推导... 详细信息

为减小悬浮隧道管体在移动荷载作用下的动力响应,采用TMD作为振动控制措施并对减振效果进行了分析。将悬浮隧道管体简化为弹性地基梁,采用移动简谐力模拟汽车荷载,通过Morison方程计算管体振动过程中的流体附加惯性效应和阻尼效应,推导建立了移动荷载作用下管体-TMD系统振动控制方程组。采用Newmark-β法进行数值求解,分析了TMD对悬浮隧道管体的减振效果。针对悬浮隧道管体振动特征,提出采用分布式TMD的布置形式,并对移动速度、TMD阻尼比的影响进行了讨论。结论表明:TMD对移动简谐荷载作用下的悬浮隧道管体具有显著减振效果,最大位移减振率在50%以上。由于多阶模态参与振动,单一TMD的有效减振范围有限。在保持总质量不变的情况下,采用分布式TMD可以获得较好的整体减振效果。提高TMD质量比和降低移动荷载速度有助于提高TMD的减振效果。增大阻尼比会减弱TMD的效果,应综合考虑减振效果和工作空间的要求确定。

关键词：悬浮隧道(SFT) 移动荷载调谐质量阻尼器(TMD) 动力响应减振

电弧增材制造不锈钢圆管短柱的几何特性和轴压性能

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 120-130页

作者：赵阳陈寅王震叶俊浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 浙大城市学院工程学院浙江杭州310015

为研究电弧增材制造(WAAM)不锈钢构件的受力性能,采用316L不锈钢材料,利用WAAM技术制作不同直径、高度和壁厚的圆管短柱试件,通过标准试件的拉伸试验获得材料基本力学性能;通过3D激光扫描进行几何测量,确定其几何参数和局部缺陷;通过短... 详细信息

为研究电弧增材制造(WAAM)不锈钢构件的受力性能,采用316L不锈钢材料,利用WAAM技术制作不同直径、高度和壁厚的圆管短柱试件,通过标准试件的拉伸试验获得材料基本力学性能;通过3D激光扫描进行几何测量,确定其几何参数和局部缺陷;通过短柱轴压试验,获得破坏形态,分析其与局部几何缺陷之间的关系,得到荷载-端部轴向位移曲线,进而分析轴压承载力的影响因素;并将轴压承载力试验结果与采用国内外钢结构设计规范预测结果进行对比分析。结果表明:相比普通钢管构件,WAAM圆管短柱的几何截面具有较大不规则性,局部几何缺陷也相对较大,最大偏差的平均值、最大值分别为0.27~0.75 mm、0.33~0.95 mm;轴压试验的所有WAAM圆管短柱均发生了局部屈曲,且屈曲最明显区域总体上对应于局部几何缺陷较大区域;WAAM圆管短柱的归一化轴压承载力为0.88~1.06,轴压承载力总体上随着径厚比的增大而降低,局部几何缺陷对承载力有一定影响;WAAM圆管短柱能达到欧洲EN-1993-1-4和美国AISC 370中所规定的轴压承载力要求,但多数试件无法达到我国DL/T5154—2002的轴压承载力要求。

关键词：圆管短柱不锈钢电弧增材制造几何测量轴压性能

建筑现代化背景下地方高校土木工程专业建设——以绍兴文理学院为例

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绍兴文理学院学报 2016年第11期36卷 9-13页

作者：何余良吴旭东高越青俞燕飞夏才初刘琦绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000

适用人才短缺是目前我国推进建筑产业现代化面临的主要问题,地方高校的土木工程专业建设应紧密联系行业发展前沿,为地区推进建筑产业现代化提供可靠人才支撑和智力保障。结合绍兴市建筑业发展现状,以绍兴文理学院土木工程专业建设为例,... 详细信息

适用人才短缺是目前我国推进建筑产业现代化面临的主要问题,地方高校的土木工程专业建设应紧密联系行业发展前沿,为地区推进建筑产业现代化提供可靠人才支撑和智力保障。结合绍兴市建筑业发展现状,以绍兴文理学院土木工程专业建设为例,研究了建筑产业现代化背景下地方高校土木工程专业建设的思路和方法,并提出了开设土木工程专业-装配式建筑工程方向的专业建设方案。

关键词：建筑产业现代化土木工程地方高校专业建设

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考虑炭质泥岩颗粒破碎的级配演化预测模型

水利学报 2024年

作者：付宏渊杨海涛吴二鲁曾铃钟涛姜懿芸长沙理工大学土木工程学院绍兴文理学院土木工程学院

为准确预测炭质泥岩在冲击荷载过程中的颗粒破碎及级配曲线的变化，建立炭质泥岩“冲击能和含水率-破碎指标-级配分布”的数学模型。通过引入一个可以描述连续级配曲线的单参数级配方程，建立单参数级配方程和颗粒破碎率Bw的数学关系表... 详细信息

为准确预测炭质泥岩在冲击荷载过程中的颗粒破碎及级配曲线的变化，建立炭质泥岩“冲击能和含水率-破碎指标-级配分布”的数学模型。通过引入一个可以描述连续级配曲线的单参数级配方程，建立单参数级配方程和颗粒破碎率Bw的数学关系表达式，实现了“破碎指标-级配分布”的转换。通过设置反S型和双曲线型两种典型炭质泥岩填料连续级配，开展了一系列不同含水率和冲击能的冲击试验。结果表明：无论炭质泥岩的初始级配是双曲线型分布还是反S型分布，当冲击能一定时，炭质泥岩的颗破碎率均随着初始含水率的增大而增大；当含水率一定时，炭质泥岩的颗粒破碎率随冲击能的增加而增加，当冲击能量达到6.075kJ后，颗粒破碎率基本保持不变，各粒组的颗粒含量相对于初始含量的变化趋于一个稳定的比例。根据炭质泥岩在冲击过程中的颗粒破碎率Bw与初始含水率和冲击能的关系，建立了含水率、冲击能与颗粒破碎率的数学关系式，实现了“冲击能和含水率-破碎指标”的转换。从而以破碎指标为媒介，建立了“冲击能和含水率-破碎指标-级配参数”的数学模型，并通过验证发现该模型可以较好反映不同冲击能和含水率条件下炭质泥岩级配曲线演化规律。

关键词：炭质泥岩冲击试验级配方程颗粒破碎级配演化

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花岗岩热破裂裂隙动态演化特性数值模拟研究

岩土力学 2024年第S1期 694-704页

作者：周长冰闫俊豪李小双绍兴文理学院土木工程学院绍兴文理学院岩石力学与地质灾害浙江省重点实验室

为揭示不同压力条件下花岗岩热破裂裂隙演化规律，采用数值计算方法，结合细观损伤理论，建立了岩石热-弹性本构模型，提出了适用于Comsol Multiphysics数值计算软件的矿物颗粒形态提取技术。开展了静水压力及单轴压力下花岗岩热破裂数... 详细信息

为揭示不同压力条件下花岗岩热破裂裂隙演化规律，采用数值计算方法，结合细观损伤理论，建立了岩石热-弹性本构模型，提出了适用于Comsol Multiphysics数值计算软件的矿物颗粒形态提取技术。开展了静水压力及单轴压力下花岗岩热破裂数值模拟研究，分析了拉伸和剪切裂隙动态发育过程。研究结果表明：花岗岩内矿物热破裂顺序依赖于各自的力学特性、强度，3种矿物的破裂顺序为云母、长石、石英，热破裂裂隙网络由拉伸裂隙和剪切裂隙组成，拉伸裂隙的发育主导了裂缝网络形成。裂隙演化可划分为3个阶段：微裂隙萌生阶段、裂隙爆发阶段、稳定增长阶段。热破裂阈值受最小主应力控制，单轴压力对阈值的影响较小，受静水压力的影响较大。静水压力下裂隙发育没有明显的方向性，单轴压力压扩展方向垂直于最小主应力，压力越大方向性越明显。

关键词：花岗岩热破裂数值计算裂隙扩展

上海软土地层中地铁联络通道冻结法施工的温度场发展特性

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城市轨道交通研究 2024年第1期27卷 80-86页

作者：赵昊楠夏才初王兴开绍兴文理学院土木工程学院绍兴312099 同济大学土木工程学院上海200092

[目的]为了在冻结法施工前预先判断冻结壁的发展情况,验证设计的合理性,从而科学地指导工程施工,需要研究上海地铁联络通道在软土地层中冻结法施工的温度场发展规律,并提出检验指标及经济指标。[方法]以上海轨道交通15号线某区间联络通... 详细信息

[目的]为了在冻结法施工前预先判断冻结壁的发展情况,验证设计的合理性,从而科学地指导工程施工,需要研究上海地铁联络通道在软土地层中冻结法施工的温度场发展规律,并提出检验指标及经济指标。[方法]以上海轨道交通15号线某区间联络通道为背景,对冻结壁厚度、土层温度、盐水温度及冻结过程进行分析,通过ABAQUS有限元软件建立全地层三维数值模型,预测冻结温度场发展特性,并与现场实测温度数据进行验证。[结果及结论]黏土层冻结帷幕平均发展速度为54.535 mm/d,粉质黏土层冻结帷幕平均发展速度为52.450 mm/d,黏土层比粉质黏土层冻结效果好;由于冻结管端头截面冻结效果较弱,以该截面处弱侧冻结壁厚度和平均温度作为冻结效果的检验指标,降低强度破坏可能性;盐水温度对冻结壁厚度发展的影响随温度的降低而减弱,其中-35~-30℃时经济效益最高;模拟结果与实测数据总体降温趋势一致,可较为真实地反映实际工程。

关键词：地铁隧道冻结法数值模拟联络通道瞬态温度场

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雅砻江干流沿线地质灾害空间分布规律及风险性评价

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工程地质学报 2024年第3期32卷 876-888页

作者：倪吉吉沙鹏王天佐刘梦扬伍法权绍兴文理学院土木工程学院绍兴312000 绍兴文理学院浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室绍兴312000

雅砻江流域水电开发是西部水能资源开发的重要组成部分。受青藏高原急剧隆升、活动断裂、河流快速下切和降雨作用的影响,雅砻江流域内崩塌、滑坡等不良地质灾害极其发育。开展雅砻江流域沿线的地质灾害风险性评价对水电工程建设具有重... 详细信息

雅砻江流域水电开发是西部水能资源开发的重要组成部分。受青藏高原急剧隆升、活动断裂、河流快速下切和降雨作用的影响,雅砻江流域内崩塌、滑坡等不良地质灾害极其发育。开展雅砻江流域沿线的地质灾害风险性评价对水电工程建设具有重要意义。本文根据雅砻江干流地质环境与沿线276处滑坡与崩塌灾害点数据,选取地形坡度、坡向、起伏度、高程、工程地质岩组、断裂带密度、与雅砻江干流距离、PGA、年平均降雨量等9个评价因子。利用频率比法和层次分析法计算各影响因子指标赋值和权重值,通过ArcGIS平台完成地质灾害易发性评价。在此基础上选取人口密度、与水电站距离、地均GDP、土地类型、与道路距离5个因素开展承灾体易损性分析,最后结合易发性和易损性评价完成地质灾害风险性评价。评价结果表明:雅砻江流域中上游受地质构造、工程地质岩组及人类活动的影响,地质灾害易发性较大,极高风险区和高风险区主要集中在水电站坝址附近。下游区域出现高风险区主要受人口密度和经济影响,但地质灾害易发性较小。本次易发性评价精度达到91.57%,评价模型适用于雅砻江流域,可为雅砻江流域地质灾害风险评价与水电工程规划提供重要参考。

关键词：雅砻江水电工程地质灾害风险评价 ArcGIS