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寒区隧道衬砌渗水挂冰试验研究

隧道建设（中英文） 2024年第9期44卷 1783-1791页

作者：刘洪义张学富邱凯驰周凡轶刘欣宋佳益重庆交通大学未来土木科技研究院重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆三峡学院土木工程学院重庆404100

为揭示寒区隧道衬砌渗水挂冰发育规律,研制出一套模拟地表水补给条件下寒区隧道衬砌渗水挂冰发育的模型试验装置,实时监测渗水断面围岩温度和挂冰发育过程;采用Image-J软件测量挂冰图像截面积和线性回归分析方法分析挂冰发育过程,研究... 详细信息

为揭示寒区隧道衬砌渗水挂冰发育规律,研制出一套模拟地表水补给条件下寒区隧道衬砌渗水挂冰发育的模型试验装置,实时监测渗水断面围岩温度和挂冰发育过程;采用Image-J软件测量挂冰图像截面积和线性回归分析方法分析挂冰发育过程,研究不同风速和围岩初始温度条件下渗水点围岩温度和挂冰堵塞率演变规律。结果表明:1)挂冰开始发育时刻,随着风速的增大和围岩初始温度的升高,渗水点围岩临界温度逐渐升高;渗水点围岩温度随冷却时间逐渐降低,近似呈对数函数关系;风速越小、围岩初始温度越高,平均降温速率越慢,挂冰发育持续时间越长;当风速分别为0.6 m/s和1.2 m/s时,由于渗水断面围岩冻结圈的形成和衬砌内壁冰体封堵渗水点导致衬砌挂冰停止发育。2)挂冰堵塞率与时间近似呈线性关系,风速越小、围岩初始温度越高,挂冰开始发育的时间越晚,冻害严重程度越高,而紧急程度越低。

关键词：寒区隧道衬砌渗水挂冰模型试验围岩温度场挂冰侵限

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钻爆法隧道机械化施工二衬支护时机优化方法

中国公路学报 2024年第7期37卷 70-81页

作者：陈子全孙振宇周子寒李天胜汪波徐国文蒋长伟西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044 重庆交通大学未来土木科技研究院重庆400074

近年来中国钻爆法隧道大力倡导机械化全工序建造,这种机械装备集成化的现代施工模式虽可有效提升掘进效率,但超长的机械装备作业线布设距离将会严重滞后二次衬砌支护时机,对软弱破碎岩层的围岩-支护结构稳定性造成威胁。通过调研隧道设... 详细信息

近年来中国钻爆法隧道大力倡导机械化全工序建造,这种机械装备集成化的现代施工模式虽可有效提升掘进效率,但超长的机械装备作业线布设距离将会严重滞后二次衬砌支护时机,对软弱破碎岩层的围岩-支护结构稳定性造成威胁。通过调研隧道设计、施工规范关于确定二衬支护时机的相关原则及控制指标,梳理机械化全工序施工的作业线布设方案,提出了钻爆法隧道机械化施工背景下二衬支护时机的动态优化方法,综合围岩弹塑性本构模型,以及喷射混凝土、钢架、锚杆、二次衬砌本构模型,建立了围岩-支护结构相互作用全历程解析方法用于求解承载极限比、荷载分担比,最后计算分析了围岩安全系数的分布规律。结果表明:通过算例分析验证了提出的机械化施工二衬支护时机动态优化方法的有效性;不同强化的初支方案对应了80~120 m的机械装备作业线布设距离(二衬最晚支护时机),且二次衬砌可分担7%~13%的围岩荷载;80、100、120 m机械装备作业线布设距离对应的初支方案下,围岩整体安全系数分别为1.19、1.30、1.26,均满足安全控制基准。

关键词：隧道工程机械化施工钻爆法二次衬砌支护时机

石墨烯量子点对水泥砂浆流动度、强度和耐盐腐蚀性的影响

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2043-2054页

作者：桂尊曜蒲云东张惠一袁小亚黎少伟邵伟升重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学先进功能材料研究所重庆400074 重庆诺奖二维材料研究院有限公司重庆400714 广州顺倬能源科技有限公司广州510000

采用吸光度试验和静置沉降试验考察了石墨烯量子点(GQDs)在模拟水泥水化孔隙液的饱和氢氧化钙溶液中分散性能及其对掺配砂浆工作性能、力学性能和耐久性的影响。吸光度测试和静置沉降试验表明GQDs在饱和氢氧化钙溶液中具有优异的分散稳... 详细信息

采用吸光度试验和静置沉降试验考察了石墨烯量子点(GQDs)在模拟水泥水化孔隙液的饱和氢氧化钙溶液中分散性能及其对掺配砂浆工作性能、力学性能和耐久性的影响。吸光度测试和静置沉降试验表明GQDs在饱和氢氧化钙溶液中具有优异的分散稳定性,工作性能测试表明GQDs对水泥砂浆的流动度几乎无负面影响。力学性能测试表明GQDs最佳掺量为0.04wt%时,28天抗折抗压强度比普通水泥砂浆分别提高了12.3%、12.5%,抗渗压力提升了175%,120天抗压耐腐蚀系数提升了14.3%。微观结构测试表明GQDs能改善孔径分布,填充纳米孔隙和提高水泥砂浆密实度。

关键词：石墨烯工作性能力学性能抗渗性能微观结构

融合加速度与计算机视觉实测车致响应的梁桥损伤识别方法

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中国公路学报 2024年第2期37卷 152-167页

作者：吴桐唐亮周丰力张玉丹周志祥重庆交通大学土木工程学院重庆400074 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060

基于结构振型相关参数的损伤识别方法对振型的空间分辨率具有较高要求。为了改进计算机视觉技术在桥梁结构全场振型提取和损伤识别方面的不足,同时充分利用SHM系统各类传感器采集的丰富数据,提出了一种基于计算机视觉和有限数量加速度... 详细信息

基于结构振型相关参数的损伤识别方法对振型的空间分辨率具有较高要求。为了改进计算机视觉技术在桥梁结构全场振型提取和损伤识别方面的不足,同时充分利用SHM系统各类传感器采集的丰富数据,提出了一种基于计算机视觉和有限数量加速度传感器实测桥梁在移动荷载作用下响应的损伤识别方法。首先,通过理论推导研究了损伤前后任意边界条件单跨梁在移动集中力作用下的位移响应,并从理论角度分析了局部刚度损伤引发的结构位移响应和振型改变。在此基础上,提出了一种通过测量少量测点的计算机视觉位移和加速度响应,提取可表征结构真实状态的多阶高空间分辨率振型的方法,所得振型的空间分辨率取决于移动荷载速度和位移采样频率。根据所提取振型的特点,提出了一种多阶全场模态曲率面积差加权融合的结构损伤识别参数,该参数可以直接利用损伤前后该单元前后节点的模态转角求得。为了验证所提出的方法,开展了实验室简支梁模型在不同速度和大小的移动荷载作用下的多工况损伤识别试验。试验结果表明,所提出的方法可以通过计算机视觉和有限数量的加速度传感器实现模型梁全场振型提取,且该振型与测点加速度模态分析得出的结果相符,空间分辨率可达模型梁跨径的1/6 000~1/3 000。此外,所提出的损伤识别指标在不同工况下能够准确地识别损伤位置,即使损伤前后的移动荷载大小和速度存在差异,该指标也能较准确地定位损伤。

关键词：桥梁工程损伤识别计算机视觉模态曲率全场振型

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沥青烟气检测方法及抑制措施研究进展

化工进展 2024年

作者：刘燕燕周帅何紫琪吕艺重庆交通大学材料科学与工程重庆交通大学土木学院

沥青材料在拌和、运输以及摊铺阶段会释放大量的固体颗粒物与有害气体，统称为沥青烟气。为缓解沥青烟气的不良影响，推动绿色交通快速发展，国内外学者主要从沥青烟气的室内外检测方法、释放特性以及抑制措施等方面展开了广泛研究。由... 详细信息

沥青材料在拌和、运输以及摊铺阶段会释放大量的固体颗粒物与有害气体，统称为沥青烟气。为缓解沥青烟气的不良影响，推动绿色交通快速发展，国内外学者主要从沥青烟气的室内外检测方法、释放特性以及抑制措施等方面展开了广泛研究。由于不同学者采用烟气检测方法和评价指标的差异，导致检测数据和评价结果的相关性较低；同时，在沥青烟气生成机理以及烟气抑制机制方面缺乏系统性研究，使得抑烟沥青在抑制效果与路用性能方面存在不足。本文综述了沥青烟气的国内外研究现状，总结归纳了现有的沥青烟气检测方法，并对比了各检测方法的优缺点及适用范围，从沥青种类、温度与加热时间三个方面阐述了沥青烟气的释放特性，对比分析了各类抑制措施的烟气抑制效果及抑制机理，最后，提出了未来沥青抑烟技术应从开发高效规范的烟气检测技术、探究烟气中各物质的演变机制与转化关系、研发新型复合多孔抑制材料以及环境效益与健康风险评估等方面开展研究，为实现沥青烟气高效减排奠定基础。

关键词：沥青沥青烟气检测方法释放特性抑制措施

考虑劣化效应与支护时机的深埋软岩隧道变形分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 273-287页

作者：王俊杰张帅张海龙重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆文理学院土木工程学院重庆402160

深埋软岩隧道的围岩变形与其自身参数劣化、流变特性及支护结构施作时机等密切相关.借助建立的深埋软岩圆形隧道复合式衬砌力学模型,在考虑塑性区围岩强度参数(黏聚力、内摩擦角)和刚度参数(弹性模量)的劣化效应后,基于统一强度准则得... 详细信息

深埋软岩隧道的围岩变形与其自身参数劣化、流变特性及支护结构施作时机等密切相关.借助建立的深埋软岩圆形隧道复合式衬砌力学模型,在考虑塑性区围岩强度参数(黏聚力、内摩擦角)和刚度参数(弹性模量)的劣化效应后,基于统一强度准则得到了复合式衬砌支护结构各个支护阶段的围岩黏弹塑性解析式.研究结果表明:适当考虑中间主应力及围岩强度参数、刚度参数的劣化效应后,得到的变形量与深埋软岩隧道围岩的实际变形量吻合效果更好;残余黏聚力、残余内摩擦角、残余弹性模量对围岩瞬时变形、后期蠕变变形、二次衬砌支护抗力影响均较大,而且取值越小时围岩变形量与所需二次衬砌支护抗力越大;增加锚杆长度、缩小锚杆间距、增大初支厚度能有效控制围岩瞬时变形和后期蠕变变形;二次衬砌的施作时机对围岩后期蠕变变形影响较大,围岩瞬时变形结束后尽快施作二次衬砌可以有效控制围岩后期蠕变变形.

关键词：深埋软岩圆形隧道劣化效应复合式衬砌支护时机黏弹塑性统一强度准则

典型硫酸盐固废复合胶凝材料制备与微观特性研究

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无机盐工业 2024年第4期56卷 90-97页

作者：余舟何兆益唐亮何盛肖海鑫肖懿训重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

硫酸盐类工业固废造成的环境污染和资源浪费问题引起了国内外学者的广泛关注,当前中国两种典型的硫酸盐类固废(电解锰渣和磷石膏)堆存量巨大,造成严重的环境污染,其无害化与资源化利用刻不容缓。依据电解锰渣、磷石膏两种固体废弃物的特... 详细信息

硫酸盐类工业固废造成的环境污染和资源浪费问题引起了国内外学者的广泛关注,当前中国两种典型的硫酸盐类固废(电解锰渣和磷石膏)堆存量巨大,造成严重的环境污染,其无害化与资源化利用刻不容缓。依据电解锰渣、磷石膏两种固体废弃物的特性,利用电解锰渣和磷石膏结合矿渣制备复合胶凝材料,探究了磷石膏和水泥不同掺量对复合胶凝材料硬化体力学性能的影响。通过XRD、SEM和EDS分析了硬化体的物相组成和微观形貌变化特征,同时对硬化体进行毒性浸出测试。结果表明:硬化体各龄期强度随着水泥掺量增加而增大,硬化体各龄期强度随着磷石膏掺量增加而减小。复合胶凝材料较优配合比(质量分数)为电解锰渣为50%、磷石膏为20%、矿渣为30%,水泥外掺12%的硬化体28 d抗压强度为27.1 MPa,硫酸盐固废复合胶凝材料的水化产物主要为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)。养护至28 d的硬化体浸出液中可溶性Mn^(2+)、NH_(4)^(+)-N、PO_(4)^(3-)和重金属离子浓度稳定后满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》的排放要求。

关键词：硫酸盐类固废复合胶凝材料力学性能水化硬化毒性浸出

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氧化石墨烯包覆砂对水泥砂浆性能的影响

复合材料学报 2024年

作者：王迎豪郑城张逸舟苏俊儒张惠一胡兵兵袁小亚重庆交通大学材料科学与工程学院重庆交通大学土木工程学院重庆诺奖二维材料研究院

界面过渡区（ITZ）是水泥基材料中最为薄弱的部分，对水泥砂浆和混凝土的力学性能和耐久性有决定性的作用。本研究通过将氧化石墨烯（GO）附着在砂粒表面，探究GO包覆砂（GO@sand）对水泥砂浆性能的影响。结果表明，砂在GO悬浮液中搅拌... 详细信息

界面过渡区（ITZ）是水泥基材料中最为薄弱的部分，对水泥砂浆和混凝土的力学性能和耐久性有决定性的作用。本研究通过将氧化石墨烯（GO）附着在砂粒表面，探究GO包覆砂（GO@sand）对水泥砂浆性能的影响。结果表明，砂在GO悬浮液中搅拌12h后，GO吸附量达到最大值0.093mg/g；当GO掺量为0.024%时，可以显著改善水泥砂浆的力学性能和耐久性能，相比基准试件，3d抗压强度和抗折强度分别提高了31.12%、23.21%；28d抗压强度和抗折强度也提高了11.76%、17.65%；砂浆抗渗压力提高了140%，抗硫酸盐侵蚀性能也有较大提升。通过对硬化后的水泥砂浆试块的XRD和SEM测试结果分析，表明吸附在砂表面的GO能加速ITZ区域的水泥水化进程、提高水化产物含量，增强ITZ的密实度，抑制微裂纹的扩展，从而增强水泥砂浆的力学性能和耐久性能。本文提供了一种GO@sand的方法来提升水泥砂浆的性能，凸显了GO@sand对ITZ纳米工程的有效性，可推广到其他水泥基材料。

关键词：氧化石墨烯水泥砂浆力学性能耐久性界面过渡区

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考虑刚度与强度劣化的洞室围岩弹塑性分析

岩土工程学报 2024年第1期46卷 101-109页

作者：张帅王俊杰张海龙宋少贤吴岱峰重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆文理学院土木工程学院重庆402160 重庆市市政设计研究院有限公司重庆400020 重庆市城投基础设施建设有限公司重庆400015

地下洞室锚固围岩进入塑性状态后其刚度与强度均会产生一定程度的劣化。将锚固围岩视为复合岩体并借助参数等效原则求出其刚度与强度参数后,基于D-P屈服准则得到了考虑劣化效应的深埋圆形洞室锚固围岩弹塑性解,借助FLAC-3D有限差分软件... 详细信息

地下洞室锚固围岩进入塑性状态后其刚度与强度均会产生一定程度的劣化。将锚固围岩视为复合岩体并借助参数等效原则求出其刚度与强度参数后,基于D-P屈服准则得到了考虑劣化效应的深埋圆形洞室锚固围岩弹塑性解,借助FLAC-3D有限差分软件验证了该方法的可靠性后对相关影响因素进行了具体分析。研究结果表明:①考虑锚固围岩的刚度与强度同时劣化后得到的围岩变形量更符合实际;②残余黏聚力c"、残余内摩擦角φ"、残余弹性模量E"的大小对锚固塑性残余区半径Rb、洞壁位移u具有控制性作用,当c",φ",E"取值越大时,Rb,u便会越小,反之Rp、Rb、u便会越大;③软化模量Mc、Mφ对塑性残余区半径Rb、洞壁位移u的影响较大,对塑性软化区半径Rp的影响可以忽略;④系统锚杆与支护阻力pi协调作用下可以有效控制塑性残余区范围及围岩变形。

关键词：洞室围岩刚度劣化强度劣化锚固效应 D-P准则