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深基坑地下连续墙支护结构侧向变形的改进指数平滑法预测

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应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1094-1107页

作者：许莉林鑫徐杨刘智陈福全王草陈钢福州大学土木工程学院福建福州350000 成都建筑材料工业设计研究院有限公司四川成都610000 伍伦贡大学土木采矿与环境工程学院澳大利亚新南威尔士州伍伦贡2522

由于基坑开挖过程存在大量的不确定性,其支护结构在设计阶段无法根据现场环境的变化进行实时变形可靠度分析与预测.围护结构分布范围大,失效位置不可预测.工程监测数据由于监测点数量的限制难以直接反映围护结构连续变化的状态.采用穿... 详细信息

由于基坑开挖过程存在大量的不确定性,其支护结构在设计阶段无法根据现场环境的变化进行实时变形可靠度分析与预测.围护结构分布范围大,失效位置不可预测.工程监测数据由于监测点数量的限制难以直接反映围护结构连续变化的状态.采用穿越率法,提出一种适用于以地下连续墙为围护结构的深基坑工程的侧向变形预测与分析模型.利用MATLAB建立自适应指数平滑模型,自动计算和预测深基坑围护结构在不同深度的侧向变形.对比实测与预测的侧向变形数据,结果表明该自适应指数平滑模型在短期预测中具有精度较高、误差波动小的特点;同时采用预测数据的超越概率分析表明,深基坑侧向变形的分析模型同样适用于由自适应指数平滑法获得的预测数据,且随着位移限值远离最大监测位移值,分析精度将逐渐提高.通过利用椭圆搜索模式的反距离加权插值法,解决了样本点仅集中分布于深度方向的缺点,使插值结果更加平滑,结合基于深基坑侧向变形的分析模型,实现了围护结构空间曲面的变形预测,使评价反馈方式更加直观简洁.

关键词：深基坑地下连续墙侧向变形穿越率法自适应指数平滑法变形预测

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承压破碎煤体应变和孔渗演化机制与模型研究

煤田地质与勘探 2024年第5期52卷 37-45页

作者：李磊卢守青褚廷湘仲晓星刘重阳 REN Ting 华北科技学院矿山安全学院北京101601 青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 济南热电集团山东济宣能源有限公司山东济南250108 澳大利亚伍伦贡大学土木采矿与环境工程学院新南威尔士伍伦贡2522

采空区垮落带遗煤区域作为煤、氧低温反应的主要场所,其应变、孔隙率和渗透率演化模型的研究对深入认识煤自燃发展过程与规律有重要意义。基于团队自主研发的承压破碎煤体气体渗流实验装置,开展了单一粒径与混合粒径煤体承压渗流过程应... 详细信息

采空区垮落带遗煤区域作为煤、氧低温反应的主要场所,其应变、孔隙率和渗透率演化模型的研究对深入认识煤自燃发展过程与规律有重要意义。基于团队自主研发的承压破碎煤体气体渗流实验装置,开展了单一粒径与混合粒径煤体承压渗流过程应变、孔隙率和渗透率演化规律研究。对不同粒径下的应变、孔隙率和渗透率随应力变化情况进行分析,结果显示:相关变化过程可以分为2个阶段,即轴向应力≤6MPa时的线性变化阶段与>6MPa时的指数函数变化阶段,初步表明破碎煤体的变形、孔隙率和渗透率的变化机制一致、同粒径无关,轴向应力=6MPa时的状态属于关键节点状态,其对应的应变、孔隙率和渗透率分别承接着各自上下2种不同的变化机制;轴向应力≤6MPa和>6MPa条件下三者变化的主要原因分别是颗粒的压缩作用和滑移填充作用;轴向应力=6MPa时不同粒径破碎煤体承压过程中的应变、孔隙率和渗透率分别同各自的应变、孔隙率、渗透率变化路径有一一映射关系,据此建立了相应的应力-应变、应力-孔隙率和应力-渗透率关系的模型;模型对比、验证结果表明,所建模型虽源于多种粒径破碎煤体实验,但摆脱了粒径因素的影响,同实验结果有着良好的匹配性,达到了较为理想的效果。相关研究成果可为采空区煤自燃早期预防与控制提供科学依据。

关键词：破碎煤体承压气体渗流应变孔隙率渗透率

低温作用下改性骨料-钢纤维再生混凝土弯曲性能试验

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复合材料学报 2024年第2期41卷 884-897页

作者：苏骏黄福王淞波许子扬杨海鑫李扬湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068

为探究低温作用对改性骨料-钢纤维再生混凝土弯曲性能的影响,将再生骨料通过水泥净浆改性处理后,分别设置30wt%、60wt%再生骨料取代率,掺入适量钢纤维制成净浆改性再生混凝土(CRAC),以我国北方寒区温度为背景设置20℃、0℃、-20℃、-40... 详细信息

为探究低温作用对改性骨料-钢纤维再生混凝土弯曲性能的影响,将再生骨料通过水泥净浆改性处理后,分别设置30wt%、60wt%再生骨料取代率,掺入适量钢纤维制成净浆改性再生混凝土(CRAC),以我国北方寒区温度为背景设置20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃的温度梯度,将CRAC经低温作用进行抗压强度及四点弯曲性能试验,对其进行等效弯曲强度及弯曲韧性分析,同时结合SEM从微观结构角度揭示其宏观性能改变机制,在此基础上给出了低温作用下再生混凝土的纤维增强效应表达式。结果表明:经低温作用CRAC弯拉强度显著提升,较常温最大可提升约168%;随温度的进一步降低,受冰晶生长作用及改性骨料特性影响,再生骨料取代率为60wt%的CRAC耗能能力较30wt%表现更优;同时低温作用下钢纤维体积掺量为1.5vol%的CRAC强度及韧性性能提升效果最佳,研究结论为低温作用下再生混凝土的性能优化设计及推广应用提供参考。

关键词：改性骨料再生混凝土低温作用弯曲韧性纤维掺量微观结构

GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片力学性能研究

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工程力学 2024年第S1期41卷 238-244,252页

作者：陈晟晟周春恒章子华宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211

为研究GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片的力学性能,进行了三个不同GFRP筋配筋率的钢-聚丙烯纤维混凝土管片静力受弯试验,获得了试件的破坏形态、承载力及裂缝扩展模式。考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结,采用ABAQUS建立了GFRP筋混杂... 详细信息

为研究GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片的力学性能,进行了三个不同GFRP筋配筋率的钢-聚丙烯纤维混凝土管片静力受弯试验,获得了试件的破坏形态、承载力及裂缝扩展模式。考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结,采用ABAQUS建立了GFRP筋混杂纤维混凝土管片的有限元模型,分析了不同混杂纤维掺量和配筋率对管片受弯承载力的影响。研究结果表明:GFRP筋混杂纤维混凝土管片的破坏主要是由跨中主裂缝贯穿和GFRP筋材断裂导致;在纤维体积掺量不变的情况下,提高纵向受拉GFRP筋的配筋率,可以有效提高管片的受弯承载力;在数值计算中,考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结滑移的有限元模型能更准确地模拟试件的开裂荷载、极限荷载和弯曲刚度;在承载力不变的情况下,增加混杂纤维的体积分数能有效减少管片的配筋率,并且提高管片的抗变形能力;通过回归分析,提出了纤维掺量与配筋率关系的计算式,理论计算结果与数值结果符合较好。

关键词： GFRP筋混杂纤维混凝土配筋率静力受弯试验界面黏结有限元模型

基于三维扫描的带肋钢筋-混凝土界面黏结失效精细有限元分析

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工程力学 2024年第S1期41卷 215-221页

作者：杨犇章子华周春恒王轩张振文宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211

钢筋与混凝土之间良好的界面黏结性能是二者协同工作的基础,对钢筋混凝土结构承载和安全极其重要。为了研究钢筋与混凝土之间的非线性黏结失效机理,考虑钢筋与混凝土之间的摩擦力和机械咬合力,以及月牙肋的表面特征,采用三维扫描的方式... 详细信息

钢筋与混凝土之间良好的界面黏结性能是二者协同工作的基础,对钢筋混凝土结构承载和安全极其重要。为了研究钢筋与混凝土之间的非线性黏结失效机理,考虑钢筋与混凝土之间的摩擦力和机械咬合力,以及月牙肋的表面特征,采用三维扫描的方式建立了带肋钢筋-混凝土三维精细有限元模型,并通过拔出试验对比验证了数值模型的准确性。在此基础上,研究了钢筋-混凝土界面黏结-滑移行为与破坏机理,讨论了该文所提方法的优势。结果表明:界面黏结强度随混凝土强度增大而线性增大;钢筋直径的增大会导致界面黏结强度逐渐减小,并导致试件破坏模式的改变;数值模拟结果与试验结果吻合较好,说明采用三维扫描建立的数值模型可以准确模拟筋材与混凝土之间的黏结失效行为,进而从细观层面上揭示界面黏结失效机理。

关键词：带肋钢筋混凝土黏结破坏三维扫描数值模拟

不同吸水环境下碱渣固化淤泥毛细吸水和强度性质

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材料导报 2024年第9期38卷 143-148页

作者：何俊罗时茹龙思昊朱元军湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068

地下水位以上的固化淤泥中存在毛细吸水现象,可能会对固化淤泥的耐久性产生不利影响。以碱渣、矿渣和电石渣对淤泥进行固化处理,开展不同吸水环境下固化淤泥的毛细吸水、无侧限抗压强度、X射线衍射和核磁共振试验,研究毛细传输系数和强... 详细信息

地下水位以上的固化淤泥中存在毛细吸水现象,可能会对固化淤泥的耐久性产生不利影响。以碱渣、矿渣和电石渣对淤泥进行固化处理,开展不同吸水环境下固化淤泥的毛细吸水、无侧限抗压强度、X射线衍射和核磁共振试验,研究毛细传输系数和强度的变化规律及其微观机理。研究表明,固化淤泥毛细管系数与吸水系数之比为2.3~3.2;固化淤泥的吸水系数和毛细管系数随碱渣掺量的增加先减后增,在碱渣掺量为25%(质量分数,下同)时最小,对应毛细孔体积也最小;随着水中含盐量增加,更多的钙矾石生成并发生氯化钠的迁移和聚集,毛细孔体积增多,孔径增大,毛细吸水能力增强,导致固化淤泥的毛细吸水系数和毛细管系数增大,无侧限抗压强度降低。在海水环境下毛细吸水使碱渣固化淤泥强度损失比水泥固化淤泥更严重。以碱渣等工业固体废弃物作为淤泥固化剂时,需考虑毛细吸水对固化淤泥耐久性的不利影响。

关键词：碱渣固化淤泥毛细吸水吸水环境毛细水传输系数无侧限抗压强度

太湖底泥—水界面总溶解态磷的Fick扩散释放通量研究

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湖泊科学 2024年第6期36卷 1732-1742页

作者：刘环朱伟侯豪谈正伟季浪河海大学土木与交通学院南京210098 河海大学环境学院南京210098

太湖蓝藻暴发与水体中总溶解态磷(TDP)密切相关,而底泥是否向水中释放TDP是一个重要的科学问题。由于太湖底泥间隙水与上覆水的TDP之间存在3~5倍的浓度差,因此会存在TDP的Fick扩散过程。针对Fick扩散计算仍然未能精确地考虑含有机磷时... 详细信息

太湖蓝藻暴发与水体中总溶解态磷(TDP)密切相关,而底泥是否向水中释放TDP是一个重要的科学问题。由于太湖底泥间隙水与上覆水的TDP之间存在3~5倍的浓度差,因此会存在TDP的Fick扩散过程。针对Fick扩散计算仍然未能精确地考虑含有机磷时的扩散系数等问题,本文在考虑有机磷的影响、孔隙率、温度等变化的条件下进行了监测和计算。基于全湖30个采样点的现场调查数据,使用只有无机磷扩散系数20%左右的扩散系数计算太湖TDP年Fick扩散量约为127.8 t;磷的Fick扩散量与上覆水磷浓度相同,具有西北高、东南低的特点。敏感性分析表明:相对于温度变化,有机磷的占比和孔隙率的取值对于Fick扩散量的计算值有更大的影响。

关键词：磷平衡底泥释放 Fick扩散有机磷扩散系数底泥孔隙率温度影响太湖

Q460C钢缺口板的疲劳裂纹萌生寿命计算模型和总疲劳寿命计算

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材料导报 2024年第4期38卷 192-199页

作者：王万祯宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211

基于位错随循环加载次数的增加加速移动、聚合形成疲劳裂纹的试验事实,假设疲劳裂纹萌生速率是循环加载次数的单调递增幂函数,通过积分推导出疲劳裂纹萌生寿命计算模型。Q460C钢缺口板的疲劳试验结果显示,疲劳裂纹萌生寿命、扩展寿命和... 详细信息

基于位错随循环加载次数的增加加速移动、聚合形成疲劳裂纹的试验事实,假设疲劳裂纹萌生速率是循环加载次数的单调递增幂函数,通过积分推导出疲劳裂纹萌生寿命计算模型。Q460C钢缺口板的疲劳试验结果显示,疲劳裂纹萌生寿命、扩展寿命和总疲劳寿命均随应力幅和名义最大应力的降低而增加,疲劳裂纹形成寿命与总疲劳寿命的比值为0.82~0.90。我国《钢结构设计标准》建议的总疲劳寿命计算式的计算误差为-17.0%~+84.9%。以椭球面断裂模型作为裂尖开裂判据,对Q460C钢缺口板的疲劳裂纹扩展进行了理论计算和数值模拟。以疲劳裂纹萌生处应变溢出时裂纹长度0.05 mm作为疲劳裂纹萌生临界尺寸,标定的Q460C钢缺口板的疲劳裂纹萌生寿命计算式、扩展寿命计算式和总疲劳寿命计算式的计算误差分别为-15.0%~-1.2%、-12.4%~+2.8%和-12.1%~-1.4%。

关键词：缺口板疲劳试验疲劳裂纹萌生寿命扩展寿命椭球面断裂模型

纳米Al_(2)O_(3)改良滨海水泥土的动力特性及微观机理试验研究

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浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1457-1466页

作者：庄心善杨本驰陶高梁湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068

在循环荷载及腐蚀环境下进行动三轴、扫描电镜、核磁共振等试验,分析纳米Al_(2)O_(3)改良滨海水泥土的动应力–应变、动弹性模量、阻尼比及微观孔隙变化.试验结果表明:动应变随动应力增大而增加,动弹性模量随动应力增大而减小;加载频率... 详细信息

在循环荷载及腐蚀环境下进行动三轴、扫描电镜、核磁共振等试验,分析纳米Al_(2)O_(3)改良滨海水泥土的动应力–应变、动弹性模量、阻尼比及微观孔隙变化.试验结果表明:动应变随动应力增大而增加,动弹性模量随动应力增大而减小;加载频率增大使动应变减小,使动弹性模量增加;海盐的质量分数增大使动应变增大,使动弹性模量减小.纳米Al_(2)O_(3)改良水泥土的阻尼比-动应变曲线随着加载频率的增加逐渐下移,该曲线在不同加载频率下均出现交汇点,交汇点随着海盐的质量分数增大向右移动.相比素水泥土,纳米Al2O3改良水泥土的孔隙弛豫时间分布曲线主峰峰值及峰面积显著缩小,土孔隙中有C-S-H、C-A-H凝胶物质胶结填充,形成空间网状结构,胶结效果显著.纳米Al_(2)O_(3)改良水泥土在海盐质量分数小的情况下孔隙明显减少,且孔隙率比素水泥土的更低.

关键词：纳米Al_(2)O_(3) 水泥土循环荷载腐蚀环境微观结构