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硫酸盐侵蚀下现浇混凝土耐腐蚀及力学性能试验

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混凝土 2024年第5期 57-63页

作者：黎飞帆王成葛广华王锦钰刘欣鹏塔里木大学水利与建筑工程学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学南疆岩土工程研究中心新疆阿拉尔843300

为了提高强硫酸盐渍土地区现浇混凝土的抗腐蚀性能,开展了煅烧偏高岭土等质量替代水泥比例为0、5%、15%、25%、50%的现浇混凝土试件,分别在清水、5%Na_(2)SO_(4)、10%Na_(2)SO_(4)和10%Na_(2)SO_(4)+10%NaCl溶液中的长期浸泡试验,分析... 详细信息

为了提高强硫酸盐渍土地区现浇混凝土的抗腐蚀性能,开展了煅烧偏高岭土等质量替代水泥比例为0、5%、15%、25%、50%的现浇混凝土试件,分别在清水、5%Na_(2)SO_(4)、10%Na_(2)SO_(4)和10%Na_(2)SO_(4)+10%NaCl溶液中的长期浸泡试验,分析了试件在1 d、3 d、7 d、14 d、28 d和90 d龄期时的抗折强度、抗压强度、相对动弹性模量、质量损失率、体积膨胀率和有效孔隙率的变化规律。研究结果表明:(1)掺入煅烧偏高岭土可提高现浇混凝土的抗折强度、抗压强度和抗腐蚀性能,掺量为25%时,试件的抗折强度和抗压强度最高,相对动弹性模量变化最稳定,抗硫酸盐侵蚀性能最好。(2)煅烧偏高岭土可以改善混凝土的内部孔隙结构,降低现浇混凝土的有效孔隙率和质量损失率,使试件的体积稳定性明显提高。研究成果可为煅烧偏高岭土提升现浇混凝土在强硫酸盐渍土地区的工程应用提供一定的理论基础。

关键词：硫酸盐侵蚀现浇混凝土煅烧偏高岭土耐久性力学性能

软基中多向受荷大直径单桩桩土相互作用试验研究

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浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 570-578页

作者：戴朴修刘开富谢新宇徐越栋浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江理工大学建筑工程学院浙江杭州310018 浙江大学温州研究院浙江温州325035

为了研究多向循环受荷大直径单桩的水平变形响应及桩土相互作用机理,开展多向受荷大直径单桩的1g大比尺模型试验,探讨不同竖向和水平循环荷载比下的桩侧受力及变形响应.试验结果表明,施加竖向循环荷载会增大桩身水平位移的发展速率;最... 详细信息

为了研究多向循环受荷大直径单桩的水平变形响应及桩土相互作用机理,开展多向受荷大直径单桩的1g大比尺模型试验,探讨不同竖向和水平循环荷载比下的桩侧受力及变形响应.试验结果表明,施加竖向循环荷载会增大桩身水平位移的发展速率;最大弯矩出现在2.0倍桩径深度处,随着循环次数的增大,桩身弯矩表现出减小的趋势;在循环荷载作用下,最大土抗力所在的位置随着循环次数的增大逐渐从1.5倍桩径深度处向2.0倍桩径深度处移动,循环土体抗力-桩身水平变形(p-y)曲线的退化主要发生在表层土体;施加竖向循环荷载会增大桩土界面的初始刚度,但同时也会加速桩土体系的刚度退化.建议在海上风电大直径单桩的设计中,特别注意竖向循环荷载对长期循环荷载作用下桩身位移及桩土相互作用的不利影响.

关键词： 1g模型试验大直径单桩复杂荷载 p-y曲线桩土相互作用

考虑结构刚度变化的盾构隧道纵向变形计算方法

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工程力学 2024年

作者：甘晓露李文博龚晓南刘念武俞建霖浙江理工大学建筑工程学院浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心

为适应复杂的外部环境，盾构隧道纵向结构刚度有可能会存在突变。以前人研究为基础，提出考虑结构刚度纵向变化的Timoshenko短梁-弹簧盾构隧道模型，并通过Pasternak地基模型和边界弹簧考虑地基土变形连续性和任意隧道边界条件。基于有... 详细信息

为适应复杂的外部环境，盾构隧道纵向结构刚度有可能会存在突变。以前人研究为基础，提出考虑结构刚度纵向变化的Timoshenko短梁-弹簧盾构隧道模型，并通过Pasternak地基模型和边界弹簧考虑地基土变形连续性和任意隧道边界条件。基于有限差分理论推导了外部荷载影响下盾构隧道纵向变形的耦合解答，利用模型退化、数值模型和实际工程案例验证了计算方法的正确性和有效性，并结合参数分析研究了高刚度管片的存在对盾构隧道纵向变形响应的影响。结果表明，局部使用高刚度管片可有效抑制高刚度管片段内的隧道沉降和环缝接头变形，但刚度差异会导致高刚度段两端出现接头变形突增；高刚度管片与常规管片刚度差异越大，高刚度段内的隧道变形越小，但高刚度段两侧接头变形突增的现象更加显著；不同高刚度段长度和结构刚度比组合情况下的隧道变形控制效果存在显著差异，不合理的参数组合甚至会加剧隧道变形。

关键词：盾构隧道结构刚度变化纵向变形环缝接头有限差分法

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砂-粉混合料颗粒接触状态的临界条件确定

哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 277-283,297页

作者：吴琪孙苏豫杭天柱赵凯陈国兴南京工业大学岩土工程研究所江苏南京210009 江苏省土木工程防震技术研究中心江苏南京210009

砂-粉混合料被广泛应用于高速铁路路基、人工筑岛及海底沉管隧道垫层等重大工程,如何科学地表征砂-粉混合料复杂的颗粒接触状态及连续演变的力学行为特征,并深入揭示其对混合料静/动力学特性的影响已是一项紧迫的基础性科学研究任务。... 详细信息

砂-粉混合料被广泛应用于高速铁路路基、人工筑岛及海底沉管隧道垫层等重大工程,如何科学地表征砂-粉混合料复杂的颗粒接触状态及连续演变的力学行为特征,并深入揭示其对混合料静/动力学特性的影响已是一项紧迫的基础性科学研究任务。本文基于代表性砂-粉混合料的基本物理性能指标及力学特性指标试验数据,验证Rahman等提出的区分“细粒填充砂粒”和“砂粒悬浮细粒”的阈值细粒含量FCth半经验公式预测能力。基于理想二元介质材料的理论最小孔隙比计算方法,提出确定中间性态土颗粒接触状态临界条件参量FC_(in-min)和FC_(in-max)的方法,分析各参数对FC_(in-min)和FC_(in-max)的影响规律,建立基于基本物理性能指标的FC_(in-min)和FC_(in-max)预测方法,最终提出全FC范围(FC=0~100%)的砂-粉混合料各颗粒接触状态临界条件参量的有效评价方法。

关键词：细粒含量砂-粉混合料颗粒接触状态阈值细粒含量临界条件参量理论最小孔隙比二元介质模型中间性态

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基于CFD-DEM方法的饱和砂土场地液化模拟研究

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岩土力学 2024年第8期45卷 2492-2501,2514页

作者：许文昊王志华申志福高洪梅刘殷强张鑫磊南京工业大学岩土工程研究所江苏南京211816 河海大学江苏省交通基础设施安全保障技术工程研究中心江苏南京211816

砂土液化是常见的地震灾害,目前应用于研究砂土液化动力特性的室内试验以及模型试验还不能全面反映土体液化全过程。计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)与离散元法(discrete element method,DEM)耦合模拟方法能够准确地... 详细信息

砂土液化是常见的地震灾害,目前应用于研究砂土液化动力特性的室内试验以及模型试验还不能全面反映土体液化全过程。计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)与离散元法(discrete element method,DEM)耦合模拟方法能够准确地模拟各类水土耦合问题。通过二次开发的CFD-DEM流固耦合模块实现离散元软件PFC3D与计算流体力学软件OpenFOAM之间的力学信息交互,利用颗粒水下自由沉降验证该方法的可行性。利用PFC3D软件模拟室内循环三轴试验标定出具有真实饱和砂土动力特性的数值砂样。根据已有的参数信息以及耦合模拟方法建立了饱和砂土的场地液化模型。模拟结果表明,离散元法能够复现室内砂土液化试验,标定参数可应用于场地液化模拟;单颗粒沉降速度与理论解一致验证了CFD-DEM耦合方法的准确性;峰值加速度0.25g下不同深度处土体均会发生液化,液化时超孔压比无法达到1,超孔压累计值由浅层往深层递增;液化后土体强度自下而上逐渐恢复,再固结的场地土体结构呈现均匀化发展趋势。

关键词：砂土液化 CFD-DEM耦合方法颗粒自由沉降场地液化模拟

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静钻根植桩施工环境效应现场试验研究

土木工程学报 2024年第3期57卷 93-101页

作者：周佳锦马俊杰俞建霖龚晓南张日红浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江杭州310058 宁波中淳高科股份有限公司浙江宁波315100

静钻根植桩采用先钻孔注浆后植桩的施工技术,可以解决传统预制桩施工过程引起的挤土效应问题。然而,静钻根植桩施工过程中钻孔和注浆过程会对周围土体产生一定扰动,目前没有相关研究。文章通过一组现场试验对静钻根植桩施工过程中的钻... 详细信息

静钻根植桩采用先钻孔注浆后植桩的施工技术,可以解决传统预制桩施工过程引起的挤土效应问题。然而,静钻根植桩施工过程中钻孔和注浆过程会对周围土体产生一定扰动,目前没有相关研究。文章通过一组现场试验对静钻根植桩施工过程中的钻孔、注浆搅拌和植桩阶段对周围土体的扰动规律进行研究。静钻根植桩施工前在钻孔周围土体中埋设土压力传感器,孔隙水压力传感器和测斜管,分别测试静钻根植桩施工过程中周围土体中水平土压力,超静孔隙水压力和深层土体水平位移的变化规律。研究结果表明:静钻根植桩施工过程会对周围土体造成一定扰动,而施工完成后周围土体中的水平土压力、超静孔隙水压力和深层土体水平位移迅速恢复;当水平距离达到4D(D为钻孔直径)时,静钻根植桩施工过程基本不会对土体产生影响;试验结果可以为静钻根植桩在地铁周围等施工位移控制敏感区域的应用提供理论依据。

关键词：静钻根植桩环境效应水平土压力超静孔隙水压力土体水平位移

考虑毛细与吸附作用的黏土干缩开裂过程离散元模拟

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岩土工程学报 2024年第8期46卷 1703-1711页

作者：邓云鹏彭镝董梅徐日庆傅榆涵浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 中国建筑科学研究院有限公司地基基础研究所北京100013

黏土干缩开裂过程中土颗粒间的作用非常复杂,导致难以从颗粒层面对干缩裂缝的形成机理开展定量研究。基于非饱和土中的吸应力曲线,明确区分黏土中的毛细与吸附作用,在此基础上建立考虑黏土颗粒间吸引力随含水率变化的离散元接触模型,开... 详细信息

黏土干缩开裂过程中土颗粒间的作用非常复杂,导致难以从颗粒层面对干缩裂缝的形成机理开展定量研究。基于非饱和土中的吸应力曲线,明确区分黏土中的毛细与吸附作用,在此基础上建立考虑黏土颗粒间吸引力随含水率变化的离散元接触模型,开展黏土干缩开裂的数值模拟,并与室内试验结果进行对比。结果表明,数值模拟得到的裂缝形态、裂缝发育历程、土样应变均与室内试验较为吻合,验证了离散元接触模型的可靠性。对模拟结果的进一步分析发现:①在黏土干缩开裂过程中,毛细与吸附作用共同发挥效果。随着含水率的降低,吸附作用的影响逐渐超过毛细作用。在吸附作用占优阶段,模拟土样的土颗粒沿裂缝分布方向的平均位移为最终位移值的73%。②土颗粒间总接触数量随含水率的降低先减少后增加。③在毛细/吸附作用占优阶段,土颗粒间的物理接触力会迅速增加并引起应力集中,土颗粒间接触因此集中断开进而形成裂缝。

关键词：黏土非饱和土干缩开裂离散单元法毛细作用吸附作用

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饱和土一维有限应变固结控制方程辨析

岩土工程学报 2024年

作者：王玮瑜雷国辉赵鑫戴传杰谷遇溪河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心

饱和土的一维有限应变固结控制方程存在多种表达形式，有Eulerian描述和Lagrangian描述，各有不同的控制变量，包括孔隙率、孔隙比、应变、固结比和超静孔压。为明辨其适用条件，考虑固相的压缩性，建立了两种描述方法间基于孔隙率、孔... 详细信息

饱和土的一维有限应变固结控制方程存在多种表达形式，有Eulerian描述和Lagrangian描述，各有不同的控制变量，包括孔隙率、孔隙比、应变、固结比和超静孔压。为明辨其适用条件，考虑固相的压缩性，建立了两种描述方法间基于孔隙率、孔隙比和位移的坐标转换关系，以及控制变量的时间导数间的转换关系，分析了两种描述方法便利于求解的固结问题，并基于Eulerian描述，考虑固相和液相的压缩性和惯性，推导了一维有限应变固结控制方程组，包括连续性方程、动量平衡方程和达西渗透定律。忽略固相和液相的压缩性和惯性后，该方程组简化为一个具有单一控制变量的固结微分方程，通过坐标转换和时间导数转换，也得到了Lagrangian描述下的固结微分方程。将其退化到了现有不同形式的有限应变固结控制方程，依据退化过程中涉及的基本假设，明确了这些控制方程的适用条件。

关键词：固相和液相的压缩性 Eulerian和Lagrangian空间和时间转换自然应变考虑固相和液相惯性的达西定律

降水开挖共同作用下地连墙受力变形机制模型试验研究

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岩土工程学报 2024年

作者：迟民良梁禄钜徐长节杨开放丁智浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙大城市学院工程学院华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室

为揭示基坑降水与开挖共同作用下地连墙受力变形机制，开展了室内模型试验模拟基坑干砂开挖与降水开挖过程，采集了地连墙两侧水土压力、坑外地表沉降、地连墙弯矩及侧移等数据。通过对比不同工况条件下地连墙受力变形的变化特点及内在... 详细信息

为揭示基坑降水与开挖共同作用下地连墙受力变形机制，开展了室内模型试验模拟基坑干砂开挖与降水开挖过程，采集了地连墙两侧水土压力、坑外地表沉降、地连墙弯矩及侧移等数据。通过对比不同工况条件下地连墙受力变形的变化特点及内在联系，分析了基坑降水开挖对地连墙受力变形的影响机制。试验结果表明：基坑降水与基坑开挖均会改变地连墙两侧侧向土压力分布形式，与干砂开挖相比，降水开挖共同作用时侧向土压力变化更为显著，墙前被动土压力更小，墙后侧向土压力峰值位置则有所下移，地连墙由此产生更大的弯矩值，并诱发更显著的地连墙侧移。

关键词：降水基坑开挖模型试验地连墙侧移孔隙水压力土压力