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考虑土仓压力作用下的既有盾构隧道沉降变形研究

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西安理工大学学报 2024年

作者：薛子钎夏洪春朱训国严滑钧大连大学辽宁省复杂结构灾害预测与防治重点实验室大连大学建筑工程学院

为研究不同土仓压力作用下盾构下穿施工对既有隧道沉降变形的影响，保证既有隧道的运营安全，以广州地铁22号线下穿3号线工程为背景，采用Midas/GTS NX建模与理论计算相结合的方法，对现阶段盾构下穿引起既有隧道沉降的经验公式进行改... 详细信息

为研究不同土仓压力作用下盾构下穿施工对既有隧道沉降变形的影响，保证既有隧道的运营安全，以广州地铁22号线下穿3号线工程为背景，采用Midas/GTS NX建模与理论计算相结合的方法，对现阶段盾构下穿引起既有隧道沉降的经验公式进行改进。通过对数值计算得出的沉降曲线进行参数反演，得到先行隧道与后行隧道的沉降槽宽度和地层损失率，将多组数据进行拟合，总结出沉降槽宽度和地层损失率随土仓压力变化的函数，提出考虑土仓压力作用下的既有隧道沉降预测公式。经工程实例验证发现通过改进公式预测的沉降值精度较既有经验公式相比有所提升，与数值模拟结果更为接近，且在其他下穿工程中也能良好应用，验证了公式的适用性。本研究可为类似工程提供参考。

关键词：盾构下穿沉降变形土仓压力预测公式

拉压复合型锚杆锚固机理的数值及模型试验应用研究

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西安理工大学学报 2024年第1期40卷 132-142页

作者：杨林朱训国夏洪春杨帅大连大学建筑工程学院辽宁大连116622 大连大学复杂结构系统灾害预测防治重点实验室辽宁大连116622

针对全长注浆锚杆在深部隧洞中支护作用的局限性,为有效控制隧洞围岩变形、增强锚杆承载性能,本文采用有限元数值模拟法深入研究拉压复合型锚杆支护结构在岩石隧道加固过程中受到拉拔荷载作用下的界面失效特征及力学传递机制,并将锚杆... 详细信息

针对全长注浆锚杆在深部隧洞中支护作用的局限性,为有效控制隧洞围岩变形、增强锚杆承载性能,本文采用有限元数值模拟法深入研究拉压复合型锚杆支护结构在岩石隧道加固过程中受到拉拔荷载作用下的界面失效特征及力学传递机制,并将锚杆应用在超载模型试验中,探究锚杆的支护性能。研究结果表明:锚固体与围岩相互作用接触界面的力学演化共经历了弹性阶段、塑性软化阶段、完全滑移阶段的渐进式失效过程。界面剪切力的传递也是从拉拔荷载较小时出现在承载板处,随拉拔荷载增大,向锚固段两侧转移,呈现双峰趋势。根据锚杆界面剪切力分布规律,提出了复合锚杆在低荷载和高荷载拉拔作用下的剪切力分布模型,此模型具有普遍性,进行的室内超载模型试验得出复合锚杆支护效果优于普通锚杆的结论,此研究可为复合锚杆在深埋隧洞等地下工程中的应用提供一定的参考价值。

关键词：拉压复合型锚杆渐进失效界面力学演化数值模拟模型试验

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玄武岩纤维对3D打印混凝土力学性能的影响

自然灾害学报 2024年第5期33卷 199-209页

作者：裴强张禄玺崔迪杨雨航宫泽晨胡顺彩丁彧大连大学辽宁省复杂结构系统灾害预测与防治重点实验室辽宁大连116622 大连大学建筑工程学院辽宁大连116622 大连交通大学土木工程学院辽宁大连116028

为探究玄武岩纤维对3D打印混凝土力学性能的影响,设计0%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%共5种不同玄武岩纤维掺量,通过单轴压缩、三点弯曲和层间双剪试验分析玄武岩纤维掺量对3D打印混凝土力学性能的影响,并利用双目倒置金相显微镜和扫描... 详细信息

为探究玄武岩纤维对3D打印混凝土力学性能的影响,设计0%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%共5种不同玄武岩纤维掺量,通过单轴压缩、三点弯曲和层间双剪试验分析玄武岩纤维掺量对3D打印混凝土力学性能的影响,并利用双目倒置金相显微镜和扫描电子显微镜从微观形貌层面分析玄武岩纤维增强混凝土力学性能的作用机制。研究结果表明:掺加玄武岩纤维可显著提升3D打印混凝土结构的力学性能。随着纤维掺量的增加,抗压和层间抗剪强度呈现出先增加后减小的趋势,掺量为0.50%时共同达到最优,相较于未掺入玄武岩纤维的混凝土分别提高了28%和61%;抗折强度则随着纤维掺量增加一直增加,掺量为1.00%时效果最佳,相较于未掺入玄武岩纤维的混凝土提高了21%。打印材料力学性能存在各向异性,沿Z方向加载时抗压和抗折强度最高,Y方向最低;随着纤维掺量增加,力学性能各向异性逐渐增大。结合试验结果和电镜扫描结果可知,玄武岩纤维优异的抗拉性能够抑制裂缝的产生与扩展,从而提升3D打印混凝土结构的整体力学性能。

关键词： 3D打印混凝土玄武岩纤维力学性能各向异性微观形貌

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基于摩擦摆支座的核安全壳结构隔震效果研究

工程抗震与加固改造 2024年第4期46卷 120-127页

作者：祁鹏飞裴强谯裕豪鲁蕴华夏超南大连大学辽宁省复杂结构系统灾害预测与防治重点实验室辽宁大连116622 中国地震局地球物理研究所北京100081 唐山学院土木工程学院河北唐山063000

核安全壳是防止核裂变产物泄漏的最后一道屏障,属于I类抗震物项,但近些年以日本福岛地震为代表性的超设计基准地震频发,故安全壳的抗震性能值得关注。基底隔震可以有效降低结构的地震响应,摩擦摆隔震支座因其优良的隔震性能已被广泛应... 详细信息

核安全壳是防止核裂变产物泄漏的最后一道屏障,属于I类抗震物项,但近些年以日本福岛地震为代表性的超设计基准地震频发,故安全壳的抗震性能值得关注。基底隔震可以有效降低结构的地震响应,摩擦摆隔震支座因其优良的隔震性能已被广泛应用于桥梁、房屋建筑中,但目前尚未有核安全壳的应用实例。为此本文基于ANSYS有限元软件建立摩擦摆支座隔震和非隔震安全壳结构整体模型,通过输入相同地震动对比分析核安全壳结构的频率、位移、加速度以及剪力等指标,研究摩擦摆支座在核安全壳结构隔震中的应用可行性。分析结果表明:隔震结构基本周期相比不隔震结构显著提高,且隔震结构的层间相对位移、加速度和剪力值等指标均小于非隔震结构,进一步说明隔震支座有利于提高核安全壳的抗震性能。

关键词：核安全壳摩擦摆支座基础隔震时程分析

结合疫情环境滨海高校绿色建筑概念设计——探索风能的利用

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建筑节能（中英文） 2024年第8期52卷 34-41页

作者：常宇宸李想大连大学建筑工程学院辽宁大连116000 大连大学辽宁省复杂结构系统灾害预测与防治重点实验室辽宁大连116000

随着经济高速发展,环境问题成为我们面临的巨大挑战。研究绿色能源利用,发展绿色建筑技术,是目前建筑行业的发展趋势。滨海城市拥有丰富的风能、潮汐能等绿色清洁能源,使得绿色建筑的建造有更广阔的发挥空间。根据大连市区具体校园环境... 详细信息

随着经济高速发展,环境问题成为我们面临的巨大挑战。研究绿色能源利用,发展绿色建筑技术,是目前建筑行业的发展趋势。滨海城市拥有丰富的风能、潮汐能等绿色清洁能源,使得绿色建筑的建造有更广阔的发挥空间。根据大连市区具体校园环境,利用计算机模拟软件设计一套能够利用这些清洁能源的模式。经过理论推演、建筑形体推敲的方法,营造一个适合利用风能的建筑概念(环境风6 m/s,风道内最大可达12 m/s)。此外,通过其他节能手法,如辅助日照,将幕墙设计成可活动式,以改变阳光入射方向,补充建筑采光;降低风噪,实现无能耗无尘通风;通过形体设计以提高建筑的通风效率,改良“方盒子”形式的建筑的不利因素;利用环境水体制冷,利用水体底部的低于空气温度的环境来调节室内温度等,从多个方面满足建筑的使用要求,降低建筑的能量消耗。为了适应疫情爆发的突发状况,建筑设计概念还加入了“适疫情化”设计逻辑。通过研究探索滨海地区绿色建筑形式与运行模式,在为绿色建筑发展提供新的设计概念的同时,实现了疫情模式下的管理方法改变。

关键词：滨海绿建适疫情化日照自然通风低能耗制冷

偏高岭土改性轻烧氧化镁基磷酸镁水泥的3D打印性能

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硅酸盐通报 2024年第5期43卷 1663-1672页

作者：李楠钟建军邓永杰梁云万德田李维红李栋伟大连大学复杂结构系统灾害预测与防治辽宁省重点实验室大连116622 大连大学建筑工程学院大连116622 中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024 大连学庆铭锋数控技术有限公司大连116622

本文采用自主研发的混搅挤功能一体化建筑3D打印设备,实现了轻烧氧化镁基磷酸镁水泥材料的3D打印,探究了不同掺量偏高岭土(MK)对3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥性能的影响规律,并结合XRD与SEM试验进一步分析MK掺量对3D打印轻烧氧化镁基... 详细信息

本文采用自主研发的混搅挤功能一体化建筑3D打印设备,实现了轻烧氧化镁基磷酸镁水泥材料的3D打印,探究了不同掺量偏高岭土(MK)对3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥性能的影响规律,并结合XRD与SEM试验进一步分析MK掺量对3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥水化产物及晶体形貌的影响。结果表明:3D打印轻烧氧化镁基磷酸镁水泥的凝结时间与力学性能均随着MK掺量的增加呈先上升后下降的趋势;当MK掺量为胶凝材料质量的4%~6%时,MK的加入有效改善了轻烧氧化镁基磷酸镁水泥浆体的打印性能,此时的轻烧氧化镁基磷酸镁水泥具有良好的挤出性能、建造性能与力学性能,能够满足3D打印应用要求;MK的加入不会改变轻烧氧化镁基磷酸镁水泥水化产物晶体的组成,但会产生大量无定形的非晶体水化产物,进一步填充水化产物与颗粒间的空隙,改善结构密实程度。

关键词：轻烧氧化镁偏高岭土磷酸镁水泥 3D打印打印性能力学性能

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隧道-土-桥桩相互作用体系振动台试验与数值模拟研究

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振动工程学报 2024年第1期37卷 168-181页

作者：路沙沙赵东旭白举科刘少栋尹航辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 辽宁省矿山沉陷灾害防治重点实验室辽宁阜新123000

以大连实际工程为背景,通过振动台试验研究了双隧道-砂土-桥桩系统在地震作用下的动力相互作用(SSSI),得到结构、场地的动力响应规律,并与ABAQUS数值模拟结果进行对比。数值模型引入Kelvin本构模型子程序,利用等效线性方法处理砂土在计... 详细信息

以大连实际工程为背景,通过振动台试验研究了双隧道-砂土-桥桩系统在地震作用下的动力相互作用(SSSI),得到结构、场地的动力响应规律,并与ABAQUS数值模拟结果进行对比。数值模型引入Kelvin本构模型子程序,利用等效线性方法处理砂土在计算过程中的非线性问题。将试验结果与数值模拟结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。在此基础上设计了8种工况,通过对比分析研究了体系内各结构之间的相互作用规律。结果表明,隧道会放大桥桩、临近隧道的峰值加速度,而桥桩却会对侧穿隧道的峰值加速度起到减弱作用;隧道与桥桩的存在均会增大彼此的截面剪力与弯矩,其中受影响的区域主要集中在隧道上下拱,桥桩的桩底与桩-土交界面。

关键词：结构-土-结构相互作用振动台试验数值模拟动力响应放大系数

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深部巷道复合顶板全锚索一次支护研究

采矿与岩层控制工程学报 2020年第3期2卷 10-18页

作者：李金奎王浩大连大学辽宁省复杂结构系统灾害预测与防治实验室辽宁大连116622

城山煤矿一采区3B煤层右0巷顶板为复合顶板岩层,为解决其巷道顶板易离层冒顶问题,提出新型巷道复合顶板全锚索一次支护方案。采用弹塑性基本理论分析了锚索加固机理,指出高预应力全锚索可大幅提高支护结构的早期支护强度与刚度,有效控... 详细信息

城山煤矿一采区3B煤层右0巷顶板为复合顶板岩层,为解决其巷道顶板易离层冒顶问题,提出新型巷道复合顶板全锚索一次支护方案。采用弹塑性基本理论分析了锚索加固机理,指出高预应力全锚索可大幅提高支护结构的早期支护强度与刚度,有效控制复合顶板的离层和下沉,高预应力为复合顶板岩层提供了法向约束应力,明显改善了顶板岩层应力状态。针对右0巷顶板岩层岩性及分层状况,运用数值模拟和现场实测的分析方法综合评价了巷道复合顶板全锚索一次支护效果,分析了掘进、回采期间顶板下沉及锚索承载规律,掘进期间顶板最大下沉量为34 mm,回采期间顶板最大下沉量为63 mm。现场试验表明:全锚索一次支护对控制深部复合顶板变形效果十分显著,可为深部复合顶板巷道支护提供参考。

关键词：复合顶板全锚索一次支护工业性试验

耦合多相传输的氯离子侵蚀混凝土数值模拟研究

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应用基础与工程科学学报 2018年第2期26卷 391-402页

作者：李荣涛大连大学辽宁省复杂结构体系灾害预测与防治重点实验室

氯离子侵蚀是导致氯盐环境中混凝土结构承载力下降的主要原因之一.为预测渗有氯盐混凝土中氯离子的传输和分布规律,建立了考虑温湿影响的多相耦合氯离子侵蚀模型,模型中考虑到了作为非饱和多孔材料的混凝土中热量、水分、气体与氯离子... 详细信息

氯离子侵蚀是导致氯盐环境中混凝土结构承载力下降的主要原因之一.为预测渗有氯盐混凝土中氯离子的传输和分布规律,建立了考虑温湿影响的多相耦合氯离子侵蚀模型,模型中考虑到了作为非饱和多孔材料的混凝土中热量、水分、气体与氯离子耦合运输过程,以及伴随发生的相变现象.相变过程既包括水分的蒸发与凝结,也涉及氯盐的溶解与沉淀.特别是氯离子的存在对材料组成成份的物理和热力学性能的影响在模型中也进行了考虑.为求解构成模型的耦合偏微分方程组,采用了有限元法和完全隐式差分法.模型预测与试验结果具有较好的一致性,展现出所发展的数值计算方法在重现氯离子侵蚀混凝土真实过程的能力,将可有效用于实际混凝土结构耐久性评估与设计中.

关键词：氯离子侵蚀混凝土温湿影响多相耦合模型数值分析有限元法