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聚醚胺-230处治膨胀土的膨胀-压缩-收缩试验

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中国公路学报 2024年第6期37卷 111-121页

作者：邱煜卢正颜廷舟李剑丁新胜胡海翔姚海林中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 环境岩土工程湖北省重点实验室湖北武汉430071 湖北省交通规划设计院股份有限公司湖北武汉430051 中能建葛洲坝轨道交通建设有限公司广东深圳518116

基于高效、快速、大面积处治膨胀土的工程需求,以聚醚胺-230作为水溶性膨胀土稳定剂并成功实现对膨胀土的快速处治。模拟常规路基施工中配制含水率后的压实填筑方法,讨论聚醚胺水溶液代替水按照掺入配比的方法处治膨胀土的效果与土壤特... 详细信息

基于高效、快速、大面积处治膨胀土的工程需求,以聚醚胺-230作为水溶性膨胀土稳定剂并成功实现对膨胀土的快速处治。模拟常规路基施工中配制含水率后的压实填筑方法,讨论聚醚胺水溶液代替水按照掺入配比的方法处治膨胀土的效果与土壤特性变化。通过膨胀、固结与收缩试验比较了膨胀土与不同聚醚胺-膨胀土质量比对应处治土的膨胀、压缩与收缩特性。结果表明:聚醚胺的迅速吸附能抑制并调控膨胀土的膨胀与收缩劣害性,同时使压实处治土展现出土壤结构的强化特性。处治土的膨胀、压缩和收缩指标均显著降低;样品制备为干密度1.62 g·cm^(-3)时,膨胀土可被处治为低膨胀性、低收缩性、中压缩性的处治土。基于吸附机理,聚醚胺的掺入量主要影响着处治效果,但存在处治极限即无法完全抑制膨胀与收缩特性。主要处治机理通过对扫描电子显微镜图像与膨胀土中黏粒部分的X-衍射分析进行表征,干燥的提取黏粒中蒙皂石层间距1.49 nm变化为处治后的1.36 nm,可解释为聚醚胺的插层效应导致蒙皂石矿物层间的离子水化受到抑制。聚醚胺单层平铺吸附于蒙皂石矿物层间,层间钙离子无法水化至2层水分子以上扩大层间距。土壤颗粒表面水敏性显著降低,土壤微观结构图像直观地揭示了聚醚胺在膨胀土中的吸附导致的水化抑制与土壤结构强化效应。

关键词：路基工程膨胀土试验研究稳定剂膨胀压缩收缩聚醚胺-230

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矿渣+粉煤灰+聚丙烯酰胺固化硫酸盐渍土的物理力学性能

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岩土力学 2024年第S1期45卷 123-132页

作者：张荣卢正刘杰赵阳冯一诺中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室中国科学院大学环境岩土工程湖北省重点实验室新疆交通规划勘察设计研究院有限公司

硫酸盐渍土广泛分布于新疆地区，其盐胀性常常导致道路的开裂破坏。针对新疆地区硫酸盐渍土，采用粉煤灰+矿渣+聚丙烯酰胺（polyacrylamide，简称PAM）联合改性土的方法，通过盐胀试验、界限含水率试验、p H/总溶解固体/电导率试验、硫... 详细信息

硫酸盐渍土广泛分布于新疆地区，其盐胀性常常导致道路的开裂破坏。针对新疆地区硫酸盐渍土，采用粉煤灰+矿渣+聚丙烯酰胺（polyacrylamide，简称PAM）联合改性土的方法，通过盐胀试验、界限含水率试验、p H/总溶解固体/电导率试验、硫酸根离子浓度测试、无侧限抗压强度试验及冻融循环试验，研究了固化土的力学和物理化学性能。在此基础上，通过扫描电镜（scanningelectronmicroscope，简称SEM）试验分析了其改性机制和微观结构特征。结果表明：粉煤灰+矿渣+聚丙烯酰胺的无机有机相结合的方式不仅可以有效抑制硫酸盐渍土的盐胀量，而且可以改善盐渍土的力学性能、塑性及抗冻性。综合考虑经济性和适用性，当联合固化材料掺量达到15%，且PAM掺量为2%时最优，其抑制盐胀效果最佳；土体结构性和整体性变强，固化土7 d无侧限抗压强度达到993 kPa，相较天然土提高了3倍；土体抗冻融性得到明显的改善。

关键词：硫酸盐渍土粉煤灰矿渣聚丙烯酰胺固化土

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基于上限定理确定隧道式锚碇极限抗拔承载力

自然灾害学报 2024年第1期33卷 129-138页

作者：贺建清王津林孟源王湘春范文韬胡惠华湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室湖南湘潭411201 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410200

隧道式锚碇作为一种新型的悬索桥锚碇结构,因具有因地制宜、经济环保的优点在多山的西南地区得到了广泛应用。已有研究表明,锚塞体围岩性质较差、埋深较浅,锚塞体与围岩接触界面结合程度较好的隧道式锚碇极易发生倒楔形冲切破坏。将破... 详细信息

隧道式锚碇作为一种新型的悬索桥锚碇结构,因具有因地制宜、经济环保的优点在多山的西南地区得到了广泛应用。已有研究表明,锚塞体围岩性质较差、埋深较浅,锚塞体与围岩接触界面结合程度较好的隧道式锚碇极易发生倒楔形冲切破坏。将破坏体视为以锚塞体中心线为轴线的旋转楔形体,假定破坏面为最小旋转曲面,利用变分法经典欧拉方程求解破坏体最小旋转曲面问题,确定旋转曲面母线方程;基于改进的Mohr-Coulomb强度准则,由主缆拉拔荷载和楔形体自重所做的外功率与楔形体沿滑移面所消耗的内功率相等的条件建立虚功方程,推导隧道式锚碇极限抗拔承载力上限解。开展隧道式锚碇室内模型试验,研究了拉拔承载过程中的坡面位移的变化规律及隧道式锚碇的破坏模式。研究结果表明,拉拔作用点的荷载-位移曲线可分为4个阶段:克服重力阶段、弹性阶段、弹塑性阶段以及破坏阶段;隧道式锚碇破坏模式为围岩倒楔形冲切破坏,破坏体可近似视为以锚塞体中心线为轴线的旋转楔形体;由推导公式得到的隧道式锚碇极限抗拔承载力计算值与实测值一致性较好,具有一定的可靠性,可为隧道式锚碇的设计提供参考。

关键词：隧道式锚碇修正Mohr-Coulomb强度准则极限分析法室内模型试验

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土工合成材料加筋土桥台极限承载力的离心载荷试验

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岩土力学 2024年第6期45卷 1643-1650页

作者：赵崇熙徐超王清明张胜李昊煜同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土工程与地下结构教育部重点实验室上海200092 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安徽合肥230088

土工合成材料加筋土(geosynthetic-reinforced soil,简称GRS)桥台是桥梁工程的承重结构,对其极限承载力还缺乏清晰的认识。在平面应变条件下开展了5组GRS桥台离心载荷试验,研究了筋材强度、承载区缩进距离和宽度对GRS桥台极限承载力以... 详细信息

土工合成材料加筋土(geosynthetic-reinforced soil,简称GRS)桥台是桥梁工程的承重结构,对其极限承载力还缺乏清晰的认识。在平面应变条件下开展了5组GRS桥台离心载荷试验,研究了筋材强度、承载区缩进距离和宽度对GRS桥台极限承载力以及破坏模式的影响。试验结果表明,筋材强度对GRS桥台极限承载力影响显著,采用高强度筋材的GRS桥台在加载过程中始终保持稳定。采用低强度筋材的GRS桥台的极限承载力随承载区缩进距离增加而增大,但其增长趋势出现衰减;随承载区域宽度增加,极限承载力降低;现行的半经验半理论公式显著低估了GRS桥台的极限承载力。从试验中和模型拆除后观察,GRS桥台破坏面均从承压区域后缘开始发育,随后向面层方向倾斜向下延伸至约1/2桥台高度处终止;但承载区缩进距离和宽度会影响破坏面的形态和位置。现有方法不能准确地预测GRS桥台破坏面底部终点的位置以及在承载区域下方的形态。增大承载区缩进距离和宽度使得各层筋材应变峰值的位置向桥台内部移动。桥台临空面的存在使得筋材的应变集中于靠近临空面一侧。

关键词：土工合成材料加筋土 GRS桥台极限承载力离心试验破坏面

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基于时空Transformer网络的隧道交通运行风险动态辨识方法

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：李振江万利周世睿陶楚青魏巍山东省交通规划设计院集团有限公司隧道与地下工程设计分院吉林大学交通学院

为了及时发现、评估与应对高速公路隧道交通风险隐患，确保隧道运行安全通畅，构建了基于时空Transformer网络的隧道运行风险状态动态辨识方法。以隧道交通流全域检测数据与关键断面集计数据为输入，通过空间CNN卷积与时序LSTM对隧道车... 详细信息

为了及时发现、评估与应对高速公路隧道交通风险隐患，确保隧道运行安全通畅，构建了基于时空Transformer网络的隧道运行风险状态动态辨识方法。以隧道交通流全域检测数据与关键断面集计数据为输入，通过空间CNN卷积与时序LSTM对隧道车流不同运行状态的时空分布特征进行无监督提取；利用大样本训练Transformer网络层参数，以捕获隧道交通运行状态在高维风险特征空间的分布与差异，实现隧道交通状态的风险划分与评估。采用真实隧道交通检测数据下验证了本文方法有效性，对隧道运行风险评估精度约为96%。

关键词：交通运输工程隧道交通安全动态评估深度学习时序卷积网络

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排水固结堤坝稳定分析新方法

岩土力学 2024年第S1期45卷 106-114页

作者：刘吉福广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司

因滑动面上的有效应力难以确定，有效应力法很少应用；而有效固结应力法计算的稳定安全系数偏小，需要研究排水固结堤坝稳定分析新方法。基于软基模型试验位移场中的滑动面，将排水固结堤坝的滑动体分为主动剪切区、直接剪切区、被动剪... 详细信息

因滑动面上的有效应力难以确定，有效应力法很少应用；而有效固结应力法计算的稳定安全系数偏小，需要研究排水固结堤坝稳定分析新方法。基于软基模型试验位移场中的滑动面，将排水固结堤坝的滑动体分为主动剪切区、直接剪切区、被动剪切区。对主动和被动剪切区，利用斯开普顿公式、摩尔-库仑强度准则推导得到滑动面上的法向有效应力；对直剪区，利用斯开普顿孔压公式计算主应力增量产生的孔压，根据剪切破坏面上的剪应力增量与抗剪强度相等的原则，推导得到滑动面上的法向有效应力；然后，推导得到以竖向有效固结应力为变量、由有效抗剪指标和孔压系数组成强度系数的抗剪强度公式；最后，利用上述抗剪强度公式提出了排水固结堤坝稳定分析方法——强度系数法。计算表明，相对三区摩擦抗剪强度系数的平均值，沈珠江方法的误差为-7%～7%，规范方法偏小20%～25%，十字板试验偏小20%～31%。对运营公路排水固结路堤的稳定分析表明，规范方法计算的稳定安全系数小于1，强度系数法和沈珠江方法计算结果与工程实际情况符合性较好。

关键词：路基强度系数法抗剪强度稳定分析排水固结有效固结应力法有效应力法

基于声发射特征参数的砂岩节理直剪破坏特征试验研究

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岩土力学 2024年第S1期45卷 167-177页

作者：孙杰豪郭保华田世轩程坦河南理工大学能源科学与工程学院河南省交通规划设计研究院股份有限公司洛阳区域总部

为研究岩石节理直剪破坏特征，借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了不同法向应力下砂岩节理剪切试验，并采用Micro-Ⅱ Express数字声发射系统进行了声发射信号监测，基于声发射上升时间与幅值之比RA、振铃计数与持续时间之比AF的... 详细信息

为研究岩石节理直剪破坏特征，借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了不同法向应力下砂岩节理剪切试验，并采用Micro-Ⅱ Express数字声发射系统进行了声发射信号监测，基于声发射上升时间与幅值之比RA、振铃计数与持续时间之比AF的演化特征对岩石节理剪切破坏过程进行了分析，并探讨了砂岩节理剪切失稳的预警方法。结果表明：（1）根据岩石节理剪切过程的累计振铃计数演化特征，可将岩石节理剪切过程划分为低速增长、加速增长、极速增长和减速增长4个阶段；各法向应力下，AF和RA最大值整体上随阶段序号增加而增大，且RA值较大的信号随阶段序号增加而增多。（2）根据日本混凝土声发射监测规范，提出用于判断拉剪破裂类型阈值k的具体取值方法。发现在各法向应力下阈值k、张拉破裂占比α随剪切阶段序号增加整体上呈降低趋势。（3）岩石节理剪切试验中，声发射参数r值的变异系数CV（r）在剪切应力峰值前整体呈降低趋势，且在剪切应力峰值前均存在低于剪切应力峰值最近的CV（r）值(即预警值CV（r）cr)的阶段；预警值CV（r）cr随法向应力增大而先减小后增大，与法向应力具有较好的二次抛物线函数关系；预警提前时间td与失稳时刻tp之比在5.1%～24.5%之间，可起到提前预警作用。研究结果可为节理岩体的失稳预警及灾害防治提供一定参考。

关键词：岩石力学岩石节理直剪试验破坏特征声发射 RA和AF 变异系数

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超载预压施工过程软土固结变形特征研究

工程地质学报 2024年

作者：贺建清王湘春胡惠华陈谦林滢张鹏湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室中南公路建设及养护技术湖南省重点实验室

超载预压法作为一种有效的软土地基处理方法，常被广泛应用于对工后沉降有严格要求的软基处理工程。为研究软土在超载预压、卸荷回弹、再加载（运营）各个阶段的次固结变形特征，尤其是超载卸除后土体的回弹、次固结变形特征，模拟超载... 详细信息

超载预压法作为一种有效的软土地基处理方法，常被广泛应用于对工后沉降有严格要求的软基处理工程。为研究软土在超载预压、卸荷回弹、再加载（运营）各个阶段的次固结变形特征，尤其是超载卸除后土体的回弹、次固结变形特征，模拟超载预压处理软土地基施工过程现场土体受压工况，重塑洞庭湖安乡软土进行一维固结蠕变试验。研究结果表明，超载预压阶段，软土的压缩曲线主、次固结分界明显，次固结阶段的压缩曲线近似直线；随着预压荷载增大，次固结系数呈逐渐减小。卸荷回弹阶段，回弹峰值及达到回弹峰值所需时间与预压卸荷增量比呈线性递增关系，并提出了相应的计算公式；卸除超载可延缓但不能阻止土体次固结变形，次固结系数受预压荷载影响明显，随着预压荷载增加，呈现出逐渐增大的趋势。再加载阶段，主、次固结阶段曲线连接线逐渐平缓，次固结系数随着施加荷载增加呈逐渐减小的趋势。次固结系数随着施加荷载增加呈逐渐减小的趋势。经超载预压处理软土的次固结系数明显降低，超载预压法能有效控制工后沉降。

关键词：超载预压一维固结蠕变试验洞庭湖安乡软土次固结系数回弹工后沉降

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分离式加筋土桥台性能及气候因素的影响研究

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第9期52卷 118-126页

作者：孟亚徐超赵崇熙李昊煜同济大学地下建筑与工程系同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司

为研究分离式加筋土桥台的工程性能及气候因素的影响，依托明巢高速公路分离式加筋土桥台进行现场试验，重点讨论了桥台内部土压力、桥台变形等工程性能，以及温度、降雨等气候因素作用下桥台内部温度场分布及工程性能的变化规律．试验... 详细信息

为研究分离式加筋土桥台的工程性能及气候因素的影响，依托明巢高速公路分离式加筋土桥台进行现场试验，重点讨论了桥台内部土压力、桥台变形等工程性能，以及温度、降雨等气候因素作用下桥台内部温度场分布及工程性能的变化规律．试验结果表明：桥台面板后的侧向土压力沿墙高逐渐减小，底部竖向土压力沿筋长方向呈近似直线型增大；工后加筋土桥台最大水平位移发生在桥台顶部位置附近，约为桥台高的0.15%；工后桥台整体沉降量向靠近面板侧递减；根据土工格栅应变的分布特征，判断加筋土桥台的潜在破裂面形状为折线形．加筋土桥台内部温度随着环境温度而变化，但会产生滞后现象，环境温度对桥台内部温度的影响主要集中在桥台边界约3 m范围内；环境温度对桥台侧向土压力和水平位移影响较小，对竖向土压力和沉降无影响；而降雨可能对桥台的水平位移和沉降均产生较大影响，造成水平位移和整体沉降额外增加．研究结果可为类似工程提供参考．

关键词：分离式加筋土桥台工程性能现场试验温度降雨