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非线性M-C强度准则下预应力锚索加固边坡时效稳定性分析M-P法

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岩土力学 2024年第4期45卷 1051-1066页

作者：邓东平杨春会谢志军中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南路桥建设集团有限责任公司湖南长沙410000 湖南省平益高速公路建设开发有限公司湖南岳阳414517

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种... 详细信息

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种主动防护措施,可极大地即时提高边坡稳定性而被广泛应用于中、大型边坡工程加固。然而,在应力松弛、蠕变效应以及腐蚀环境影响下预应力锚索加固边坡稳定性时效特征往往被忽视。由此,基于Morgenstern-Price(M-P)法,嵌入非线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则,并融入应力松弛与蠕变效应下锚索预应力损失模型以及腐蚀环境下锚索性能劣化模型,从而,建立非线性强度准则下预应力锚索加固边坡安全系数时程表达式。进一步,为了解决非线性强度准则下隐式嵌套公式难以求解的问题,归零化条间法向力初始值,并应用迭代循环求解策略,在引入循环终止允许误差判别条件后,可实现边坡稳定性理论真实结果的逼近求解。经过后续算例对比分析,验证了所提方法的可行性和合理性,与此同时,还研究了不同预应力损失速率和不同锈蚀环境下预应力锚索加固边坡稳定性的时效变化规律。

关键词：边坡极限平衡M-P法非线性M-C强度准则预应力锚索加固时效稳定性

丙烯酰胺单体聚合复合硅灰石晶须协同增韧混凝土

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 533-544页

作者：徐洁汤金辉高畅王瑞王文彬孟振亚刘加平东南大学材料科学与工程学院南京211189 江苏苏博特新材料股份有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室南京211103

现代混凝土由于其物相组成复杂、多尺度效应等原因,导致其脆性大、韧性差。采用丙烯酰胺(AM)单体原位聚合协同硅灰石晶须(CS)的改性方法开展了对混凝土基体增韧的研究。通过多种测试手段对水泥硬化浆体的物相组成和微观结构进行表征,结... 详细信息

现代混凝土由于其物相组成复杂、多尺度效应等原因,导致其脆性大、韧性差。采用丙烯酰胺(AM)单体原位聚合协同硅灰石晶须(CS)的改性方法开展了对混凝土基体增韧的研究。通过多种测试手段对水泥硬化浆体的物相组成和微观结构进行表征,结果表明:AM原位聚合协同CS能够显著提升混凝土的抗弯能力,28d抗弯应力峰值和断裂能分别提高31.5%和91.4%,且抗压强度基本保持不变。CS晶须可以促进水泥水化,发挥填充效应,降低孔隙率;AM聚合能够在水泥浆体中构筑塑化区,弱化混凝土内部应力集中;二者的协同作用可以增强水化产物间的胶结力,形成有机-无机互穿的网络结构,跨尺度优化混凝土的结构,为混凝土基体增韧提供新的理论与技术。

关键词：丙烯酰胺单体聚合硅灰石晶须混凝土力学性能水化微观结构

水基凝胶注模用高固相含量氧化锆增韧氧化铝陶瓷浆料及烧结陶瓷的性能

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机械工程材料 2024年第4期48卷 89-94页

作者：张景林张培志祁海郭方全田云龙韩伟月上海材料研究所有限公司上海市工程材料应用与评价重点实验室上海200437

在不同氧化锆质量分数(25.0%,27.5%,30.0%)和分散剂添加量(0.2%~0.4%,质量分数)下制备高固相含量(45%~57%,体积分数)、不同pH(1~12)的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷浆料,研究了pH、分散剂添加量和固相含量等对陶瓷浆料流变性能的影响;在较... 详细信息

在不同氧化锆质量分数(25.0%,27.5%,30.0%)和分散剂添加量(0.2%~0.4%,质量分数)下制备高固相含量(45%~57%,体积分数)、不同pH(1~12)的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷浆料,研究了pH、分散剂添加量和固相含量等对陶瓷浆料流变性能的影响;在较佳pH和分散剂添加量下制备不同氧化锆含量的陶瓷浆料,经水基凝胶注模成型后,在1600℃进行常压烧结,测试了烧结陶瓷的相对密度和力学性能。结果表明:当pH为7~12时,ZTA陶瓷浆料的Zeta电位和黏度均随pH的增大先减小后增加,且当pH为9时Zeta电位绝对值最大、黏度最小,说明此时陶瓷浆料最为稳定;随着分散剂添加量增加,浆料黏度先减小后增大;随着固相含量增加,浆料黏度增大;在pH为9、分散剂质量分数为0.3%条件下,制备的高固相含量(45%~55%)ZTA陶瓷浆料具有良好的流动性和较低黏度,成型并烧结后,当固相含量较高时,陶瓷的相对密度、抗弯强度和断裂韧度均较高。

关键词：水基凝胶注模黏度高固相含量 ZTA陶瓷

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国内外增材制造标准化发展现状与建议

机械工程材料 2024年第6期48卷 1-10页

作者：孙丹邹定锦张亮上海材料研究所有限公司上海市工程材料应用与评价重点实验室上海200437

增材制造是智能制造的重要组成部分。随着增材制造技术与产业的日臻成熟,为了推动增材制造产品从“可制造”到“可使用”再到“安全稳定使用”的跨越,不断促进增材制造制件在航空、航天、电子信息、医药等领域的规模化应用以及全产业链... 详细信息

增材制造是智能制造的重要组成部分。随着增材制造技术与产业的日臻成熟,为了推动增材制造产品从“可制造”到“可使用”再到“安全稳定使用”的跨越,不断促进增材制造制件在航空、航天、电子信息、医药等领域的规模化应用以及全产业链的健康稳步发展,迫切需要增材制造标准的制定与实施。系统梳理了国内外增材制造标准体系框架,总结了国内外增材制造标准发布情况,分析了国内增材制造标准化工作的发展趋势,最后通过对标国际适用的增材制造标准化体系架构和发展路线,对我国增材制造标准体系建设提出建议。

关键词：增材制造标准化工作标准体系框架发展路线

基于不规则骨料堆积结构的混凝土水渗透性的研究

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材料导报 2024年第12期38卷 99-106页

作者：李凯杨璐璐史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

为了揭示骨料形状对混凝土水渗透性的影响,基于超椭球颗粒构建了不规则骨料的几何模型,对伸长率、平整度、圆度、球形度等形状参数进行了量化表征。通过离散元方法实现了骨料动态堆积模拟,考虑了颗粒之间的相互作用力,建立了混凝土材料... 详细信息

为了揭示骨料形状对混凝土水渗透性的影响,基于超椭球颗粒构建了不规则骨料的几何模型,对伸长率、平整度、圆度、球形度等形状参数进行了量化表征。通过离散元方法实现了骨料动态堆积模拟,考虑了颗粒之间的相互作用力,建立了混凝土材料的三相介观模型。采用基于格子玻尔兹曼模型的部分反弹算法研究了混凝土的水分传输行为,在验证模型正确性的基础上,探究了骨料含量和形状对混凝土水渗透性的影响。研究表明:混凝土的水分渗透系数随骨料体积分数增大呈现先降低后增加的变化趋势。当骨料体积分数大于50%时,界面过渡区相互交叠形成连通路径是导致混凝土水分渗透系数增加的主要原因。骨料形状的变化会改变传输路径和界面过渡区的体积分数,从而影响水渗透性。与平整度相比,伸长率对水分渗透系数的影响更为明显。随着圆度的不断增加,球形度先增大后减小,水分渗透系数则呈现相反的变化趋势。当圆度为1时,水分渗透系数达到最小值。

关键词：混凝土离散元模拟超椭球格子玻尔兹曼方法水分渗透系数

极端低温环境下混凝土力学性能及其演变机制研究进展

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1698-1709页

作者：何倍杨振东扬帆汤宇祺张红恩朱新平蒋正武同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室材料科学与工程学院中海石油气电集团有限责任公司

极端温度环境对混凝土服役性能与结构安全具有负面影响，其劣化过程涉及诸多复杂物理化学作用。本文概述了混凝土在超低温环境下的宏观力学性能及微结构特征演变，阐释了超低温作用下混凝土的性能增强机制，归纳了低温冻融循环后混凝土... 详细信息

极端温度环境对混凝土服役性能与结构安全具有负面影响，其劣化过程涉及诸多复杂物理化学作用。本文概述了混凝土在超低温环境下的宏观力学性能及微结构特征演变，阐释了超低温作用下混凝土的性能增强机制，归纳了低温冻融循环后混凝土性能劣化机制，探讨了目前极端低温环境下混凝土研究存在的关键问题，并对未来相关研究进行了展望。

关键词：极端低温环境混凝土力学性能微结构特征劣化机制

基于海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下BFRP筋拉伸性能的退化

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材料导报 2024年第11期38卷 136-143页

作者：朱德举初开丹郭帅成史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在海水海砂混凝土环境中的长期力学性能,本工作研究了BFRP筋拉伸性能在海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下的演化规律。通过孔溶液压取和离子浓度分析,分别配制了普通海水净浆孔溶液(NA)和低碱度... 详细信息

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在海水海砂混凝土环境中的长期力学性能,本工作研究了BFRP筋拉伸性能在海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下的演化规律。通过孔溶液压取和离子浓度分析,分别配制了普通海水净浆孔溶液(NA)和低碱度海水净浆孔溶液(LA)的浸泡溶液,同时在加速老化试验中与ACI 440.3R规范建议浸泡溶液(ACI)的测试结果进行了对比。试验所用筋材基体包括环氧树脂基(B/E筋)和乙烯基酯树脂基(B/V筋)两种。在不同温度和浸泡时间加速老化后,通过拉伸试验评估了BFRP筋的拉伸性能变化规律,并采用微观结构表征分析了劣化机理。试验结果表明,相较于降低氯离子浓度,采用降低孔溶液碱度的方法可以更有效地缓解BFRP筋长期力学性能的劣化,同时温度升高对B/V筋力学性能退化的影响比对B/E筋的影响更显著。BFRP筋在腐蚀过程中抗拉强度的劣化程度高于弹性模量,其中B/E筋在三种环境中腐蚀前后的弹性模量差别不大。乙烯基树脂的抗腐蚀能力优于环氧树脂,但其与玄武岩纤维界面性能较弱,导致B/V筋在模拟海水海砂混凝土孔溶液中的耐久性弱于B/E筋。

关键词： BFRP筋海水海砂混凝土孔溶液拉伸性能微观结构

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基于数字钻进参数的岩石强度确定方法研究

西南交通大学学报 2024年

作者：贾朝军陈范雷雷明锋黄娟施成华刘帝湖南路桥建设集团有限责任公司中南大学土木工程学院

岩石强度是衡量岩石稳定性和安全性的关键参数，而高效准确地预测岩石强度可以有效地指导隧道的开挖和支护工作。本文收集并分析各类数字钻进参数和岩石力学性质相关数据，基于能量方法推导钻头与岩石之间的能量传递关系，并通过推进力... 详细信息

岩石强度是衡量岩石稳定性和安全性的关键参数，而高效准确地预测岩石强度可以有效地指导隧道的开挖和支护工作。本文收集并分析各类数字钻进参数和岩石力学性质相关数据，基于能量方法推导钻头与岩石之间的能量传递关系，并通过推进力、扭矩、钻进速度和转速等钻进参数实现岩石单轴抗压强度(UCS)的预测。采用机器学习方法建立了基于钻进参数的岩石强度预测模型。选用四种机器学习算法，包括BP神经网络、随机森林、卷积神经网络和长短期记忆网络，对比分析四种算法对岩石强度的预测效果，比选出最合适的预测模型。实验结果表明，相对于理论公式和其他三种机器学习算法，BP神经网络算法在岩石强度预测中表现优秀，其预测结果的均方根误差为5.794，平均绝对误差为4.129，相关系数为0.9749，预测结果较为准确。

关键词：数字钻进参数能量方法抗压强度神经网络随机森林

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仿生高韧水泥基复合材料制备技术及增韧机理

东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 1-8页

作者：吴彰钰佘伟缪昌文东南大学材料科学与工程学院南京211189 江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室南京210008

为了提升混凝土基体的韧性,基于贝壳珍珠层独特“砖-泥”结构,采用水泥石与有机聚合物制备出具有仿生“砖-桥-泥”结构的高韧水泥基复合材料.通过三点弯曲试验、扫描电子显微镜及有限元模拟方法研究了仿生水泥基材料的抗折强度、韧性及... 详细信息

为了提升混凝土基体的韧性,基于贝壳珍珠层独特“砖-泥”结构,采用水泥石与有机聚合物制备出具有仿生“砖-桥-泥”结构的高韧水泥基复合材料.通过三点弯曲试验、扫描电子显微镜及有限元模拟方法研究了仿生水泥基材料的抗折强度、韧性及增韧机理.结果表明,相较于传统水泥的脆性断裂模式,仿生水泥基材料表现出明显的延性断裂特征,包括峰后曲线渐进下降、跨中挠度大幅增加等.基于有机聚合物的多尺度桥接-伸展效应,仿生水泥基材料内部呈现明显的裂纹偏转及分支现象,体现了仿生“砖-桥-泥”结构的内外协同增韧机制.仿生水泥基材料能够在保证95%抗折强度的基础上,将水泥基体的韧性提高179.45%,可为解决混凝土增韧降脆问题提供新的技术路径.

关键词：水泥基复合材料聚合物仿生增韧 “砖-泥”结构数值模拟