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靶向激活产脲酶微生物联合酶诱导碳酸盐沉淀加固陆域吹填海砂试验研究

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岩土力学 2022年第8期43卷 2241-2252页

作者：曹光辉刘士雨蔡燕燕俞缙孙志龙华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021 中国铁路南昌局集团公司江西南昌330002

生物矿化加固土体方式目前呈现多样化,不同矿化方式又有其各自的局限性,酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)缺乏成核位点,而靶向激活产脲酶微生物诱导矿化(生物刺激)加固周期较长、强度较低。针对这些问题,提出生物刺激联合EICP加固土体的矿化方法... 详细信息

生物矿化加固土体方式目前呈现多样化,不同矿化方式又有其各自的局限性,酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)缺乏成核位点,而靶向激活产脲酶微生物诱导矿化(生物刺激)加固周期较长、强度较低。针对这些问题,提出生物刺激联合EICP加固土体的矿化方法。以厦门翔安国际机场吹填海砂为试验对象,通过无侧限抗压强度测试(UCS)、碳酸钙生成量测定、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和微生物多样性检测等试验评价并分析联合方法的加固效果。结果表明:(1)生物刺激联合EICP的矿化方式得到更高的UCS,可以达到2300 kPa,大于两者单独矿化的强度之和;(2)生物刺激联合EICP的矿化方式可以促进碳酸钙沉淀生成的同时提高其分布均匀性,并优化碳酸钙的晶体结构;(3)微生物的群落分析表明,生物刺激可以高度激活产脲酶细菌,EICP对部分物种有轻微的刺激作用,生物刺激联合EICP的物种丰富程度、均匀程度则介于EICP和生物刺激之间。

关键词：靶向激活酶诱导碳酸盐沉淀(EICP) 吹填海砂加固微生物群落

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三维贯通节理对大跨隧道围岩稳定性的影响

中南大学学报（自然科学版） 2023年第3期54卷 1141-1152页

作者：林聪波俞缙常方强付晓强姚玮蔡燕燕华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021 三明学院建筑工程学院福建三明365004

为了探究贯通节理对大跨隧道围岩稳定性影响规律,运用3DEC软件结合离散元强度折减法,以剪切滑移区面积指标为稳定性判据计算大跨隧道围岩安全系数,分析三维状态下节理的走向、倾角、间距、力学参数对围岩稳定性的影响规律。研究结果表明... 详细信息

为了探究贯通节理对大跨隧道围岩稳定性影响规律,运用3DEC软件结合离散元强度折减法,以剪切滑移区面积指标为稳定性判据计算大跨隧道围岩安全系数,分析三维状态下节理的走向、倾角、间距、力学参数对围岩稳定性的影响规律。研究结果表明:在大跨隧道围岩中,节理倾向影响稳定性程度由大到小依次为X向、Z向、Y向,仅有单向节理时,ψ>60°时围岩较不稳定;在双向节理组合下,节理倾角致使隧道失稳的经验判别式;节理间距对大跨隧道稳定性的影响程度根据不同块体形状而产生差异,拱顶分布长条形块体时影响最大,洞周分布尖条形块体时影响最小;节理力学参数对大跨隧道稳定性影响程度由大到小依次为内摩擦角、法向刚度、切向刚度、黏聚力;大跨隧道围岩节理倾角由水平到垂直的过程中,围岩变形破坏由拱顶沉降、拱底隆起转变为以拱顶、拱肩大变形及滑移为主。研究结果可为节理岩体中大跨隧道围岩稳定性判定及支护优化提供借鉴。

关键词：贯通节理大跨隧道稳定性离散元强度折减法

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交替爆破开挖下分岔隧道中夹岩损伤特征研究

振动与冲击 2023年第1期42卷 46-53,88页

作者：杨杭澎俞缙付晓强姚玮林聪波常方强华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021 三明学院建筑工程学院福建三明365004

明确在左右交替爆破施工情况下分岔小净距隧道中夹岩损伤规律,将有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。采用三维有限差分软件FLAC 3D模拟了爆破荷载作用下分岔小净距隧道交替开挖过程,重点研究了中夹岩在不同开挖工况下损伤分布及... 详细信息

明确在左右交替爆破施工情况下分岔小净距隧道中夹岩损伤规律,将有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。采用三维有限差分软件FLAC 3D模拟了爆破荷载作用下分岔小净距隧道交替开挖过程,重点研究了中夹岩在不同开挖工况下损伤分布及演化规律,最后通过厦门海沧疏港通道分岔隧道工程项目现场声波损伤范围检测结果进行了验证。研究结果表明:爆破产生应力波在分岔口产生反射形成拉应力,使得分岔口断面损伤更严重;隧道中夹岩损伤呈不对称“V”字分布,由中夹岩内部至轮廓线损伤逐渐增大,主隧道侧中夹岩最大损伤在90°~120°范围内,匝道侧中夹岩最大损伤在90°范围内,中夹岩厚度对中夹岩损伤有较大影响,随着厚度的增加中夹岩损伤程度降低且损伤范围未贯通左右隧道;通过模拟改变不同进尺、开挖错距及开挖顺序发现,与2 m进尺相比,5 m进尺完全损伤区提高了58.5%,损伤贯通区提高了70%,错距1步较错距4步工况完全损伤区增加了1.27 m,损伤贯通范围也出现一定增加,先开挖较小断面有利于中夹岩稳定,围岩损伤对称性较好,但远离中夹岩一侧岩体损伤会出现扩大,数值模拟结果与现场实测结果基本一致。模拟结果为该类公路分岔小净距隧道施工提供一定参考。

关键词：分岔隧道中夹岩爆破荷载岩体损伤损伤分布

靶向激活产脲酶微生物联合EICP加固陆域吹填海砂试验研究

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岩土力学 2022年

作者：曹光辉刘士雨蔡燕燕俞缙孙志龙华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心中国铁路南昌局集团公司

生物矿化加固土体方式目前呈现多样化，不同矿化方式又有其各自的局限性，酶诱导碳酸盐沉淀（EICP）缺乏成核位点，而靶向激活产脲酶微生物诱导矿化（生物刺激）加固周期较长、强度较低。针对这些问题，提出生物刺激联合EICP加固土体的...

生物矿化加固土体方式目前呈现多样化，不同矿化方式又有其各自的局限性，酶诱导碳酸盐沉淀（EICP）缺乏成核位点，而靶向激活产脲酶微生物诱导矿化（生物刺激）加固周期较长、强度较低。针对这些问题，提出生物刺激联合EICP加固土体的矿化方法。以厦门翔安国际机场吹填海砂为试验对象，通过无侧限抗压强度（UCS）、碳酸钙的生成量、SEM、XRD和微生物多样性检测等手段评价并分析联合方法的加固效果。结果表明：（1）生物刺激联合EICP的矿化方式得到更高的UCS，可以达到2 300 kPa，大于两者单独矿化的强度之和；（2）生物刺激联合EICP的矿化方式可以促进碳酸钙沉淀生成的同时提高其分布均匀性，并优化碳酸钙的晶体结构；（3）微生物的群落分析表明，生物刺激可以高度激活产脲酶细菌，EICP对部分物种有轻微的刺激作用，生物刺激联合EICP的物种丰富程度、均匀程度则介于EICP和生物刺激之间。

关键词：

水-力耦合作用下砂岩松弛特性试验与本构模型

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华侨大学学报（自然科学版） 2023年第4期44卷 469-476页

作者：李昂俞缙刘士雨涂兵雄常方强华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021

采用电液伺服三轴试验系统,对不同围压和水压条件下的红砂岩进行分级加载应力松弛试验.分析砂岩水-力耦合作用下全应力-应变过程的应力松弛量、应力松弛速率的变化规律.将含水开关与西原模型串联,实现应力松弛和水压在本构关系上的耦合... 详细信息

采用电液伺服三轴试验系统,对不同围压和水压条件下的红砂岩进行分级加载应力松弛试验.分析砂岩水-力耦合作用下全应力-应变过程的应力松弛量、应力松弛速率的变化规律.将含水开关与西原模型串联,实现应力松弛和水压在本构关系上的耦合,建立非线性砂岩松弛模型.结果表明:同一围压下,砂岩松弛量随着应变水平的提高而增加,砂岩松弛量在软化阶段达到最大;同一围压、同一应变水平下,砂岩松弛量随着水压的增加而降低,表现出水压对砂岩应力松弛具有抑制作用;改进的西原模型能较好描述砂岩应力松弛各阶段的力学行为,模型参数E_(1),E_(2),η_(1),η_(2),η_(3)在软化阶段之前随应变水平的提高呈现非线性增长;各阶段砂岩松弛速率呈“L”形,松弛速率快速下降为减速松弛阶段,松弛速率平稳下降为稳定松弛阶段.

关键词：岩石力学应力松弛水-力耦合西原模型三轴压缩全应力-应变过程

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裂隙岩石应力松弛特性及声发射试验

华侨大学学报（自然科学版） 2023年第5期44卷 574-581页

作者：张默涵俞缙常旭刘士雨涂兵雄华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021

为探究裂隙岩石的应力松弛特性及失稳破坏特征对工程长期稳定和安全的影响,利用TFD-2000/D型岩石动态扰动伺服三轴试验系统和DS5-16B型全信息声发射仪,对完整岩石和不同倾角裂隙岩石进行单轴逐级加载应力松弛声发射试验.结果表明:相同... 详细信息

为探究裂隙岩石的应力松弛特性及失稳破坏特征对工程长期稳定和安全的影响,利用TFD-2000/D型岩石动态扰动伺服三轴试验系统和DS5-16B型全信息声发射仪,对完整岩石和不同倾角裂隙岩石进行单轴逐级加载应力松弛声发射试验.结果表明:相同条件下,裂隙岩石的峰值轴向应力比完整岩石的低,且随着倾角的增大,轴向峰值应力也随之增大;完整岩石和裂隙岩石的应力松弛度和初始应力松弛速率均随着应变的增大呈现先增大后减小的趋势;根据松弛速率的快慢,把松弛过程分为快速松弛阶段和慢速松弛阶段;在加载段和松弛过程中均存在着声发射信号,声发射特征值可以作为一种有效的信息判断岩石的破坏情况.

关键词：裂隙岩石不同倾角应力松弛振铃计数破坏特征

群孔微差爆破的地表振动波形预测及其效应分析

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岩土工程学报 2020年第3期42卷 551-560页

作者：刘小鸣陈士海华侨大学土木工程学院福建厦门361021 福建省隧道与城市地下空间与工程技术研究中心福建厦门361021

针对目前已有的群孔微差爆破地表振动波形预测方法的复杂性、费时性和不易操作性等缺点,建立了一种新的群孔微差爆破地表振速波形预测方法,即振速波形函数预测法,并借此分析了群孔微差爆破的地表振动效应。在球形药包的地表振速波形函... 详细信息

针对目前已有的群孔微差爆破地表振动波形预测方法的复杂性、费时性和不易操作性等缺点,建立了一种新的群孔微差爆破地表振速波形预测方法,即振速波形函数预测法,并借此分析了群孔微差爆破的地表振动效应。在球形药包的地表振速波形函数的基础上,通过叠加法得到了单孔柱状药包的振速波形函数;并借鉴了Blair的非线性群孔叠加理论,实现了振速波形函数的非线性叠加,得到了群孔微差爆破的地表振速波形函数;将其运用到实际工程中,通过波形函数预测得到的振速波形与实测振速波形在振速峰值、频谱分布和持续时间上都非常吻合,验证了该波形函数的正确性。并通过振速波形函数探讨了微差时间和炮孔数量对地表振动的影响,结果表明:合理的微差时间可以降低振速峰值,且使振动主频偏离保护对象的自振频率,并给出了合理微差时间的得出方法,而炮孔数量对振速峰值和频谱基本没有影响。群孔微差爆破的地表振速波形函数为实际工程中的波形预测提供了一种较为简便的方法,对实际工程中实现安全爆破具有一定的实用价值。

关键词：群孔微差叠加波形函数振动效应

基于GZZ准则的圆隧围岩塑性圈三维非线性分析

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解放军理工大学学报（自然科学版） 2016年第5期17卷 445-452页

作者：李有钢俞缙张建智陈士海华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021

为了研究三维非线性岩体强度准则下的圆隧塑性圈力学行为,基于考虑扩容影响的塑性中主应力表达式和三维非线性Hoek-Brown强度准则(GZZ准则),推导了理想弹塑性围岩塑性圈的径向应力方程。利用MATLAB编写有限差分程序,对塑性圈三维应力分... 详细信息

为了研究三维非线性岩体强度准则下的圆隧塑性圈力学行为,基于考虑扩容影响的塑性中主应力表达式和三维非线性Hoek-Brown强度准则(GZZ准则),推导了理想弹塑性围岩塑性圈的径向应力方程。利用MATLAB编写有限差分程序,对塑性圈三维应力分布、塑性区半径及考虑扩容影响的围岩塑性圈位移进行计算,通过数据对比验证了计算方法的合理性。研究结果表明:基于GZZ准则计算的应力发展速率较快,扩容对其应力分布影响较弱;考虑三维情况的塑性区半径比二维情况的小,围岩可在较浅深度处达到弹性状态;考虑扩容影响的围岩塑性圈位移明显大于不考虑的情况。

关键词：塑性 Hoek-Brown准则中主应力扩容非线性

隧道掘进爆破诱发隧道后方开挖段地表振动效应分析

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岩土工程学报 2020年第10期42卷 1800-1806页

作者：陈士海刘小鸣张子华林从谋华侨大学土木工程学院福建厦门361021 福建省隧道与城市地下空间与工程技术研究中心福建厦门361021

针对目前在隧道已开挖区段地表振动效应理论研究的不足,从理论方面对隧道的地表振动效应进行了研究,并利用现场实测数据加以验证和分析。首先,对隧道掘进爆破模型进行简化,将掏槽孔的爆破简化为一系列球形药包的爆破,再利用保角映射将... 详细信息

针对目前在隧道已开挖区段地表振动效应理论研究的不足,从理论方面对隧道的地表振动效应进行了研究,并利用现场实测数据加以验证和分析。首先,对隧道掘进爆破模型进行简化,将掏槽孔的爆破简化为一系列球形药包的爆破,再利用保角映射将隧道已开挖段地表质点的振动问题转化为半空间内一系列球形药包的地表振动问题,最终得出已开挖段地表质点的振动速度计算方法。通过实际工程,对比了理论和实测的隧道轴线振速峰值分布曲线,验证了理论计算方法的可行性,同时利用理论计算方法探讨了隧道埋深对隧道轴线振速峰值的分布规律,发现隧道埋深较浅时,已开挖段振速峰值大于未开挖段的现象较明显,随着埋深的增加,该现象逐渐消失。

关键词：隧道爆破振动效应已开挖段振速峰值分布