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基于声发射参数分析的红层泥岩高周循环加卸载损伤及变形特性

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 12-25页

作者：于天佑蒋关鲁饶千竺陈虹羽吴霖刘先峰西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点工程实验室四川成都610031 新疆工程学院土木工程学院新疆乌鲁木齐830023

为研究不同应力上限及加载频率条件下软弱红层泥岩的损伤及变形特性,基于声发射损伤监测手段开展高周循环加卸载试验,系统分析应力上限与加载频率对红层泥岩损伤及裂纹扩展模式的影响。结果表明:当应力上限低于屈服临界动应力值时,泥岩... 详细信息

为研究不同应力上限及加载频率条件下软弱红层泥岩的损伤及变形特性,基于声发射损伤监测手段开展高周循环加卸载试验,系统分析应力上限与加载频率对红层泥岩损伤及裂纹扩展模式的影响。结果表明:当应力上限低于屈服临界动应力值时,泥岩经历先剪缩后缓慢剪胀的过程,岩样中微裂隙的发展与黏土矿物的膨胀逐渐占据主导地位;低频AE信号产生于静载阶段,而高频AE信号主要出现在循环加载阶段,且随加载频率的增大,超过300 kHz的超高频声AE信号占比逐渐增大;红层泥岩循环荷载下所产生的裂纹总体以张拉裂纹为主,但第I阶段剪切裂纹占比相对其他阶段较大,且随着动应力幅值减小或加载频率的增大,剪切裂纹所占比例减小;在裂隙自愈合效应下,泥岩中由动载引起的损伤裂隙会被逐渐修复,且随着放置时间的增加,声发射Kaiser效应逐渐减小甚至消失。

关键词：红层泥岩循环荷载声发射参数分析裂纹扩展模式裂隙自愈合效应

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高温后无缝钢管灌浆套筒单向拉伸试验研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期43卷 186-196页

作者：赵军吴明训姚敦敏马彬桂林电子科技大学建筑与交通工程学院广西桂林541004 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004

目的为了解高温后无缝钢管灌浆套筒的力学性能,方法以温度、冷却方式、保护层厚度、钢筋直径等为研究参数,对高温后无缝钢管灌浆套筒进行单向拉伸试验。结果结果表明,灌浆料的抗折强度、抗压强度随着温度升高而降低,当温度达到800,1 ... 详细信息

目的为了解高温后无缝钢管灌浆套筒的力学性能,方法以温度、冷却方式、保护层厚度、钢筋直径等为研究参数,对高温后无缝钢管灌浆套筒进行单向拉伸试验。结果结果表明,灌浆料的抗折强度、抗压强度随着温度升高而降低,当温度达到800,1 000℃时,对抗折强度、抗压强度的影响更大,与常温相比,抗折强度分别下降了59%,81%,抗压强度分别下降了44%,72%,抗折强度下降幅度更大,说明温度对灌浆料抗折强度的影响大于抗压强度的;高温后试件有钢筋拉断和钢筋拔出两种破坏模式,浇水冷却和无保护层试件发生钢筋拔出破坏,临界温度相较于常温下降至800℃,浇水冷却和无保护层试件更容易出现钢筋拔出破坏,保护层可以有效提高灌浆套筒的延性和承载力;随着钢筋直径增加,接头试件极限承载力下降幅度变大,钢筋直径为18,20,22 mm的试件极限强度分别下降20.72%,24.24%,25.97%。推导了各参数影响下高温后灌浆套筒承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,该公式可对高温后全灌浆套筒的承载力进行预测。结论温度越高对灌浆料力学性能的影响越大;浇水冷却试件对高温更敏感,保护层能够有效提高灌浆套筒的耐高温性能。

关键词：装配式建筑无缝钢管灌浆套筒单向拉伸

高应力反复拉压作用下冷压灌浆套筒连接性能研究

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建筑科学与工程学报 2024年第4期41卷 63-72页

作者：赵军陈婧尹露露吴明训朱银红桂林电子科技大学建筑与交通工程学院广西桂林541004 桂林理工大学土木工程学院广西桂林541004

为了降低工程使用成本,设计一种由无缝钢管冷压制成的灌浆套筒,并对其进行高应力反复拉压试验,研究其抗震性能和变形能力;分析了套筒肋间距、肋深、钢筋锚固长度和直径对灌浆套筒性能的影响;采用延性比对灌浆套筒接头的连接性能进行了... 详细信息

为了降低工程使用成本,设计一种由无缝钢管冷压制成的灌浆套筒,并对其进行高应力反复拉压试验,研究其抗震性能和变形能力;分析了套筒肋间距、肋深、钢筋锚固长度和直径对灌浆套筒性能的影响;采用延性比对灌浆套筒接头的连接性能进行了评估。结果表明:试件的破坏类型分为钢筋拉断和钢筋拔出两种方式;钢筋直径为20 mm的试件极限锚固长度为5.5d(d为钢筋直径);肋深为0.5 mm的套筒u_(20)(u_(20)为接头经高应力反复拉压20次后的残余变形)不满足规范要求;随钢筋直径的增大,试件极限抗拉承载力和极限位移增大;随锚固长度增加,极限位移减小;肋间距和肋深的改变对试件的极限荷载、屈服荷载和位移无显著影响;钢筋直径增加时,套筒表面最大应变值成倍增加,说明钢筋直径越大对套筒结构稳定性越不利;对于该规格的套筒建议选用20 mm及以下直径的钢筋;试件延性比均大于4,且延性比为规范要求最低值的4.122 5倍~7.332 5倍,说明该接头具有较大的安全余量。

关键词：装配式建筑灌浆套筒高应力反复拉压抗震性能

基于三维仿真的四季气候变化对矿井通风影响规律研究

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中国矿业 2024年第3期33卷 57-65页

作者：柴青平傅国辉邓皓泽黄铂然黄浩王培涛鞍钢集团矿业有限公司辽宁鞍山114001 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

四季气候变化影响着矿井内自然风压的大小和方向,若将自然风压作为动力合理运用,有益于矿井通风系统节能减排。眼前山铁矿井下通风系统在初期设计中对自然风压的利用较少,且风机选型方面未将四季气候变化的因素考虑其中。本文对眼前山... 详细信息

四季气候变化影响着矿井内自然风压的大小和方向,若将自然风压作为动力合理运用,有益于矿井通风系统节能减排。眼前山铁矿井下通风系统在初期设计中对自然风压的利用较少,且风机选型方面未将四季气候变化的因素考虑其中。本文对眼前山地区四季气候变化对矿井通风的影响规律进行研究,并以此规律指导井下基站风机进行优化。通过三维仿真系统建立井下通风系统模型,模拟眼前山地区一年四季气候条件,通过风流模拟计算进风井口处的自然风压大小和方向,结果表明眼前山地区夏季日间,1号主进风井、2号主进风井处会出现与矿井通风方向反向的自然风压,其余季节进风井处自然风压均有利于通风,其中,冬季自然风压可利用价值最大,且冬季风机风压较夏季风机风压显著增大,使得冬季总进风量增加4.46%;建议针对主机站2-3基站、2-4基站的K-8-19型风机和主机站2-15基站、2-16基站的K-8-23型风机进行工况点调节,在冬季时期将主扇叶片安装角由35°调整至30°;根据眼前山地区的四季气候变化规律适时调整主要通风机工况点,对自然风压有效利用,解决了矿井通风系统冬季风量过剩的问题,实现了以更加节能的方式满足矿井通风需要。

关键词：自然风压四季变化三维仿真模拟矿井通风节能风机优化

应力分析机制下岩质边坡后缘张裂缝位置与深度求解方法

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岩石力学与工程学报 2024年第8期43卷 1978-1997页

作者：邓东平彭一航陈浩宇中南大学土木工程学院湖南长沙400075

坡后缘张裂缝对岩质边坡稳定性往往会产生至关重要的影响,而如何有效预测坡后缘张裂缝位置与深度成为可靠分析具有张裂缝岩质边坡稳定性的关键前提。为此,针对无节理或发育有4组及以上节理的岩质边坡,从坡后缘张裂缝形成机制出发,建立... 详细信息

坡后缘张裂缝对岩质边坡稳定性往往会产生至关重要的影响,而如何有效预测坡后缘张裂缝位置与深度成为可靠分析具有张裂缝岩质边坡稳定性的关键前提。为此,针对无节理或发育有4组及以上节理的岩质边坡,从坡后缘张裂缝形成机制出发,建立一种新的岩质边坡后缘张裂缝位置与深度求解方法。首先,应用非线性广义Hoek-Brown(GHB)强度准则,将节理的影响融入到岩体强度计算当中。然后,基于坡后缘张裂缝近似竖向发展的特点,将坡后缘岩体水平应力状态作为张裂缝形成与发展的关键指标,进而,提出获取岩质边坡后缘水平应力的微楔形体单元力学分析模型。最后,利用坡后缘竖向张裂缝自上而下的发展规律以及张裂缝终端应力水平与岩体抗拉强度之间的关联关系,进一步构建出坡后缘开裂位置与深度的判别式,以此实现岩质边坡后缘张裂缝位置与深度的确定。通过与数值模拟方法、室内试验结果以及工程实测数据对比分析,本文方法的合理性和有效性得到了验证。研究成果将为预测边坡后缘裂缝位置与深度提供理论基础,并为可靠开展具有坡后缘张裂缝岩质边坡的稳定性分析创造必要条件。

关键词：边坡工程岩质边坡张裂缝非线性GHB强度准则坡后缘水平应力张裂缝深度起始开裂位置

局部安全系数引入下岩质边坡稳定性分析极限平衡滑面应力法

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 964-985页

作者：邓东平彭一航陈浩宇王翊民中南大学土木工程学院湖南长沙400075

由于广义非线性Hoek-Brown(H-B)强度准则可展现出岩体的复杂剪切破坏行为,因此,其被广泛地应用于岩质边坡稳定性分析。然而,以条块划分与条间力假设模式而建立的传统极限平衡方法不易于直接引入非线性强度准则,使得极限平衡方法在分析... 详细信息

由于广义非线性Hoek-Brown(H-B)强度准则可展现出岩体的复杂剪切破坏行为,因此,其被广泛地应用于岩质边坡稳定性分析。然而,以条块划分与条间力假设模式而建立的传统极限平衡方法不易于直接引入非线性强度准则,使得极限平衡方法在分析岩质边坡稳定性方面存在些许不足。此外,边坡稳定性分析时,以往常将滑面局部安全系数假定为与位置无关的单一变量。事实上,边坡在未达到临界失效状态前,滑面局部安全系数分布存在差异性。为此,应用Taylor级数展开式构建滑面正应力函数,并考虑滑面局部安全系数差异性,建立滑面局部安全系数倒数线性分布特征下滑面剪应力函数。进而,实现滑面应力计算模式与滑面局部安全系数差异分布特征下广义非线性H-B强度准则的融入。随后,引入滑面端部应力约束条件,并依据边坡滑体所满足的整体力学平衡方程,推导出岩质边坡稳定性极限平衡解答。通过算例对比分析,可知本文方法不仅可准确地评估出非线性强度准则下岩质边坡稳定性,而且能够合理地模拟出近坡顶处滑面拉剪应力区、客观地描述出应力集中效应下近坡脚处滑面压剪现象以及有效地判别出滑面局部安全系数差异分布特征。进一步,为了便于指导工程岩质边坡设计与加固,绘制了均质岩石边坡最小安全系数等值曲线图与临界滑面局部安全系数差异分布特征分区图。

关键词：边坡工程广义非线性H-B强度准则岩质边坡稳定性极限平衡滑面应力滑面局部安全系数滑面端部应力约束条件

同方期刊数据库

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扩底桩竖向承载特性及群桩效应研究

铁道建筑 2024年第2期64卷 107-111页

作者：邓友生吴阿龙陈茁庄子颖肇慧玲董晨辉西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054 西安交通工程学院轨道交通工程安全与智能控制重点实验室西安710300 西安科技大学桩承结构研究中心西安710054

为探明扩底群桩竖向承载特性,采用扩底桩筏结构,开展单桩(扩径比分别为1.5、2.0、2.5、3.0)和桩筏(扩径比为2)基础静载模型试验,分析其荷载传递规律,并建立桩间距为3.75、4.00、4.50、5.00倍桩直径时扩底桩筏基础有限元模型,研究桩间距... 详细信息

为探明扩底群桩竖向承载特性,采用扩底桩筏结构,开展单桩(扩径比分别为1.5、2.0、2.5、3.0)和桩筏(扩径比为2)基础静载模型试验,分析其荷载传递规律,并建立桩间距为3.75、4.00、4.50、5.00倍桩直径时扩底桩筏基础有限元模型,研究桩间距对群桩效应影响。结果表明:扩底单桩和扩底桩筏结构荷载沉降曲线均为缓变型;扩底桩极限承载力随扩径比增大而逐渐增大,扩径比2.5~3.0时极限承载力增幅变缓,建议扩底桩扩径比取2.5~3.0;由于桩土共同沉降,桩间土压缩,桩土作用更充分,扩底桩筏基础中心桩侧摩阻力荷载分担比比扩底单桩增大了17.71%;群桩效应系数随桩间距增大而逐渐增大,桩间距为4.5~5.0倍桩直径时群桩效应系数增幅较小,群桩效应较弱,建议扩底桩筏基础桩间距取值不小于4.5倍桩直径。

关键词：扩底桩筏结构模型试验承载特性群桩效应扩径比桩间距

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干冰粉热冲击破岩基坑围护结构振动安全研究

中国公路学报 2024年第3期37卷 371-381页

作者：王小飞胡少斌王恩元黄俊颜正勇中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 河海大学土木与交通工程学院江苏南京210098 苏交科集团股份有限公司江苏南京210019

为了给干冰粉热冲击破岩现场设定施工参数设计提供参考,并对关键工程结构进行全面的安全评价,首次在居民区附近明挖隧道中进行了隧道开挖工程干冰粉热冲击破岩现场试验。在试验中通过压力传感器获得干冰粉致裂筒内部压力变化曲线,使用... 详细信息

为了给干冰粉热冲击破岩现场设定施工参数设计提供参考,并对关键工程结构进行全面的安全评价,首次在居民区附近明挖隧道中进行了隧道开挖工程干冰粉热冲击破岩现场试验。在试验中通过压力传感器获得干冰粉致裂筒内部压力变化曲线,使用振动和噪音监测系统监测破岩过程中隧道结构的噪音和振动响应。通过希尔伯特黄变换对振动信号进行分解和特征提取,通过振动能量时域分布和频域分布特征获得振动安全评价参数。研究结果表明:(1)干冰气动破岩最大振动速度在砼冠梁8 m处衰减至50 mm·s^(-1)以下,满足安全质点振动速度要求,噪音在4 m处仅为83 dB,对周边居民生活影响很小;(2)干冰破岩诱发振动速度整体上呈衰减趋势,且符合乘幂函数衰减,可以划分为振动速度缓慢降低区(2.5~10 m)和稳定区(>10 m)两个区域;(3)干冰粉致裂管破裂压力在40~60 MPa,干冰粉热冲击破岩是冲击波和高能气体共同作用致裂岩石,可以分为3个阶段,其中高能气体的气楔作用在岩体损伤中占主导作用;(4)HHT与傅里叶变换分析相比更适用于处理振动信号,获得振动速度峰值和主频率后计算振动最大位移可以更好地对隧道结构进行安全评估。干冰粉热冲击破岩是一种比传统钻爆法更加安全的破岩技术,振动弱,噪音小,适合在城市敏感区域应用。

关键词：隧道工程干冰粉热冲击破岩振动安全希尔伯特黄变换

BRB不同布置高层钢框架BRBF静动力性能分析

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工程抗震与加固改造 2024年第3期46卷 34-44页

作者：狄明王小鹏吴永松陈宜虎包恩和桂林电子科技大学建筑与交通工程学院广西桂林541004 贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025 贺州学院建筑与电气工程学院广西贺州542800

以高层钢框架BRBF建筑为研究对象,以BRB不同布置形式为主要研究参量,对高层BRBF建筑进行二阶非线性分析,探讨高层BRBF建筑静动力性能,研究高层BRBF建筑中BRB最优设计方法。(1)从高层BRBF的静态持有性能来看,各高层BRBF建筑满足BRB减震... 详细信息

以高层钢框架BRBF建筑为研究对象,以BRB不同布置形式为主要研究参量,对高层BRBF建筑进行二阶非线性分析,探讨高层BRBF建筑静动力性能,研究高层BRBF建筑中BRB最优设计方法。(1)从高层BRBF的静态持有性能来看,各高层BRBF建筑满足BRB减震及“强柱弱梁”的抗震设计要求,P-Δ效应对高层BRBF的弹塑性极限承载力和层刚度均有递减作用,忽略P-Δ效应影响会造成高层钢框架设计不安全;高层钢框架增设BRB,可改善P-Δ效应的影响;BRB交错布置的交错型建筑的稳定性好、弹塑性极限承载力值和层刚度值最大。(2)从高层BRBF的动态需求性能来看,高层钢框架增设BRB后各层的层间位移角和层间残余变形明显减小,BRB的塑性耗能占比基本在90%以上,说明BRB作为整体结构的第一道抗震防线,具备良好的耗能减震作用;同时,交错型建筑的减震、耗能效果显著。综上分析,高层钢框架BRBF结构中BRB交错布置方式最优。

关键词：高层BRBFs BRB布置形式 P-Δ效应静态持有性能动态需求性能