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钢纤维增强碱矿渣再生骨料混凝土的力学性能

土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 188-195页

作者：陈庞王政轩张健新王辉史朝悦河北工业大学土木与交通学院天津300401

碱矿渣再生混凝土是以碱激发胶凝材料替代水泥、再生骨料取代天然石子制备而成的新型混凝土,能有效降低波特兰水泥用量,提高废弃混凝土利用率,但尚未见对其力学性能的相关研究。为研究碱矿渣再生混凝土的基本力学性能,以钢纤维取代率和... 详细信息

碱矿渣再生混凝土是以碱激发胶凝材料替代水泥、再生骨料取代天然石子制备而成的新型混凝土,能有效降低波特兰水泥用量,提高废弃混凝土利用率,但尚未见对其力学性能的相关研究。为研究碱矿渣再生混凝土的基本力学性能,以钢纤维取代率和再生骨料取代率为主要试验参数,进行抗压试验、劈裂抗拉试验和抗折试验。研究结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,碱矿渣再生混凝土的抗压强度f_(cu)、劈裂抗拉强度f_(t)和抗折强度f_(w)均降低,再生粗骨料取代率为100%时的降低幅度分别为30%、10%、15%;碱矿渣再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随钢纤维体积取代率增加先提高后降低,钢纤维体积取代率为0.6%时,抗压强度和抗折强度达到最大值;碱矿渣再生混凝土抗折强度随钢纤维体积取代率增加而增加。

关键词：再生骨料混凝土抗压强度抗拉强度抗折强度钢纤维体积取代率

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深部断层破碎带竖井围岩与支护系统稳定性分析

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煤炭学报 2013年第4期38卷 587-594页

作者：孙闯张向东张建俊辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

将收敛-约束法应用于煤矿竖井支护结构稳定性分析当中,通过现场勘察与数值模拟手段,采用Hoek-Brown准则计算得出竖井围岩特征曲线与纵剖面变形曲线,结合现场采用的支护结构参数,绘制出支护结构特征曲线,分析围岩-支护相互作用关系,揭示... 详细信息

将收敛-约束法应用于煤矿竖井支护结构稳定性分析当中,通过现场勘察与数值模拟手段,采用Hoek-Brown准则计算得出竖井围岩特征曲线与纵剖面变形曲线,结合现场采用的支护结构参数,绘制出支护结构特征曲线,分析围岩-支护相互作用关系,揭示该竖井支护结构破坏机理。引入高强预应力锚索进行高阻让压的思想,通过建立三维数值模型计算出围岩-支护相互作用关系曲线,确定合理的围岩位移释放量,指导混凝土二次支护时机。研究结果表明:Hoek-Brown模型计算结果与现场实际情况相符,收敛-约束法能够直观地评价支护系统的稳定性,提出的设计方案在现场实际应用中取得了理想的效果。

关键词：竖井支护系统收敛-约束法 Hoek-Brown准则高阻让压

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浅埋松软地层管棚注浆施工引起地表沉降分析

岩石力学与工程学报 2013年第S2期32卷 4091-4097页

作者：张向东李庆文李桂秀谷雪冰辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

基于ADINA有限元程序构建三孔框构式引水隧道洞口段的二维计算模型,分别对无支护、注浆、管棚和管棚注浆加固等支护条件下隧道施工引起地表非线性变形进行数值模拟分析,揭示不同支护条件下的地表变形响应程度,管棚注浆支护引起地表沉降... 详细信息

基于ADINA有限元程序构建三孔框构式引水隧道洞口段的二维计算模型,分别对无支护、注浆、管棚和管棚注浆加固等支护条件下隧道施工引起地表非线性变形进行数值模拟分析,揭示不同支护条件下的地表变形响应程度,管棚注浆支护引起地表沉降值的最小,其次是管棚支护和注浆支护。利用现场监测管棚变形和地表沉降,地表和管棚变形得到有效控制。研究结果表明,管棚注浆支护在浅埋松软地层隧道施工中取得良好的支护效果,从数值计算理论层面上,浅埋松软地层隧道采用管棚注浆技术是可行的,监测结果也验证管棚注浆支护技术的有效性和可靠性。

关键词：隧道工程浅埋隧道松软地层管棚注浆支护地表沉降数值试验现场监测

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深立井突水淹井治理及恢复技术研究

煤炭学报 2013年第12期38卷 2189-2195页

作者：张向东张建俊辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

结合黑龙江鹤岗鸟山煤矿副井突水淹井的特征和现场工程条件,提出了井筒恢复与突水治理的综合技术方案。方案在"先探后治,靶向注浆"设计施工的框架下,以地面和井下物探手段为先导,确定矿井突水水源和涌水通道。为确保井壁和注浆安全,先... 详细信息

结合黑龙江鹤岗鸟山煤矿副井突水淹井的特征和现场工程条件,提出了井筒恢复与突水治理的综合技术方案。方案在"先探后治,靶向注浆"设计施工的框架下,以地面和井下物探手段为先导,确定矿井突水水源和涌水通道。为确保井壁和注浆安全,先实施控制性排水,分段完成分部耦合的伞状壁后注浆后,再进行工作面置换注浆。壁后注浆时,在"先固后注,注泄结合"的原则下,确定了孔位布置、浆液选配和施工工艺。之后,结合止浆垫的受力特征,提出下部滤水上部分层浇筑的水下止浆垫施工方案,同时详细阐述了于工作面先进行置换清淤后维护井壁的分段注浆施工工艺。壁后安全注浆和工作面清淤堵水有序结合的立井突水治理方案,技术与经济效益显著,为深部立井快速安全施工积累了实践经验。

关键词：深立井物探突水壁后注浆水下止浆垫

横向简谐荷载作用下端锚黏结式锚杆黏结性试验研究

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煤炭学报 2016年第6期41卷 1407-1415页

作者：张哲诚张向东刘源浩李庆文辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

由于采动荷载和爆破荷载对已有支护锚杆产生影响,因此迫切需要研究锚杆在动荷载作用下的微观力学特性及黏结性变化。从工程实际出发,现场监测锚杆工作状态下轴力变化和爆破荷载作用下锚杆周边围岩振动信息,并开展探索性室内试验。通过... 详细信息

由于采动荷载和爆破荷载对已有支护锚杆产生影响,因此迫切需要研究锚杆在动荷载作用下的微观力学特性及黏结性变化。从工程实际出发,现场监测锚杆工作状态下轴力变化和爆破荷载作用下锚杆周边围岩振动信息,并开展探索性室内试验。通过室内试验获得锚杆在轴向荷载作用下横向固有频率振动后的振动强度与工作龄期耦合作用下锚杆黏结性衰减规律的拟合计算式。研制了横向简谐荷载作用下端锚黏结式锚杆模型试验装置,采用均匀设计方法,考虑锚杆长度和锚杆直径两个影响因素,通过动态监测系统获得了横向简谐荷载作用下锚杆应力沿锚杆长度的分布规律、锚杆应力分布与拉拔力的关系,以及剪切应力与位移的关系。最终采用大型有限差分软件fLAC3D,建立了锚杆与围岩相互作用的力学模型。

关键词：横向简谐荷载锚杆固有频率黏结性衰减极限锚固力

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辽西花岗岩水–岩耦合力学特性试验研究

岩石力学与工程学报 2015年第3期34卷 520-527页

作者：张树光刘佳琦陈培培孙闯王友涛辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

为了研究水–岩耦合作用对辽西花岗岩力学性质的影响,采用MTS–815岩石力学试验系统,通过对花岗岩试样施加不同的围压和孔隙水压力,对其变形破坏过程进行试验研究,分析水–岩耦合作用下辽西花岗岩的有效峰值强度、扩容现象、残余强度、... 详细信息

为了研究水–岩耦合作用对辽西花岗岩力学性质的影响,采用MTS–815岩石力学试验系统,通过对花岗岩试样施加不同的围压和孔隙水压力,对其变形破坏过程进行试验研究,分析水–岩耦合作用下辽西花岗岩的有效峰值强度、扩容现象、残余强度、峰后强度及其参数的演化规律。研究结果表明,有效峰值强度折减系数随孔隙水压力增大近似呈线性增长,但变化斜率随着围压增大而逐渐减小。在围压较小时孔隙水压对有效强度折减系数有明显的影响,在围压较大而孔隙水压较小时,施加应力压缩孔隙喉道抑制了孔隙水压对试样的作用。扩容起点是致密岩体水岩耦合作用增强的特征点,围压使得试样的扩容起点发生滞后,而孔隙水压力使得扩容起点提前发生,扩容现象与水岩耦合作用相互促进。水–岩耦合作用下试样的残余强度为对应状态峰值强度的21%~35%,Hoek-Brown常数随着围压的增大呈非线性增长,其值为3.5~5.0。峰后段试样的似内摩擦角变化不大,似黏聚力随着应变软化参数的增加有逐渐减小的趋势,而相同应变软化参数对应的似黏聚力则随着孔隙水压力的增大而减小,且似黏聚力、孔隙水压和应变软化参数间的关系可用3次样条曲面进行描述。

关键词：岩石力学力学特性水–岩耦合试验研究

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高应力软岩巷道围岩与支护结构相互作用分析

岩土力学 2013年第9期34卷 2601-2607,2614页

作者：孙闯张向东李永靖辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以fLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护... 详细信息

基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以fLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护系统稳定性进行评价。研究结果表明:考虑应变软化行为的围岩所需支护压力与Mohr-Coulomb模型计算结果相差较大,剪胀角对围岩应力释放过程及围岩-支护相互作用影响较小,巷道不同断面形式及断面不同位置点围岩所需支护压力有一定差异性;初期支护系统的稳定性是围岩与支护系统最终稳定的关键,采用收敛-约束法评价高应力软岩巷道初期支护系统的稳定性,对高应力软岩巷道的支护结构设计及施工具有一定指导意义。

关键词：高应力软岩应变软化收敛-约束法围岩-支护相互作用

基于车-桥耦合振动理论的连续梁桥影响因素分析

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第8期47卷 2848-2854页

作者：张向东杜东宁柴源刘佳琦辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

通过研究车辆模型及桥梁模型,基于接触点位移协调条件,建立车-桥系统耦合振动运动方程组。用有限元软件MIDAS/CIVIL分析不同影响因素下桥梁的动力特性,揭示桥梁跨中竖向位移、弯矩冲击系数、竖向加速度等指标的变化规律。根据有限元分... 详细信息

通过研究车辆模型及桥梁模型,基于接触点位移协调条件,建立车-桥系统耦合振动运动方程组。用有限元软件MIDAS/CIVIL分析不同影响因素下桥梁的动力特性,揭示桥梁跨中竖向位移、弯矩冲击系数、竖向加速度等指标的变化规律。根据有限元分析结果,编译车-桥耦合振动系统影响因素分析程序,研究各因素对桥梁动力特性的影响。研究结果表明:车辆速度、行车数和桥面不平整度都对桥梁的动力特性有一定程度的影响;车辆速度对跨中竖向位移的影响最大,桥面不平度对跨中竖向加速度的影响最大,跨中弯矩冲击系数受车辆速度的影响最大。最后通过正交试验验证该程序分析结果的可靠性。

关键词：车-桥耦合动力性能影响因素有限元软件

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煤矸石骨料钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

煤炭学报 2013年第6期38卷 1006-1011页

作者：李永靖闫宣澎张旭邢洋张晶辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000

为探讨煤矸石骨料钢筋混凝土应用于建筑结构的可行性,对煤矸石骨料钢筋混凝土柱的抗震性能进行了基础实验研究,试验结果表明:①在反复荷载作用下,柱结构轴压比较小时的破坏形态为弯曲破坏,破坏过程较为缓慢,延性较好,而轴压比较大时的... 详细信息

为探讨煤矸石骨料钢筋混凝土应用于建筑结构的可行性,对煤矸石骨料钢筋混凝土柱的抗震性能进行了基础实验研究,试验结果表明:①在反复荷载作用下,柱结构轴压比较小时的破坏形态为弯曲破坏,破坏过程较为缓慢,延性较好,而轴压比较大时的破坏形态为弯曲剪切破坏,破坏过程迅速,延性较差;②在反复荷载作用下,柱结构的箍筋不易屈服,而柱两端的架立筋很容易屈服;③柱结构轴压比较小时,其滞回曲线呈丰满的梭形,所经受的循环荷载次数较多,抗震性能较强;随着轴压比的增加,滞回曲线包含的面积越来越小,承载力下降明显,耗能能力减弱,抗震性能较差,说明构件轴压比越大,越容易发生破坏。以上表明,煤矸石骨料钢筋混凝土应用在建筑结构上是完全可行的。

关键词：煤矸石骨料钢筋混凝土柱抗震性能骨架曲线轴压比