• 2021年第38卷第3期文章目次
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    • 矿物掺合料对机制砂水泥基自流平砂浆性能的影响

      2021, 38(3):1-6,68. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.001

      摘要 (838) HTML (0) PDF 1.66 M (453) 评论 (0) 收藏

      摘要:试验选用普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥与半水石膏的三元胶凝体系,选用机制砂作为细集料,制备全机制砂水泥基自流平砂浆。选用粉煤灰、石粉与硅灰作为矿物掺合料,并研究矿物掺合料对全机制砂制水泥基自流平砂浆流动度、抗压抗折强度与尺寸变化率的影响。研究结果表明:矿物掺合料的火山灰效应对自流平砂浆力学性能的发展产生积极影响,自流平砂浆流动度随硅灰掺量的增加而减小。通过正交试验优化自流平砂浆配方,得到最优矿物掺合料掺量为粉煤灰7%、石灰石粉4%、硅灰1.0%。

    • 利用最大面积收缩率对膨胀土进行判别与分类的试验研究

      2021, 38(3):7-12. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.002

      摘要 (682) HTML (0) PDF 7.55 M (340) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种对膨胀土进行判别和分类的新指标——最大面积收缩率(SCR),其定义为最大面积收缩率试验中试样干燥后收缩裂隙的总面积与试样初始面积的比值。通过对不同地区土样开展试验,研究了制样初始含水率、初始厚度、接触面粗糙度以及环境温度对试验结果的影响,并对SCR作为膨胀土判别与分类指标的可信度与可靠度进行了分析,最终提出了利用SCR对膨胀土进行分类的界限指标。试验结果表明:初始含水率和界面粗糙度对SCR用于膨胀土的判别和分类没有影响;当初始厚度限制在8 mm以内时,可以忽略厚度对试验结果的影响;建议烘干温度为105℃。SCR与蒙脱石含量、阳离子交换量线性相关,能较好地反应膨胀土的胀缩特性;SCR与标准吸湿含水率和塑性指数线性相关,体现出利用SCR对膨胀土进行判别与分类具有较高的可信度。最大面积收缩率试验操作简单、周期短且可重复性高。

    • 水溶性聚合物强化砂土剪切强度及机理研究

      2021, 38(3):13-21. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.003

      摘要 (808) HTML (0) PDF 11.32 M (370) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对加大砂土强度的问题,采用水溶性聚合物对其进行改良,对不同砂土干密度、固化剂含量及养护时间的改良砂土进行了直接剪切试验,并对其黏聚力及内摩擦角进行分析。结果表明:水溶性聚合物改良的砂土剪切强度得到一定程度地提高,这是由于水溶性聚合物加固砂土试样,形成包裹颗粒并相互联系的弹性黏膜,从而增加了土体强度;当养护时间一定时,改良砂土的剪切强度随着固化剂含量增加而上升,试样黏聚力最高可达183.52 kPa;当固化剂含量一定时,改良砂土的剪切强度随着养护时间增加而增加,试样黏聚力最高可达200.19 kPa;剪切强度的大小与固化剂含量、养护时间、试样干密度大小呈正相关。水溶性聚合物溶液在砂土中形成的弹性黏膜包裹砂粒,填充砂土空隙,进而增强土颗粒间的相互作用,改善砂土的工程特性。

    • 基于颗粒流的富水岩石冻融后拉伸力学行为研究

      2021, 38(3):22-29. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.004

      摘要 (591) HTML (0) PDF 15.53 M (360) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究岩石冻融作用下的拉伸力学行为,提出基于孔隙水颗粒和颗粒膨胀的方法模拟岩石孔隙水低温相变膨胀过程,推导得到了孔隙水颗粒体积与温度和未冻水含量的关系方程。然后,采用提出的新方法开展了富水岩石冻融循环和冻融后巴西劈裂数值计算,通过与室内试验结果对比验证了提出的岩石冻融颗粒流方法的可行性和可靠性。计算结果表明:冻融循环过程中圆盘内的裂隙容易在圆盘表面聚集;冻融循环次数较少时,劈裂试验中圆盘内裂隙主要集中在中心线附近,冻融循环次数较大时,在远离圆盘中心线位置会产生大量裂隙;冻融循环和劈裂试验中,试样的拉伸破坏率均远大于剪切破坏率。

    • 基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

      2021, 38(3):30-36,54. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.005

      摘要 (674) HTML (0) PDF 7.83 M (377) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析。研究结果表明:分段式有限元模型能够较好地反映GFRP锚杆-砂浆的粘结特性。随着施加荷载的增加,GFRP锚杆所受轴力逐渐增大,荷载传递深度逐渐加深,锚固作用自上而下逐渐发挥;GFRP锚杆拔出所需最大拉力、界面破坏位移随直径减小而增大。GFRP锚杆发生破坏的临界直径为28 mm,当直径大于28 mm时发生滑移破坏,直径小于28 mm时发生强度破坏。计算确定直径28 mm GFRP锚杆的锚固系数K1为0.155。

    • 水泥基复合材料双钢板组合剪力墙最佳ECC高度研究

      2021, 38(3):37-45. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.006

      摘要 (614) HTML (0) PDF 15.77 M (361) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究工程用水泥基增强复合材料(ECC)双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,建立3片双钢板-混凝土组合剪力墙和12片不同ECC高度下的ECC双钢板-混凝土组合剪力墙数值模拟模型。通过对比不同剪跨比的ECC双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能,确定该组合剪力墙的最适ECC高度。结果表明:对比普通双钢板组合剪力墙,ECC双钢板-混凝土组合剪力墙的峰值荷载和屈服荷载均有所提升。ECC的加入大幅提升了整个结构的延性和耗能能力,中高剪跨比时,ECC对刚度退化影响不大。剪跨比为1.0时,ECC最佳高度取36 mm。剪跨比为1.5时,ECC最佳高度取180 mm。剪跨比为2.0时,ECC最佳高度取72 mm,双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能最好。

    • 采用隔震支座的料仓-框架结构的动力响应分析

      2021, 38(3):46-54. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.007

      摘要 (704) HTML (0) PDF 17.05 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减缓地震作用下的料仓-框架结构的损害,结合某石化公司脱气及储存料仓-框架结构项目,利用ANSYS软件分别建立单料仓-框架结构及隔震处理结构的有限元模型,分析空仓和满仓两种工况下原结构及隔震处理结构在地震作用下的动力响应。建立料仓-框架隔震结构模型,利用振型分解反应谱法、时程分析方法分析得出在不同工况下结构的应力、位移、应变等数据。通过数据分析说明采用隔振支座能显著提高结构抗震能力,且时程分析比振型分解反应谱法分析的更加精确。

    • 双线盾构隧道侧穿既有桥桩影响分析及加固优化

      2021, 38(3):55-62. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.008

      摘要 (717) HTML (0) PDF 12.03 M (372) 评论 (0) 收藏

      摘要:依托广州地铁八号线盾构隧道侧穿华南快速高架桥桩基工程,分别对有无隔离桩支护桥桩的情况建立了有限元数值模型,研究了加固前后地表沉降、桥桩附加轴力、附加弯矩和桩身位移的变化并开展了加固优化设计。结果表明:隔离桩可有效减小既有桥桩垂直于掘进方向的桩顶位移,由于隔离桩的牵引作用,对于桥桩中部位移基本无削减作用,甚至极小地加大其水平位移;隔离桩基本消除平行于掘进方向的桥桩水平位移,对既有桥桩存在一定的遮蔽作用;隔离桩大幅减小了桥桩的附加轴力,大幅减小桥桩垂直盾构方向附加弯矩,对平行盾构方向附加弯矩基本无影响;适当提高隔离桩桩径以及隔离桩与桥桩之间的距离可以有效减小地表沉降,建议将隔离桩设置在离隧道净距为6~8 m内,既能满足规范要求的安全净距,也能较大限度保护既有桥桩。

    • 隧道围岩中注浆锚杆的应力分布及影响因素研究

      2021, 38(3):63-68. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.009

      摘要 (732) HTML (0) PDF 8.36 M (364) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入研究注浆锚固应力分布变化规律,以圆形隧道开挖为例,将注浆锚杆与周围浆体视作锚固体,分析锚固体受力特征,推导锚固体轴应力和剪应力表达式。通过理论分析和数值模拟对比证明理论解析的合理性,并分析不同影响因素下锚固体应力分布的变化规律,通过数值模拟与理论对比分析验证解析方法的可行性。锚固体两端轴应力均接近0,且在中性点处轴应力最大;锚杆直径越小,中性点越靠近隧洞中心;锚杆长度L对应力分布的影响最大,锚固体直径ds、围岩内聚力c和初期支护施作时距掌子面的距离X1对应力分布的影响次之。

    • 空心陶瓷微珠隔热层对碳纤维电缆融雪路面升温速率影响研究

      2021, 38(3):69-74. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.010

      摘要 (643) HTML (0) PDF 10.36 M (358) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析空心陶瓷微珠隔热层对碳纤维电缆融雪路面升温速率的影响,综合考虑公路路面、外部环境及碳纤维发热电缆的传热特性,利用红外热成像技术与数值模拟,分析了隔热层对融雪路面升温速率的影响,揭示了空心陶瓷微珠的隔热机理。研究结果表明:空心陶瓷微珠隔热层能够显著提高融雪路面的升温速率,增设隔热层升温速率提高23.4%~35.3%,在电缆间距200 mm、埋深5 cm的试验路段,经过2 h升温试验,路面最高温度从-5.2℃达到1.8℃,平均升温速率为3.5℃/h。空心陶瓷微珠组合形成的反热隔热层,能很好地吸波反射、降低导热率,减小热量向下传播,使热量多集中在路面上层,温度场分布更加均匀。增设空心陶瓷微珠隔热层较减小电缆间距可节约88.3%~91.7%的材料成本。

    • 矩形片状材料在水中自由沉降规律研究

      2021, 38(3):75-80. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.011

      摘要 (602) HTML (0) PDF 2.48 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对原位覆盖技术在覆盖过程中对底泥扰动的问题,提出一种利用片状土材料作为原位覆盖材料的新方法,并研究了材料在水中沉降的规律。采用堆场淤泥作为材料进行沉降实验,主要关注了材料的沉降速度与其入切角和自身性质之间的关系。结果表明:材料的入切角不会影响材料沉降稳定时的沉降速度;材料沉降稳定时的速度与材料的厚度、密度成正比。

    • 基于聚类分析与因子分析的西藏高原南部湖水水化学特征研究

      2021, 38(3):81-89. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.012

      摘要 (466) HTML (0) PDF 6.82 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于聚类分析和因子分析研究了西藏高原南部27个湖泊水样的水化学特征及影响因素。聚类分析结果表明受气候条件地带性和湖泊补给来源多样性影响,青藏高原湖水水化学参数具有空间差异,27个水样可分为2个大类和5个亚类,其水化学类型符合湖泊演化过程。因子分析结果表明不同类型的湖泊水化学特征和影响因素不同,淡水湖水化学类型主要为Na-HCO3,提取出2个主因子,分别揭示了碳酸盐和硅酸盐矿物溶解、硫酸盐矿物和岩盐溶解对其水化学特征的影响。咸水湖水化学类型主要为Na-SO4,提取出3个主因子,分别揭示了碳酸岩矿物溶解、硫酸盐矿物和岩盐的溶解以及人类活动对其水化学特征的影响。盐湖水化学类型主要为Na-Cl,提取出2个主因子,分别揭示了岩盐矿物及硅酸盐矿物溶解、硫酸盐矿物和碳酸盐矿物溶解对其水化学的影响。

    • 基于DEM的三维微条柱法计算滑移型塌岸安全系数的研究

      2021, 38(3):90-96. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.013

      摘要 (714) HTML (0) PDF 8.84 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对边坡进行三维稳定性分析,在传统的二维条分法的基础上进行拓展,基于高分辨率DEM构建边坡三维模型,将二维条分法中的土条拓展为三维条柱法中的条柱,通过分析每个条柱上的受力状况,根据极限平衡理论,以GIS二次开发的方式,将三维毕肖普法引入GIS软件平台,实现了三维圆弧滑动面的构造和三维安全系数的计算,该方法实现了三维模型构建与三维安全系数计算过程的自动化和一体化。应用本方法,以金沙江溪洛渡库区老木沟滑移型塌岸体为例,进行三维稳定系数的计算,与二维计算结果相比,结果偏于安全,主要的原因在于将滑动面视为球形滑动面,因此需要在程序中加入控制性结构面或控制性节点,使其与实际情况更加接近。

    • 煤矿井筒保温全风量送风系统设计及热管阻力的优化研究

      2021, 38(3):97-101. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.014

      摘要 (640) HTML (0) PDF 2.73 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究热管换热单元阻力特性和优化井筒保温全风量送风系统设计,建立了热管单个模块阻力分析模型,分析了不同并联模块的阻力特性,在此基础上提出了热管阻力平衡计算方法;同时分析了不同工况下,井筒不同进风口进风量的规律。结果表明:通过改变管排数量,风速分布较原设计更加均匀,阻力减少。最大风速差由2.1 m/s降低至1 m/s内,系统风速不平衡率由80%降低至20%以下。全风量送风系统运行过程中,密闭性是决定新风风道进风量的最主要因素;当辅助风道开启时,进风风量可达2 600 m3/min,占总进风量比例26.8%。

    • 基于模型试验的镍矿流态化特性与判别

      2021, 38(3):102-107. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.015

      摘要 (582) HTML (0) PDF 5.23 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国对镍矿需求的不断上升,其运输过程中出现的流态化问题也亟待研究。通过室内可视化小型振动台模型试验,对镍矿流态化细观规律及判别准则进行了研究。首先借助数字图像采集与分析系统,分析了镍矿在流态化过程中的宏观演化现象,对其分层含水率及孔隙水压力的变化规律进行了研究;并根据镍矿流态化机理,借鉴含细粒土液化的判别方法,提出了基于塑性指标的镍矿流态化判别新方法。结果表明:镍矿发生流态化的主要原因是高含水率条件下发生了振动软化,在其振动过程中水分基本不发生迁移,孔隙水压力也基本不发展。通过该判别方法计算得到的含水率结果与模型试验结果基本一致,因此新方法适用于高细粒含量镍矿流态化临界含水率的确定。

    • 纹理图像多尺度灰度共生矩阵步长参数的研究

      2021, 38(3):108-112. DOI: 10.3969/j.issn.1673-9469.2021.03.016

      摘要 (597) HTML (0) PDF 4.62 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:将小波变换多尺度理论用于分析确定共生矩阵最佳步长参数值,利用小波变换对原始图像进行分解,根据具体纹理图像,选择合适小波子图像(近似图像或其细节子图像)进行纹理分析,通过计算分解图像的纹理特征参数(对比度)确定最佳步长参数。当步长参数为最优值时,计算所得纹理特征参数值将处于周期极值位置,其利于纹理分析。相对于原始图像,分解图像数据量小,在寻优共生矩阵最佳步长参数时,计算复杂度及时间消耗都有所降低。实验验证,基于小波分解图像所得最佳步长参数值是精确的。

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