干湿循环作用下红砂岩堆石料力学性能研究

为研究红砂岩堆石料在干湿循环作用下的力学性能,以干湿循环次数为主要变量,开展常规三轴压缩试验。研究结果表明:不同干湿循环次数下,红砂岩堆石料应力-应变曲线变化规律基本一致,整体呈现出明显的应变软化。应力-应变曲线在初期快速增加,直至出现峰值,而后开始降低,最后趋于稳定;相同干湿循环次数下,试样破坏强度随围压增大而逐渐增长;相同围压,破坏强度随干湿循环次数增加而逐渐降低,破坏强度与干湿循环次数呈现指数关系;当干湿循环次数增加时,试样强度指标黏聚力逐渐减小,从125.9 kPa降低到62.3 kPa,黏聚力降幅约50%,且黏聚力与干湿循环次数之间成负线性关系;与之相似,另一强度指标内摩擦角逐渐减小,但降低幅度较小,减小幅度为15%左右,与干湿循环次数呈现指数关系。     

真空—堆载联合预压法加固软土地基机理分析

总结了真空－堆载联合预压法加固软土地基的特点,对比分析了真空预压与堆载预压法加固机理及强度增长机理,并结合观测资料进一步讨论了存在争议的一些问题,真空－堆载联合预压法加固软土基效果明显,尤其适用于高速公路,可进一步推广应用。     

基于离散元的南海软粘土剪切变形模拟

软粘土剪切变形是决定海洋构筑物、管线安全存在的重要因素,离散元能有效模拟粘土剪切变形。通过对南海神狐海域原状软粘土开展固结不排水三轴试验,得到离散元模拟所需宏观剪切强度参数指标;采用试错法调整细观参数使得双轴压缩模拟结果与室内试验相吻合,标定出一组适用于南海软粘土的细观参数组合。离散元模拟结果得到,在应变达到5.3%时,土体发生破坏,形成一条与X轴反方向为49°的剪切带;应变增加到10%时,倾角增大到57°。测量圆对剪切带内外的应变进行监测得到,剪切带内土体初始应变较大,在达到4%应变后不再继续发生变形;剪切带边缘区域,土体应变持续增大;剪切带外应变较小。一般的室内三轴试验无法得到剪切带内外土体应变变化定量数据,离散元模拟是对室内三轴试验的重要补充。     

动荷载作用下冻结黏土破坏特性试验研究

对冻结黏土进行单轴压缩试验和振动荷载试验,研究静-动荷载作用下冻结黏土的破坏强度、起始屈服强度、破坏应变、破坏时间、破坏应变比能,并进行对比分析。研究结果表明:冻结黏土破坏强度和起始屈服强度随温度降低而显著增大,振动频率的影响较小;冻结黏土破坏应变和破坏时间随温度降低呈现先增大后减小的趋势,温度的降低导致冻结黏土脆性增强;冻结黏土破坏应变比能是衡量冻结黏土抵御破坏能力的指标,随温度降低而增大,振动频率的影响规律不明显;在振动荷载作用下,破坏强度和起始屈服强度增大,破坏应变、破坏时间和破坏应变比能减小,振动荷载使得冻结黏土脆性增强,并且有利于破坏冻结黏土。     

基于离散元的南海软黏土剪切变形模拟

软黏土剪切变形是决定海洋构筑物、管线安全存在的重要因素,离散元能有效模拟黏土剪切变形。通过对南海神狐海域原状软黏土开展固结不排水三轴试验,得到离散元模拟所需宏观剪切强度参数指标;采用试错法调整细观参数使得双轴压缩模拟结果与室内试验相吻合,标定出一组适用于南海软黏土的细观参数组合。离散元模拟结果得到,在应变达到5.3%时,土体发生破坏,形成一条与X轴反方向为49°的剪切带;应变增加到10%时,倾角增大到57°。测量圆对剪切带内外的应变进行监测得到,剪切带内土体初始应变较大,在达到4%应变后不再继续发生变形;剪切带边缘区域,土体应变持续增大;剪切带外应变较小。一般的室内三轴试验无法得到剪切带内外土体应变变化定量数据,离散元模拟是对室内三轴试验的重要补充。     

热-液耦合作用下花岗岩单轴力学特性的实验研究

为研究热-液耦合花岗岩单轴力学性能及破坏方式,对花岗岩进行不同温度作用下的热-液耦合循环处理,采用单轴压缩试验分析其力学特征的变化规律。结果表明：(1)峰值强度随温度升高而增加,50-100℃,降低11.51%,100-150℃,降低1.77%;峰值应变与循环温度呈线性拟合关系,随温度升高,峰值应变降低;弹性模量随温度上升而先变大后减小,上升幅度较明显约123.21%。(2)峰值强度随循环次数增加出现不同变化,3次循环前均处于缓慢变化,后面变化明显,3-4次,降低19.87%,4-5次,上升22.70%;峰值应变与循环次数呈多项式拟合关系,3次循环时取得最大值;弹性模量与循环次数呈多项式拟合关系,3次循环时取得最小值。(3)峰值强度在等值线图中,50-100℃,以3次循环呈对称分布;峰值应变随循环温度升高和循环次数变多而降低;弹性模量等值线图中出现双峰模式,随着温度升高,循环次数变多,弹性模量增加。(4)应力-应变曲线大致经历压密、弹性、屈服、破坏4个阶段,发生脆性破坏。破坏分为劈裂、剪切。可见,热-液耦合作用对花岗岩的力学特性是有一定影响的。     

城市固体废弃物大直径三轴压缩试验研究

参照杭州天子岭填埋场城市固体废弃物（MSW）的主要成分，人工配制MSW试样，利用大型三轴剪力仪进行固结排水剪试验，研究MSW的剪切强度特性．由于MSW内部孔隙很大，导致固结过程中体变量非常大，固结时的体变与轴向应变基本成直线关系；当轴向应变达到15％时，剪切强度还在继续增长，MSW的应力应变关系表现为加工硬化型．破坏应变取值不同，MSW的强度参数c和φ差别很大．通过对比发现，现场静力触探试验得到的强度参数与室内大三轴试验破坏应变取为10％时得到的强度参数c和φ比较接近．     

隧道不同损伤状态二次衬砌预养护试验研究

采用1∶10破坏性模型试验,研究隧道不同损伤状态衬砌预养护构件变形特性、破坏模式与承载力.研究表明:预养护试件整体破坏由原衬砌拱腰极限承载力控制;预养护损伤衬砌受力过程为"加载—原裂缝贯通—套拱拱顶裂缝贯通—试件破坏",整体结构刚度逐渐退化.关键部位破坏顺序为"拱顶开裂—拱腰脆性断裂—拱顶延性破坏".裂缝深度为1/3衬砌厚度损伤状态可作为合理预养护时机;不同损伤状态衬砌预养护曲率突变点一致,可作为加固构件养护控制基准;提出衬砌预养护构件破坏荷载与损伤状态关系简易计算公式,计算结果与试验误差约5%.     

玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土三轴试验

采用玄武岩纤维双向土工格栅加筋膨胀土,分层压实成直径101 mm、高200 mm的试样,进行加筋与不加筋、饱和与非饱和的膨胀土试样在不同围压下的固结不排水三轴试验,研究其强度特性的变化。结果表明:饱和试样破坏模式表现为塑性破坏,非饱和试样破坏模式表现为偏脆性破坏;非饱和试样达到峰值强度时的轴向应变(5%以内)明显小于饱和试样(11%左右),同时峰值强度显著增加;同种加筋类型下,非饱和试样黏聚力远远大于饱和试样,而内摩擦角提高相对较小;无论饱和试样还是非饱和试样,与未加筋土相比,加筋膨胀土初始屈服应力增大,峰值强度提高,且随加筋层数增多,其提高值增大;无论饱和试样还是非饱和试样,加筋使膨胀土的内摩擦角略有提高,而黏聚力提高值相对明显。     

灌浆缺陷对全灌浆钢筋套筒连接性能影响

考虑缺陷类型、缺陷位置与缺陷长度对全灌浆套筒接头连接性能的影响,设计57个试件进行单向拉伸试验,研究灌浆缺陷对其破坏形态、荷载-位移曲线图、应变分布以及承载力等受力性能的影响,分析承载力利用率及黏结强度,对灌浆质量进行评价。结果表明：试件破坏模式有钢筋拉断、灌浆料剪碎后钢筋拔出破坏以及钢筋刮犁式拔出破坏;随缺陷长度增长,两侧对称缺陷受影响显著,缺陷长度大于钢筋直径后,中部缺陷对试件影响最大;套筒表面应变分布为中间位置最大,出浆口位置次之,灌浆口位置最小,套筒中部位置为最薄弱位置;除拔出破坏试件,承载力利用率最低为对称底部缺陷类型三倍钢筋直径缺陷长度工况。     

FRP加固砌体拉拔力与纤维布应变关系的试验研究

完成了12个双剪试件在剪切状态下纤维布加固砌体的拉拔试验,描述了纤维布加固砌体的破坏形 态,分析了拉拔力与纤维布应变关系,讨论了纤维布与砌体的有效粘结长度．试验结果表明:纤维片材与砌 体的粘结破坏主要是由于砌体自身强度不足而引起沿粘结面剪切破坏后形成的剥离破坏;加载端部测点应 变随着荷载的增加成线性增长．随测点与加载端的距离增加,拉拔力与纤维布应变关系曲线,前期刚度变 大,而后期刚度变小;CFRP试件拉拔力极限值大于GFRP试件,砂浆强度对GFRP试件拉拔力与纤维布应变 关系曲线影响较小,砂浆强度低的试件应变大;本试验条件下纤维布与砌体的有效粘结长度90 mm．     

增压式真空预压法加固海相吹填土现场试验研究

为进一步推动真空预压法在海相吹填土地基中的应用,克服其自身的局限性,探讨增压在真空预压法中所起到的作用,依托温州某吹填工程开展现场试验研究,包括增压式真空预压法和常规真空预压法的现场对比试验,对现场的膜下真空度、表层沉降进行了分析,重点研究加固后增压式真空预压处理后的地基承载力的变化规律和加固效果,并与常规真空预压法进行对比。结果表明显:增压式真空预法加固效果明显,土体深层次承载力有一定程度提高,尤其在吹填面以下1.5~3 m的范围内增压区比常规真空预压区土体强度高。     

模拟不同形态土-岩界面的直剪试验

土-岩界面具有特殊的工程地质性质,为了研究土-岩界面的剪切特性,在实验室制备了若干不同形态接触面和不同材料性质的圆盘试样,开展室内直剪试验,并对剪切破坏面的颗粒分布和接触面剪切本构模型进行分析。研究表明:接触面的应力-应变曲线呈现出弹塑性变化特点,利用指数型接触面摩擦本构模型,可以较好地反映剪切过程中接触面的应力-应变关系;剪切面颗粒在剪切过程中发生了破碎和移动,颗粒破碎所需的力大于移动所需的力,宏观上表现为抗剪强度的差异,颗粒重新分布及接触面闭合共同作用导致试样的法向变形;低法向荷载下,接触面强度低于两侧材料强度,随着法向荷载增大,接触面强度逐渐增大,其残余强度值位于两侧材料强度之间。     

增压式真空预压法加固海相吹填土的现场试验研究

为进一步推动真空预压法在海相吹填土地基中的应用,克服其自身的局限性,探讨增压在真空预压法中所起到的作用,依托温州某吹填工程开展现场试验研究,包括增压式真空预压法和常规真空预压法的现场对比试验,对现场的膜下真空度、表层沉降进行了分析,重点研究加固后增压式真空预压处理后的地基承载力的变化规律和加固效果,并与常规真空预压法进行对比。结果表明显:增压式真空预法加固效果明显,土体深层次承载力有一定程度提高,尤其在吹填面以下1.5~3 m的范围内增压区比常规真空预压区土体强度高。     

高速公路宕碴路堤超深软基的真空联合堆载预压加固

某高速公路路堤由抗变形能力极差的宕碴料填筑，填高大于6m，地基主要由厚20m左右，含水量为43％－705的淤泥质土组成，为了解决高速公路主要的土工问题－路堤的稳定与沉降，工程采用了真空联合堆载预压法加固高填方宕碴路堤的超欠弱土地基，结果表明加固效果相当明显，与堆载预压法相比，采用真空联合堆载预压法工期节省一半，路基沉降量却减少10％，地基土强度平均增长2倍以上，实际填高6．7m的路基在填筑完成抽真空结束再预压2个月后地基土固结度大于95％，路堤堤筑期的土基土侧向挤出日均位移量小于1．0mm/d，路堤与地基一直处于稳定状态，预测的路基工后沉降小于20cm，由此得到的实践经验可以在其他类似工程中推广应用。     

碳纤维布加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

正确评估FRP(Fiber Reinforced Polymer)加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响是确定FRP加固效果的重要问题之一.本文采用外加电流加速腐蚀法对96个预埋钢筋的试件进行腐蚀,腐蚀完成后横向包裹2层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究了碳纤维布加固、钢筋种类、保护层厚度及腐蚀率对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响规律,探讨了拉拔破坏机理.研究表明:(1)碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏;(2)钢筋种类、保护层厚度是影响钢筋峰值粘结强度的主要因素,螺纹钢筋试件的峰值粘结强度约为光圆钢筋的2倍;(3)当实际腐蚀率小于5%时,碳纤维布约束对提高钢筋峰值粘结强度作用较小,腐蚀试件峰值粘结强度与未腐蚀试件峰值粘结强度之比(简称比峰值粘结强度)提高约5%—7%,但碳纤维布约束使拉拔全曲线下降段变得平缓,粘结应力维持在较高的水平;(4)当实际腐蚀率大于5%时,腐蚀试件的峰值粘结强度随着腐蚀率增大逐步降低.     

重组竹的力学性能试验

为了了解重组竹的破坏机理及应力—应变关系,对碳化与非碳化重组竹进行了单轴方向的拉、压试验,确定了碳化和非碳化两种材料的顺纹抗拉、抗压强度及弹性模量。试验结果显示:重组竹顺纹拉伸应力—应变呈线性关系;重组竹顺纹压缩应力—应变关系则经历了弹性阶段、弹塑性阶段与塑性破坏阶段;2种材料的抗拉强度均大于抗压强度;碳化重组竹的拉伸和压缩试验都表现出材料的脆性性质,破坏无预兆;非碳化试件达到极限受压承载力后并未立即破坏,仍保持一定的承载能力;且碳化后的重组竹弹性模量与强度均小于非碳化重组竹。     

动载下高浓度全尾砂胶结充填体的力学特性

为了研究动载下高浓度全尾砂胶结充填体(HTB)的力学性能,制备直径×长度为50 mm×25 mm的HTB试件,通过静态单轴压缩试验和分离式霍普金森杆(SHPB)单轴冲击试验,对试件的动静荷载下的力学性质进行比较,研究试件动态抗压强度、动态应变、强度增强因子、比能量吸收与平均应变率之间的关系。研究结果表明:HTB试件对弹性波传播有较强的阻尼作用;HTB试件临界破坏的平均应变率为103 s-1,最大应变率可达265 s-1;随着应变率增大,试件的动态抗压强度、动态强度增长因子、峰值应变随之增大,应变率越高,达到峰值强度历时越短;动载下HTB试件出现1~2次破坏-压实过程;在低应变率下,试件沿轴向呈现脆性劈裂破坏,在高应变率下,破坏形式为压碎破坏;随着入射能量增大,反射能、试块吸收能量及比能量吸收均呈线性增长趋势,由于波阻抗效应,透射能较小,试块具有较强的吸收和反射能特性。     

早强型材料淤泥固化试验研究

分别采用早强型固化材料(S型)和普通硅酸盐水泥(OPC)对疏浚泥进行固化处理,对比分析了两种材料固化土的无侧限抗压强度和水分转化量随龄期变化规律。室内试验结果表明:S型材料处理后固化土1 d的强度能够达到7 d强度的90%,固化土的破坏应变在1%~3%之间;达到相同的强度,S型材料用量低于OPC;固化土的破坏应变高于OPC。同时分别建立起了固化土无侧限抗压强度与结合水变化量和矿物水变化量之间的经验公式。     

预碱解-电化学法污泥破解效果研究

目的研究反应条件对预碱解-电化学法处理污泥的影响效果,确定最适污泥破解条件.方法通过改变碱性物质种类、投量比以及不同电压梯度,观察分析预碱解-电化学方法破解污泥的效果.结果 Na OH投加量为16 mmol,在电压梯度为7 V/cm时进行反应,可在能耗相对较低下得到较好的试验效果.反应60 min后ρ(SCOD)由86.9 mg/L升至1 151.1 mg/L,污泥MLSS去除率达15.8%,ρ(MLVSS)与ρ(MLSS)比值从83.3%降至69.5%.显微镜分析污泥絮体结构随反应时间的延长而逐渐消失.结论预碱解-电化学方法可以显著破坏污泥絮体结构,溶解微生物细胞,实现污泥减量并改善污泥沉降性能.