细骨料对SCC等效砂浆工作性能的影响

为研究细骨料对自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)工作性能的影响,基于等效砂浆原理,研究河砂的细度、级配、0.60 mm以下粒径颗粒质量分数和砂率对SCC等效砂浆经时扩展度、含气量和表面质量的影响。研究结果表明：在砂率相同时,随河砂细度模数减小,SCC等效砂浆扩展度降低,扩展度经时下降值增加,含气量增大,且含气量的经时下降值变小;河砂中(0, 0.15] mm和(0.15, 0.30] mm粒径颗粒质量分数对等效砂浆的流动性有重要影响;随(0, 0.3] mm的粒径颗粒质量分数增加,等效砂浆黏聚性增强,流动性下降,扩展度经时下降值增加,含气量增加,模拟灌板上表面气泡平均直径和最大直径均减小;通过适当增加(降低)砂率可在一定程度克服河砂细度模数偏大(偏小)对流动性能的影响,但仅改变砂率不能有效提高等效砂浆稳定性。     

基于激光扫描技术的盾构渣土改良状态自动识别方法

为促进渣土改良状态评价方法向着规范化、自动化的方向发展,提出一种基于激光扫描技术的盾构渣土改良状态快速自动识别方法。针对不同含水率和泡沫注入比的粗粒土试样开展坍落度试验,采用激光扫描仪获得坍落体中心位置竖向截面轮廓点云数据,并通过计算机提取截面轮廓几何特征点,获得试样的坍落度和割线角,建立以坍落度和割线角的合适范围作为合适改良状态评价指标的自动识别方法。研究结果表明：采用坍落度和坍落体割线角可以准确识别改良粗粒土的改良状态;相对于传统坍落度试验,该方法的突出优点是可自动扫描并快速识别渣土的改良状态;室内坍落度试验结果验证了该方法对粗粒土试样改良状态识别的有效性,可为研究盾构水平传送带上渣土截面轮廓几何特征和渣土改良状态识别提供参考。     

级配碎石基层填料回弹模量特性及预估模型研究

采用基于颗粒堆积理论提出的石砂比设计不同的透水性级配以及用于对比的常规骨架密实型级配,通过控制剪应力比设计不同水平的围压和循环偏应力组合,开展不同应力路径下的重复加载三轴试验,研究级配和应力状态共同影响下级配碎石基层填料回弹模量的变化规律;针对60组室内重复加载三轴试验数据,对比分析14种回弹模量预估模型的预测效果,进而提出可同时考虑级配和应力状态影响的回弹模量预估模型,并验证模型的准确性。研究结果表明：同时考虑级配和应力状态影响的回弹模量预估模型的准确性较高,对级配碎石基层填料回弹模量的预测精度更高,可为透水性基床级配碎石填料的高效利用和可持续推广提供理论依据和技术参考。     

明挖四线隧道异型结构施工力学特征

明挖隧道异型结构常见于地铁车辆地面出入场线与主线的合建段,施工工序繁杂,结构力学行为复杂。以国内某地铁工程为例,采用现场测试方法研究明挖异型结构施工力学特征。研究结果表明：在三箱与四箱异型结构施工过程中,所有部位基本处于压弯状态,在上覆土回填施工完成后结构处于最不利的受力状态,隧道顶板内侧混凝土因承受过大施工荷载而出现开裂、渗水现象;四箱异型结构在转角加腋位置内力剧增,隧道右线底板承受最大轴力,出场线底板承受最大弯矩;三箱与四箱异型结构不同测试断面的受力变化特征类似,但内力存在差异;对于三箱异型结构,右线顶板与出场线接合部位内力沿隧道纵向变化较大,而出入场线顶板及出场线与右线接合部位受力沿隧道纵向变化不大;对于四箱异型结构,结构底板与顶板受力沿隧道纵向变化较大,而结构交接处受力变化不大;在施工过程中,出现的临时荷载对结构受力带来的短期波动影响需引起重视。     

利用顶部脉冲吸气控制三维方形棱柱气动力

通过风洞实验研究三维柱体顶部前沿狭缝脉冲吸气对其气动力与尾流的控制效果。实验模型为高宽比H/d=5的方柱,均匀来流速度U_∞=10 m/s,雷诺数Re=27 000,狭缝入口吸气速度与来流风速相同。研究结果表明：相对于无控制工况,脉冲吸气对柱体气动力有明显抑制作用;当脉冲吸气系数f*=0.2时,脉冲吸气与定常吸气对柱体气动力的抑制效果相当;随f*增大,柱体阻力与脉动升力仍有所减小,但减小幅度有限;顶部脉冲吸气不仅能明显削弱柱体顶部附近气动力,而且对柱体中下部气动力抑制效果比定常吸气对柱体气动力抑制效果好;顶部脉冲吸气在自由端剪切流中形成周期性大尺度涡结构,增强了自由流与尾流动量交换。     

分层土中盾构隧道掌子面极限推力研究

在盾构隧道开挖过程中,掌子面受力十分复杂,盾构机对掌子面的推力对维持掌子面前方土体的稳定起着关键性作用,为此,基于筒仓理论和极限平衡法,改进传统楔形体模型,考虑盾构隧道掌子面处土体分层对掌子面极限推力的影响,建立折线型滑动模型,推导掌子面极限推力的计算公式。依据实际工程建立相应的数值模拟模型,并对计算公式中各参数敏感性进行分析。研究结果表明：考虑掌子面土体分层时极限推力的数值模拟解与由本文所得公式计算的理论解误差很小,验证了本文所述模型和计算方法的可靠性与准确性;掌子面极限推力随隧道埋深和直径增加而增大;分层土中引起极限推力变化的主要土体是上层软弱土;盾构直径越大,土体黏聚力和内摩擦角对极限推力的影响越大,且内摩擦角对极限推力的影响更显著;当盾构直径较小时,土体黏聚力和内摩擦角对极限推力的影响较小。     

SiC对水泥基材料传热效率及力学性能的影响

为了提高地暖系统(FHS)的传热效率以减小供暖能耗,采用不同掺量的SiC作为高导热掺合料制备FHS回填层复合水泥基材料(CCMs),并通过微观结构分析、热稳定性、抗压/抗折强度、导热系数测试以及室内水浴传热试验表征CCMs的力学性能与热性能。研究结果表明：SiC具有锋利的棱角以及光滑的表面纹理,被水化体系包裹后,其结构完整性以及分散性较好,不发生新的化学反应;随着SiC掺量的增加,在CCMs的水化体系中出现更多的大孔隙与界面过渡薄弱区域,且CCMs的水化受抑制程度也随之增强,同时,抗压/抗折强度均呈现先增大后降低的趋势;SiC的引入对CCMs的热稳定性以及导热性能具有积极作用,导热系数最大可提高140.8%,并使热损失率减小约6%;水浴传热模拟结果也证实,SiC掺量越高则上述作用越强,计算的传热效率最大可提高23.6%。     

基于随机场理论的顶管隧道施工地表变形特性分析

针对顶管施工引发的地表变形问题,采用基于高斯型自相关函数和Karhunen-Loeve(KL)级数展开法的随机场理论,考虑地层参数的空间变异性及自相关性,建立三维数值模型中土体参数的随机模拟方法。结合具体顶管施工案例,分析地表纵向及横向变形规律,并与现场实测结果进行对比验证计算方法的可靠性。研究地层土体摩擦角、黏聚力、弹性模量的变异性、相关距离和变异系数对地表变形的影响规律。研究结果表明：与确定性数值模拟相比,随机模拟方法在分析顶管施工地表变形时具有更好的适用性;三维随机场较二维随机场更能够反映3个维度的空间变异性和顶管顶进的空间效应,得到不同顶进距离下各断面地表变形超出控制值的概率;弹性模量的空间变异性对地表变形随机曲线的离散程度和包络范围有较大影响,但不改变变形趋势和规律;变异系数和相关距离对随机曲线的离散程度有较大影响。     

西部铁路特殊地段轨道结构适应性研究

针对西部铁路轨道基础不均匀沉降、路基冻胀及活动断裂带等特殊地段,采用ABAQUS有限元软件,建立聚氨酯固化道床轨道与双块式无砟轨道的计算模型,计算并分析在不均匀沉降、上拱及断层这3种基础变形作用下聚氨酯固化道床轨道和双块式无砟轨道这2种轨道结构的变形规律,同时,对比分析这2种轨道结构的维修特性。研究结果表明：相对于双块式无砟轨道,聚氨酯固化道床轨道对3种基础变形的跟随性更强,离缝现象出现的概率偏小,同时,离缝值也更小;对于工程及环境条件恶劣的西部铁路的维修作业,聚氨酯固化道床轨道具有更好的适应性。     

基于能量最小原则的高铁填料压实过程振动参数优化

为了动态优化高铁路基碾压参数,以提高高铁路基填料碾压效率,提出了一种基于振动能量最小原则的振动参数优化方法。首先,开展室内振动压实试验,以建立振动参数与干密度之间的定量关系;其次,采用改进神经网络方法建立干密度增量预测模型,构建基于能量最小原则的压实过程振动参数优化方法;最后,基于Modbus通讯协议,优化设计出振动参数可调的智能振动压实仪,并通过振动压实试验验证优化结果。研究结果表明：振动强度达到阈值后,进一步增大振动强度会导致压实仪发生“跳振”,严重影响振动设备使用寿命;改进神经网络模型能够较好用于预测干密度增量;提出适用于动态优化的遗算法(genetic algorithm,GA)算法的最佳参数,即种群数量为150,选择概率为0.9,交叉概率为0.6,变异概率为0.05;在此最佳参数下,能有效保证动态优化方法的准确性;采用优化后振动压实方案能够减少振动能量127.58 J,占优化前能量输出的25.61%,填料破碎率减小0.9%。