单向冻结时开放条件下饱和砂岩冻胀试验及THM耦合冻胀模型

为研究寒区岩石在梯度温度场中补水条件下的冻胀变形规律,进行了单向冻结时开放条件下饱和砂岩冻胀试验。试验结果表明,单向冻结时开放条件下饱和岩石冻胀过程中,沿冻结方向的冻胀位移变化过程可分为冷缩阶段、原位冻胀阶段、分凝冻胀阶段3个阶段。分凝冻胀阶段冻结锋面趋于稳定,冻胀变形持续增长,与时间基本呈线性关系。此外,分凝冻胀阶段补水量换算的迁移水分凝冻胀位移与冻结方向冻胀位移比较接近。随着平均温度梯度增大,分凝冻胀变形速率增大,且分凝冰位置与平均温度梯度线性相关。然后,建立了考虑孔隙水原位冻胀与迁移水分凝冻胀的THM耦合冻胀模型。模型中,孔隙水原位冻胀计算基于未冻水含量,并引入约束系数表征岩石骨架对孔隙水冻胀约束程度;迁移水分凝冻胀计算基于分凝势理论,水分迁移速率与冻结缘处的温度梯度成正比。模型计算结果与试验结果对比表明,建立的THM耦合冻胀模型能够比较准确地计算单向冻结时开放条件下饱和岩石冻胀位移,并能够模拟出分凝冻胀时分凝冰层引起的位移突变及分凝冰位置,可用于寒区冻胀敏感性岩石开放条件下冻胀变形计算。     

单次降温条件下硫酸盐渍土盐冻胀试验研究

为研究单次降温条件下不同压实度、含水率、含盐量对宁夏地区硫酸盐渍土盐冻胀的影响,进行了室内配置试样试验。结果表明:在单次降温条件下,该地区硫酸盐渍土的起胀温度随含盐量增加而增大。随着温度变化,盐冻胀过程表现为4个阶段:35 ℃~ 5 ℃之间属于纯盐胀阶段,5 ℃~-5 ℃之间属于调整阶段,-5 ℃~-10 ℃之间属于盐冻胀阶段,-10 ℃~-25 ℃之间属于稳定阶段。当压实度较低、且含盐量在2%以内时,盐冻胀率随含盐量增加有所增大;当含盐量超过2%后,盐冻胀率随含盐量增加呈先增大后减小发展趋势,并在含盐量5%时达到峰值。当压实度为100%时,盐冻胀率随含盐量增加而增大。当含盐量较小时,达到最优含水率时盐冻胀率较大;而随含盐量逐渐增大,盐冻胀率随含水率增加呈先减小后增大变化趋势。总体来看,压实度越高、含盐量越大、越接近土体最优含水量时,盐冻胀率也越大。该研究可为硫酸盐渍土地区的工程建设提供参考。     

纤维混凝土在冻融循环、冻融--氯盐共同作用下的耐久性试验研究

本文设计了混凝土在冻融循环单独作用或与氯化钠溶液复合作用下的耐久性试验方法，通过大量系统试验表明在混凝土的拌合料中掺进一定数量的聚丙烯纤维，可以有效地防止混凝土早期出现的龟裂，降低混凝土的渗透性，从而显著提高其耐久性，总结了聚丙烯纤维混凝土在双重破坏因素作用下的损伤规律及损伤复合效应，同时通过试验与理论分析，总结了聚丙烯纤维、钢纤维和膨胀剂对混凝土损伤抑制的复合效应。     

水泥稳定砂砾基层冰冻耐久性试验分析

针对黑龙江省寒冷的气候特点,通过室内试验(利用低温实验室模拟自然环境进行冻融循环试验),分析比较不同级配的水泥稳定砂砾冰冻作用后强度衰减规律,获得抵抗冻融破坏作用的级配范围及最优配合比,为冻融循环作用下的基层设计提供有一定可靠度的基层强度设计值,保证基层在使用周期内具有一定的冰冻耐久性,从而可以提高道路使用质量和延长道路使用寿命,降低维修养护费用。     

土的冻胀实验方法的改进

在传统冻胀试验基础上,通过对温度控制量测系统、变形自动监测系统及加载系统进行改造,来实现冻胀量试验的自动化控制,这有利于提高实验精度,减少实验者的劳动强度。实验结果表明,改进的实验方法是合理可行的。     

含气量对碾压混凝土抗冻性的影响

试验研究了含气量对碾压混凝土抗冻性的影响。研究结果表明：碾压混凝土抗冻耐久性的最佳含气量为５％。其结果可供今后碾压混凝土配合比设计时参考。     

润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基础基坑围护设计

润扬长江公路大桥是目前国内跨度最长的悬索桥,它的锚碇基础也是目前国内最大的。南锚碇基础深基坑支护采用了钻孔灌注桩排桩加多道支撑挡土,2 m厚冻土薄壁隔水的新型设计和施工工艺,称为排桩冻结法。这种方法是国际首创,必然面临许多未知问题和挑战。其中主要是冻胀和冻胀力,开挖后产生的温度应力和锚体混凝土的设计等问题。通过一系列的研究和工程实测,得到了若干初步结论。     

聚丙烯腈纤维对引气混凝土抗冻性的影响

采用快速冻融法,以质量变化和相对动弹性模量作为混凝土抗冻性能的评定指标,研究了聚丙烯腈纤维在三个体积掺量0.07%、0.1%、0.13%时对C30、C45和C60引气混凝土抗冻性的影响,其中引气混凝土含气量为4%.结果表明掺加聚丙烯腈纤维的引气混凝土的冻融破坏形态为表面剥落破坏,纤维混凝土在冻融作用下的内部损伤减轻.掺加聚丙烯腈纤维的C30、C45引气混凝土的抗冻性得到了很大的改善,纤维体积掺量为0.1%时,抗冻性最好;但聚丙烯腈纤维对高强度等级的C60引气混凝土的抗冻性提高幅度不明显.     

肋片管式换热器表面结霜问题的研究

针对平肋肋片管式换热器的结霜过程，建立了数学模型，考虑了霜层密度变化和霜层阻力引起空气流量减小等因素。对结霜量随时间的变化和霜层密度的变化进行了数值分析和实验研究，模型计算结果和实验结果吻合得较好。