流-固耦合相似材料的研究

结合山东三山岛海下金矿的地质力学模型试验,在借鉴了大量固相模型材料研究的基础上,研制了流-固两相模型材料,较好地解决了固体模型材料遇水容易崩解的问题.通过对相似材料进行试验,重点研究了材料中不同骨料配比、骨料与胶结物的配比以及胶结物中胶结材料的配比等因素对试块强度的影响规律.通过调整材料配比可得到参数变化幅度较大的模型材料,从而可用来更广泛地模拟不同的岩体材料.这些研究成果为岩石力学相似模型试验提供了参考.     

高层建筑基础大体积砼绝热温升计算

提出了高层建筑基础下土壤温度场的概念。采用一维非稳定传热方程来描述高层建筑基础大体积砼的传热过程，建立了土壤温度场与砼温度场的数学模型，研究了其较精确的显式差分求解方法。结果表明：由模型所计算出的理论值与现场实测值相当吻合。为高层建筑基础大体积砼绝热温升计算提供了理论依据。     

金属矿滨海基岩开采岩石力学理论与实践

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行滨海采矿的金属矿山,大量高强度海下开采势必破坏矿岩稳定性,有必要研究金属矿海底基岩开采相关岩石力学问题。从矿山开采工程实际出发,研究滨海矿床矿岩力学特性和海底黏性土微观结构与渗透性能,开发金属矿滨海基岩开采相似物理模拟试验平台,得出滨海基岩开采合理安全隔离层厚度,并进行数值模拟对比验证分析,验证试验模拟的准确性。采用正交试验方法,以岩体稳定性为原则建立目标函数,获得滨海基岩开采最佳采场结构参数。对阶段中盘区回采顺序进行优化,得出"隔二采一"的最佳开采顺序。分析矿岩性质和矿床产状等开采技术条件,提出岩层微扰框架式上向分层充填采矿技术。新立矿区为期3a的现场滨海开采试验和现场监测结果表明:合理安全隔离层厚度、低沉降框架式上向分层充填法和现场实时监测为海底基岩开采提供了技术保障。     

不同位移模式刚性挡墙主动土压力研究

假定挡墙后填土沿墙高任一点处侧压力与其水平位移成线性关系,将土体看作是一系列弹簧和理想刚塑体的组合体。在此基础上,分析了挡墙位移模式,改进了Coulomb理论,提出了不同位移模式下刚性挡墙主动土压力非线性分布计算方法。该方法计算合力大小和Coulomb理论计算相等,主动土压力分布和合力作用点位置随挡墙位移模式变化而不同,计算结果和实测结果吻合较好。该方法对刚性挡墙土压力计算具有理论价值。     

不同位移模式下挡土墙的模型试验及数值模拟

 使用角钢和高强度的有机玻璃,结合按照原型比例设计的尺寸,自制挡土墙模型箱。测试挡土墙在不同运动状态下,墙后土体的水土压力分布,获得剪切带的细观参数。在模型试验基础上,通过二次开发PFC2D颗粒流程序对砂土挡土墙进行离散元仿真模拟。研究不同位移模式：平移(T)、绕墙底转动(RB)、绕墙顶转动(RT),以及2种组合位移模式：绕墙底以下某点转动(RBT)、绕墙顶以上某点转动(RTT)下挡土墙被动破坏机制。分析挡土墙运动过程中侧压力的变化、土体位移场和变形以及挡土墙到达一定位移时颗粒集合体内部的剪应变率分布。通过对比分析模型试验结果与数值模拟结果,结果表明,墙后土体水土压力的模拟结果与试验结果吻合很好,反映水土压力的分布规律。     

含盐量和注浆对硫酸盐渍土中SRB还原效率影响

利用硫酸盐还原菌(SRB)降低硫酸盐渍土中硫酸根含量,是硫酸盐渍土的一种微生物处理方法。为此,试验通过逐步增加培养基中硫酸钠浓度,驯化培养出高耐盐性SRB,采用DNA抽取-PCR扩增对驯化的SRB进行高通道基因测序。在此基础上,利用驯化的SRB研究其在含硫酸钠培养基中SRB还原效率及不同含盐量的硫酸盐渍土在不同注浆方式下SRB还原效率,采用重量法与pH计测量分析试验结果。试验结果表明:驯化的SRB主要为脱硫小弓菌,可在150 g/L硫酸钠浓度下生长;当溶液pH为6.74时,SRB还原性最佳,还原效率为72.11%;采用注浆方式二【硫酸盐渍土(硫酸钠溶液10 g+标准砂300 g)+浓缩菌液5 g(离心参数4 000 r/min, 30 min) +改良液体培养基15 g 】的还原效率最高,在含量为0.8%、0.95%、1.15% 3种硫酸盐渍土中,还原效率分别为61.96%、 71.58%、 68.25%。硫酸盐渍土中SRB还原效率低于相同硫酸钠浓度溶液。研究为硫酸盐渍土盐胀提供一种有效便捷的微生物方式,对解决硫酸盐渍土问题有重要意义。     

三山岛金矿中段盘区间合理回采顺序动态模拟选择

采用ANSYS有限元数值模拟方法动态模拟并计算了三山岛金矿新立矿区中段盘区间不同回采顺序下不同开采步骤的围岩应力和位移状况,结果表明,间隔两个盘区回采一个盘区的方案能取得较好的效果,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效回采矿石资源提供了技术支持。     

饱和砂土挡墙被动破坏超孔隙水压力试验研究

通过自制饱和砂土挡墙模型箱,对于不同挡墙位移模式和位移大小,测试了不同相对密度饱和砂土挡墙被动破坏过程中超孔隙水压力,揭示了饱和砂土挡墙后砂土破坏机理。对深入研究土与挡墙共同作用具有理论价值,对更加合理设计挡墙、控制稳定具有指导意义。     

一种可用于混凝土内部固态MnO2参比电极研究

研发一种可用于混凝土内部固态MnO2参比电极。电极主要材料为MnO2胶体、Ca(OH)2胶体和高纯度石墨粉末。调整材料质量配比制备A、B和C类固态MnO2参比电极,配置模拟混凝土内部环境的混凝土模拟液进行MnO2参比电极对比试验研究。通过电位波动限值分析MnO2参比电极不合格率;通过电极电位值相对标准误差分析其重现性、稳定性、温度、碳化和氯离子敏感性五项性能;给定各项性能权重值进而计算综合分数值,评定MnO2参比电极综合性能。研究表明:A、B和C类MnO2电极具有较好的性能,其重现性性能低于其稳定性、温度、碳化和氯离子敏感性。C类MnO2电极各项性能以及综合性能最优,A、B类次之。所研发的固态MnO2参比电极对发展混凝土结构无损检测和长期健康监测电化学传感器技术具有重要意义。     

南水北调澧河渡槽基桩承载力测试案例分析

南水北调澧河渡槽摩擦型基桩设计承载力特征值为14 108 kN,桩长62 m。采用自平衡法和高应变测试法对该工程试验桩进行承载力试验。试验采用自行设计的高应变锤击系统,得到试验岩土层分层侧摩阻力推荐值、桩端阻力推荐值、桩顶位移和单桩极限承载力。自平衡法和高应变法测试结果比较接近,可相互验证。设计的高应变锤击系统是合理、有效的。测试结果对类似工程具有参考价值。