稀性泥石流冲击力随机分布特征实验研究

泥石流的冲击力具有很强的随机性。为研究泥石流冲击力变化规律、随机分布特征及冲击力与粗颗粒的关系,用云南蒋家沟泥石流原状土开展7组大型稀性泥石流冲击力水槽实验。实验结果表明:(1)泥石流冲击力比例系数随粗颗粒无量纲最大粒径增大而增大,二者之间存在良好指数经验关系;(2)用6种概率密度函数拟合了泥石流冲击力的分布,发现Log-Logistic函数最适合描述冲击力的分布;(3)冲击力分布的Log-Logistic函数的尺度参数?和形状参数s随粗颗粒无量纲最大粒径增大而增大,并得到尺度参数和形状参数与粗颗粒无量纲最大粒径之间的对数经验关系。     

泥石流冲击力的野外测量

冲击作用是泥石流最为剧烈的一种破坏方式。泥石流的冲击力因此也成为泥石流工程防治和危险性分区中的重要参数。然而,由于其破坏力巨大,可靠的野外泥石流的冲击力数据比较少。2004年通过在云南蒋家沟建立的泥石流冲击力野外测试装置和新研制的力传感器以及数据采集系统,首次测得不同流深位置、长历时、波形完整的泥石流冲击力信号。原始信号经过低通滤波处理后,得到真实的泥石流冲击力数据。对数据的初步分析发现,在同等流速的条件下,连续流的冲击力要比阵性流的大得多。单就阵性流而言,泥石流的冲击力最大值也不是随流速而单调增加的,而应该跟它所携带的固体物质的大小有很密切的关系。最后,对不同位置的冲击力过程线的分析说明泥石流中中等粒径的石块多集中在龙头和流体表面,而大粒径的石块应该是在泥石流体中半悬浮运动。     

不同细度石灰石粉对水泥浆体流变特性的影响研究

为研究花岗岩石灰石粉和S95级矿渣粉对水泥浆体流变性能的影响。采用R/S型流变仪测试了水泥-石灰石粉浆体、水泥-石灰石粉-矿渣粉复合浆体的流变性能,采用最小需水量法对浆体湿堆积密实度进行测试,并采用Zeta电位测试仪测试浆体的Zeta电位。结果表明：随石灰石粉掺量的增加和颗粒粒径减小（比表面积增大）,浆体的剪切应力和表观黏度减小,石灰石粉粒径对浆体的流变性能的影响大于掺量的影响;颗粒粒径更细的石灰石粉和矿渣粉改善了浆体的湿堆积密实度;掺入石灰石粉后浆体的Zeta电位降低,但同时掺加少量的矿渣粉可以在一定程度上提高浆体的Zeta电位,改善浆体中的絮凝现象。     

橡胶颗粒对砂浆流变性能影响的试验研究

采用BROOKFIELD R/S流变仪研究了掺橡胶颗粒砂浆浆体的流变性能,分析了在不同体积替代率的橡胶颗粒掺量下,砂浆浆体的流动度、屈服应力和塑性黏度变化情况。研究结果表明:掺橡胶颗粒砂浆浆体的流变性能符合Bingham流体模型;随着橡胶颗粒替代率的提高,砂浆浆体流动度不断降低;砂浆浆体的屈服应力和塑性黏度随着橡胶颗粒替代率的提高均增大,其中屈服应力的增大幅度明显大于塑性黏度;掺橡胶颗粒的砂浆浆体屈服应力和塑性黏度均与流动度表现出良好的线性相关性,且随着砂浆浆体流动性的增大,屈服应力和塑性黏度均降低;随着剪切速率的增大,掺橡胶颗粒砂浆浆体发生显著的剪切稀化现象,塑性黏度呈现先降低后逐步稳定的特点。     

泥石流固相在浆体中沉降规律研究

基于大量试验观察及数据分析研究,揭示了泥石流固相在浆体中的沉降规律。研究影响固相在泥石流浆体中沉降的三个主要因素,分析了各个因素影响泥石流固相沉降的根本原因。泥石流固相在浆体中沉降过程中可分为三个阶段,首先为初。始阶段,继而为快速沉降阶段,最后呈减速沉积阶段,并对各个阶段的沉降过程作了详细的分析。其中浆体粘度、固相质量和附加孔隙压力对固相在泥石流浆体中的沉降规律存在着至关重要的影响。     

纳米材料对胶砂工作性的影响及机理研究

选取了3种不同颗粒粒径的纳米Si O2,考察了其对胶砂工作性的影响规律。试验结果表明,浆体的扩展度随纳米Si O2的需水量比的增大而逐渐降低,但二者并不成线性关系;纳米Si O2悬浮液的吸光度越高,其对浆体工作性影响越小,浆体扩展度越大;纳米Si O2的比表面积越大,在浆体中越难以有效分散,对浆体的工作性影响最大。     

矿物掺合料和化学外加剂对胶凝材料浆体的流变参数的影响

基于最优化方法,给出使用同轴双圆柱流变仪来获取胶凝材料浆体的Bingham流变参数的途径;探究五种矿物掺合料(粉煤灰、矿渣粉、硅灰、石英粉、粉煤灰微珠)和两种化学外加剂(减水剂与引气剂)对胶凝材料浆体流变参数的影响。研究结果表明:矿物掺合料等体积替代水泥相对于等质量替代水泥,对降低浆体的屈服应力和塑性黏度有利。粉煤灰可降低浆体的屈服应力和塑性黏度;矿渣粉和石英粉可降低高水胶比浆体的屈服应力和塑性黏度,但增大低水胶比浆体的屈服应力和塑性黏度;硅灰可显著提升浆体的屈服应力;粉煤灰微珠可降低浆体的塑性黏度但增大其屈服应力。减水剂可降低浆体的屈服应力和塑性黏度;引气剂可降低浆体的塑性黏度。矿物掺合料和化学外加剂对胶凝材料浆体的Bingham流变参数的影响,取决于水胶比、矿物掺合料或化学外加剂的掺量、矿物掺合料颗粒粒径、粒形和水化活性等因素,因此使得胶凝材料浆体的流变参数随着矿物掺合料和化学外加剂种类和掺量的变化,表现出非线性特征。     

高掺量丁苯乳液改性硫铝酸盐水泥的早期性能

研究了丁苯（SBR）乳液掺量对硫铝酸盐水泥流变性能、水化放热及水化产物的影响.结果表明,当SBR乳液掺量超过20%时,硫铝酸盐水泥净浆的固含量增大,聚合物加速聚集黏附,增加了净浆的屈服应力和塑性黏度,缩短了净浆的凝结时间并增大了浆体的水化放热,钙矾石随着SBR乳液掺量的增大逐渐增多,促进了硫铝酸盐水泥的早期水化进程.     

石粉对水泥砂浆流动性影响机理研究

将150～75μm、75～45μm和45μm以下3种粒级的石粉分别掺入水泥浆中,测试水泥砂浆的流动度及水泥净浆的流变参数,研究石粉颗粒特性对水泥砂浆流动性的影响规律。研究结果表明,不同颗粒级配的石粉对水泥净浆和砂浆流动性的影响程度不同,石粉颗粒越小,对浆体流动度、塑性黏度及屈服应力的影响越显著。外掺石粉对水泥砂浆流动性的影响需统筹考虑细骨料表面裹浆量增加降低细骨料间摩擦碰撞和粉体总表面积增加束缚自由水分、增大浆体屈服应力和塑性黏度两大影响因素。     

残余碳对掺萘系减水剂水泥浆体流变性的影响

以木炭模拟研究了残余碳对掺萘系减水剂水泥浆体流变性的影响,测试了水泥颗粒对萘系减水剂的吸附量以及浆体的流动度、Marsh时间、饱和掺量、表观黏度及剪切应力,同时观察了浆体絮凝情况.结果表明：随着残余碳含量的增加,萘系减水剂的表观吸附量逐渐增大;掺萘系减水剂水泥浆体的流动性随着残余碳含量的增加而下降,表现为浆体流动度下降、Marsh时间增大、饱和掺量增大、分散性下降、浆体絮凝结构数量及强度增大、剪切应力及表观黏度增大;浆体流动性与萘系减水剂的表观吸附量存在反向对应关系.     

泥水盾构支护压力设定范围及其影响因素分析

与土压平衡盾构对掘进面的被动支护不同,泥水盾构是依靠液态介质实现对掘进面的主动支护。泥水支护的关键是选择合适的泥水和支护压力从而形成并维持泥膜的完整性。基于泥水劈裂(渗透破坏)和仓筒理论给出了泥水支护压力的上下限。结合静水压力、土体特性、盾构直径和覆土厚度等因素研究了支护压力区间特性(可设定范围)。研究表明:支护压力下限主要受静水压力和土体摩擦角的影响,其中静水压力起决定性作用。一般情况下,泥水压力设定可以取为静水压力+20 kPa;支护压力上限为泥水劈裂(渗透破坏)压力,主要受静水压力和覆土厚度的影响。增加覆土厚度可以提高地层的泥水劈裂(渗透破坏)抗力,从而改善地层的泥水支护特性,增大泥水支护压力区间长度。然而,增加静水压力只可以平移泥水支护压力区间,而不能使其增大。泥水支护压力区间长度还受土体摩擦角的影响,而其它因素影响较小。考虑泥水支护区间长度的影响,实施带压换刀的隧道覆径比不宜小于0.8～1.0。     

45号钢在往复冲击载荷作用下的塑性变形

摘要：采用钢球冲击45号钢盘,观测了在不同接触条件、冲击次数及载荷条件下钢盘表面的塑性变形情况．发现在低冲击次数条件下,使用低黏度油的凹坑深度与干接触相近,但在高次数冲击条件下,冲击深度与干接触条件下相比大幅度变浅．而高黏度油条件下的凹坑深度一直最浅．在其他条件相同时,冲击深度随载荷的增加而增加．冲击时,由于凹坑中心产生的热量不断向边缘传递,使凹坑边缘形成凸起即形成所谓彩虹环．彩虹环随润滑油黏度的增加及载荷的增加而高度增加．润滑油的使用可以降低材料表面的塑性变形和磨损．对于干接触条件,凹坑内部发生微细颗粒碎化．而油润滑时凹坑内部出现微裂纹．微细颗粒碎化及微裂纹的程度均随冲击次数和载荷的增加而增加．     

注浆微型钢管桩体抗弯力学性能

基于15根注浆微型钢管桩体的抗弯荷载试验,综合分析钢管直径d和壁厚t、浆体水灰比W、钢管表面布孔直径r和间距s等因素对注浆微型钢管桩体抗弯承载特性、变形和破坏特点的影响。结果表明:相同桩径时,钢管直径和壁厚对微型钢管桩体抗弯承载特性影响显著,桩体极限抗弯荷载值随钢管直径和壁厚的增加近似呈线性增加; 当0.59≤d/D≤0.72(D为桩径),浆体水灰比在0.45～0.75之间时对桩体极限抗弯荷载的影响较小,钢管表面布孔形式对桩体极限抗弯荷载的影响较小; 基于注浆微型钢管桩外包浆体和钢管的荷载-应变曲线分析可知,注浆微型钢管桩体抗弯破坏标准可以以外包浆体的破坏为准; 当0.28≤d/D<0.59时,钢管屈服和受压区外包浆体开裂所对应的抗弯荷载与极限抗弯荷载基本相同,而当0.59≤d/D≤0.72时,荷载加至极限抗弯荷载80%时钢管屈服,注浆微型钢管桩体呈现出明显的延性特征,钢管及内核注浆体自身强度发挥充分且抗弯承载作用明显,建议实践中微型钢管桩体钢管设计时以0.59≤d/D≤0.72为宜。     

Collapse behavior of square thin-walled columns subjected to oblique loads

The crush behavior of a square column subjected to oblique loads, which is undergoing both axial and bending collapses, is analyzed. Oblique load conditions in numerical simulations are realized by means of impacting the column on a declined rigid wall with no friction. Mean crush loads corresponding to load angles are investigated with such geometrical parameters as thickness, width and length. Results show that there is a critical load angle at which a transition takes place from the axial collapse mode to the bending collapse mode. The dimensionless mean crush load is employed by normalizing the mean crush load with the analytical axial mean crush load and bending moment equations. It is expressed as a function of only one variable, the load angle. Finally, the formulation for the mean crush load is developed in terms of geometrical parameters and the critical load angle. The equation of the critical load angle is expressed as a function of the ratio of l/b. The value of the mean crush load drops to about 40% of the mean crush load in pure axial collapse after the critical load angle. Some cases of thin-walled columns are examined to verify the formulas of the mean crush load, and the results of numerical simulations are in good agreement with the predicted mean crush loads.     

Strength and Deformation Characteristics of Scoria in Triaxial Compression at Low Confining Stress

Scoria deposit can be found around many volcanoes of the Quarternary epoch in the world. In Japan, Mount Fuji is one of volcanoes, where surface area is widely layered by scoria. From a geotechnical engineering point of view, scoria has many problems because of its physical characteristics by means of its collapsible properties. Since scoria is a non-cohesive material, it is vulnerable to water-induced change and fails easily due to rainfall or snow melting. These are the primary causes of debris flow which frequently occurs in the Mount Fuji area. Typically, this type of debris flow is called “Yukishiro” in Japanese. For better understanding of the shear behavior of scoria within low stress level condition, drained triaxial compression tests were performed on loose dry scoria under low confining pressures (10-80 kPa) which are assumed as representative of the field surface stress conditions. The effects of grain size, dry density ρ_d and effective confining stress σ′_c upon stress-strain behaviour and angle of internal friction φ_d were investigated. Attention was also paid to level of grain breakage B_g and reproducibility of the test. Grain breakage investigations were carried out on the particle breakage phenomenon, which occurs during testing. Additionally, initial Young's modulus of scoria was identified. As a result, reproducibility of the test is good in terms of stress-strain curves, however volumetric strain versus axial strain exhibits less reproducibility than stress-strain curves. At stress level of 10-80 kPa, it was found that the dependency of φ_d on σ′_c is almost negligible, while there is noticeable dependency of φ_d on grain size. The effect of grain size on stress-strain relationships was observed. It was also found that grain breakage was noticed at stress level of 10~80 kPa, which describes the dependency scoria parameters on confining stress and the effect of grain size upon B_g-σ′_c relationships was also observed.     

泥膜形成与状态划分细观分析及模型试验研究

泥水盾构施工中泥浆在高压作用下侵入土层形成不同状态的泥膜,泥膜的形成机理复杂,但其状态划分依据相对简单。基于离散元程序YADE编制了流体与颗粒相互作用及粒间长程引力作用模型,从粒径比、粒间范德华力、流体初始流速以及泥浆颗粒密度几个方面分析了泥浆侵入土层初始恒速阶段的堆积状态,确定土层最紧密堆积对应的泥膜状态理论下限值。采用静置后的泥浆侵入土层模型试验分析了两组土层粒径的泥膜状态,表明粒径比对泥膜状态的影响与离散元分析结果、泥膜状态划分理论相吻合。初步建立了泥膜形成过程的宏细观联系,弥补了传统过滤理论和离散元法未考虑颗粒侵入土层动态形成泥膜的不足。     

UHMW—PE在冲击载荷作用下弹塑性试验行为研究

针对实际应用中的变载工况,在自制的冲击载荷试验台上,用一个钢球冲击超高分子量聚乙烯盘．改变载荷条件下,研究了超高分子量聚乙烯表面的塑性变形情况．采用表面形貌仪,对超高分子量聚乙烯塑性变形产生的凹痕形貌进行测量．结果发现,在相同的冲击载荷作用下,凹痕的外截面直径和凹痕深度均随冲击次数而增加;当载荷增加时,在相同的冲击次数条件下,凹痕的外截面直径和凹痕深度也增加．     

城市生活垃圾持水曲线的试验研究

城市生活垃圾的持水曲线是垃圾填埋场水气运移分析的重要参数。本文介绍了采用Tempe仪和压力板仪测试杭州城市生活垃圾持水曲线的方法与结果;通过对比试验,研究了垃圾的组份和孔隙比对垃圾持水曲线的影响。通过对试验结果的分析,获得垃圾持水曲线的特征指标。结果表明:垃圾的进气值ψa接近0 kPa,残余体积含水量θr为25%～35%,对应的基质吸力ψr为10～40 kPa;垃圾田间持水量为31%～46.5%,对应的质量含水率w为52%～130%,与现场垃圾含水率的测试结果比较一致。