压剪作用下水工沥青混凝土动态力学性能研究

研究水工沥青混凝土在压剪作用下的动态力学性能对保障沥青混凝土心墙坝安全运行具有重要意义。本文采用自主研发的压剪试验装置，通过试验研究水工沥青混凝土不同温度(5℃、15℃)和不同法向应力(1 MPa、2 MPa、3 MPa)下，在不同剪切速率(0.0005 s^-1、0.001 s^-1、0.005 s^-1、0.01 s^-1)作用时的动态力学性能。结果表明：各试件均呈现明显的斜缝剪切破坏特征，不同法向应力和剪切速率对试件的破坏模式及剪切应力-应变曲线影响程度不同。随着法向应力和剪切速率的增大，剪切强度和剪切模量相应增大。峰值应变随法向应力的减小而增大，但随剪切速率的增大而增大。最后，采用Mohr-Coulomb准则得到了水工沥青混凝土黏聚力c和内摩擦角φ随剪切速率的变化规律。     

泥沙颗粒休止角与表层沙摩擦角研究进展

探讨了泥沙颗粒的休止角、天然坡角、表层沙摩擦角、内摩擦角和外摩擦角之间的联系与区别,评述了3种常用的泥沙颗粒休止角试验方法,归纳了影响泥沙颗粒休止角以及表层沙摩擦角的因素,探讨了分选系数η峰度系数K和偏度系数S对非均匀沙休止角的影响,基于泥沙起动概念推求了泥沙颗粒表层沙摩擦角与颗粒相对隐蔽度的函数关系,进而论证了表层沙摩擦角随底板粗糙度增加而增大,介绍了动水休止角与动态休止角的区别,最后对非均匀沙休止角和表层沙摩擦角的试验方法及其工程应用提出了展望。     

钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切性能试验研究

采用Z型粘结试件直接剪切试验,研究钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切性能.分析了新混凝土钢纤维体积率、界面粗糙度、界面剂种类等对粘结面剪切性能的影响,得到了粘结面剪切应力-剪切滑移曲线.结果表明,钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切强度随界面粗糙度的增大而增加;不同的界面剂对粘结剪切强度有不同的影响;钢纤维改善了新老混凝土粘结面的剪切变形性能,在钢纤维体积率的一定范围内,随钢纤维体积率的增加,钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切强度、相对剪切极限变形均不断增加.在试验基础上,提出钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切应力-位移关系式和钢纤维混凝土与老混凝土粘结剪切强度的计算式.     

含水量及剪切速率对黄土抗剪强度特性的影响

为了进一步研究黄土抗剪强度特性的影响因素,对不同含水量的重塑黄土进行了不同剪切速率的直剪试验。试验结果表明,含水量及剪切速率对黄土的抗剪强度及抗剪强度参数有重要影响,抗剪强度及粘聚力随着含水量及剪切速率的增大均呈现增加后减小的变化趋势,且基本符合二次多项式的关系;内摩擦角随含水量及剪切速率的增大而减小。以库伦公式为基础进一步分析得到了考虑含水量和剪切速率的黄土抗剪强度的计算公式。     

冻融循环作用下损伤砂岩物理特性研究

岩体破坏是其内部损伤积累发展的结果,在季节性温度变化作用下,岩体劣化程度加剧,使得寒区工程岩体发生失稳的概率大大增加。因此有必要对损伤岩样在周期性冻融作用下的劣化规律进行研究。本文在理论分析的基础上,对冻融过程中预加载损伤和无加载损伤的砂岩岩样,每次冻结、融化、低温烘干后各个岩样的纵波波速、电阻率这两个物理参数进行了测量,尤其还对岩样的电阻率进行了测定,并对这两个物理参数进行劣化度分析,结果表明:岩样的纵波波速与冻融循环周期呈二次函数关系,电阻率与冻融循环周期呈对数关系,且这两个物理参数对岩样的影响次序为:电阻率纵波波速。这就说明电阻率这个评价指标对岩样物理特性较为敏感,为工程评价寒区岩石的稳定性提供参考。     

水工沥青混凝土直接拉伸力学性能试验研究北大核心CSCD

水工沥青混凝土的拉伸力学性能对深入研究高土石坝防渗体结构拉裂破坏等问题至关重要。针对现有水工沥青混凝土直接拉伸试验存在的问题,本文研发了可温控的直接拉伸试验装置,在-30~15℃环境中开展了直接拉伸力学性能试验研究;基于Mohr-Coulomb准则,分析了黏聚力和内摩擦角随温度变化的规律。试验结果表明:当温度小于0℃时,拉应力与应变大致呈线性关系,试件达到峰值应力随即断裂;当温度大于0℃时,试件达到峰值应力后经历了一定程度的塑性变形而后断裂,并随着温度的升高,塑性变形的范围越大。当温度由-30℃升高至15℃时,拉伸强度和黏聚力随温度的升高先增大后减小,温度为-20℃时,拉伸强度和黏聚力最大;拉伸模量随温度的升高而降低;峰值应变随温度的升高而增大;内摩擦角随温度的升高先减小后增大,温度为0℃时,内摩擦角最小;在拉伸荷载作用下,试件断裂面中骨料断裂的比例随温度的升高而减小。此外,本文提出的经验公式较好反映了拉伸强度、拉伸模量、峰值应变、黏聚力及内摩擦角随温度变化的规律,与试验结果吻合较好。     

不同老化状态三元锂离子动力电池热特性

为认知电池在老化过程中的产热特性，研究了不同健康状态的18650型三元锂离子电池多个测试条件下的电池产热过程和温升情况，分析了各状态下不同放电深度(DOD)时电池直流内阻和熵变系数，计算了电池可逆与不可逆产热功率，总结了不同老化状态电池放电产热中热量构成。结果表明放电过程中产生的热量主要是不可逆热量。随电池老化程度增加，不可逆产热量增大。各状态下可逆产热均在50%DOD时达到最大。随着老化程度加深，直流内阻增加，大倍率放电时产热增加明显，低温放电性能变差。     

风电场安全运行中的低温影响效应试验测试

极度低温环境会对风机组性能造成破坏而使风电场的运行不稳定。分析极度低温可能会对风电场运行造成的影响;选取Vestas80-1800型号风电机作为研究对象,通过仿真实验来探究极度低温与风电场安全运行之间的关系。仿真结果表明：当叶片前缘无冰凌或存在少量冰凌时,风轮工作效率随轮毂高度处风速增加而增加,风速达到13 m·s-1时会出现平缓状态,且风轮工作效率高达82%;若冰凌附着20%,则随着风速增加,风轮效率也会缓慢增加,当轮毂高度处的风速增加为15 m·s-1时,风轮功率随风速增加而下降,且风轮最高工作效率为61%。当昼夜温差逐步增大时,非密集区域的电效应系数为55～95,而密集区域的电效应系数为50～70。在风电场电流稳定性分析中,当温差达到60℃时,电流可达到1.7 A,机组发电受到影响。可采取一定安全措施,为风电场在极度低温条件下的安全运行提供保障。     

温度影响下的智能电能表误差模型

开展对智能电能表在低温环境下运行的计量性能测试研究,在黑龙江省漠河县地区搭建低温实际运行状态下的智能电能表试验场,试验功能包括:近、远程检测系统;负荷控制系统;保护系统以及环境监测系统。近、远程检测系统可以实现本地和远方在线检测。基于智能电能表低温环境试验基地的实际检测数据,结合Matlab和Origin等处理软件基础性地研究低温环境和运行负荷与智能电能表计量性能的关系以及影响程度,结果表明:低温环境会使电能表误差向负方向漂移,从而得出不同负荷下电能表误差随温度变化的数学模型。     

不同实度扰流柱阵列的流动与换热特性研究

采用剪切压力传输SST k-?湍流模型对3种不同实度扰流柱阵列的换热效果与流动特性进行数值模拟。根据冷却流体的流场结构,分析扰流柱实度对冷却通道内传热性能及压力损失系数的影响规律。结果表明:随着扰流柱阵列实度等级的增加,冷却气体动能降低,其流向速度呈周期性分布,通道内端壁面积缩小,但低温区域所占面积比重明显增大;扰流柱阵列的平均换热水平随进口雷诺数的增大呈指数上升趋势,高实度的扰流柱换热效果更佳,且在流场上下游分别出现换热峰值;冷却通道的整体压力损失系数随进口雷诺数的增大呈指数下降分布,高实度通道下降速率最大,其整体压力损失系数在高雷诺数阶段达到最低,在流向上沿程压力损失系数呈先降后升趋势。     

膨胀土两种不同条件下抗剪强度比较

本文利用直剪仪对安康膨胀土进行了直接剪切试验和增湿剪切试验,并对试验结果进行了比较.试验和对比结果表明,膨胀土的极限剪应力、凝聚力和摩擦角都随着含水率的增大而减小;增湿剪切试验在相同固结压力下随着含水率的增加试破坏时的剪应力值比直剪试验破坏时的剪应力值小的越多,含水率越小,两种剪切试样的破坏剪应力值差别越小;先浸水后剪切(相同含水率直剪试验)与先剪切后浸水(增湿剪切试验)所得强度值相差甚远;在增湿过程中的凝聚力内摩擦角都随着含水率的增加而减小,并具有较好的线性关系.     

水泥窑灰塑性混凝土防渗墙材料基本性能试验研究

基于无侧限抗压强度试验、直剪试验和渗透试验,研究了水泥窑灰取代水泥配制土–膨润土–水泥窑灰塑性混凝土的基本性能。结果表明：配制的塑性混凝土14天和28天龄期的无侧抗压强度分别在2.82 ~ 12.81 MPa和3.76 ~ 14.98 MPa之间;其无侧限抗压强度随粉土含量增加有所降低,但降幅不明显;膨润土和水泥窑灰含量增加,其无侧限抗压强度有明显提高;该塑性混凝土14天和28天龄期的黏聚力分别在0.3 ~ 2.1 MPa和0.2 ~ 2.1 MPa之间,内摩擦角分别在23.7° ~ 55.5°和20° ~ 48.5°之间;黏聚力随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加均呈增加趋势;内摩擦角随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加而减小;该塑性混凝土14天和28天龄期的渗透系数在1.62×10-7 ~ 1.79×10-8 m/s和1.54×10-7 ~ 1.01×10-8 m/s之间,且随粉土、膨润土和水泥窑灰含量的增加呈降低趋势;粉土、膨润土和水泥窑灰掺量为15%时比较合适。     

土与水工结构接触面模型研究

为了研究土与混凝土接触面的力学性质,对其剪切过程中应力应变曲线的数学模型进行分析。把接触面结构势能分为摩擦势能和粘聚势能两部分,从能量耗散的角度分析接触面剪切破坏机理。从数学特征方程的角度揭示传统双曲线模型的缺陷。根据能量耗散假定,建立接触面应力应变新模型,并给出实验数据的拟合参数。根据库伦准则,推导接触面剪切模量的表达式;根据土与混凝土接触面试验结果统计,建立各参数的确定方法,推荐初步的取值范围。算例模拟说明新模型的正确性。研究成果可供相关的工程设计参考。     

膨润土与水泥掺比对塑性混凝土强度特性的影响

采用圆柱体常规三轴压缩试验,研究了低围压状态下膨润土与水泥掺比对塑性混凝土强度特性的影响规律。通过塑性混凝土低围压状态下的峰值强度及Mohr-Coulomb强度理论,推求出材料的单轴抗压强度、黏聚力、内摩擦角及拉压强度比四种典型强度参数的量值。研究结果表明塑性混凝土的黏聚力和单轴抗压强度随膨润土与水泥掺比的增加降幅显著;峰值应变值随着膨润土与水泥掺比的增加而增加;而内摩擦角和拉压强度比变化不明显,即膨润土掺量对塑性混凝土强度的静水应力敏感性及拉压强度的差异性影响不大。     

干湿循环下红土力学性质劣化的多尺度试验

针对干湿循环下红土力学性质劣化的多尺度效应,开展了重塑红土的压汞试验、扫描电镜试验、细观裂隙试验和三轴剪切试验,分析了土体微细观结构损伤及宏观力学性质劣化规律,探讨了土体力学性质劣化的多尺度机制.研究结果表明:(1)重塑红土微观结构受干湿循环影响损伤明显,土颗粒丰度稍有增加,颗粒多被改造为近圆形和圆形;颗粒定向频率有所...     

Understanding the hydrophobic characteristics of epoxy nanocomposites using wavelets and fractal technique

In the present study, the influence of water ageing on the surface characteristics of epoxy nanocomposites was analyzed through atomic force microscopy (AFM) studies. The hydrophobic properties of the epoxy nanocomposite material were analyzed through contact angle and diffusion coefficient measurements. Fractal dimension were calculated by adopting a multi resolution signal decomposition (MRSD) to the 1D-AFM signal through power spectral density calculations at each level of decomposition. 2D-MRSD studies were applied to AFM pictures to understand the surface characteristics of the material. The result of the study shows the presence of high and low frequency signals indicating characteristic variation in surface roughness of the material. The surface roughness parameter measured through the MRSD technique indicates that the surface roughness is lower for epoxy nanocomposites (upto 5Wt%) compared to pure epoxy resin. It is observed that the fractal dimension and the root mean square roughness values vary proportionately. Also it is realized that diffusion coefficient and surface roughness of the material shows an inverse relationship.     

土石坝坝基液化土层置换材料关键参数优化

土石坝地震液化可能会引起结构失稳、地基失效等问题,严重威胁工程安全,需要设计采用土层挖除置换的抗液化措施。现有土层置换方案往往根据工程经验进行设计,缺少置换材料的定量化优化分析。本文提出了考虑地震作用下土石坝坝基液化土层的置换材料关键参数优化分析方法,基于实际工程数据,通过数值仿真对土层置换材料进行了优化分析,揭示了置换材料孔隙率、密度、体积模量与剪切模量、黏聚力与内摩擦角四组参数变化对液化的影响规律。结果表明,在土体参数常见取值范围内,孔隙率与密度过小或过大的方案的抗液化效果均较差,模量、内摩擦角较大的方案抗液化效果更好;通过方案比选优化,获得了抗液化效果关键参数的优化数值。随后基于优化参数进行模拟分析,实际工程坝体竖向位移总体得到有效改善,下游坝坡坡率优化率达53.9%,动力计算末液化体积残余值优化率达69.6%。所提出的方法为土石坝置换材料的优化分析提出一种可行手段,对于提高土石坝抗液化性能具有参考意义。     

输电线路戈壁地基抗剪强度参数取值的试验研究

通过对新疆和甘肃地区戈壁碎石土地基现场分层直剪试验,研究了其抗剪特性和强度参数的取值.试验结果表明:戈壁碎石土地基具有较好的抗剪承载性能,正应力作用下其抗剪承载过程可分为弹性变形、弹塑性至峰值强度、强度软化至残余强度3个阶段;戈壁碎石土地基内摩擦角的均值、标准差和变异系数分别为40.6°～43.6°、3.4° ～ 10...