红砂岩的一种新的抗风化化学加固方法试验研究

以浙江龙游石窟群围岩的抗风化加固为研究背景,对红砂岩试件进行了多种化学材料处理方案的室内试验,通过对试验结果及相应试验参数的分析,提出了一种新的化学加固材料CRS。利用该材料进行加固时首先利用无机硅与砂岩的反应物填充岩石的孔隙,然后用有机硅与岩石中的羟基反应,以脱水缩合,达到加固目的。将岩石浸泡在该材料的溶液中,与浸泡前相比,岩石的弹性波速度增加15%左右,粘聚力增加50%,内摩擦角变化不大,在围压5 MPa时,三轴抗压强度增加50%左右。将选定的化学加固材料喷洒在龙游石窟的多处围岩表面上,岩体结构明显致密,加固深度大于3 cm,围岩的弹性波速度比加固前提高了5%(淋水岩体)～10%(较干岩体),加固将近1 a时间,被加固的岩石表面和内部均未发现颜色的明显改变。     

龙游石窟5号洞室的破坏机理研究

龙游大型古地下工程洞室群具有大跨度、超浅埋的特点,其独特的结构形式和高超的施工工艺是我国古人智慧和创造力的结晶,也是世界地下空间开发利用的一大奇迹。已对外开放的5号洞室多处出现了开裂,且裂缝不断扩展。为了深入了解石窟围岩的破坏机理,为石窟的保护工作提供理论依据,基于三维地质扫描技术建立5号洞室的几何模型,利用RFPA-3D数值计算软件,对构成5号洞室的顶板、岩柱、洞口围岩的应力场分布规律以及变形破坏特征进行分析。研究发现,在洞口顶板产生拉伸裂缝,岩柱产生压剪裂缝。数值模拟结果中洞室顶板和岩柱的裂缝分布情况与现场调查结果吻合较好。研究结果可为5号洞室围岩力学行为的科学分析、预测及石窟的保护等提供依据。     

平遥古城墙基外侧砂岩的风化速度研究

岩石风化的研究一直受到地貌学家、地质学家和岩土工程学家的关注。暴露于自然环境下的石质文物(特别是不可移动文物)可认为是在当地环境下经历了一段较长时间的风化试验。作者利用自行研制的、具有较高精度的仪器,量测了平遥古城墙基底部的砂岩经过638 a自然风化后的风化丧失深度,得其风化丧失深度和最大风化丧失深度分别为8.03～32.30 mm和11.80～46.97 mm,并以此计算出相应风化速度分别为0.0125～0.0506 mm.a-1和0.0185～0.0737 mm.a-1。比较砂岩的风化速度,发现其受朝向控制:朝南、朝西、朝东和朝北的砂岩的平均风化速度值分别为0.0481,0.0377,0.0286和0.0220 mm.a-1。笔者认为上述风化速度的差异是由不同朝向的砂岩受到的太阳辐射不同造成的。     

云冈石窟龙王庙沟风化砂岩风化深度与风化速度环境磁学无损探测

风化深度是石窟等石质文物稳定性、耐久性评价和保护方案制定的重要依据之一。本文在定性观察的基础上,利用环境磁学便携式磁化率仪对云冈石窟风化砂岩进行了现场风化程度无损探测,提出了云冈石窟片状风化砂岩风化程度定量分级标准,并探测了云冈石窟龙王庙沟西侧崖壁砂岩的风化深度。认为云冈石窟片状风化砂岩风化程度分为5级,云冈石窟片状风化砂岩在风化退质过程中磁化率值具有先升高后降低的特征。龙王庙沟西侧崖壁水平钻孔ZK3、ZK6处砂岩的风化深度分别为400mm和570mm,相应的风化速度为0.26350～0.26882mm/a和0.37549～0.38306mm/a,离沟口直线距离对此处砂岩的风化具有控制作用。风化的主要影响因素是武周山南崖壁的卸荷裂隙十分发育,它不仅导致石窟寺岩体边坡的失稳,也为水的入渗和渗流,石雕表面盐类的运移和积聚提供了良好的通道,更进一步加速了石雕文物的风化。建议对武周山南崖壁表面岩体进行防风化处理,并修建保护性窟檐以减小风化营力的作用。     

龙游石窟与花山石窟比较研究

与身为世界文化遗产的我国西北著名三大石窟相比,龙游石窟和花山石窟这两大江南石窟呈现出完全不同的特点,石窟内文物较为少见,除保留有纹理清晰的凿痕和支撑石柱外,洞窟内较为空旷,与佛窟寺特点迥异。通过岩性分析、石材分布和实地调研,得证龙游石窟和花山石窟在外部特征、岩性、开凿技术、石材分布和用途上存在广泛的共通性,是自古以来的建筑采石场,所采石材广泛应用于附近民居及公共建筑中,并沿用至今。     

关于龙游石窟斜顶“设计”中工程科学问题的探讨

浙江省西部龙游县的龙游大型古地下洞室群由 24 个洞室组成,该洞室群开挖于 2000 年前。通过现场调查发现,龙游石窟不仅以其独特的“设计”方式(斜顶、熨斗形岩柱以及斜墙等)及其所蕴藏的岩石力学信息,闪烁着我国古人在地下工程科学和技术方面的智慧光芒,而且充满待解的疑团。正因为如此,它已引起许多岩石力学学家和工程地质学家的关注。作者从现场工程地质调查和三维数值计算入手,对龙游石窟的斜顶“设计”所蕴含的工程科学问题进行了分析。结果发现:(1) 从工程地质调查入手,龙游石窟各洞室顶板的倾向和倾角基本与岩层的倾向和倾角一致,这就说明斜顶“设计”是古人在满足某种建造目的的前提下巧妙运用地下结构的特点和地质条件的产物;(2) 三维数值计算结果表明,斜顶“设计”可以有效地改善洞室围岩的应力条件,减小顶板下沉量和边墙的侧向外鼓变形,这对洞室的稳定都极为有利。由此可见,古人所采用的斜顶设计是一种很好地解决超浅埋问题的方法,从中可以看到古人的智慧。     

龙游石窟砂岩在不同含水状态下的弹性波速与力学性能

 为研究水环境变化对龙游石窟风化破坏的影响,进行不同含水状态下砂岩的力学性能和弹性波测试,分析在不同含水条件下砂岩的应力–应变曲线、峰值强度和弹性模量的变化规律。分析结果表明：含水率对岩石的应力–应变曲线、峰值强度和弹性模量等力学性质有显著影响,随着含水率的增加,应变软化特性弱化,峰值强度和弹性模量呈指数减少。弹性波速的测试结果表明,单轴抗压强度与波速具有线性关系;含水率为1.5％时,弹性波速出现反常,降低到一个很低的值,主要原因是砂岩中含有较多膨胀性的黏土矿物;各向异性受含水率的影响并不明显;干燥、稳定的环境有利于洞室的保护。     

冻融循环下钙质砂岩力学特性及其损伤劣化机制的试验研究

通过室内试验的方法,研究了水化学溶液和冻融耦合作用下砂岩的损伤劣化机制和物理力学特性。对浸泡在不同的化学溶液条件下的砂岩分别开展冻融循环试验研究,并对不同冻融循环次数下砂岩的物理力学特性进行量测。研究发现:不同水化学溶液和冻融循环耦合作用下,砂岩试样损伤劣化模式不同,2种主要模式为颗粒剥落、片落模式和裂纹模式。强酸性环境下(pH=3.0),砂岩物理力学特性的冻融循环损伤劣化程度最大,强碱性环境(pH=12.0)次之;在中性至弱碱性环境下,其冻融损伤劣化程度虽然有一定的缓解,但仍随着循环次数的增加而不断加剧。Na_2SO_4溶液的浓度越大,砂岩试样冻融系数的降低速率越大;0.01 mol/L NaHCO_3 pH=9.0下砂岩试样的冻融循环劣化程度相对0.01 mol/LNa_2SO_4 pH=9.0下小;岩石的冻融损伤劣化与其所处的水化学环境密切相关,水化学溶液对砂岩有一定的化学腐蚀作用,水化学溶液与冻融循环的耦合作用对岩石的损伤劣化是相互促进的,共同影响着砂岩的损伤劣化程度。     

石窟顶板流变断裂过程的数值模拟与反演分析

龙游石窟5号洞顶板在多处有破坏痕迹和离层变形，经现场调研和实测，在洞室出口处顶板离层变形达75～78mm，侧面岩层出现悬臂梁式的破断现象。为了探讨龙游石窟5号洞顶板破坏过程，了解洞室的长期稳定性，基于最大拉应力追踪法和岩石断裂过程的反演数值模型，利用现场实测破坏形态及变形数据，对5号洞进行了流变断裂过程的数值模拟与反演分析。在反演分析过程中，运用正交试验方法，设计了27种数值模拟方案，通过正交试验设计的直观分析，获得了洞室顶板岩层与薄夹层的流变参数和其他敏感参数的最佳组合方案。利用所获得的参数最佳组合方案，对洞室进行了长期稳定性分析和流变断裂过程的数值模拟，数值模拟结果表明，在洞室出口处顶板离层变形达54．24mm，断裂部位与现场破断部位基本相同。此外，流变模拟分析中出现在洞室深部的顶板离层也十分明显，这一现象与现场观察到的表观变形形态比较相近。     

卤水侵蚀下高延性混凝土力学性能试验及强度衰减模型研究

为了研究高延性混凝土(HDC)在卤水侵蚀作用下的基本力学性能变化规律,以3种氯盐溶液(5％,10％和15％NaCl溶液)和3种卤水溶液(5％NaCl+5％Na2SO4,5％NaCl+10％Na2SO4和10％NaCl+5％Na2SO4溶液)为侵蚀介质,对HDC试件进行卤水长期浸泡(共360d)试验,分析了不同浓度的卤水...     

H型钢开坯轧制变形分析

借助有限元分析软件MSC SuperForm2 0 0 2对H型钢开坯轧制进行了模拟。分析了金属变形特点和轧件充满情况。研究表明 ,箱形孔中轧件腹板的变形与宽展较小 ,异形孔中轧件腹板与翼缘的的变形很不一致 ,腹板出变形区后厚度存在反弹增加现象。异形孔中轧件不能很好地充满孔型 ,异形孔中轧制压力较大。     

建筑物纠偏常用方法及其应用

根据以往的一些建筑纠偏的工程经验 ,本文总结了建筑物倾斜原因及对几种常用的建筑物纠偏方法进行了分析和探讨 ,并列举了相应实例 ,以供有关设计人员参考。     

中科院图书馆、档案馆工程钢结构连廊吊装方案的选择

通过对中科院图书馆、档案馆工程钢结构连廊吊装方案的讨论 ,针对在市区钢结构施工中受到的外部环境的制约因素 ,探索了一种在市区进行大跨度钢结构施工的方案 ,并提出了建议 ,可为类似工程提供参考。     

基础大体积混凝土粗骨料的选择

骨料的粒径大小和骨料的品种不同,对基础大体积混凝土的抗裂性影响较大,骨料的粒径增大,将影响到混凝土的极限拉伸能力,骨料品种的热胀系数过大,也将影响到基础大体积混凝土的抗裂性,为提高基础大体积混凝土极限抗拉能力应选择合适骨料粒径和骨料品种,并进行最佳级配。     

倾斜撑杆式索穹顶结构节点及张拉模拟

分析了索穹顶结构节点的特点,设计了适合倾斜撑杆式索穹顶的节点形式。另外对倾斜撑杆式索穹顶结构的施工张拉方法进行了探讨和研究。利用有限元分析软件对3类施工张拉方案进行模拟,分析内力变化规律,评价各种张拉方案的施工可行性,并给出了建议张拉方案。     

关于浓差能本质及浓差能理论转换效率的再研究

浓差能是一种具有许多独特优点而表现形式较为抽象的新型能源,目前已日益引起人们的兴趣和重视。本文在文献(3)基础上,对浓差能本质及浓差能理论转换效率作了进一步的研究,内容包括两方面:1)对浓差能与机械能在本质上完全一致的观点提出了较严格的证明;2)推导出以膜法为基础的浓差能理论转换效率公式,指出任何理想转换机器在其最大功率输出点处的转换效率均不可能超过η=K/(1 K),这里K是与渗透过程有关的参数。     

某图书馆圆形楼盖设计

本文介绍了黑龙江省铁力市第一中学图书馆圆形预应力井式梁板楼(屋)盖应用SAP2 0 0 0软件及有关规范的设计过程。给出了该预应力井式梁板结构的材料选择、预应力工艺选择、预应力筋的线型选择、荷载取值与内力计算、预应力筋与非预应力筋的选配等设计计算的思路和方法,可供建造同类工程时参考。     

脆性岩石扩容起始应力预测——以花岗岩和闪长岩为例

 采用TAW–2000电液伺服岩石三轴试验机,通过32组花岗岩和闪长岩的物性及单轴压缩试验测试,获得岩石的特征物理力学参数。在此基础上,揭示岩石扩容起始应力与弹性模量、泊松比和孔隙度的关系,建立花岗岩和闪长岩的扩容起始应力预测方程。研究结果表明：(1) 弹性模量作为岩石的弹性基质刚度的反映,包括颗粒间的接触刚度和颗粒间基质的刚度,孔隙度作为岩石内部孔洞空间的体积测量指标,是岩石内初始的微裂纹、微孔洞及张开裂纹的综合反映,一定程度上可以反映初始损伤的程度,二者与岩石的扩容起始应力密切相关;(2) 扩容起始应力与弹性模量呈正相关,而与孔隙度呈负相关,当弹性模量最小而孔隙度最大时对应最小的扩容应力值,反之调整;(3) 通过逐步数据拟合分析得出扩容应力的预测模型,通过与试验结果的对比分析,证明预测模型的可靠性。在弹性模量、孔隙度和泊松比已知的前提下,可以先验地对扩容起始应力进行预测,为扩容起始应力的求解提供一条新的思路。     

节点法一些具体问题的处理

本文阐述城市煤气管网水力计算节点法的基本原理以及在实际应用中一些具体问题的处理方法。     

蜂窝梁的挠度影响因素分析

对蜂窝梁挠度的4个影响因素:蜂窝梁的扩张比,孔的类型,蜂窝梁的高跨比,剪跨比进行分析比较,并与等截面实腹式梁的挠度进行对比,得出蜂窝梁的扩张比、高跨比对挠度影响较大,并指出蜂窝梁扩张比的合适范围及挠度扩大系数α值的变化规律。