浅析结构中新老混凝土黏结对建筑物的影响

对影响新老混凝土黏结面断裂性能的主要因素进行了简要分析,给出了新老混凝土表面处理方法及黏结材料的特性和作用。     

不同应力水平下混凝土渗透性的试验研究

介绍用瞬态法测定混凝土渗系数的原理和方法。对两种混凝土进行了不同应力水平下的渗透试验，对混凝土在不同应力水平下的渗透特性作了初步分析，得到了渗透系数与应力的试验公式。     

芯样混凝土抗渗等级快速测定装置及方法

针对在役混凝土工程无法通过钻取芯样进行抗渗等级试验这一问题,通过分析标准抗渗试验设备及方法的不足,研制了一种适用于小直径圆柱状芯样抗渗试验的装置,并利用抗渗工能值与抗渗等级之间的关系,建立了采用新装置快速测定抗渗等级的方法。新装置具有制样方便、测试快速的特点,可以在工程应用中推广。     

立井井壁接茬存在问题研究及提高接茬质量的方法

立井井壁接茬是立井施工及使用过程中最易出现问题的环节,最常见的就是漏水。由于接茬缝上下两侧混凝土浇筑有先后,导致硬化进程不同,从而出现接茬薄弱面。利用新老混凝土粘结界面理论,分析接茬界面处的抗拉、抗压、抗剪性能,说明此处为受力薄弱面。并给出了提高接茬粘结强度的方法,从而减小了接茬缝变大甚至破裂的危险。     

含裂隙茅口灰岩渗透特性的试验研究

为了分析不同载荷作用下茅口灰岩的渗流规律,采用MTS多功能岩石力学试验系统对岩样进行定轴压、变围压作用下的渗透特性试验研究,利用瞬态渗透法测试茅口灰岩的渗流特性,采用孔隙压力差单一时间序列,计算出非Darcy流的渗透参数(渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数)。研究结果如下:茅口灰岩的裂隙流具有非Darcy效应;在定轴压作用下,随着围压的不断增大,岩样的渗透率不断减小,并趋于平缓;岩样的渗透系数与体积应力呈指数衰减关系,当体积应力较小时,岩体的渗透系数受体积应力作用较为敏感,而当体积应力较大时,对渗透性的影响敏感性降低;渗透系数、体积应力与渗透压差之间满足指数关系;当体积应力从14 MPa增加到32 MPa过程中,非Darcy流β因子在0附近波动,加速度系数在50×10-20m-1附近波动。     

锚杆局部黏结-滑移特性与围岩的相关性研究

为了探究围岩介质对锚杆局部黏结 滑 移 特 性 的 影 响,以两种不同类型的砂岩和钢管作为围岩介质制备锚固体 进行中心拔出试验,分析了锚固体拔出失效形式、载荷 位 移曲线、黏结应力沿锚固长度的分布特征。研究发现:锚固 体拔出的失效形式表现为劈裂破坏与拔出破坏;锚固力与围 岩的强度呈正相关,由大到小依次为钢管、黑砂岩、黄砂岩; 载荷 位移曲线表现出明显的阶段性特征,曲线第一阶段的 斜率与围岩相关;锚固界面滑移弱面形成于第一阶段结束 时,且滑移弱面形态决定了曲线随后的发展趋势;随着拔出 载荷的增加,黏结应力由沿界面均匀分布向非均匀分布过 渡,黏结应力峰值位于锚固段自由端附近,峰值强度与围岩 强度呈正相关。基于锚固体物理模型,探讨了围岩条件对锚 固界面黏结 滑移特性的影响机理。试验结果可以为不同 围岩条件锚固系统载荷传递机制和现场支护设计提供参考。     

岩石-混凝土两相介质胶结面粗糙系数的分形描述

针对润扬长江公路大桥南汊悬索桥锚碇胶结面抗剪强度（抗剪强度的大小与胶结面粗糙度紧密相关）取值问题,采用室内控制粗糙系数试验的方法,测试了不同粗糙度的花岗岩与混凝土胶结面的抗剪强度.从形态数学原理出发,建立了均方根坡角法(ARMSS)测算岩石与混凝土胶结面轮廓线的分维数,定量描述其粗糙程度.岩石与混凝土胶结面粗糙系数(J_RC)可由分形维数D与分形截距A来确定,通过分形分析可以定量估计岩石力学中的J_RC值.     

颗粒堆积型多孔介质非线性渗流的试验研究

采用SLB-1型应力应变式三轴剪切渗透试验仪对颗粒型多孔介质试样进行了恒围压与恒轴压不同孔隙压力条件下的渗流试验,考虑到颗粒型多孔介质渗透系数依赖于孔隙改变的特点,提出渗透系数的非线性数学模型。研究结果表明,渗流过程分为非稳定与稳定渗流两个阶段;渗透系数随着轴压和围压的减小由非线性逐渐趋于线性;一维稳定渗流问题的理论推导表明试样内部孔隙压力梯度具有非均匀性。结合试验数据,采用最小二乘法确定了渗透系数理论模型的待定参数,利用非线性数学模型与Darcy定律计算得到的渗透系数之比约为2.5倍。     

裂隙煤体渗流力学特性试验研究

煤体裂隙的存在会严重影响其渗流特性.基于裂隙中的水流运动规律,通过施加平行于裂隙面和垂直于裂隙面2种应力不同方向来研究不同荷载方向和大小对含裂隙煤体渗流特性的影响.试验结果表明:(1)当应力方向垂直于裂隙面即时,试样渗透系数会随着应力的增大而减少,且加载初期下降速率较快,之后下降速率逐渐减少,渗透系数与法向有效应力呈负指数关系.(2)当应力方向平行裂隙面时,由于试样的有效水力隙宽增大,阻碍流体流过的能力降低,因此渗透系数会相应的增大,且渗透系数与侧向有效应力呈指数关系.在试验的基础上利用专业绘图软件绘图并对2类数据拟合所建立的负指数和指数关系式能很好的反应渗透系数与有效应力的关系.     

三维应力场中煤渗透特性试验

利用电液伺服岩石力学试验系统,进行了煤样全应力应变渗透试验,分析了应力应变对煤样渗透特性的影响。试验结果表明,垂直应力σ1(即轴向压力p1)对渗透系数的影响最大,其对煤体透气性的变化起着决定性作用。     

高地应力条件下高压空气爆破卸压增透技术实验研究

为探索高地应力条件下的非常规卸压增透技术,研究了深部矿井高压空气爆破卸压机理,分析了地面与井下气爆致裂煤体的差异性,构建了高地应力条件下高压空气爆破卸压范围的理论计算模型,以丁集煤矿为工程背景,理论计算了气爆致裂煤体的卸压范围;详细介绍了高压空气爆破技术与装备,开展了高压空气爆破的地面实验,得到了有、无位移约束2种条件下混凝土试件气爆破坏效果与破坏特征,分析了气爆压缩波反射作用对试件的破坏影响作用;开展了丁集矿的井下现场试验,研究了气爆卸压增透效果,分析了气爆前后钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量、衰减系数与透气性系数的变化特征,结合以往经验类比与理论计算,得到了气爆后卸压增透的最佳范围。研究结果表明:在气爆压力达到60 MPa左右时,有、无位移约束的混凝土试件破坏程度很高,主要呈现出径向断裂特征;在淮南丁集煤矿气爆后的煤层钻孔瓦斯流量是无气爆的6～8倍,瓦斯抽采量是气爆前的4～7倍,透气性系数是未气爆的5～1 050倍,衰减系数是未气爆的0.4倍,气爆的最佳卸压增透半径不超过2 m;首次气爆使爆孔周围煤体的力学性质得到弱化,相当于爆孔周围发生了卸荷效应,在二次气爆与高地应力共同作用下形成了较大的松动破坏范围,从而达到卸压增透目的。     

灌注桩混凝土界面检测仪器的研发

灌注桩混凝土与泥浆界面检测一直是困扰施工行业的难题,常规的手工量测误差随着空孔段的加深越来越大。利用混凝土的密度和电阻抗与其它介质不同的物性原理,研发了灌注桩混凝土界面自动检测仪,介绍了仪器的主要结构组成、软件设计、现场试验等。试验结果表明,该检测仪器能够有效解决灌注桩混凝土灌注过程中混凝土与泥浆界面检测问题,具有很好的经济、社会效益。     

部分包裹混凝土轴压柱的局部屈曲性能

对部分包裹混凝土的H型钢轴压柱翼缘板的局部屈曲性能进行了理论分析。根据小挠度理论,采用迦辽金法计算出了在均匀压力作用下具有刚性支撑的翼缘板的局部屈曲应力,得到了部分包裹混凝土的H型钢轴压柱翼缘板的局部屈曲系数。     

回采巷道煤体荷载传递机理及其极限平衡区的研究

基于支承压力作用下回采巷道两帮煤体的力学模型,分析了煤体与顶底板界面应力、煤体轴力的基本分布规律,首次对煤帮水平位移进行了力学推导,建立了极限平衡区宽度新的理论计算公式,讨论了塑性条件下煤帮极限平衡区宽度的主要影响因素。结果表明：① 极限平衡区煤体的垂直应力、顶底板与煤层界面的剪应力及其水平压力均呈双曲函数分布;② 煤帮处煤体垂直应力的大小随巷道高度及顶底板与煤层界面力学参数的改变而改变,其水平位移与弹塑性界面的侧压力系数、峰值应力及煤体极限平衡区宽度成正增长关系,与煤体综合弹性模量成反比;③ 煤体极限平衡区宽度与巷道埋深、上覆岩层平均容重、煤体与顶底板界面的强度参数、应力集中系数及侧压力系数、巷道高度及煤体综合弹性模量密切相关,随巷道埋深和巷道高度的增加而增大,随煤体与顶底板界面内摩擦角和黏聚力的增加而减小。最后,通过工程实例,验证了分析结果的合理性。     

煤矿顶部隔水性能多尺度评价

为了确保煤矿开采的安全,基于水文地质特征分析设计了煤矿顶部隔水性试验。根据研究区的实际情况,从隔水层和含水层2方面分析了研究区的水文地质特征,基于井下压水试验设备的特点,选择单回路测试装置在煤矿顶部开展压水试验,根据压力—流量曲线的类型及特点,测试了煤矿顶部的隔水性。测试结果表明,Q18钻孔附近的前27.5 m段存在2段非层流现象,分别为521.2～526.7 m和532.2～537.7 m,而其他3段的透水率在0.42～0.63 Lu,具有较弱的透水率,压水试验说明煤矿顶部的透水率较弱,但是隔水性能较好;在渗透系数计算结果中,煤矿顶部的渗透系数在0.000 430 8～0.000 687 4 m/d,说明测试段的透水性极弱,而隔水性较强,保证了煤矿生产的安全。     

基于早龄期荷载及负温耦合作用下的仿钢纤维井壁混凝土性能的研究

在井壁施工期间,随着井筒穿越冲积层厚度的增加,井壁混凝土所受到的冻结应力、自重应力等各种早龄期荷载也随之增加,这些荷载极可能对早龄期混凝土产生不利影响。笔者首先通过空间轴对称问题的弹性力学解答得到施工期间井壁混凝土所受早期荷载的具体数值;以此为基础,自行设计应力加载装置,研究早龄期荷载及负温耦合作用下,仿钢纤维的加入对冻结竖井井壁C60混凝土抗压强度、氯离子扩散性能的影响,并对其机理进行了探讨。结果表明：在早龄期荷载和负温耦合作用下,随着早龄期荷载的增加,抗压强度明显下降,氯离子扩散系数大大的提高,混凝土的渗透性由“中”变为“高”;在混凝土中掺入仿钢纤维后可明显增加混凝土在早龄期荷载和负温耦合作用下的受荷载能力以及抗氯离子的渗透性能。     

裂隙岩体渗透特征的研究

采用力学理论研究了裂隙岩体渗透系数随埋深及水压力的变化规律，得出渗透系怀埋深水及水压力的关系式。另外，将裂隙岩体介质假设为互相平行的几组裂隙网络，提出了应力与渗流的耦合模型，得出了裂隙岩体与三向应力的关系式。     

DP590激光胶接点焊正交试验及胶层气体的排出

本文以1.5 mm厚DP590钢板为试验材料,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,设计三因素三水平正交试验,分析不同焊接工艺参数对接头焊接质量的影响;建立激光胶接点焊接头的Euler分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中结瘤缺陷的形成机制;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对DP590板材激光胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明：焊接功率对接头力学性能指标影响最大,焊接时间次之,离焦量的影响最小;仿真结果显示胶层气化后的高压气体从上下板之间的空隙排出,还有一部分从熔池中冲出,并留下气体排出后的气化层区;结合A扫信号与C扫描图像分析,将胶接接头分为焊核区、热影响区、气化层区及胶层区,证实了激光胶接点焊过程中存在胶层气化后的气体排出的现象的存在,超声检测分析与仿真结果相吻合。     

Study and application of a new type of foamed concrete wall in coal mines

A new type of airtight wall with the combination of foamed concrete and pier support was designed in this study. Based on the theories and models related to the foamed concrete and blasting shock load, using the numerical analysis method, this study obtains the new material’s mechanical and destruction laws through analyzing its reaction to different conditions of load (mining and shock waves), airtight wall thickness (1.2, 1.5, 1.8, 2.1 m) and steel pipe diameters (400, 450, 500 and 600 mm). The results show that: ① foamed concrete can have very good suspension, and the pier column support is the main carrier of roof pressure; ② the damaged area of foamed concrete decreases as the foamed concrete thickness increases. Under impact loading, the thickness of the foamed concrete wall plays a more obvious role in retaining its integrity; ③ under the same mining pressure, the damage area increases as the steel pipe diameter increases; ④ with additional mining stress increase, under whether static load or impact load, the stress on the foamed concrete and steel pipe will also increase gradually, therefore the actual airtight wall design will need to be based on specific circumstances in steel stress.