沟槽式高填黄土明洞卸载模型试验研究

 为研究不同卸载措施下沟槽式高填黄土明洞垂直土压力、土体沉降变化规律,通过室内模型试验,对不同方案下的卸载效果进行对比分析。结果表明：增大填土边坡坡角、明洞顶设置低压实土、铺设土工格栅、提高明洞两侧填料压缩模量可减小明洞洞顶土压力,其中,增大边坡坡角卸载作用最优。与无边坡相比,明洞洞顶垂直土压力卸载率可达20.6%,若与低压实土形成的土拱效应及土工格栅的“提兜效应”相结合,有利于进一步减小明洞洞顶垂直土压力。同时,填土高度较低时,垂直土压力接近均匀分布;随着填土高度的增大,垂直土压力分布曲线随距明洞中轴线距离的增加呈先减小后稳定的趋势;低压实土的设置使明洞顶虚实土接触附近垂直土压力分布曲线出现突变。研究成果可为沟槽式高填黄土明洞卸载措施的设计和施工提供参考依据。     

露天煤矿冻岩边坡饱和砂岩冻融损伤试验与劣化模型研究

 高海拔多年冻土区露天煤矿岩质边坡常年处于冻融交替环境中,边坡浅部病害显著。为了分析边坡上岩石在冻融环境中的劣化规律,利用采集于木里地区露天矿边坡钻孔中的砂岩试样进行了室内饱和冻融循环试验,并建立了饱和岩石冻融劣化的理论模型。岩样冻融循环试验结果显示随着冻融循环次数的增大,饱和砂岩的微裂隙率逐渐增大,单轴和三轴抗压强度以及表示岩石质量的常见物理参数逐渐降低。基于岩石在冻融循环过程中的微裂隙变化,提出并推导了微裂隙扩展因子,理论建立了岩石强度随冻融循环变化的劣化模型和本构关系,利用劣化理论模型所计算的岩石强度与试验结果吻合较好。分析岩石微裂隙的变化规律,可以获得饱和砂岩在冻融循环环境中的劣化是由于岩石内部的微裂隙在水成冰相变过程中产生的巨大复合应力超过了岩石微裂隙开裂强度,而导致微裂隙逐渐失稳扩展,岩石整体性被削弱等结论。     

扶壁式挡土墙水位骤降情况下稳定性及受力研究

以汉江白河县不同断面形式扶壁式挡土墙为例,设定不同水位降幅比n来模拟不同情形下挡土墙前后水位的动态变化,将理正设计软件和ANSYS有限元分析软件结合,计算不同墙前墙后水位组合下挡土墙的稳定安全系数和拉应力值。分析结果发现:水位骤降情况下,挡土墙稳定不利水深发生在水位降落过程中;墙后填土和挡土墙同高时,抗滑稳定性和抗倾覆稳定性的不利水深分别在挡土墙底部以上1/5~2/5和1/2处,受力不利水深变化范围较大;挡墙有悬臂段时,其抗滑稳定性和抗倾覆稳定性的不利水深分别在挡土墙底部以上1/5和1/4~2/5处,受力不利水深为墙前最大水深,且最大拉应力出现在悬臂段根部。初步提出了扶壁式挡土墙水位骤降情况下的稳定性和受力不利水深与墙高比取值的建议范围,给出了不同形式扶壁式挡土墙在水位骤降情况下的最大拉应力区,可供相关工程借鉴。     

采空塌陷区管道最大轴向应力计算及统计分析

采空塌陷对埋地油气管道的安全完整性构成了严重威胁。为此,在分析采空塌陷区管道变形基本特征和简化采空塌陷区管道半空间受力分析模型的基础上,对非沉陷区和沉陷区分别构建了计算模型,计算了不同工况条件下不同塌陷区长度、不同沉降量所对应的管道内部最大轴向应力,根据相关规范并采用最小二乘法,分别得出了只考虑管道内压不考虑强度折减系数和既考虑管道内压也考虑强度折减系数的沉陷区长度与对应的管道极限下沉量的统计关系,并得出以下结论：①在开采沉陷区,当没有发生塌陷时,埋地管道所承受的应力主要是其内压产生的轴向拉应力;②而当发生塌陷时,埋地管道所承受的应力主要是其内压和因塌陷产生的管道轴向拉应力之和;③在沉降区边缘的管道上部承受的应力值最大,其次是沉陷中心的管道下部,并承受着拉伸应力;④沉降盆地边缘的管道下部和沉陷中心的管道上部承受着压缩应力。     

基于体积法的不同孔隙率下钢渣取代率对透水混凝土力学性能的影响

采用钢渣等体积取代碎石,通过体积法将透水混凝土试件的孔隙率控制为15%、20%、25%,研究在不同孔隙率时,钢渣取代率对透水混凝土抗压强度、透水系数的影响;观察透水混凝土的破坏断面,分析在不同的孔隙率下,其破坏形式与破坏机理。结果表明：随着钢渣取代率的提高,透水混凝土的抗压强度均有所提高,其抗压强度的提升与骨料整体强度的提升有关;采用钢渣取代碎石明显改善了透水混凝土骨料处发生断裂破坏的情况,孔隙率越小,其改善效果越显著,建议采用提高骨料整体强度的方法来改善小孔隙率透水混凝土的抗压强度;透水系数与钢渣取代率无明显关系,主要受孔隙率大小影响。     

单向及多向浸水条件下泥岩膨胀变形试验研究

泥岩浸水膨胀变形将导致构筑物地基上拱病害,为研究浸水方式对膨胀土膨胀变形的影响,以兰新铁路第二双线一处典型膨胀泥岩为研究对象,通过单向浸水(包括上部和底部渗透)和三向浸水方式进行了重塑泥岩膨胀变形试验。试验结果表明:不同浸水方式下土体达到膨胀稳定的时间不同,三面浸水方式较单向浸水方式下所需时间短。试验初期单向底部浸水膨胀变形速率较顶部浸水时小,三向浸水膨胀变形速率随注水孔增多而增大。通过试验数据进一步分析发现,三面浸水方式下膨胀变形量与浸水过程吸水量呈良好幂指数关系,单向浸水两者呈良好对数关系,土体浸水方式对膨胀量计算模式有重要影响。通过对比不同浸水方式下膨胀速率及膨胀变形量变化规律,为膨胀土地基设计和预警提供理论支撑。     

纵向分段对称非均匀锈蚀梁非线性实用分析方法

在纵向均匀锈蚀钢筋混凝土梁非线性实用分析方法研究的基础上,根据实际工程中受拉钢筋纵向非均匀锈蚀钢筋混凝土梁的特点,将锈蚀梁沿梁长分为三个特征区间（其中跨中锈蚀率较大为一个特征区间,梁两端锈蚀率较小各为一个特征区间）,推导出双对称集中荷载作用下纵向非均匀锈蚀梁承载力及变形计算公式,建立纵向非均匀锈蚀梁非线性实用分析方法,编制Fortran计算程序,并对一实验梁进行了计算,结果表明,该实用分析方法计算结果与试验梁测试结果吻合较好,验证了所提出的非线性实用分析方法的正确性与有效性。     

水力空化降解苯酚、二甲苯试验研究

采用多洞孔板作为水力空化的发生装置,研究了水力空化对苯酚、二甲苯的降解效果。通过试验,得出了苯酚浓度为30~40mg/L时,其降解率最高可达39.1%,二甲苯浓度为3.0~3.6mg/L时,其降解率最高可达55.35%;酸性条件较中性、碱性条件更有利于苯酚、二甲苯的降解;随着水力循环时间的延长,苯酚、二甲苯的降解量呈增大趋势。     

聚氨酯涂膜弹性模量的AFM测定及微观结构分析

为测定聚氨酯涂膜的弹性模量,建立了正三棱锥形态原子力显微镜（AFM）探针与涂膜的力学接触模型。同时,通过分析AFM的力学测试曲线,得出了探针与涂膜之间的力-压痕深度关系,并将其与力学接触模型相结合,确定了涂膜的弹性模量。此外,通过正电子湮灭技术测试了涂膜的微观结构,并与其弹性模量进行了对比分析。最后,采用灰色关联理论对微观结构参数与涂膜弹性模量的相关性进行了研究。结果表明：涂膜的弹性模量测定结果为6.118～6.917 MPa,与现有文献中聚氨酯涂膜弹性模量的研究结果一致,证明该方法测定结果准确。由于自由体积尺寸及含量的增大降低了基材对其分子链段运动的限制能力,故涂膜的弹性模量与其自由体积孔径及自由体积分数均呈负相关性,其中,涂膜的自由体积平均孔径对其弹性模量的影响程度更高。     

Halbach阵列在混合径向磁悬浮轴承中应用设计与特性分析

针对混合磁轴承传统偏置永磁结构永磁体承载能力不高、涡流损耗较大等问题,提出一种2极3段式Halbach磁环阵列型偏置磁场结构,运用ANSYSElectronicsDesktop软件建立其2D、3D有限元仿真模型,仿真结果表明其单边聚磁效果明显增强。进一步研究了极弧系数、磁化夹角、主副磁极拓扑结构等关键设计参数对Halbach混合径向磁轴承磁悬浮力的影响规律,给出了提高永磁体利用效率、降低涡流损耗的参数设计方法。