基于XCT扫描图像的混凝土二维细观受压断裂模拟

为了研究混凝土细观层次断裂力学特性,对混凝土试件进行原位XCT扫描,基于扫描图像提出了具有真实内部结构特征的混凝土二维细观模型,并预先在水泥砂浆和骨料-水泥砂浆界面插入零厚度粘结裂缝单元用以模拟潜在的裂缝。通过对该模型进行混凝土单轴受压数值仿真模拟,讨论其裂缝的发展过程以及不同细观结构和相应参数对混凝土断裂损伤行为的影响。结果表明：数值模拟得到的混凝土二维模型抗压强度与试验测得的强度相接近;混凝土的抗压强度受到水泥砂浆和骨料-砂浆界面裂缝单元的绝对数值影响,其中水泥砂浆裂缝单元强度对材料强度起控制作用;骨料-砂浆界面裂缝单元强度与水泥砂浆裂缝单元强度的比率对裂缝衍生发展有显著影响。     

石灰改良黄土土水特征拟合模型及微观特性

黄土地区公路路基和建筑物的地基中往往要设置一定厚度的石灰改良黄土层,俗称灰土层,且该层土大部分处于非饱和状态。为了探究灰土层持水特性和微观特性,利用非饱和土固结仪、滤纸法以及扫描电镜对石灰改良黄土进行土水特征试验和微观试验,研究了不同压实度非饱和黄土的土水特征,基于V-G模型对不同压实度的土水特征模型进行了修正,提出考虑水-压实度耦合下的土水特征模型。同时,分析了不同压实度下石灰改良黄土的微观特性。研究表明：压实度对压实黄土和石灰改良黄土的土水特征曲线有一定影响,随着压实度增大,压实黄土和石灰改良黄土的进气值逐渐增大,持水能力增强。不同压实度的石灰改良黄土的土水特征曲线可以分别统一用归一模型表达,且模型能较好的描述其土水特征。通过扫描电镜试验,从微观结构上验证了压实度对土水特征影响结果的准确性。     

湿度和密度变化下伊犁黄土的压缩和湿陷特性

为揭示西风区伊犁黄土的变形特性,利用YS-I高压固结仪,开展了不同干密度和含水率下的双线法湿陷试验,探究了伊犁黄土的压缩特性和湿陷特性.研究结果表明:含水率越大、干密度越小,压缩屈服应力越小,压缩系数a1-2越大,δs-p曲线的软化性越强;湿陷系数与含水率、干密度均近似呈线性负相关;当干密度大于1.6 g/cm3时,伊...     

棉秆纤维EPS颗粒轻量土配合比设计

为满足湿陷性黄土地区海绵城市道路建设需求,研制了一种具有轻质、高强并兼具一定渗透性的棉秆纤维EPS颗粒轻量土作为路基换填材料。该轻量土由棉秆纤维、聚苯乙烯(EPS)颗粒、水泥、黄土和水混合而成。通过室内试验对不同棉秆纤维掺量及长度、不同EPS颗粒掺量及粒径、不同水泥掺量轻量土的密度、强度、变形和渗透性进行研究,进而设计棉秆纤维EPS颗粒轻量土配合比。结果表明:轻量土各成分中,EPS掺量和水泥掺量对轻量土密度的影响最大;水泥掺量与轻量土强度之间为正相关关系,与渗透系数之间为负相关关系;EPS掺量和粒径与轻量土强度之间为负相关关系,与渗透系数之间为正相关关系;棉秆纤维的加入改善了轻量土的塑性性能,并使轻量土的渗透性有一定程度的提高。各因素对轻量土强度影响的大小顺序为:水泥掺量>EPS掺量和粒径>棉秆纤维掺量和长度。满足湿陷性黄土地区海绵城市道路建设需求的棉秆纤维EPS颗粒轻量土最优配合比为:黄土∶棉秆纤维(长度9 mm)∶EPS颗粒(粒径0.5～1.0 mm)∶水泥∶水=1 000∶4∶18∶35∶400。     

基于增湿变形的渠道工程黄土渠基湿陷性评价方法

湿陷变形是黄土地区工程建设,特别是像渠道工程这样的行水建筑物必须面对的问题。我国目前实行的《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)在工程等级标准、上覆压力选择和湿陷等级标准等方面存在不适合渠道工程的缺陷。本文依托新疆一大型引水渠道工程(设计流量215.9 m3/s,黄土深度达到30 m),从渠道工程的特点出发,提出了基于增湿变形的渠道工程渠基黄土场地的湿陷性评价方法,以弥补现有规范的不足。实例应用表明,该方法按照实际上覆压力和增湿变形等方面进行分析,具有既符合渠道工程实际,又可以充分考虑渠道工程防渗层作用的优势。     

轻量土减重换填消减黄土湿陷的方法研究

湿陷性黄土地区海绵城市建设中存在路面透水要求与黄土湿陷的技术矛盾.现有的消除黄土湿陷方法不能同时满足适合线状工程、工程量小、允许雨水入渗等要求.从黄土湿陷是浸水与上覆压力共同作用、二者缺一不可的原理出发,在浸水不可避免的情况下,提出了采用轻量土换填减重、减轻上覆压力从而减小人行道与非机动车透水道路路基湿陷量的地基处理新...     

散体桩复合地基工后浅层加固优化技术研究

散体桩式复合地基的破坏形式主要为鼓胀破坏,而鼓胀破坏的主要原因是浅层桩间土对桩体的围护力不足,同时桩间土本身的承载能力也主要决定于浅层部位桩间土的力学特性。基于以上原理,提出散体桩复合地基工后浅层加固技术,即工后对浅层部位桩间土进行加固来提高复合地基承载力的方法;对比分析了加固前、后地基承载特性的变化,论证不同加固深度对地基承载力的影响,得出只要进行(0.5～1)倍散体桩桩径深度的浅层加固就可以大大提高地基承载力的结论,同时通过实际工程证明浅层加固技术合理性和有效性。     

“冻土—衬砌结构”非线性问题的简化算法与渠道结构优化

季节性冻土地区的渠道冻胀破坏非常严重。"冻土-衬砌结构"作用机制属于复杂的高度非线性问题,这使得数值计算在渠道结构设计和优化方面应用缓慢。本文提出了一种简化算法,该算法采用"初始位移法"模拟法向冻胀力,并通过定义摩尔库伦摩擦单元模拟冻土与结构之间的冻结摩擦作用。随后建立了渠道结构优化数学模型,基于APDL语言的二次开发建立了渠道有限元参数化模型,选取实际工程采用一阶算法进行了结构优化。研究结果表明:该方法简单实用,其计算结果与渠道实际破坏特征相符,可以用于渠道抗冻胀结构计算与设计;在最不利气象和水文地质条件下,结构优化后的断面可以保证渠道不产生裂缝,运行更安全;与传统的按照规范设计的断面对比,可降低6.7%的工程造价,对于整个灌区效益明显。     

含砾黏土的重复击实特性研究

利用不同风化程度、不同颗粒级配的碎石配置含砾黏土，并对其进行轻型击实试验，以探讨其在重复击实条件下的击实特性和颗粒破碎规律。结果表明，软弱颗粒含量高的含砾黏土在重复击实作用下，含砾黏土最大干密度增加，最优含水率减小，说明包含软弱颗粒的含砾黏土更易被击实；在5 mm以上粗颗粒均为软弱颗粒条件下，当粗颗粒含量较低时，重复击实对土样最大干密度影响较小，随着粗颗粒含量增加，重复击实条件下含砾黏土最大干密度随之增加。     

基于X 射线计算断层扫描图像的混凝土细观断裂模拟

对混凝土试块进行了X射线计算机断层扫描(XCT)原位试验,提出了基于XCT图像的细观有限元断裂模型。此模型利用微观XCT图像信息高精度地模拟混凝土中的各相组成材料,即骨料、水泥浆以及孔洞,从而考虑了真实材料的非均质性。采用零厚度黏结裂缝单元进行了断裂模拟,裂缝单元被预先嵌入到水泥砂浆中以及其与骨料的交界面处,用于表征潜在裂纹。这些裂缝单元采用应力-相对位移本构关系来表征骨料咬合、裂缝面间的摩擦以及材料的黏结等作用。对该模型进行了混凝土单轴受拉数值仿真,通过与文献中试验以及模拟结果的对比,初步证实了该方法的有效性。