现浇混凝土-冻土接触面冻结强度直剪试验研究

关于混凝土-冻土接触面的力学强度研究多集中于预制成型混凝土样(块)与冻土接触面的力学试验研究,而与工程实际更为接近的冻土中现浇混凝土、冻结稳定后混凝土-冻土接触面的力学强度研究则少有涉及。基于冻土中现浇混凝土的试验方式,开展了不同水灰比、含冰量及冻土温度条件下,混凝土-冻土复杂接触面冻结强度的直剪试验研究。结果表明:试验条件下,由于混凝土中粗、细骨料导热系数及水化热侵蚀强度不同,冻土中现浇混凝土会导致混凝土-冻土接触面发生起伏变化。受该因素影响,粗糙接触面较光滑接触面的冻结强度增大71.9%。粗糙接触面引起的应力集中,使得剪应力在剪切破坏过程中出现间歇性增大、跳跃。在冻结强度构成中,随接触面粗糙程度的增大,φ值对冻结强度增长的贡献要大于c值。水灰比由0.4增至0.6,混凝土导热系数降低,生成接触面趋于光滑,冻结强度减小;土体含水量由15%增大至30%时,冻结强度增大,含水量继续增大至40%时,冻结强度减小;在不同温度条件下,整体呈现冻土温度降低冻结强度相应增大的趋势。基于上述结果,多年冻土区灌注桩设计时,建议混凝土采用0.4~0.5水灰比。

中俄原油管道沿线典型土样冻胀性试验研究

中俄输油管道穿越约500 km的多年冻土区,管道沿途地形起伏,水系和沼泽发育,使得管道工程地质条件复杂.沿线地貌单元主要可分为沼泽湿地、阶地、河漫滩、坡地以及基岩山脊等5种,不同地貌单元的岩性和冻土赋存条件均不相同.选取各地貌单元的典型土样进行颗粒分析、冻胀率等试验,分析了土样冻胀率与天然含水率、干容重、粘粒含量之间的关系.结果表明:全-强风化花岗岩冻胀率最小,冻土工程地质条件最好;含有机质粉质粘土冻胀率最大,管基需要进行特殊处理;粘土和粉土冻胀率介于二者之间,对管基进行常规处理即可.该试验定量评价了中俄输油管道沿线不同地貌单元的冻胀性,为管道在确保工程长期稳定性的基础上,选择经济、环保的施工方式提供了试验依据.

中俄原油管道(漠河—大庆段)地基土融沉稳定性评价研究

中国-俄罗斯原油管道工程(简称中俄原油管道)规划全长1,035 km,中国境内段965 km,俄罗斯境内段70 km。中俄原油管道(漠河—大庆段)穿越约500 km多年冻土区,沿途地形起伏,水系和沼泽发育,冻土工程地质条件复杂,影响因素多样。提出以管道地基土的最大融沉变形量为评价准则,以多年冻土的年平均地温和含冰量为评价指标,对多年冻土进行工程分类,并依据分类结果进行评价。依据计算结果以-1.0℃和-2.0℃对中俄原油管道沿线多年冻土进行冻土工程分类。具体分为:稳定型、过渡型、高温不稳定型(-1.0^-2.0℃)以及极高温极不稳定型(≥-1.0℃)。分别对应良好、较好、不良以及极差评价结果,并以此为基准选择传统埋设、埋设、埋设+换填、埋设+换填+隔热或架设等管基设计原则。对管道沿线约430 km多年冻土区进行了详细和逐段的评价。评价结果表明评价指标简单、实用,评价结果合理、恰当,可推荐在其它多年冻土区类似管道工程中使用。

中俄管道(漠河-乌尔其段)多年冻土环境工程地质区划和评价

在汇总大量勘察资料的基础上,充分考虑冻土区输油管道工程的特点,以及管道与冻土之间的相互作用和过程,重点阐述中俄输油管道沿线多年冻土环境工程地质条件,确定出中俄管道沿线冻土环境工程地质区划原则和指标。按不同类型多年冻土的区域分布规律及面积比率,并考虑地温、厚度及植被变化等特征,分成4个冻土工程地质区,即漠河—瓦拉干片状冻土区、瓦拉干—劲松大片融区的多年冻土区、劲松—加格达奇岛状多年冻土区和加格达奇—乌尔其零星多年冻土区。然后按多年冻土含冰(水)量类别,并兼顾土层冻胀、融沉分类级别,又在4个区内共划分出151个冻土类别地段,依次按区分级进行评价,最后将这151个地段归纳为4种类型的工程地质地段:良好、较好、不良、极差。

微生物对冻土生境的适应以及对全球变化和寒区工程扰动的响应:进展与展望

多年冻土这一极端的生境中,温度、营养物质、冻融过程等因素深刻影响和限制着冻土中微生物生理、代谢途径和生态结构.低温胁迫下,冻土中微生物从形态、生理和生化水平发展了特殊的耐受机制.冻融过程对细胞产生直接危害,并通过调节水盐、营养条件输送而间接地影响微生物活动.寒区工程扰动下垫面和周边一定范围内冻土的水、热、力学平衡,由此也改变了微生物赖以生存的微环境,破坏了地表植被和下伏冻土中微生物的联系.寒区油气管道泄漏后严重地污染土壤,并毒害和抑制冻土中微生物.冻土区微生物数量及生物多样性的波动与冻土的后生冷生作用以及生物地球化学循环密切相关.它们可能记录了冻土的发育、全球变化和生态环境变迁的重要信息.全球变暖背景下,冻土区微生物对有机碳和温室气体的束缚、吸收、运移和最终排放发挥着重要的作用,在全球碳氮循环和对气候系统的反馈中扮演重要角色.

黑河实施分水后中游灌区地下水资源量的变化分析

黑河中游地下水是农业灌溉的重要水源之一，而黑河分水通过对地表水的影响，进而影响地下水资源，根据中游地下水观测数据，运用Kriging空间插值法，对分水前的20世纪90年代和分水后的2004-2005年间的地下水位和储量变化进行对比分析，结果表明：中游甘州区、临泽县和高台县地下水位不同程度上都在下降，其范围在1.3～2.7m，地下水可开采储量也随之减少，估算减少总量约为8.23×10^8m^3，究其原因，一方面是由于分水使得地表水转化为地下水的数量减少，占总减少量的45％；另一方面，河水供给的减少促使中游地区在农业灌溉中转而大量开采地下水所致，目前中游地区调整产业结构，减少农业用水是分水后保持当地各种环境稳定的重要措施。

冻土区石油污染物迁移及清除研究进展

多年冻土区输油管道面临着差异性融沉和冻胀的关键性难题.受力不均匀对管道造成机械性破坏,管道破裂、泄漏现象不断发生.泄漏油污在冻土中的存在及其扩散对当地的生态环境产生长期不利的影响,而且对土壤自身的物理、化学和生物特性造成影响.土壤中石油烃的迁移和分布受土壤和地形、温度、含水(冰)量、降水以及冻结融化过程等多种环境因素影响.近年来,各种物理、化学和生物方法被用来清除冻土区石油烃污染.正在勘察和设计中的中俄原油管道穿越连续、不连续、岛状和零星分布多年冻土,及季节冻土区.为了有效保护兴安岭地区的寒区生态环境,中俄原油管道有必要预先做好应对管道泄露的前瞻性研究.

寒区线性工程沿线冻土区的植被恢复

寒区油气管道、公路、铁路等线性工程占地、建设和开挖对沿线寒区生态环境是一个切割、破碎的过程,对自然植被和下伏冻土造成了很大的扰动.管道泄露引发的油污还可引起植被的退化和死亡.植被覆盖层破坏后改变了原有的地气界面之间的水、热交换条件和力学性质,反过来又可加速引发下伏冻土和线性工程地基的退化.基于保护线性工程地基及下伏冻土的目的,同时顺应环境保护的要求,目前就寒区线性工程的植被恢复问题已经有许多探索和实践.当前,寒区植被恢复注重最低限度的人为介入干预下的自然恢复,根据线性工程沿线土壤、湿度、营养条件、物种分布和丰度,视具体情况选择物种,确定建植方法.阿拉斯加管道和青藏铁路植被恢复上的经验和方法,可为拟建的冻土区中俄输油管道项目沿线的植被恢复问题提供科学的参考和借鉴.

高温多年冻土区冻土地基预先融化技术研究现状及展望

在气候变暖背景下,多年冻土退化加剧,高温冻土将会在更大范围出现,保护冻土原则的适用性将受到经济、技术、环保合理性的挑战.在条件适宜高温冻土区,根据建筑结构和基础类型,采用预先融化技术(简称预融技术)处理冻土地基可在经济合理的前提下,保证工程的安全可靠性和长期稳定性.回顾了国内外冻土区预先融化技术的经验,总结和展望了预融技术在工程设计、施工及运行中的三个基本步骤,包括施工前多年冻土的融化、已融土的密实和固结,工程运行期间保持融化和防止冻胀措施的实施.预融技术主要利用蒸汽,热、冷水的对流换热和电流热效应,以及改变地表热状况来融化下伏多年冻土.保持融化的方法主要包括改变地表反射率和地基土的结构,融土保温以及利用主动和被动升温传热装置等(如热管技术).结合中国东北的一些预融技术运用实例,如漠河机场工程等,简要评述了预融技术的应用效果.

中德联合冬给措纳湖地区寒区环境变迁研究进展

青藏高原腹地的内陆湖及其湖相沉积物能够较真实地反映气候变化特征，在高原环境变迁研究中备受中外科学家的关注,2006年8月15日～9月10日，中德联合考察小组对青藏高原东北部的冬给措纳湖一带进行了第四纪冻土、地貌和地质学考察，并对湖岸阶地做了初步的数字高程分析,调查了冬给措纳湖底地形、地貌，采集了湖相沉积物样本,在湖的东岸和西岸发现多年冻土，湖泊西北山谷观察到古冰川活动遗迹,初步推测该湖是由断陷沉降形成,为进一步分析湖区气候和环境变迁，联合小组拟定2007年3月份钻取湖芯．

陇南碎石土边坡上输电线路铁塔合理位置的确定

结合甘肃省陇南市某输电线路工程实例，分析了铁塔合理位置的影响因素，运用理正岩土计算软件，采用极限平衡分析法，计算碎石土坡在不同坡度和铁塔荷栽下的安全系数。结果表明：在满足安全系数1．25时，天然状态下边坡的稳定坡度是39．3°；坡高从9m增至11m时，安全坡度从31．1°减至29．2°；坡高从11m增至18m时，安全坡度从29．2°增至39．2°；当坡高达到19m时．铁塔对边坡的稳定性不产生影响，安全坡度达到天然状态的39．3°；当坡高大于20m时，铁塔对边坡稳定性的影响可忽略不计。在铁塔200kPa荷载作用下，从坡脚至坡顶，边坡内部的切应力比天然状态下可增大35．27％-93．10％；在坡顶，切应力比天然状态最多可增大122．20％。

主动和被动的冻土地温控制方法和技术

研究目的:主动和被动地温控制是冻土地温控制的基本方法。但如何对主动和被动的概念进行准确区分,目前在国内外却有所混淆,因此对主动和被动地温控制技术提出明确的划分显得尤为重要。研究结论:国际上普遍从能量的观点来区分——被动地温是在运行期间不需人为提供动力,也没有任何不停运动的机械部件,是冻土地温控制最常用的技术;而主动地温控制方法,需要动力支持或温控系统中有持续运动的部件,其显著的特点在于对冻结过程的人为可控制性和提供能量消耗。冻土地温控制的计算,有许多长期以来的研究公式及图表,但更为精确的计算,要利用一些成熟的模型进行模拟。

现浇混凝土-冻土接触面传热特性影响因素研究

现浇混凝土-冻土接触面传热特性直接影响灌注桩表面冻结强度,研究现浇混凝土-冻土接触面传热特性影响因素对冻土区桩基础设计和施工具有重要意义。基于小型模型桩试验条件建立数值模型,开展混凝土浇筑过程中混凝土-冻土接触面传热特性研究,分析了混凝土浇筑温度、水胶比、冻土温度、冻土含水量引起的接触面热流和温度变化。结果表明:浇筑温度由5℃升高至30℃,0.5 h混凝土与冻土接触面热流增大381.2%.水胶比由0.4增大至0.6,0.5 h接触面热流减少23.7%.接触面温度随冻土含水量的增大呈先增大后减小趋势,峰值在冻土液限附近。导热系数和相变热作用的转变起到了决定作用。冻土温度在-1^-3℃之间降低时,接触面温度随冻土温度降低而升高。浇筑后0~1 h(尤其是0~0.5 h)是混凝土对冻土释放热量的主要时间。

区域滑坡地质灾害的预测与评价研究

滑坡地质灾害分布广泛、发生频繁,对人类的生产生活产生了重大影响,提高对滑坡的认识和研究水平具有重要的现实意义。在分析和总结国内外滑坡稳定性和评价方法研究现状的基础上,主要探讨了地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、灰色关联度以及Logistic回归分析4种理论方法在滑坡稳定性评价中的应用及发展趋势。研究表明,GIS和RS技术以其强大的信息获取和处理功能,使其在区域滑坡稳定性评价中的应用前景非常广阔,而对于滑坡稳定性影响因素间的关系分析方面,灰色关联度和Logistic回归分析则更易于操作、经济且具有较高的准确性。

型钢混凝土界面随机损伤本构关系研究

基于型钢混凝土试件黏结滑移性能试验数据的统计分析,研究了型钢与混凝土黏结面上黏结应力的分布特征和构成黏结力三部分(化学胶结力、摩擦阻力和机械咬合力)之间的转化规律;根据型钢混凝土黏结面上三部分黏结力的相互转化规律,建立了基于弹簧-摩擦块单元的细观模型;考虑到黏结面上混凝土性能的离散性和缺陷的随机性,应用随机损伤理论,建立了型钢混凝土黏结面随机黏结损伤本构模型。通过与大量型钢混凝土拉拔试验结果的对比分析,表明该模型能合理地反映型钢混凝土黏结面的损伤特性。

型钢混凝土结构粘结界面分形特性试验研究

进行了16组试件的实腹式型钢混凝土结构粘结滑移性能的拉拔试验,获得型钢混凝土试件拉拔破坏全过程的随时断裂面图像。基于分形几何理论对型钢混凝土结构拉拔破坏过程中裂纹扩展规律进行了分析,得到粘结界面破坏各阶段的分形特征参数。探讨了型钢混凝土结构中型钢与混凝土界面的粘结滑移性能与断裂面分形参数的关系、以及影响型钢与混凝土界面粘结滑移性能的主要因素与分形参数的关系,发现分维数与型钢混凝土粘结滑移性能及其影响因素有一定的线性相关趋势。回归了极限粘结强度与分形参数之间的统计公式,型钢混凝土结构断裂面分形特征参数可作为估计型钢混凝土损伤程度的征因子。

混凝土流动性能影响因素试验研究

混凝土流动性是其和易性的一个重要因素,由坍落度和扩展度测定。本文通过C40大流动性混凝土配制过程,进行了不添加矿物材料、单掺粉煤灰、双掺粉煤灰和矿渣以及双掺粉煤灰和硅灰等试验,结果表明:矿渣掺量达到25%时,混凝土流动效果更好;相同掺量下,硅灰更有利于提高混凝土的流动性;在不添加外加剂的情况下,可以调高砂率改善混凝土流动性。减水剂对混凝土流动性影响最大,其次是粗骨料级配和水胶比,影响最小的是砂率和拌和方式。

材料发热性能研究

针对极端天气频发,冬季突降大雪会对城市道路交通造成重大影响的问题,目前还没有理想的解决方法,如何将材料的发热性能应用到混凝土的实际工程中去,成为了当前需要解决的问题。本文通过对常见电磁感应材料如铁块、钢球、铝箔纸等进行材料发热性能试验,得到以下结论:铁粉、钢渣分子间存在较大空隙,不能产生电磁热效应,实心铁球与空心铁球与电磁发热板的接触面积较小,不能产生电磁热效应,其他条件相同下,铁片面积与发热速率成正比,发热速率与电磁功率成正比,铝箔纸发热的最小面积约为64 cm2,且长宽比必须达到3。

电磁混凝土发热性能试验研究

在混凝土中预埋铁片和铝箔纸作为发热材料,利用电磁热效应快速加热混凝土,探究混凝土发热性能的影响因素。研究结果表明:铁片混凝土与铝箔纸混凝土的发热速率及发热温度效果都较好;面积越大的铁片,混凝土升温速率越快;虽然厚度大的铁片可以存储更多热量,但要使混凝土温度达到最大值,需要耗费更多时间;影响铝箔纸混凝土温度的因素主要是铝箔纸的面积,且面积与其温度的增加成正相关;在升温阶段,面积大的铝箔纸其混凝土发热速率快,达到最大温度的时间短;在降温阶段,铝箔纸面积对其混凝土温度的影响可忽略不计。

绿色建筑视域下再生混凝土研究现状综述

随着全面进入小康社会,我国城镇化与新农村建设的推进,需要将大量的旧房屋、旧设施进行拆除,难免会产生不计其数的建筑垃圾,带来了很多绿色环保问题,比如建筑垃圾绿色环保化处理问题,但也需要建造新的房屋,同样也提出了资源利用问题。如何将废弃资源进行回收利用,需要一系列绿色方案与处理技术。使得建筑垃圾可以再生混凝土,这不仅解决了建筑垃圾处理,还节省了混凝土原料资源。本文通过阅读大量文献,对基于绿色建筑视域下的再生混凝土技术进行了总结,并提出现在绿色再生混凝土研究的不足。