大学物理实验信息化教学体系构建与应用

文章探索构建大学物理实验信息化教学体系的具体路径,打造大学物理实验线上线下、虚实结合多元混合式教学模式。该教学体系成功应用于2020年春季学期线上授课,完成了既定的教学任务,达到了课程教学目标,教学效果令人满意。

土压平衡盾构在砂性土中施工问题的试验研究

土压平衡盾构掘进是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一,但是盾构在穿越塑流性差、含水量高、渗透系数大的砂性土层时,存在土体受扰动发生液化、流砂或由于螺旋出土器出土困难使工作面形成“干饼”等许多技术难题。为此,研究了盾构穿越砂性土层时采用合适的添加剂的施工工艺,并在盾构(工作面)原位对砂性土层掺入泡沫剂和肥皂水2种添加剂进行盾构推进对比试验,结合室内砂性土土样掺入泡沫剂和肥皂水试验数据,对比分析了掺入2种不同添加剂对减小盾构在砂性土层中的推进阻力及其对改善砂性土层特性的影响。在试验数据分析的基础上,对添加剂增加砂性土的塑流性、保水性以及工作面动态土压平衡机理作了较深入的探讨。研究结果表明,掺入添加剂易形成工作面动态土压平衡,有效控制地面沉降,并可加快螺旋出土器排土,减少刀盘扭矩、千斤顶推力及刀头磨损。

地铁列车荷载作用下隧道周围土体的临界动应力比和动应变分析

通过南京地铁三山街站隧道周围淤泥质粉质粘土进行应力控制的循环三轴试验,研究了列车循环荷载作用下淤泥质粉质粘土的动应变发展情况,充分考虑了土体固结状态、固结比、轴向循环压力的大小及频率对动应变的影响。得到了淤泥质粉质粘土的临界动应力比和动应变随振动次数、加载频率和围压及固结状态而变化的规律,对地铁隧道的设计具有重要参考价值。

人工冻结作用下淤泥质黏土冻胀特性试验研究

冻结法施工在上海软土地区隧道附属设施建设中(如隧道旁通道、地下泵房等)得到较多地应用。上海地铁隧道一般位于第④层饱和淤泥质黏土层中,饱和淤泥质黏土层冻胀变形使地铁隧道管片破裂、渗水或漏泥,严重影响隧道管片质量与地铁安全运营。以上海第④层饱和淤泥质黏土为研究对象,通过室内冻胀试验,研究冷端温度对土体的冻胀力以及冻胀率的影响规律,结果显示土样冻胀率以及冻胀力与冷端温度具有较好的线性关系。通过冻结温度试验测出了土体的冻结温度,同时建立了第④层饱和淤泥质黏土的冻结温度场,进一步揭示了冻结锋面的发展与时间的关系。研究成果为上海地铁隧道冻结法设计、施工与地铁安全运营提供了有价值的参考。

喀斯特石漠化地区土壤地下漏失的机理研究--以贵州普定县陈旗小流域为例

土壤的地下漏失是喀斯特石漠化地区一种特殊的水土流失方式。本文以喀斯特石漠化严重地区——贵州普定县陈旗小流域为例,阐明了土壤地下漏失的过程及其机理。研究结果表明喀斯特地区特殊的地质环境为土壤的地下漏失创造了有利的空间条件;地表降水的大量渗漏为土壤的地下漏失提供了侵蚀的水动力条件;风干的土壤团聚体遇水易崩解,离散出的细粒物质可沿土间孔隙和岩溶裂隙向地下空间迁移;岩溶洞隙内填积的粘土在流水的浸润软化下呈可塑、软塑甚至流塑状,可向其下的溶洞、地下河蠕滑搬运,最终导致地表土壤漏失。

地铁行车荷载下土体动强度和动应力-应变关系

通过对南京地铁三山街站底部的原状淤泥质粉质粘土进行循环三轴仪的室内动三轴试验 ,采用一定的动应力频率、不同的动应力比以及不同的固结状态来模拟地铁行车荷载及隧道周围土体 .研究了在地铁行车循环荷载长期作用下 ,淤泥质粉质粘土的动强度和动应力 -动应变的变化规律 .实验结果表明 ,淤泥质粉质粘土的动强度随动荷载循环次数的增加而降低 ,在设计基础时 ,所取土的强度指标必须根据一次列车的动荷载大小及其循环次数而定 ;淤泥质粉质粘土在地铁列车循环荷载作用下的动应力 -动应变关系的形式仍可用R .L .Kondner的双曲线关系描述 ;土体的动剪切模量。

不同建筑容积率下密集建筑群区地面沉降规律研究

随着城市规模的发展,密集建筑群所引起的工程性地面沉降问题越来越引起重视。借助离心模型试验手段,探讨建筑容积率因素对上海软土地区密集建筑群区工程性地面沉降的影响规律。试验结果表明:软土地层沉降是工程性地面沉降的主要组成部分,地层及区域各点随时间的沉降变化量均符合指数函数关系;密集建筑群区的地面沉降存在明显的叠加效应,并随建筑容积率的增大呈增加趋势;在试验指定的建筑容积率下,地面沉降的叠加效应存在明显的时间效应;建筑容积率需控制在一定的范围内,以防止地面沉降超过其容许沉降量,而成为引起城市环境问题的不稳定因素。

粉性土中土压平衡盾构施工的扰动影响

结合上海轨道交通明珠线二期工程“溧阳路站—临平路站”区间盾构推进工程,进行静力触探试验、超孔隙水压力测量以及地面沉降的量测.从上述不同角度,分析了EBP(土压平衡)盾构在粉性土中推进对土体扰动、变形的影响,研究了受影响区域土体静力触探强度、超孔隙水压力随着时间的变化趋势及随之表现出来的地面变形趋势,得出了超孔隙水压力发展的规律及经验公式,并总结分析了三者之间的相互关系.为今后盾构施工扰动的分析及控制提供有益的参考.

地铁振动荷载下隧道周围饱和软黏土的孔压发展模型

以上海地铁2号线静安寺站-江苏路站区间隧道周围饱和软黏土为研究对象,以现场连续监测资料为基础,利用室内GDS(多功能循环三轴试验系统)试验仪器,探求地铁隧道周围不同深度饱和软黏土的孔隙水压力发展规律。通过室内GDS试验,提出了振动荷载作用下饱和软黏土中孔隙水压力发展模型,并利用现场实测资料对该模型进行修正,最终得到地铁行车荷载作用下饱和软黏土中孔隙水压力发展模型。

高层建筑群对地面沉降影响的模型试验研究

通过室内模型试验,研究了上海地区典型地质条件下高层建筑群工程环境效应对地面沉降的影响,探讨了在高层建筑群工程环境效应作用下不同土层的变形特点、相邻建筑物之间的相互影响状况、高层建筑群对中心及周边区域地面沉降的影响以及沉降影响范围、土层中应力(包括土压力、孔隙水压力)的变化规律等.试验研究结果表明:上海软土层是地面沉降的主要组成部分;高层建筑群工程环境效应造成的城区地面沉降的特点是距建筑物1倍基础宽度范围内的地面沉降大于建筑本身的沉降,尤以相邻建筑之间中心区域地表的沉降量最大;密集高层建筑群之间地表变形存在明显的沉降叠加效应,并使沉降量超过容许值,从而带来不稳定因素.

贵州石漠化地区降雨条件下红粘土剪切强度特性随含水量变化关系探讨

西南喀斯特地区的石漠化已经严重影响了人民正常的生产生活。水土流失是石漠化过程中一个关键环节。喀斯特地区地表广泛覆盖的红粘土在降雨条件下随着含水量的增加和人工垦殖的影响,剪切强度会产生变化,更易发生水土流失。本文以贵州普定石漠化研究区(陈旗村)的红粘土为例,以原状土模拟未经扰动的土样,以重塑土来模拟经过开垦被扰动后的土样,设计了原状土和重塑土在不同含水量下的直剪试验,初步地研究了这一变化规律。结果表明:在含水量大于35%时,石漠化地区红粘土粘聚力和内摩擦角均随着含水量的增加显著降低;在同一含水量水平下,原状土的抗剪强度明显优于重塑土,且随着含水量的增加,重塑土的强度衰减较之原状土快许多,表明了经过人工垦殖后的红粘土在降雨条件下更易发生水土流失。

地铁荷载下隧道周围加固软黏土应变累积特性

通过对上海地铁四号线海伦路站附近隧道周围加固软黏土进行应力控制的循环三轴试验,研究了列车循环荷载作用下加固软黏土的累积变形特性.充分考虑土体围压、固结比、轴向循环压力的大小及频率的影响,得到了加固软黏土在各个因素综合影响下的残余应变的变化规律.通过研究发现,可以用对数关系曲线来描述加固软黏土残余应变随振动次数的变化情况.通过回归分析,确定了各影响因素对预测模型参数的影响.

长江口软土层中沼气与隧道安全施工技术研究

从工程地质、水文地质角度对上海市合流污水排放口（９．１标段）的地质条件、沼气特征与危害进行了研究，并提出了在沼气地层中安全施工对策．

地铁振动荷载作用下隧道周围饱和软黏土分形研究

以上海地铁2号线静安寺站-江苏路站区间隧道周围饱和软黏土为研究对象,在现场监测和室内GDS(多功能循环三轴试验系统)试验的基础上,利用压汞仪微观试验研究方法,对隧道周围饱和软黏土微结构进行定量研究。研究结果表明,孔隙分形维数在隧道不同深度处的变化规律可以用不同的循环应力比CSR来体现。随着深度的增加,循环应力比CSR也随之增大,分形维数随着循环应力比CSR的增加先是下降然后又逐渐上升。研究成果为软土地区饱和软黏土中地铁隧道轴线变形和隧道经过区域地面沉降作了有价值的探索,也为探讨地铁行车荷载作用下饱和软黏土的破坏机制、造成地铁隧道轴线变形与地面沉降研究提供一定的理论支持。

高压沼气对浅部砂质粉土工程性质的影响

以长江口越江通道的盾构法施工隧道工程为背景 ,结合非饱和土双变量强度理论 ,研究在越江通道 (隧道 )施工过程中遇到的浅层 (砂性土层 )高压沼气地质灾害问题 .试验采用GDS系统 (geotechnicaldigitalsystems,岩土数字系统 ) ,进行非饱和土三轴试验 ,模拟含高压沼气地层中气体的分带特征与高压沼气释放后气压力的变化对土体强度的影响 ,以及沼气释放后破坏轴应力的变化 .实验结果表明砂性土土体强度随着气体压力的升高而升高 ,到达某一气压时 ,强度达到峰值 ,然后土体强度随气压升高而下降 ,土体具有很强的流动性 .同时研究了高压沼气从砂性土层中缓慢释放和强烈喷发这

地铁行车荷载作用下淤泥质黏土累积特性的试验研究

中国上海地区地铁隧道一般位于第④层淤泥质黏土层中,在地铁行车荷载作用下隧道周围土体变形引起隧道轴线沉降,有些区段隧道轴线沉降量已超过20cm,引起了一系列环境地质问题。本文以上海第④层原状淤泥质黏土为研究对象,通过室内循环三轴试验,模拟地铁运营过程中产生的振动荷载,研究荷载作用下上海淤泥质黏土的累积应变、孔隙水压力及再固结后的Cu抗剪强度的变化规律,并分析加载过程中排水状态因素对土体特性的影响,得到一些重要结论,为上海地区地铁运营阶段行车荷载作用下土体变形,引起隧道轴线沉降的预测和防治提供了有价值地参考。

地铁振动荷载作用下饱和软粘土性状微观研究

位于或穿越饱和软粘土层中的地铁隧道在运营之后,沿轴线产生较大的沉降量,很大程度上与饱和软粘土在地铁振动荷载作用下土体微观结构的变形和破坏、发生残余变形有关.通过扫描电镜试验对饱和软粘土颗粒的微观性状进行了研究,从土的微结构基本单元的形状和大小、基本单元体的接触状态、基本单元体间的联结形式、孔隙的形状和大小以及土体变形3个阶段的力学特性等方面进行较深入的研究.另外,将原状土和循环三轴试验破坏后两种状态的土样作了对比,从微观的角度解释了土体的变形机理.研究成果对有效控制、避免或减轻隧道经过地区地面沉降灾害的发生,指导地铁工程的设计、施工以及地铁运行后沉降的预测评价和防治等提供了有价值的参考.

饱和软黏土在地铁荷载作用下微结构定量化研究

采用GDS循环三轴试验、压汞分析,同时辅以电镜扫描,对上海地区地铁行车荷载作用下的饱和软黏土微观性状进行定量分析研究,获得了一系列定性、定量化的结果。研究成果表明在地铁运营相当长的一段时间内,隧道侧壁和底部地层都会存在结构单元之间的压密过程,而由于隧道底部承受来自地铁的荷载较大,压密趋势有所缓和,单元之间的错动将会是变形的主要因素。

上海地区冻融后暗绿色粉质粘土动本构关系与微结构研究

以上海复兴东路越江隧道江底旁通道冻结施工中的原状和冻融作用后的暗绿色粉质粘土为研究对象,运用CKC循环三轴仪,采用不同的频率来摸拟行车荷载进行室内动三轴试验。通过室内试验得出了特定围压下不同动荷载频率作用下的暗绿色粉质粘土在冻融前后的动应力–动应变关系式,得到了土体的最大动弹性模量、最大动应力及最大动剪切模量随动频率的变化而变化的规律,并在此基础上结合该土体冻结前和冻融后的2000倍微结构电镜扫描图片,进一步对比分析了这种土体冻融后动力特性变化微观机理。试验结果显示该层土体经冻融作用后最大动应力有较大削弱,并且随着动荷载频率的加大冻融后的该土体最大动应力降低愈严重。

地铁振动荷载作用下隧道土体变形数值模拟

上海地区地铁隧道主要埋设于第③层淤泥质粉质粘土和第④层淤泥质粘土层中,根据长期监测资料的分析,地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响。利用室内动三轴试验结果确定土体的动弹性模量,采用数值模拟的方法计算饱和软粘土地区地铁振动荷载作用下隧道周围土体的变形,由此进一步计算出地铁振动荷载作用下引起的地面沉降量。通过计算的地面沉降量与实测值比较,其结果与工程实际相吻合。因此可以利用此方法对地铁运营后的沉降量进行评价和预测,为地铁工程的设计、安全运营以及对周围建筑物的影响提供有价值的参考。