燕山大学艺术与设计学院郝建斌作品选登

郝建斌,一九七五年出生于内蒙古呼和浩特市，本科毕业于内蒙古师范大学美术系,硕士毕业于内蒙古师范大学雕塑艺术研究。

干湿循环作用下剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂作用及影响因素

为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果,分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验,并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数,分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明:1)剑麻纤维加筋膨胀土具有较好的抗裂性能,且剑麻纤维的掺入对膨胀土的裂隙率和裂隙平均宽度影响较大,相较于素土试样,最优加筋土试样的裂隙率和裂隙平均宽度均比素土试样减小了约1/2.2)纤维长度相同时,随着纤维含量的增大,裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度和分形维数均呈先减小后增大的趋势,且纤维含量为0.4%时各参数值最小;纤维含量相同时,纤维长度对各裂隙参数影响不大.3)随着干湿循环次数的增加,加筋土和素土试样裂隙参数均呈逐渐增大趋势,但纤维加筋土裂隙率和裂隙平均宽度的增大幅度均比素土小;从第5次干湿循环开始,各裂隙参数增长趋缓.4)单次脱湿过程中,试样含水率由20%降至10%时,裂隙急剧发育,且素土裂隙的发育对含水率的变化更加敏感,含水率低于10%时,随着含水率的减小,试样裂隙率变小并趋于稳定;相同含水率条件下,剑麻纤维加筋土具有更好的抗裂性能.5)剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂机理主要表现在两方面,一方面是剑麻纤维的掺入增大了膨胀土的渗透系数,促进了试样内水分的均匀分布,减小了试样各处的胀缩差异;另一方面纵横交错的剑麻纤维约束了聚集体之间大孔隙的收缩.

纤维加筋膨胀土的蠕变规律及模型预测

膨胀土是具有流变性质的灾害性土,其蠕变行为直接影响到工程结构的稳定性和安全性。为探究剑麻纤维加筋膨胀土的蠕变特性及应力-应变数学模型,采用室内固结排水三轴蠕变试验,分别进行了不同含水率、不同围压和不同偏应力条件下素膨胀土和剑麻纤维加筋膨胀土的蠕变特性研究,根据蠕变特征曲线提出了基于Mesri蠕变经验模型的剑麻纤维加筋膨胀土的修正蠕变模型。结果表明:相同条件下,剑麻纤维加筋土的蠕变变形量明显小于素土的蠕变变形量,说明掺入剑麻纤维可有效提高膨胀土的结构性能和抗变形能力;素土和剑麻纤维加筋土的蠕变变形量随含水率增大而增大,而随围压的增大呈减小趋势;素土和剑麻纤维加筋土在受到偏应力时均会产生瞬时应变量和蠕变变形量,其蠕变变形量随偏应力的增大而增大;素土和加筋土的蠕变曲线分4个阶段,分别为弹性变形阶段、稳态蠕变阶段、衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段;高偏应力下,基于传统Mesri蠕变经验模型的剑麻纤维加筋土蠕变预测误差高达37.95%,对Mesri蠕变经验模型进行修正后预测误差降至1.5%内,说明修正模型能较好地描述剑麻纤维加筋土的蠕变特性。此研究结果可为膨胀土工程提供理论参考。

稻草加筋土边坡稳定性模型试验

为了研究稻草加筋土边坡的稳定性及变形破坏特征,先后开展了稻草加筋土无侧限抗压强度试验与边坡稳定性模型试验.通过无侧限抗压强度试验得出,在土体中加入稻草,可有效抑制土体的变形,且当稻草加筋率为0.2%、筋材长度为25 mm,即最优加筋条件时,加筋土无侧限抗压强度最大,对试样变形的抑制效果最好.在此基础上,开展了最优加筋条件下的稻草加筋土边坡稳定性模型试验,试验结果表明,相较于素土边坡,稻草加筋可有效提高边坡极限承载力,减小竖向位移;素土边坡与加筋土边坡的水平位移变化趋势均可分为稳定、等速变形和加速变形(包括弱加速变形阶段与强加速变形阶段)三阶段演化,稻草的加筋作用在弱加速变形阶段发挥明显,能显著提高坡体抵抗变形能力;加筋土边坡完全破坏后产生的滑面深而广,且滑面周围小裂隙相对较多,整体性与稳定性均优于素土边坡.

《憩息》

在平凡的生活中,用艺术眼光发现美,表现美,做一个美的传播者。

横穿状态下滑坡对管道推力的计算

滑坡是长输油气管道主要的地质灾害风险之一,滑坡对管道的推力计算是滑坡灾害风险定量评价的重要内容。针对管道横穿均质土滑坡的情况,在对滑坡与管道相互作用过程分析的基础上,利用极限平衡法推导了横穿敷设情况下滑坡对管道推力的计算方法,并利用数值模拟验证了该计算方法的合理性。结合实际案例,进一步分析了管道埋深、直径和滑坡土体内摩擦角、黏聚力、容重等因素对推力的影响,并计算了滑坡推挤导致的管道附加应力。结果表明,管道直径、埋深和滑坡体土体性质是影响推力大小的主要因素;管道能承受的滑坡推力很小,应对滑坡灾害予以足够的重视。

地震灾害对长输油气管道的危害

介绍了地震灾害对长输油气管道三种危害方式,指出永久地面变形是造成管道失效的主要形式。列举了1971～2002年国内外地震灾害造成管道失效的典型案例,特别是阿拉斯加管道在穿越断层处采用立式支撑架的抗震设计取得了成功。分析了汶川大地震对兰成渝管道的危害形式及程度,认为滑坡和崩塌是此次地震对兰成渝造成威胁的主要灾害形式。

在役管道修复与抢修焊接工艺模拟试验方法

分析了国内外在役管道修复和抢修所采用的主要焊接标准,对影响在役管道焊接质量的主要因素及控制方法进行了分析,提出了在役管道修复与抢修焊接工艺模拟试验的方法。该方法已在兰成渝成品油管道修复与抢修焊接工艺中进行了研究应用,对开展其它在役管道修复和抢修焊接工艺的研究工作具有重要的参考价值。

干空气吹扫干燥法在输气管道中的应用

除水干燥是提高输气质量、预防水合物形成的重要环节,也是输气管道水试压后应进行的重要工序。以涩宁兰输气管道9.5km水试压段采用干空气吹扫法进行的除水干燥试验为例,介绍了干空气吹扫干燥的过程。对管道除水效果及除水干燥中露点的变化进行了分析,结果表明,天然气管道应用干空气吹扫干燥法具有经济、工艺过程易控制等优点,适合在输气管道中推广应用。

粉煤灰-剑麻纤维复合改良膨胀土强度及裂隙发育特性

为研究粉煤灰-剑麻纤维复合改良膨胀土的效果和机理,以汉中某地膨胀土为研究对象,分别开展了素膨胀土、粉煤灰改良土和粉煤灰-剑麻纤维复合改良土的无侧限抗压强度试验和干湿循环试验。试验结果表明:粉煤灰改良土和粉煤灰-剑麻纤维复合改良土均能有效提高土体的无侧限抗压强度和抗变形能力,但复合改良效果更好,且最优配比为:粉煤灰质量含量9%,剑麻纤维质量含量0.4%,长度20 mm。无侧限抗压强度试验中,素土和粉煤灰改良土试样均出现明显的宏观剪切破裂面,而复合改良土试样呈近似“塑性鼓胀破坏”特征,出现剪切破裂带。多次干湿循环后,素土发育的裂隙具有直、宽、长的特征,粉煤灰改良土和复合改良土发育的裂隙具有细、密、短的特征,其中复合改良土发育的裂隙最细小且再次吸湿后易闭合。相同干湿循环次数下,3种试样的表面裂隙率大小关系为:复合改良土<粉煤灰改良土<素土,说明膨胀土中掺入粉煤灰和剑麻纤维能有效抑制裂隙的发育及扩展,采用粉煤灰-剑麻纤维改良膨胀土是可行的。研究结论可为膨胀土路基工程和边坡防护等工程中的设计和施工提供参考。

层状岩体边坡动力稳定性模型试验研究

在相似理论的基础上,通过室内振动试验,揭示了层状岩体边坡在受到动力扰动下的变形与破坏特征。试验结果表明,在动力作用下,层状岩体边坡将出现与其它岩体边坡不同的变形与破坏形式:①坡体的整体松动现象;②沿应力集中带的拉裂破坏;③反倾岩层的倾倒弯曲和崩塌滑坡;④顺层岩体的挤压隆起现象;⑤岩块沿坡面的流动现象;⑥坡顶沉降变形。

地面荷载下土层锚杆工作性能试验研究

通过室内模型试验,模拟了土层锚杆在地面荷载作用下的工作条件,分析了其工作性能,得出了锚杆轴向应变的分布特征、同一锚杆轴向应变随地面荷载增加以及作用时间的变化特点、不同层锚杆轴向应变随地面荷载增加以及作用时间的变化特点。试验表明:土层锚杆轴向应变由孔口向锚固端逐渐递减;随着荷载的增加,应变峰值先增大,后减小;在同级荷载作用下,轴向应变水平也呈现出先增大后减小的趋势;在地面荷载较小的情况下,顶层锚杆起主导作用,当达到极限后,起抗滑作用的主要是中间和底层锚杆。

兰成渝成品油管道沿线地质灾害危险度区划

以兰成渝成品油管道沿线地质灾害为研究对象,通过对已有地质资料分析和野外调查,采用因子叠加法对地质灾害发育的基本条件、灾害诱发因素以及灾害现状进行了综合统计分析,并根据分析结果进行了管道区域地质灾害危险度区划和管道沿线地质灾害危险度分段区划。区划结果与管道沿线的实际情况相符。

麦秸秆加筋土的强度特性及细观结构分析

为了分析麦秸秆加筋对土体抗剪强度的影响,开展了4种加筋率(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)和3种加筋长度(5,10,15 mm)下的三轴剪切试验.通过CT(计算机断层扫描)扫描图像,对比分析了加筋土和素土在加载过程中的细观结构变化.结果表明:麦秸秆加筋黏性土的抗剪强度和抗变形能力较素土都有显著提高,其中筋材长度为10 mm时加筋效果较好.所研究加筋条件下,土体黏聚力较素土黏聚力增大0.1~2.3倍,内摩擦角变化在±2°范围内.与素土相比,加筋土在剪切过程中无明显的宏观剪切破坏,均为鼓胀破坏.围压较小时,加筋作用明显,对土体的刚度影响较大,随着围压的增大,影响逐渐变小.CT扫描结果显示,麦秸秆加筋能够限制土体变形和裂纹扩展.因此,麦秸秆适宜作为黏性土的加筋材料.

动力作用下锚杆格构支护土质边坡动态响应分析

地震边坡稳定性是岩土工程和地震工程中研究的重点问题之一。针对锚杆格构支护的均质土坡在地震荷载作用下的动力响应,通过振动台模型试验,分析了不同坡高地震加速度和速度响应规律、边坡位移特征及支护结构破坏特征,揭示了均质土坡及其支护结构在地震作用下的变形破坏机理。结果表明:随着振动次数的增加,边坡模型自振频率逐渐降低;低频动荷载作用下坡体上部加速度响应最大,但随着振动频率的增加,放大作用降低,即边坡对低频振动波有放大作用,而对高频振动波却有滤波作用;振动频率较小时,坡体整体速度较大,但不同高度差异较小,破坏并不明显;振动频率接近模型边坡自振频率时,坡体上部速度最大,下部速度最小,且变化明显,破坏性最大;动荷载作用过程中,滑坡体的变形模式表现为旋转位移和水平位移,滑体和基体间相对位移上部较大;支护结构破坏时,上层锚杆和中层锚杆被拔出,上部格构发生严重隆起;虽然边坡做往复运动,但最终仍有一定相对位移;在设计支护结构时,要适当加长上部锚杆的长度,并且对中、上部格构进行补强。

地铁隧道正交穿越地裂缝的结构变形预测

为研究地裂缝活动对地铁隧道的影响,以西安地铁二号线穿越地裂缝的区间隧道为对象,通过几何相似比Cl=20的物理模型试验,开展了地裂缝活动条件下地铁隧道正交穿越地裂缝时衬砌结构与围岩相互作用机制的试验。在此基础上,应用三次指数平滑法对模型试验中结构变形资料进行了预测和比较。结果表明,预测值与实测值基本吻合,说明三次指数平滑法对跨地裂缝带地铁变形预测具有一定的应用价值。

分级荷载下压力型土层锚杆承载特性试验研究

通过室内模型试验,模拟了人工土质边坡中压力型锚杆在地面荷载作用下的工作状态,研究了分级荷载作用下各层锚杆的轴向应变特征及其随荷载作用时间的变化规律.结果表明:对于人工边坡,地面荷载作用的最危险阶段出现在荷载传递过程中,边坡的压实过程也会使锚杆承受额外荷载.小荷载作用时,处于被压实范围土体内的底层锚杆在压实作用下整体发生向下的位移,基本不受轴向力,处于压实范围外的上层和中层锚杆锚固段分担由于滑坡体发生向下相对位移而引起的较小拉力;中级荷载作用时,土体仍然处于被压实过程,各层锚杆的轴向应变沿长度分布变化不大;高荷载作用下,各层锚杆锚固段逐渐起到了加固边坡的作用,整个锚固系统共同承担坡体的下滑力,直至最后发生破坏.

土层锚杆受力特性及水的影响模型试验

土层锚杆的受力特性是多年来各国学者致力研究的问题之一,通过现场模型试验,对土层锚杆的受力特性进行了研究,改变锚杆周围土体的含水量,分别研究了土体含水量对锚杆P-S曲线、极限抗拔力以及预应力的影响。试验结果表明,轴力及剪应力峰值均在锚固段外端,锚杆的P-S曲线为明显的4段线:弹性阶段,弹塑性阶段、塑性阶段和残余阶段,当含水量较低时,弹性阶段较为明显,当含水量增大时,没有明显的弹塑性阶段,直接由弹性变为塑性阶段,含水量越大,锚杆极限抗拔力越低,且呈反"S"曲线变化规律,预应力张拉刚刚完成后,锚杆的预应力损失很快,预应力的变化和时间呈负指数变化关系,当周围土体含水量增大时,预应力会继续降低。