CFRP条带和混凝土帆布联合加固混凝土短柱声发射性能研究

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)条带与混凝土帆布联合加固混凝土短柱的力学性能及破坏机理,对联合加固试件进行单轴压缩-声发射试验;分析了CFRP条带宽度、CFRP层数、截面形式等因素对联合加固试件的加载损伤破坏声发射过程。结果表明:配置钢筋和混凝土强度等级对联合加固试件的承载力影响较小,增加CFRP条带的宽度和CFRP条带层数可以提高联合加固试件的强度和变形能力,试件在加载过程中释放的声发射(AE)信号强度就会越大;根据声发射特征参数与时间应力曲线的相关性,将联合加固试件内部的破坏分为三个阶段:混凝土内部微裂纹的萌生阶段、内部裂纹稳定发展阶段和内部宏观裂纹形成破坏阶段;通过b值分析法可以有效地反映联合加固试件内部损伤的衍化,随着荷载的增加b值总体上减小,表明试件内部的开裂程度不断增加。

加载速率效应下恒温花岗岩损伤破坏规律研究

为研究恒温花岗岩的加载速率效应,以60℃恒温花岗岩试样为实验对象,开展不同加载速率下花岗岩单轴压缩试验并采用声发射技术实时监测并进行数值模拟计算,分析试样的力学特性和破坏演化规律。结果表明:随加载速率增加,花岗岩弹性模量先减小后增大,泊松比先增大后减小;0.005 mm/s加载速率下试件声发射信号曲线平滑、增长缓慢,0.01 mm/s、0.015 mm/s加载速率下声发射信号曲线曲率急剧增加,而0.02 mm/s加载速率下声发射信号断崖式上升;不同加载速率下的张拉裂纹散点分布靠近AF轴,剪切裂纹散点分布均远离AF轴,张拉裂纹散点远多于剪切裂纹;声发射RA-AF演化特征分析和数值模拟分析都很好地印证了花岗岩低加载速率下的破坏形式是以张拉为主的张拉-剪切混合破坏,高加载速率下的破坏形式主要为张拉破坏,这与试验结果高度吻合。

盾构隧道下穿地下过街通道安全控制案例研究

为解决新建盾构隧道近距离下穿矩形顶管法修建的地下过街通道变形控制的工程难题,以呼和浩特地铁盾构区间隧道下穿“井”字型地下过街通道为依托,通过数值模拟预测地下过街通道变形规律,据此提出安全控制方案,通过现场监测结果验证加固方案的合理性。结果表明:地下过街通道横断面沉降槽呈非对称的“W”形,最大沉降部位出现在左线隧道的正上方,是变形控制的重点区域;地下过街通道错台量最大的部位是先建盾构正上方的管节接缝处,最大错台量为2.7 mm;在盾构下穿期间,通过合理控制掘进参数和及时二次注浆加固的措施能够满足变形控制的要求。

碳化—干湿循环作用下风积沙混凝土氯离子传输试验研究

我国西北地区有大量盐湖分布,加之冬季除冰盐的使用,使这种环境下混凝土工程的气液交换区经常受到干湿循环和碳化的双重作用,这部分混凝土比一般环境下的混凝土更容易发生钢筋锈蚀。进行了风积沙混凝土在干湿循环和碳化作用下氯离子侵蚀试验研究,通过分析自由氯离子含量和分布规律、氯离子扩散系数以及时间依赖性与碳化时间的关系,深入研究了风积沙混凝土在碳化和干湿循环作用下氯离子的传输规律。结果表明:碳化作用阻碍了氯离子向内部的迁移速度,且碳化时间越长氯离子扩散系数越小,对混凝土抗氯离子侵蚀起到了积极作用;干湿循环作用前期加速了氯离子侵入,中后期由于形成的盐结晶填充了孔隙,增大了混凝土的密实度,阻碍了氯离子继续向内侵蚀,但结晶应力产生的裂缝却使表层氯离子含量增加。

基于OBE理念的岩石力学课程教学改革——以内蒙古科技大学土木工程专业为例

该文基于成果导向教育(OBE)理念,结合内蒙古科技大学土木工程专业岩石力学课程教学过程中的问题,提出了基于OBE理念的课程教学改革措施。从课程大纲制定、案例教学模式、数值分析软件的应用、注重过程考核和基于目标达成度的持续改进等方面进行了改革探索,可为该课程的教学提供一定的参考,同时也为该课程的教学改革提供思路借鉴。

水中高压电脉冲作用下径向预制裂纹扩展规律

为研究水中高压电脉冲作用下页岩多条预制裂纹同步扩展应力干扰作用对裂纹扩展影响,通过裂纹扩展轨迹、扩展长度、平均宽度、偏转角度和裂纹间等效应力分布的变化规律,综合考虑裂纹夹角、裂纹数量、水平地应力差等因素对裂纹起裂、扩展的影响。采用真三轴高压脉冲水力压裂试验平台进行实验室压裂试验和扩展有限元法(extended finite element method, XFEM)数值模拟计算,利用PCAS(pore and cracks analysis system)裂隙分析软件分析裂纹几何形态特征。结果表明:水中高压电脉冲作用下,预制裂纹可沿径向及轴向起裂、扩展;径向双裂纹间夹角越大,缝间干扰作用越弱,裂纹扩展曲折程度越好,扩展效果越好;等夹角径向三裂纹扩展,中间裂纹受应力干扰、受抑制作用最大,不等夹角径向三裂纹扩展,远离中间裂纹的右侧裂纹受干扰最小,扩展效果最好;随着水平地应力差增加,裂纹间应力干扰作用增强,裂纹扩展效果逐渐减弱。研究成果可为分析水中高压电脉冲作用下页岩多预制裂纹扩展过程和规律提供一定的参考。

碳化-盐冻作用下风积沙混凝土损伤劣化机理及寿命预测

为评估风积沙混凝土碳化-盐冻作用后的耐久性能,以质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度为指标,分析碳化作用对风积沙混凝土抗冻性能的影响,通过扫描电镜(SEM)与核磁共振(NMR)技术分析碳化-盐冻后其内部结构和孔结构变化特征,采用Wiener随机过程概率分布预测碳化作用后风积沙混凝土盐冻循环寿命.结果表明:碳化作用提高了混凝土强度,且使得盐冻循环作用下质量损失率增加,相对动弹性模量下降;无害孔与有害孔的比值反应了混凝土内部结构损伤特征;相对动弹性模量对混凝土盐冻环境最敏感,碳化28 d混凝土经受372次盐冻循环后完全失效.

衬砌背后空洞对不对称连拱隧道结构安全性影响分析

为了解决不对称连拱隧道衬砌背后空洞病害治理的工程难题,通过模型试验和扩展有限元法,研究空洞影响下不对称连拱隧道结构破坏演化规律,并提出衬砌背后空洞治理措施。研究结果表明:不对称连拱隧道裂缝最先出现在中墙底部与仰拱交接处外表面。无空洞时,大断面隧道拱部与中墙顶交接处出现裂缝;衬砌背后存在空洞时,大断面隧道右拱腰空洞右侧边缘出现裂缝。大断面隧道的跨度更大,中墙底部与仰拱交接处外表面最早开裂,其内表面结构被压溃。通过扩展有限元法能够有效模拟不对称连拱隧道衬砌背后空洞影响下结构破坏规律,建议对连拱隧道中墙顶部和拱部空洞及时进行治理。

碳化-冻融作用对风积沙混凝土氯离子传输的影响

为研究碳化-冻融循环作用对风积沙混凝土氯离子传输的影响,进行全风积沙混凝土经历碳化(0、14、28 d)后的冻融循环(50、100、150、200次)试验研究,根据碳化时间分为C0组、C1组、C2组。通过化学滴定法检测不同深度处混凝土中的氯离子质量分数,进而分析氯离子质量分数、分布、氯离子扩散系数以及碳化深度与时间依赖性的关系,并通过扫描电镜观察混凝土内部结构。结果表明:碳化生成的碳化产物使混凝土更加密实,能够有效抵抗氯离子的侵蚀,且碳化时间越长,抵抗氯离子侵蚀效果越明显;冻融循环增大混凝土裂缝的产生,为氯离子向内部传输提供通道;随着冻融循环次数增多,氯离子侵蚀也越严重,当冻融循环100次时,C0组氯离子侵入深度为30 mm,冻融循环150次时,所有混凝土氯离子侵入深度为30 mm;200次冻融循环条件下,C1组时间依赖性系数较C0组增加42.22%,C2组较C0组增加57.78%,较C1组增加10.94%。风积沙混凝土内部氯离子质量分数随冻融循环次数增加逐步增加,随碳化深度的增加逐步降低。