微生物岩土工程技术的过去、现在与未来

微生物岩土工程技术作为一种新兴的生态友好型岩土体改良加固技术,应用前景广阔。但限于理论水平和研究手段,该技术仍存在较多不足,难以实现高效固化,由此成为大规模现场应用的瓶颈。而提升固化效率的关键在于明确其作用原理和影响机制。文章梳理了微生物诱导碳酸钙沉积技术(MICP)的研究现状,系统归纳了固化原理和改良岩土体的物理力学特性,并分析得出固化效率主要受到反应物自身和外部环境两方面的影响。当前MICP技术已初步应用于土体固化、裂缝修复、防渗处理、污染修复及微生物水泥等领域,但由于矿化难以均匀、反应物不经济、微生物及脲酶活性期短且受环境干扰大、代谢产物附带毒性、现场应用性差,该技术目前主要限于实验室水平。作者分别提出了可能的突破与改进方向,并结合实验室成果指出豆粕进行菌体扩培和脲酶供给的碳源优势,以及将磷石膏作为现场钙源的环保性和经济性,以期为从事微生物岩土工程研究与技术开发的人员提供参考。

高速公路连续长下坡路段护栏碰撞试验条件及评价标准研究

本文通过对我国高速公路连续长下坡路段事故特点的分析,对适用于连续长下坡路段护栏的碰撞试验条件进行了研究,提出了适合高速公路连续长下坡路段护栏的碰撞试验条件和评价标准,为适用于连续长下坡路段新型护栏的研究开发奠定了基础。

土石混合体大型直剪设备研发与应变锁骨强度特征试验研究

土石混合体是一种介于均质土体和碎裂岩体之间的特殊工程地质材料,在我国分布广泛。本文总结了国内外现有的主要大型直剪仪的设计参数与功能优势,在克服传统直剪试验中存在的正应力不恒定、垂直荷载偏心、剪切破坏面固定及液压系统不稳定等缺陷基础上,研发了基于多尺度、蠕变、冻融与渗流多物理场控制条件下的SRM-1000型电机伺服控制大型土工抗剪强度实验设备,实现了直剪试验、斜剪试验、叠剪试验、冻融循环试验等功能。分别采用不同含石量(0、30%、50%、70%)、不同颗粒尺寸(L1、L2、L3、L4)试样,在不同垂直压力(50 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa)条件下开展了直剪变形与强度特性测试。采用铝丝监测了剪切带内块石间的力链结构特性,研究了块石压密、滑移、错动导致剪缩或剪胀的变化规律,揭示了不同条件下土石混合体的应变硬化与应变锁固强度特征。

浅议山区高速公路的设计变更及造价控制

精心设计、加强设计后续服务、强化变更设计管理、各方密切配合、严格控制设计变更,是控制山区高速公路工程造价的有效途径,可供同类工程参考。

土工格栅在加固高速公路路堤中的应用研究

土工格栅应用到高速公路路基中,对土性参数c,?值有不同程度的改善作用,在一定程度上解决了特殊土的施工问题。土工格栅蠕变试验表明,在相同荷载作用下,强度大的格栅应变较小;并且荷载变化及温度大小对格栅流变性有显著影响。有限元分析是研究加筋作用效果的一种有效方法,它可定性比较多种加筋方案的优劣。利用PLAXIS有限元模拟不同工况下的沉降量,表明土工格栅在限制水平方向位移比限制垂直方向位移更有效。现场荷载试验表明,土工格栅加筋能使路基承载力成倍提高,改善土体应力环境,有效地均衡差异沉降和减少总沉降量。土工格栅对路堤加固有显著作用,值得在实际工程中广泛应用。

东露天槽仓黄土高边坡开挖支护变形分析

文本针对东露天煤矿槽仓黄土高边坡,利用有限元方法,进行了边坡开挖前后变形规律的数值分析。黄土高边坡开挖后发生较大位移,针对未支护开挖条件下的边坡位移发展分布规律与应力集中区域的模拟结果,对重点支护部位进行动态设计防护。相比物理试验研究,数值试验具有许多优势,对数值模拟结果进行分析,拟在边坡坡面采用锚杆与土钉联合支护方法,在边坡直臂段采用钢内撑与护坡桩联合支护方法。模拟结果表明,该支护方案可以均衡应力分布,有效抑制水平位移的扩大,为边坡重点加固区域的动态设计施工提供了科学依据,达到了工程安全等级的设计要求。

单轴循环荷载下冻结土石混合体动弹性模量和累积塑性应变研究

在寒区工程建设中,研究含块石冻土的动力学特性是保证重大工程建设安全的前提。为了揭示冻结土石混合体在循环荷载下的力学行为,通过开展不同低温(-5℃、-10℃、-15℃)条件下的单轴循环荷载试验,获取了冻结土石混合体的动应力-应变关系,讨论了温度与含石量对动弹性模量的影响,探究了累积塑性应变的变化规律,并提出了相应的演化模型。结果表明:(1)冻结土石混合体的动应力-应变曲线呈现由松到紧再到松的趋势。另外,总结了不同阶段下滞回环的变化特征,发现随着循环次数的增加,首先呈现不闭合的椭圆形,接着是柳叶形,最后是扁长椭圆形。(2)随着温度的增大,动弹性模量有明显的增大趋势。当温度降至-15℃,动弹性模量呈现先增大后减小的趋势。随着含石量的增大,动弹性模量呈现增大的趋势。(3)累积塑性应变与循环次数存在明显的阶段性,可划分为初始变形阶段、稳定变形阶段和快速变形阶段,在此基础上提出了累积塑性应变与循环次数的改进Monismith模型,与Monismith原模型对比,可较好地拟合试验结果。并通过斯皮尔曼相关分析和偏相关分析发现,改进Monismith模型中参数b值与含石量呈显著正相关,参数a与温度呈现显著负相关性。

浅析10kV配电网建设工程

随着配电地理信息系统建设的不断深入,配电地理信息系统应从城市推广到农村,建设完整的10kV配电地理信息系统。本文介绍了10kV配网网架建设方案,同时根据目前配网上新设备使用情况及配网运行上存在的新问题,并对配电网建设的认识及要注意的事项进行了阐述。

基于生物多样性保护的科普园植物景观设计研究

为解决楚雄至大姚高速公路建设过程中对沿线生态环境,尤其是植物群落的破坏问题,本文以路域生物多样性(楚雄)科普示范园为例对滇中地区特色植物群落进行研究,提出植物景观设计方法,通过不同植物群落打造多个不同的生物生境,并对打造出的植物群落生境进行植物群落丰富度分析,检验所营造群落的物种丰富程度,以期为相关高速公路生物多样性保护工程提供参考。

蒙新高速公路网索式避险车道的网索拦截系统组成及施工工艺探讨

以云南蒙新高速公路网索式避险车道为例,对传统砾石路床避险车道上设置的网索拦截系统的组成及工作原理加以介绍,并对这种新型安全设施的施工工艺进行总结,以便于该工艺的合理应用和推广。

山区公路桥梁高性能板式减震橡胶支座振动台试验

为探究高性能板式减震橡胶支座对山区常见不等墩高中小跨径连续梁桥的隔震效果,对一座采用该类隔震支座隔震的、桥墩刚度不等的两跨连续梁桥简化模型进行了纵桥向振动台试验.采用多烈度多设防水准的人工波、Northridge地震波作为激励,分析各类地震下隔震模型的支座变形表现及结构关键位置响应的变化规律.试验结果表明该类支座的隔震效果可使主梁加速度相比台面减少达58%,且其翘曲滚动变形足以适应结构在9度E2地震作用下的墩梁相对位移,震后还可回复,无残余位移,可以用于此类山区公路桥的隔震.

基于Kalman-GARCH模型的结构损伤识别

基于监测数据的结构损伤识别,是桥梁健康监测系统发挥感知预警效益的重要基础。为进一步提高结构损伤识别精度,提出一种融合Kalman滤波与广义自回归条件异方差(GARCH)模型的结构损伤识别方法。采用Kalman滤波对加速度时程数据进行降噪处理,在此基础上,建立了线性递归AR模型,对结构损伤进行识别;引入非线性递归GARCH模型,进一步提高识别精度;利用加速锈蚀损伤钢筋混凝土梁动力试验获取的加速度时程数据,对算法的有效性进行验证。结果表明:以损伤前后时间序列模型残差方差比为特征指标,能够有效识别结构损伤;与Kalman-AR模型相比,Kalman-GARCH模型能够解释部分非线性特征,弥补AR模型忽略数据异方差性所带来的识别误差,识别精度提高了14.2%。该方法可为基于海量数据的桥梁结构状态感知提供一种新的思路。

膨胀土临界状态强度特性及其模型拟合

针对蒙自地区膨胀土,进行了饱和重塑条件下的固结排水(CD)与固结不排水(CU)试验,系统研究了饱和土在不同固结围压σ3、初始干密度ρd、初始含水量ω0、剪切速率υ、排水条件下的应力应变特性。通过对临界状态试验结果的归一化处理,揭示了不同试验方法对同一土样抗剪强度量测差异的内在统一性,得到了重塑饱和膨胀土在固结排水与不排水条件下p'-q-ν空间内的破坏线。利用双曲线模型较好地拟合了弱硬化型应力应变曲线,用指数曲线模型拟合了弱软化型应力应变曲线,为模拟边坡在降雨条件下的抗剪强度变化及构筑物土体处于正常水位时的强度状态等工况提供了技术参数与理论支持。

基于语义本体的桥梁结构智能化本体模型

针对现有BIM技术难以实现桥梁运营过程中海量数据的智能化检索和知识推理的问题,本文提出了基于语义本体的桥梁管养信息智能化本体模型。以连续刚构桥为依托,在BIM模型中,利用IFC标准表达桥梁结构单元与管养信息,分析IFC与OWL的信息转换机制,建立信息转换框架,获取知识图谱数据来源,构建桥梁结构、检测信息、监测信息的本体知识图谱,实现桥梁运维信息的智能化检索和知识推理模型构建;基于SPARQL检索语言实现对模型的验证,通过语义关系检索,验证检索信息的正确性,利用SWRL语言和JESS推理机,在Protege软件环境中推理桥梁结构混凝土强度等级,通过领域共识验证推理结果的正确性。该方法的提出,为桥梁管养智能化发展提供新的思路,具有一定的参考价值和实际工程意义。

浅埋软弱围岩隧道施工塌方及处治措施研究

针对云南武易高速公路丰收隧道施工过程中发生的塌方事故,分析了隧道大变形及塌方的成因,对浅埋偏压软弱围岩隧道三台阶法施工过程进行了三维精细化数值模拟。结果表明:软弱围岩、顺层及地形偏压、浅埋是隧道大变形及塌方的客观原因,施工不规范导致支护刚度不足、掌子面稳定性控制不力进一步加剧了隧道变形失稳,换拱则直接导致了隧道塌方;软弱围岩隧道开挖对掌子面前方岩体扰动范围达到3倍进尺,约80%的拱顶下沉发生在上台阶的开挖阶段;掘进宜采用短台阶,使初支及时封闭,锁脚锚杆打设最佳角度为45°,对围岩条件极差的区段可采用双侧壁导坑法施工;静力水准自动化监测系统可实现隧道沉降的实时监测,反馈指导施工。

红层软岩无中导洞连拱隧道爆破振动控制技术研究

无中导洞连拱隧道是一种新型的连拱隧道施工工法,而后行洞的爆破开挖将对先行洞衬砌结构产生振动影响。文章以云南楚姚高速陈家冲隧道为工程实例,开展红层软岩无中导洞连拱隧道的爆破振动控制技术研究。首先通过现场对比试验分析了连拱隧道爆破的三个主要影响因素:爆心距、装药量和应力释放。随后针对后行洞的三台阶开挖和两台阶开挖方式分别在先行洞对应区域进行自动化振动监测,并对监测数据进行回归分析,得到红层软岩V级围岩的爆破振动规律,通过反分析得出控制爆破振动的掏槽眼药量、导爆管雷管段数、经济合理的卸能孔个数及孔眼间距等,再结合现场工程状况,制定出符合现场需求的炮眼布置图和爆破方案。现场监测数据表明,修订后的振速临界值及优化的爆破方案符合安全要求,保证了无中导洞连拱隧道后行洞的顺利掘进以及先行洞的二次衬砌混凝土不被震裂。

UHPC加固技术在桥梁工程中的研究进展

超高性能混凝土(UHPC)是一种具备超高耐久性与力学性能的新型水泥基复合材料,采用UHPC加固旧桥、危桥是国内外UHPC领域的研究热点。综合分析近15年来国内外学者的研究成果,对桥梁加固工程中UHPC材料适用的水胶比范围、钢纤维掺量、养护制度给出了建议,分析了不同界面处理方式的优劣及其适用工况,并列举了UHPC加固技术的试验研究与应用现状,为这一领域学者的进一步研究提供部分依据。

考虑材料劣化的钢筋混凝土压弯构件承载力演化试验研究

拱、柱等压弯构件作为一种基本构件形式,常应用于高层建筑、大型空间结构和大跨桥梁中。随着服役年限的延长,其不可避免地会遭受锈蚀、碳化等。基于结构的安全性角度出发,其承载力的演化一直是学界与工程界最为关注的问题之一。为研究锈蚀对钢筋混凝土(RC)压弯构件极限承载力的影响,本工作以RC拱桥为基本研究对象,设计制作了15片同截面尺寸的RC柱,基于法拉第定律获取锈蚀构件,讨论了初始锈胀裂缝的分布情况,研究了锈胀柱的裂缝发展、跨中变形和应变、极限承载力及破坏形态。基于数字图像相关技术,揭示了锈损RC压弯构件破坏全过程应变场演化规律。结果表明:(1)随着锈蚀率的增加,锈胀裂缝分布范围、宽度、长度呈增长趋势,RC柱纵向/横向刚度降低,压缩位移/挠度增大,承载能力下降,承载力最大下降40%;(2)偏心距较小的锈蚀柱在荷载作用下的截面应变仍基本符合平截面假定,随着偏心距的增大,平截面假定存在失效趋势;(3)锈胀未改变偏压的失效模式,所有压弯构件均为受压侧脆性破坏,锈蚀损伤改变了压弯构件初始偏心距,小偏心构件存在向大偏心破坏演变的可能;(4)因锈胀裂缝影响,横向应变分层明显。本工作系统描述了锈损RC压弯构件承载力演化行为,可为基于等效梁柱法的RC拱桥承载力衰变分析奠定基础。

山岭隧道结构裂缝特征自动化提取算法研究

基于机器视觉的缺陷检测技术日益成为隧道衬砌结构病害检测的研究重点,结构裂缝的自动化检测是其中的一个重要分支。针对公路隧道衬砌结构裂缝图像处理中的预处理环节,本文提出灰度变换增强算法结合频域滤波的方法,有效增强目标区域,平滑噪声区域,在进行灰度阈值分割图像的基础上,根据裂缝自身的形状和走向特征,利用面积、凸性、紧密度三大特征参数对裂缝区域进行提取。提取结果表明,该方法能准确提取图像中的裂缝区域。在此基础上,计算裂缝区域的几何参数信息,并结合现行公路隧道的相关规范要求,为评估隧道衬砌结构的安全性提供依据。

土石混填路基现场压实试验及其固结机理研究

基于压实度和弯沉值检测在某高速公路检验路基质量标准的应用实践,通过现场填筑试验,分析土石混填路基的压实固结机制并探讨不同施工因素(碾压次数、虚铺高度、颗粒级配、洒水遍数、振动方式)及其组合形式对压实质量的影响。研究结果表明:(1)随着碾压遍数逐渐增大,路基弯沉值先减小后平稳,压实度先增大后平稳;(2)先两遍静压再六遍高频率振动碾压,松铺厚度为30 cm,洒水两到三遍可以进一步改善压实效果;(3)颗粒破碎是影响路基压实度增大的因素之一,压实度增大是粗颗粒破碎成细颗粒,填充颗粒间孔隙,使粗细颗粒彼此咬合的结果。通过对试验结果的分析,提出了路基压实度与回弹模量的高斯指数关系,可作为高速公路快速安全施工的理论参考。