高功率激光水平辐照花岗岩致裂成孔特性及成孔能效评价

针对当前硬岩隧道钻爆法施工钻孔速度慢、钻头损耗大的工程难题,使用高功率激光水平辐照硬岩快速成孔替代传统PDC钻头钻孔,开展高功率激光水平辐照花岗岩成孔的可行性试验,分析高功率激光水平辐照花岗岩的致裂成孔特性;通过单轴压缩试验、扫描电子显微镜(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)衍射试验分析激光作用前后岩石的力学性能和微观物相演变;综合对比激光射孔与PDC钻头钻孔的破岩速度和比能。研究结果表明:岩石表面在激光持续辐照后形成“类爆炸坑”,产生的熔融物在重力作用下堆积在孔底,吸收了孔底处大部分的激光能量,抑制了孔底岩石的热裂反应;岩石的纵向破坏受重力影响导致上下孔壁熔融物分布不均匀,随着激光持续辐照,岩孔中心将不断向下偏离光斑入射点;经功率为4.5 kW的激光水平辐照10 s后,岩样的单轴抗压强度从63.31 MPa降低至42.36 MPa,其原因是钠长石分解引起岩样中黑云母的质量分数增加;功率为4.5 kW激光射孔的破岩速度较PDC钻头钻孔的破岩速度提高95.03%,比能增加15.3%,证明了高功率激光水平辐照硬岩成孔的有效性。

缓凝型水泥浆液配合比优化及锚孔浆岩界面特性影响研究

针对预应力锚杆后张法施工中自由段浆液流动性和缓凝效果差的工程难题,提出使用标准型聚羧酸减水剂作为掺加剂以实现水泥浆液缓凝并提高其工作性能,探究其对锚孔浆岩界面特性的影响。采用室内试验、SEM电镜扫描等手段,结合Matlab多目标优化等方法,对掺加减水剂的缓凝型水泥浆液的锚固性能及配合比优化展开研究,得出适用于预应力锚杆自由段的注浆材料及其最优配合比,并与现行规范推荐配合比进行锚孔横断面结石特性对比试验。研究结果表明:1)随着水灰比增大,水泥浆液的流动度和凝结时间增大,体积结石率和抗压强度减小;随着减水剂掺量的增大,水泥浆液的流动度和凝结时间增大,体积结石率减小,减水剂对浆液抗压强度影响较小;2)未掺加减水剂时,浆液结石体致密性随着水灰比的增大而降低,掺加减水剂使得浆液结石体表面局部存在相对较大尺度的孔或孔隙,对宏观结石体强度有一定影响;3)通过Matlab多目标优化方法推荐了缓凝型水泥浆液最优配合比为水灰比0.3,减水剂掺量1.85%,相关性能参数符合规范要求,且流动度与抗压强度较规范推荐配合比分别提升了72.3%和107%;4)浸水围岩会弱化浆岩界面的抗剪强度,因此在锚杆灌浆过程中保证横断面结石率有利于提高浆岩界面的抗剪强度,本文提出的最优配合比浆液抗剪强度优于规范推荐配合比浆液。

基坑开挖对邻近建筑及既有地铁的影响分析

合理评估基坑开挖对邻近结构安全性尤为重要。以某基坑开挖为例,运用有限元分析软件GTS-NX模拟基坑开挖施工中地连墙、邻近建筑物及地铁结构的变形情况,研究相应的变形规律,评判结构变形是否满足规范的要求。结果表明:地连墙、桩基往基坑内倾斜,建筑物沉降,桩基侧移及隧道衬砌沉降均满足规范要求。

基于温拌再生技术的玄武岩纤维沥青混合料马歇尔试验温降控制

废旧沥青在温拌再生条件下掺入玄武岩纤维可改善沥青混合料的基本性能,其中温降控制技术对于现场再生沥青混合料施工拌合具有降低有毒气体排放的作用。为了确定玄武岩纤维温拌再生沥青混合料的最佳降温幅度,首先对级配为GAC—16的热拌玄武岩纤维再生沥青混合料进行马歇尔试验,得到0.2%、0.4%和0.6%三种不同玄武岩纤维掺量下的热拌再生混合料的最佳油石比。其中,再生沥青混合料RAP(Reclaimed Asphalt Pavement)的掺量按40%和50%两种比例添加;接着在此基础上添加统一的量(沥青质量的1.5%)的Sasobit REDUX温拌剂,并相对于热拌时的马歇尔试验温度进行全过程15℃、25℃和35℃的降温处理。同时,在混合料的拌和过程中进行气体检测。试验结果表明:不管是40%RAP还是50%RAP的玄武岩纤维热拌再生沥青混合料,每多添加0.2%的玄武岩纤维,最佳油石比都会提高0.2%。三个降温幅度中,降温25℃时,六个试验组的马歇尔稳定度达到最高,且进行气体检测的试件组排放的三种气体(CO、CH_(2)O和NH_(3))的浓度在此时下降速度最快;降温35℃时,开始有试件的空隙率和马歇尔稳定度超出规范所选范围,并且两次检测时段的气体排放浓度将不再大幅度变化。综合马歇尔试件指标数据和气体检测数据来看,选择降温幅度为25℃为该玄武岩纤维温拌再生沥青混合料的最佳降温幅度。

新旧混融沥青中再生剂与温拌剂的相互作用

为深入了解新旧混融沥青中再生剂与温拌剂之间的相互影响,通过在两种比例的新旧混融沥青中单独和同时掺入一种再生剂及温拌剂,借助沥青的针入度试验、软化点实验、延度试验和135℃的动力黏度试验,对再生剂与温拌剂间的相互作用进行了研究。试验结果表明:单独作用下,FBK再生剂和Evotherm3G温拌剂均降低了新旧混融沥青的软化点和135℃的动力黏度,而在协同作用下发现,5%的再生剂与0.6%温拌剂搭配下的混融沥青性能更好。