基于LCA的山岭隧道碳排放核算研究现状与展望

首先,梳理山岭隧道碳排放核算研究的进展并进行探讨,基于生命周期评价理论(life cycle assessment,LCA)与排放因子法,结合山岭隧道特点对其全生命周期内各阶段的碳排放来源进行分析,着重探讨施工与运营阶段的计算边界;其次,强调碳排放核算过程中清单分析涉及到的碳排放因子与活动数据的获取方式与应用条件;然后,对核算结果的应用、不确定分析与碳排放预测的相关研究成果进行整理;最后,指出当前山岭隧道碳排放研究中存在的问题,并展望其未来发展方向。

“新工科”视阈下工程伦理教育与土木工程类专业教育融合路径研究

基于“新工科”建设对未来工程师提出的新要求,从“新工科”人才的时代诉求、培养工匠精神的重要载体、落实高校思政教育的重要途径三个方面探讨了工程伦理教育的时代价值。依托土木工程专业建设,从明晰人才培养目标,构建“四位一体”课程体系,构筑“四有”思政育人体系及多元化的教学策略等方面对工程伦理教育与土木工程类专业教育融合的路径进行了实践,为塑造学生“大工程观”,增强社会责任担当,全面提升伦理决策能力进行了有益的尝试。

基于非线性模糊层次分析法的盾构施工风险评价研究

为解决突出影响因素对盾构施工风险评价结果造成影响的问题,构建基于组合赋权-非线性FAHP的盾构施工风险评价模型。基于工作分解结构法和风险分解结构法依次对盾构施工过程和风险来源分解,进而将二者结合构建盾构施工风险评价指标体系。通过乘法集成法将主、客观权重结合计算得到组合权重;结合专家打分法得到隶属度向量构造模糊关系矩阵;引入非线性算子综合计算分析组合权重和模糊关系矩阵;根据最大隶属度原则,确定盾构施工的最终风险等级。将构建的新模型应用到贵阳市轨道交通3号线1期工程桐木岭站—桃花寨站盾构施工进行风险实例分析,得出风险评价等级为“中度风险”,与现场实际得出的风险等级相符合,讨论了新模型与传统模糊层次分析法的区别,进一步验证了新模型的科学性、可靠性。

盐岩蠕变特性及其非线性本构模型

为了研究盐岩的蠕变特性,利用RLW-2000岩石流变试验机对盐岩试件进行了三轴压缩分级加载蠕变试验。试验结果表明:在围压一定的情况下,随着轴向应力增大,盐岩瞬时应变、蠕变应变以及蠕变速率等均随之增大,同时进入稳态蠕变阶段所需要的时间逐渐延长;等时应力-应变曲线显示,盐岩蠕变具有非线性特征,且其非线性程度与蠕变时间和应力水平有关,蠕变时间越长、应力水平越高,非线性程度越高。基于非线性流变力学理论,提出了一种非线性黏滞体,其黏滞系数是所加应力水平和蠕变时间的函数,将非线性黏滞体替换常规Burgers模型中的线性黏滞体,建立了可描述盐岩非线性蠕变特性的MBurgers模型,并根据盐岩蠕变试验结果,采用曲线拟合法对MBurgers模型的参数进行了反演识别。拟合曲线和试验曲线对比显示,两者吻合良好,误差较小,说明该模型可以描述盐岩的蠕变特性。

MMF模型在采空区地表沉降预测中的应用

在分析了采空区地表沉降规律和MMF生长曲线模型特点后,针对目前采空区地表沉降预测模型的不足,提出了基于MMF模型的地表沉降时间函数模型,最后通过工程实例应用对该模型的合理性进行了验证。结果表明:该模型能够很好地反映采空区地表沉降随时间的发展规律,能够比较准确地预测地表沉降量,且在实测数据量合适的情况下,模型预测结果比实测结果略微偏大,这在工程上是偏于安全的。

低频循环荷载下盐岩轴向蠕变的Burgers模型分析

为了研究盐岩在低频循环荷载作用下的蠕变特性,采用恒轴压、循环围压的应力加载方式对盐岩开展了低频循环荷载蠕变试验。试验结果显示,当蠕变时间较短时,盐岩轴向蠕变曲线近似为平滑曲线,波动性不大;当时间增加到一定程度以后,盐岩变形随围压变化而发生明显的波动。总体来看,循环荷载下盐岩轴向蠕变曲线与Burgers模型蠕变曲线较为相似。将Burgers模型分解为Maxwell模型和Kelvin模型,忽略材料的疲劳效应,分别推导了恒轴压、循环围压应力加载方式下Maxwell模型和Kelvin模型的轴向蠕变方程,分析了荷载循环周期对模型蠕变性的影响规律;将循环荷载下Maxwell模型和Kelvin模型的轴向蠕变方程进行叠加,得到了循环荷载下Burgers模型的轴向蠕变方程,并利用盐岩蠕变试验结果对其合理性进行了验证。结果表明:拟合曲线和试验曲线吻合良好,该模型能够较好地反映盐岩在循环荷载作用下的蠕变特性和荷载变化对盐岩蠕变性的重要影响,特别是能够反映出不同荷载循环周期下盐岩变形随荷载变化而发生的明显的波动现象。

开采沉陷动态预测模型

为了准确预测地下开采引起的地表沉陷,针对Knothe时间函数模型的不足,借鉴岩石流变力学中非定常流变模型的建模思路,假定Knothe时间函数中的时间影响系数不是固定不变的常量,而是与时间有关的变量,从而对Knothe时间函数模型进行了改进。在此基础上,提出了一种新的地表下沉盆地模型,并将该模型与改进的Knothe时间函数模型相结合,建立了一种新的开采沉陷动态预测模型。利用实测资料对模型的合理性进行了验证,结果表明:该模型能够描述开采沉陷随时间的动态发育过程,且预测曲线和实测数据吻合良好,说明模型具有一定的适用性。

基于改进分数阶黏滞体的岩石非线性蠕变模型

通过将表征应力水平对岩石非线性蠕变特性影响的函数引入到常规分数阶黏滞体的本构关系中,提出一种改进的分数阶黏滞体;基于岩石非线性流变力学理论,提出一个能够描述岩石加速蠕变的非线性黏滞体,其黏滞系数随应力水平提高和蠕变时间延长而逐渐减小;将改进的分数阶黏滞体、非线性黏滞体与基本弹性体和塑性体进行组合,建立一个新的4元件非线性黏弹塑性蠕变模型,给出模型的蠕变方程,并利用岩石蠕变试验结果对模型合理性进行验证。研究结果表明:该模型能够较好地描述岩石蠕变全过程的3个阶段,且拟合曲线和试验曲线吻合良好,误差较小。

岩石损伤软化统计本构模型

假定岩石微元强度服从Weibull分布,Hoek-Brown强度准则作为岩石微元统计分布变量,利用等效应变假说,经过严格的数学推导,得到了岩石在三维应力作用下的损伤统计本构模型,并用试验资料对模型进行了验证.验证结果表明:模型理论曲线和试验曲线具有较高的吻合度,能够比较好地反映应变软化型岩石的应力—应变关系和破坏的全过程.从而证明了该模型的合理性和可行性,具有广泛的应用前景.

岩石非线性蠕变损伤模型研究

为了反映岩石蠕变全过程,文章基于损伤力学理论,通过引入Kachanov蠕变损伤演化规律,构建了可反映岩石加载瞬时变形和加速蠕变的考虑时效损伤的弹性体元件,并将该元件与能够描述岩石衰减和稳态蠕变的分数阶粘滞体元件进行串联,建立了一个新的2元件非线性蠕变损伤模型及其蠕变方程,同时利用相关文献中的岩石蠕变试验结果对模型拟合效果进行了分析验证。研究结果表明:该非线性损伤模型能够准确描述岩石蠕变全过程的三个阶段,且拟合曲线和试验曲线吻合良好,误差较小,充分显示了其合理性和适用性。

不同加载路径下盐岩蠕变特性试验

为了研究加载路径对盐岩蠕变特性的影响,利用RLW-2000岩石流变试验机对盐岩试件进行了3种不同加载路径的蠕变试验,分析了盐岩在不同加载路径下的蠕变变形规律。结果表明,在恒围压、分级增加轴压加载路径下,随着轴向应力增加,盐岩瞬时应变、蠕变应变和蠕变速率均逐渐增大,衰减蠕变阶段持续的时间也逐渐延长;在恒轴压、分级卸围压加载路径下,当围压小于某个特定值时,围压的变化对盐岩蠕变特性产生一定的影响,当围压高于该值时,盐岩的蠕变特性似乎与围压无关,且从试验结果来看,该值应在4MPa以上;在恒轴压、循环围压加载路径下,围压及其循环周期对盐岩蠕变特性的影响非常大,降围压阶段盐岩蠕变速率明显高于升围压阶段,且围压循环周期越小,降围压阶段蠕变速率与升围压阶段蠕变速率的比值越大,周期越大,该比值越小。

芒硝蠕变特性及本构模型研究

为研究芒硝蠕变特性,利用RLW-2000岩石流变试验机对芒硝开展了三轴压缩蠕变试验;基于此,以分数阶粘滞体代替广义Kelvin模型中的常规粘滞体,建立了分数阶广义Kelvin模型;针对其蠕变方程形式复杂、应用不便的缺点对其进行了简化,将简化后的分数阶广义Kelvin模型与Heard稳态蠕变模型相结合,构建了一种新的岩石蠕变本构模型,并利用芒硝蠕变试验结果反演了模型参数。结果显示:同一围压下,随轴向应力增大,芒硝蠕变变形量和稳态蠕变率均随之增加,而各级荷载加载过程中芒硝变形模量不断减小;芒硝蠕变过程具有非线性特征,且随蠕变时间延长,芒硝屈服强度逐渐降低;拟合曲线和试验结果吻合良好,说明该模型能够较好地描述芒硝的蠕变特性。

灰质泥岩蠕变特性试验研究

为了研究灰质泥岩的蠕变特性,利用RLW-2000岩石流变试验机对灰质泥岩进行了分级加载三轴压缩蠕变试验。试验结果显示,随偏应力增大,灰质泥岩瞬时应变、蠕变应变及稳态蠕变率等均随之增大,且稳态蠕变率和偏应力的关系可用幂函数描述,但蠕变应变占总应变的比重增幅却非常缓慢;灰质泥岩蠕变过程具有非线性特征,其弹性模量随蠕变时间增加而逐渐减小,该变化过程可用Logistic函数反映。利用6元件扩展Burgers模型对试验结果进行了拟合,结果表明:拟合曲线和试验结果吻合良好,误差较小,说明该模型能够准确反映灰质泥岩的蠕变特性。

盐岩非线性Burgers模型及其参数识别

基于非线性流变力学理论,对常规黏滞体元件进行改进,提出一种新的变系数非线性黏滞体,其黏滞系数随时间增加而逐渐增大。将该非线性黏滞体替换常规Burgers模型中的线性黏滞体,建立非线性Burgers模型即NBurgers模型。该模型在一定的条件下可退化为常规Burgers模型。对盐岩试件开展三轴压缩蠕变试验,并利用试验结果,根据非线性最小二乘法基本原理对NBurgers模型的参数进行反演识别。拟合曲线和试验曲线对比显示:Nburgers拟合效果良好,误差较小,拟合曲线非常逼近于试验曲线,且其与试验曲线的吻合程度要明显高于常规Burgers模型,说明该模型能够更好地描述盐岩的黏弹性蠕变特性。

用沉降速率比值法计算固结系数的探讨

目前确定固结系数的常用方法是时间对数法和时间平方根法,这两种方法均为作图法,受人为因素的影响较大。从太沙基一维固结理论出发,推导出了任意相邻两时刻地基固结沉降速率之间的关系式,并通过用最小二乘法处理数据,得到了一种计算地基土体固结系数的方法。最后,通过工程实例应用对其合理性和可行性进行了验证,结果表明,该方法计算效果良好,且无需作图,简便易行,可以对试验数据进行快速处理。同时,该方法只需试验前期1 h之内的数据,可以减少测读次数,加快试验进程。

一元非线性回归分析在隧道监控中的应用

根据新奥法原理中岩体开挖的时间效应,对毛栗坡右线隧道的监控量测结果进行一元非线性回归分析,找出岩体变形量与时间的关系,以制定科学的施工方案,保证工程质量和施工的安全性。

红粘土含水量的微波炉法快速测定

为了找到一种效率高、精度高的快速测定土的含水量的方法,分别用烘干法和微波法进行了红粘土含水量的对比试验。首先,通过对烘干法和不同组合(单个试样质量和微波炉加热火力的各种不同组合)下微波法试验结果的回归分析,得到了不同组合下微波法所得含水量与烘干法含水量的回归方程;其次,通过对不同组合下微波法试验结果的正交试验方差分析,确定了用微波法测定红粘土含水量的最优组合和最优回归方程;最后,对最优组合进行了试验验证。研究表明:采用微波法测定红粘土的含水量是可行的,且与烘干法相比,采用微波法测定红粘土含水量,可以大大提高工作效率,加快试验进程。

青坑隧道监控量测数据的成果分析

以青坑隧道为例,对隧道在开挖过程中的监控量测数据和超前地质预报的结果进行了分析,指出了它们的工程作用,为设计变更及施工方法改变提供工程地质依据。

微波炉法快速测定红粘土含水量的试验研究

对含水量的测定方法进行了分析比较,指出微波法具有广泛的应用前景,探讨了微波加热法的基本原理及试验过程,比较了微波加热法与标准烘干法试验数据,对微波炉法快速测定红粘土含水量的试验结果进行了回归分析,结果表明微波炉法测定红粘土含水量具有精度高、效率高的优点。

基于能量原理盐岩的强度与破坏准则

讨论了盐岩变形过程中可释放弹性应变能与耗散能内在关系,并给出了基于弹性应变能的破坏准则。为了验证该准则的可行性,一方面利用Mohr准则、D-P准则、基于能量原理强度准则对围压分别为1、5、10、15 MPa一组三轴压缩试验进行了研究;另一方面,应用该准则对来源于其他文献的三轴试验数据就行了研究。研究结果表明,由于该准则仅需确定常规岩石力学参数,物理力学意义明确,试验值与理论值的相对误差较小,因此,该准则可作为盐岩破坏的判据。