碳纤维水泥土压电性及传感器性能研究

国内外研究表明,在常规混凝土中加入碳纤维形成导电网络,可以使混凝土根据导电网络的变化感知自身应力应变、裂缝及损害,并提高混凝土强度和耐久性。鉴于碳纤维的自感知特性,提出碳纤维水泥土这一新型智能感知材料,通过无侧限抗压强度试验、电阻率试验、微观试验和模型试验,研究纤维掺量和纤维长度对碳纤维水泥土无侧限抗压强度和电阻率变化率的影响规律,并按最优配比制作碳纤维水泥土“传感器”,将此种传感器植入水泥土构件,建立传感器电阻率变化率与水泥土构件应力的函数关系,从而实现传感器对水泥土构件的应力监测。结果表明:在碳纤维水泥土材料的强度研究方面,碳纤维掺量和碳纤维长度均对碳纤维水泥土的无侧限抗压强度有影响,抗压强度随二者的增大均呈现先增大后减小的趋势。在试验范围内,2%为最优碳纤维掺量,6 mm为最优碳纤维长度;在碳纤维水泥土的电阻率变化率研究方面,碳纤维掺量为1%,纤维长度为3 mm时,试件破坏时的电阻率变化率最大,碳纤维水泥土的受压自感应灵敏度最好;埋入构件的传感器电阻率变化率与水泥土构件的应力之间存在明显的指数关系,通过建立基于电阻率变化率的应力预测公式,从而可以实现水泥土结构的受力状态监测。

临江漫滩区超深地连墙成槽变形影响因素分析

为研究深厚砂层地连墙槽壁稳定性特征及其主要影响因素,以南京地铁11号线柳洲东路站地连墙成槽施工为工程依托,通过数值模拟方法建立有限元模型。研究结果表明:地表沉降和槽壁水平位移的发展主要集中在成槽前期,而成槽后期变化较小。成槽结束时地表最大沉降为21.8 mm,产生位置距槽壁距离约3.6 m处,沉降影响范围约为距槽壁10 m范围内。槽壁水平最大位移发生在地面以下4.4 m粉质黏土层中。槽壁加固对于控制浅层土体成槽失稳具有显著效果,地下水位埋深对地表沉降的影响最大,浆面深度、泥浆重度、槽段长度次之,软土层厚度影响最小。浆面深度对槽壁水平位移的影响最大,地下水位埋深、槽段长度、泥浆重度次之,软土层厚度影响最小。

基于工业固废的碳化固化软弱渣土性能变化研究

为研究典型工业固废电石渣和高炉矿渣共同碳化固化技术对软弱工程渣土性能的改良,设计了两组三因素三水平正交试验。结果表明:碳化后试样的密度、电阻率和无侧限抗压强度均有明显提升,孔隙液电导率和pH明显下降。通过极差、方差分析,确定了碳化前后各因素对不同性质的影响程度,通过回归分析提出了预测方程。

长江漫滩区明挖隧道基坑降承压水优化分析

现阶段,基坑降水设计多通过理论计算结合数值模拟进行,然而,在保证安全的前提下,总抽水量仍具有优化空间。基于此,以江阴靖江长江隧道江北明挖基坑第二承压含水层降水施工为例,采用线性规划与数值模拟相结合的方法,在利用抽水试验反演渗透系数的基础上,通过数值模拟获取了构建线性规划模型的主要参数,求解了总抽水量最小时需开启的井点及对应抽水量,并与实际施工进行了对比。结果表明,在构建线性规划模型时,考虑的井数越多,管井位置越合理,得到的总抽水量和降深通常越小;对于开挖深度渐变的明挖隧道基坑,在挖深大区段抽水效率最高,此时挖深较浅区段的降水需求可能自然得到满足;降水优化可大幅降低开启井数、总抽水量和环境影响。

常州地区基坑降水引起的地面沉降计算方法

统计了常州地区多个基坑土层超固结比资料。结合两处场地的抽水试验数据,对比分析了分层总和法与考虑应力历史影响的沉降计算方法,并将这两种方法与有限元软件模拟结果、沉降监测结果进行对比。研究结果表明:相较于分层总和法,考虑应力历史影响的沉降计算方法更接近于实际沉降监测结果,可将其用于快速估算大降深条件下、水文地质特点类似常州地区、由降水引起的周围地面沉降量。

深基坑施工对邻近南京长江大桥引桥桥墩影响分析

南京长江大桥是南京市的标志性建筑,也是市级不可移动文物。某地铁站二期基坑邻近大桥北岸双曲拱引桥,基坑开挖难免会对双曲拱桥的基础及上部结构稳定性造成影响。以实际工程为依托,建立“桥-土-基坑”三维整体有限元模型,模拟现场施工各步骤与工况,探究基坑分块开挖对桥墩的影响;对A1坑的围护结构进行了优化设计,提出了合理化建议。研究结果表明:基坑开挖导致坑内土体隆起,坑周地表沉降,导致邻近不同桥桩及承台发生差异沉降,但数值在预警范围内;通过对比分析不同围护结构方案,证明优化后方案的合理性。

基于固废电石渣-高炉矿渣的胶凝材料理化与力学性质研究

电石渣(CS)和高炉矿渣(GGBS)是典型的工业固废,在一定条件下能够生成良好的胶凝材料,代替水泥对软弱土体进行固化稳定。文章以CS为基本材料,GGBS为添加剂,采用密度(ρ)测试、孔隙液电导率(γ)测试、pH值测试、无侧限抗压强度(q^(u))测试等,对自然养护条件下GGBS掺量和养护龄期对胶凝材料的理化与力学性质的影响进行研究。结果表明:GGBS掺量能够有效促进ρ的上升,使γ和pH值降低;养护龄期的延长则会引起ρ、γ和pH值的降低。qu随着GGBS掺量提升和养护龄期的增长而提升,在3 d~7 d中提升幅度较大。胶凝材料的应力-应变曲线可分为弹性、塑性、强度屈服3个阶段,破坏应变稳定在3.5%~5.4%之间。由理化反应和力学性质的变化,可将胶凝材料在28 d中的反应过程分为高活性、稳定和碳化3个阶段。

电石渣-高炉矿渣胶凝材料碳化后力学性质与微观特性

为研究典型工业固废胶凝材料碳化后性质变化,选用电石渣和高炉矿渣作为原材料,选定碳化时间和电石渣-高炉矿渣掺量比作为影响因素开展正交试验,并设置普通养护的对照组,开展了无侧限抗压强度、应力-应变曲线分析、X射线衍射、扫描电子显微镜试验。结果表明:碳化时间的延长和掺量比的降低均对试样的无侧限抗压强度提升有显著影响,掺量比的影响程度大于碳化时间;且能使应力-应变曲线的峰值应变产生右移的趋势,试样脆性明显提升。未碳化时试样中的主要产物为水化硅酸钙[Ca_(5)Si_(6)O_(16)(OH)·4H_(2)O,CSH],碳化后为CaCO_(3),可以有效填充试样中的孔隙,宏观上表现为无侧限抗压强度的提升。建议可根据实际情况需要,材料的碳化时间控制在2~4 d,掺量比为3∶2。

基坑开挖影响下邻近长江大桥双曲拱桥的安全性能评价

通过两阶段模拟法对深大基坑开挖影响下的邻近南京长江大桥双曲拱桥进行了分步模拟计算。先通过有限差分软件计算基坑开挖对临近双曲拱桥基础的影响,求解最不利工况下的拱脚变形;再结合混凝土抗拉强度设计值计算4种工况下拱脚允许最大位移值,作为邻近基坑开挖影响下的双曲拱桥安全理论限值。

大掺量粉煤灰注浆充填材料试验研究

为了解大掺量粉煤灰的水泥粉煤灰注浆材料的物理力学性能 ,通过室内试验 ,探讨了在大掺量粉煤灰情况下 ,不同水灰质量比、固相质量比及不同外加剂用量与硬化体抗压强度、浆体凝结时间、流动度、粘度、结石率之间的相互关系 .试验表明 ,随粉煤灰掺量的增加 ,硬化体抗压强度、浆体流动度降低 ,而凝结时间延长 ,结石率和粘度增大 ;硬化体早期强度较低 ,后期强度有较大增长 ( 1 2 0d后仍有所增长 ) ;适量水玻璃的掺入 (水玻璃占水泥质量分数不大于 3% )使凝结时间缩短 ,结石率增大 ,但导致硬化体抗压强度降低 ,浆体流动性变差 ;浆体凝结时间较长 ,水灰质量比 ( 0 .7～ 1 .0 )∶1 .0 ,粉煤灰掺量质量分数为 60 %～ 90 %时 ,初凝一般大于 1 2h ,终凝一般大于2 0h .

高速公路下伏采空区问题国内外研究现状及进展

综述了国内外高速公路下伏采空区问题的研究现状,重点介绍了4个方面的问题:采空区探测、稳定性评价、治理及质量监控等技术,并提出了进一步研究的方向。

高速公路下伏多层采空区注浆充填法治理试验研究

采空区的治理是矿区工程建设关键技术之一。以某高速公路下伏多层采空区注浆充填法治理试验工程为依托 ,重点探讨多层采空区注浆层位次序的选择、注浆孔成孔工艺、注浆管下贯深度、封孔装置和位置、中间及边缘注浆孔注浆工艺、浆液可注性、孔口投砂等问题 ,确定了浆液扩散半径、单孔注浆量和终孔标准等注浆参数 。

高速公路与下伏煤矿采空区相互作用规律探讨

从公路的采动响应特征、采空区的二次活化机制、不同工况条件下采空区地表移动与变形规律的有限元数值分析3个方面,探讨高速公路与下伏采空区相互作用问题。概化分析公路路线与采空区不同空间关系时,地表移动与变形的基本发展规律;总结不同开采方式形成采空区的特征、变形与破坏特征、二次活化机制及危害性评价方法;系统考虑公路、采空区、采矿特征、处治方式等各种影响因素,总结出不同工况组合情况下采空区剩余移动与变形的若干规律,涉及到不同采深、不同采厚、煤层倾斜、多层重复开采、临近采动、各煤层空间关系等各种复杂地质与采矿条件,以供矿区高速公路建设的规划、选线以及治理参考。

基于静力触探试验的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失预测研究

选取典型成层地基场地并设计试坑开挖卸荷试验,开展了基于静力触探(CPT)测试的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失程度预测研究。通过在试坑开挖卸荷前后进行CPT原位测试,得到了试坑开挖卸荷前后的CPT贯入锥尖参数变化规律。进而基于CPT测试p–y模型研究了基坑开挖卸荷前后邻近既有单桩的水平承载力损失及桩身弯矩分布特征。分别考察了基坑开挖卸荷后邻近桩基试桩加载模式下的残余水平承载力和桩顶加载联合土体位移共同作用下的卸荷桩基水平承载特性。研究表明,依据真实卸荷土体CPT参数更能准确预测桩基水平承载力损失程度及损失特征,卸荷桩设计阶段须同时考虑卸荷桩较自由场地桩基的水平承载力损失及土体运动位移对桩基水平承载的影响。以上研究为合理确定基坑开挖引起的既有桩基水平承载力损失提供了一种技术思路,同时对卸荷桩水平承载性能评价具有参考意义。

地震地基液化大变形对桥梁桩基危害性三维数值分析

为研究地震地基液化大变形对桥梁桩基的危害性,建立了含液化层的二层与三层土体系计算模型,考虑桩土共同作用的非线性关系,利用FLAC-3D有限差分软件对液化侧扩地基中的单桩、群桩进行了动力有限差分分析,探讨了地基液化大变形条件下桩基位移与内力变化分布规律。分析结果表明:二层与三层土体中,液化土层和非液化土层交界面处产生的桩身弯矩极值是控制桩身破坏的关键因素,液化土层本身对桩身弯矩的影响很小;桩帽对桩顶的侧移有一定制约作用,但对桩身弯矩极值的影响不显著;群桩中上坡桩与下坡桩的侧向位移与桩身弯矩分布模式相似,但上坡桩发生的侧向位移和桩身弯矩要略大于下坡桩情况。

应用孔压静力触探(CPTU)确定软土压缩模量的试验研究

回顾了采用孔压静力触探(CPTU)测试参数确定压缩模量(Es)的现有方法,并在江苏选择3个高速公路软土场地进行了CPTU试验,以高质量原状土样固结试验得到的Es值作为参考值评估了各经验方法的预测有效性,进而提出了新的江苏典型软土锥尖阻力–压缩模量Es相关关系;同时采用不同CPTU测试参数计算的Es值预测了某条高速公路软基的沉降量,并和现场沉降观测值进行了比较,结果表明:基于净锥尖阻力qn的Senneset(1989)方法能够很好的预测Es值;同样,基于CPTU测试参数预测的高速公路软基沉降量也接近于现场实测沉降,验证了应用CPTU确定软土Es值进而预测软基沉降的可靠性。

应用SCPTu确定静止土压力系数的试验研究

静止土压力系数(K0)的确定是地铁深基坑工程设计分析中的重要问题。采用三种原位测试手段:地震波孔压静力触探(SCPTu)、扁铲侧胀(DMT)和预钻式旁压试验(PMT),在苏州地铁1号线选择典型场地进行了试验,并采取高精度土样进行了室内试验,进而对各种K0确定方法进行了评价比较。试验结果表明,由于严重的钻进孔壁扰动等原因,PMT试验得到的K0值与室内实验值及设计值严重不符;基于DMT的K0确定方法,其精度取决于经验公式的来源,国外的经验公式大大高估了K0,而国内基于苏州试验样本的经验公式与室内试验值比较一致,但一定程度上低估了K0值;以设计使用值作为参考,基于SCPTu的Mayne(2001)方法和Mayne&Kulhawy(1982)方法预测的K0值是合理的,可用作初步设计值;K0值变化的影响因素、原位测试技术优缺点的比较等还说明现存经验方法需要根据场地特点进行校正及发展。

高速公路下伏多层倾斜采空区危害性评价数值模拟

采空区的危害性评价是矿区高速公路建设技术难题之一。应用二维及三维有限单元法对某高速公路下伏一多层倾斜复杂地质条件老采空区的变形与稳定性进行了数值模拟。模拟计算结果表明,研究区多层倾斜采空区对路基的危害性严重,必须对公路路基影响范围内的采空区部位进行处治。

基于孔压静力触探测试的改进分层总和法在软基沉降预测中的应用研究

分层总和法在高速公路软基沉降的预测中得到了广泛的应用。然而,由于基于钻探的土层划分往往比较粗糙以及基于室内试验的压缩模量确定不太可靠,导致沉降预测与实际偏差较大。孔压静力触探(CPTU)作为一种新型的多功能原位测试技术,可以同时测试得到锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔压沿深度的连续剖面,较好地改善这一状况。以连盐高速公路为研究实例,采用多变量统计分析中的最优分割理论,基于CPTU高精度测试数据对土层进行了精细划分,并通过实际沉降观测资料的反演分析确定了基于CPTU的压缩模量计算方法,进而通过对高速公路实测沉降和CPTU预测沉降的比较,验证了文中计算方法的有效性。