公路隧道衬砌裂缝图像质量增强方法研究

公路隧道在运营过程中承受多种环境作用,导致隧道衬砌裂缝广泛发育。采用搭载图像采集设备的移动式检测装备定检隧道裂缝已成为隧道运行维护的主要手段。但是,由于隧道衬砌裂缝尺度小、灰尘覆盖、涂料反射等影响,导致所获取的衬砌裂缝图像存在信噪比和对比度低的问题,难以采用智能算法提取裂缝,严重降低了隧道检测效率。文章以图像质量及裂缝目标位置为切入点,分别提出了基于均衡化理论的图像质量增强方法以及适用于图像边缘裂缝的边框增强方法,并采用主流的目标检测算法对所提算法开展了算法试验,结果表明:所提算法能够显著提升裂缝识别准确率,其在实际应用中具有较强的普适性。

饱和粉土地基低强度混凝土桩振动沉管及静载试验

为研究饱和粉土地基低强度混凝土桩振动沉管施工产生的超孔隙水压力分布、消散规律及单桩和复合地基的承载特性，对滨州市饱和粉土地基进行了低强度混凝土桩的振动沉管和静载试验。结果表明：沉管振动下沉时，最大超孔隙水压力一般出现在桩端以上2～3m；沉管振动下沉对桩周土体的扰动较小，最大超孔隙水压力与上覆土有效应力的比值仅为0．327；单桩振动拔管后15min，临近超孔隙水压力的消散率可达到65％～75％；与设计规范的估算值相比，振动沉管成桩后单桩竖向极限承载力偏小，仅为估算值的55％～60％；低强度混凝土桩的加固作用明显，复合地基承栽力与天然地基相比提高了约1倍。

水作用下土石坝黏土心墙抗剪强度衰减规律

为得到土石坝黏土心墙在水作用下抗剪强度的衰减规律,依托济南卧虎山水库工程,通过模型分析和现场取样室内试验,研究了土石坝黏土心墙抗剪强度随含水率的衰减规律。研究建立了土石坝黏土心墙抗剪强度衰减的基本模型,推导了黏土抗剪强度的衰减公式,并分析了含水率和压实度对黏性土体抗剪强度参数的影响规律。结果表明:1黏性土体的黏聚力和内摩擦角影响其抗剪强度;2黏性土体抗剪强度衰减公式由强度参数的待定系数及其表达式构成,可分别通过室内击实试验求解;3压实度一定时,黏聚力随含水率的增大而减小,且最大内摩擦角对应最优含水率;压实度的增大引起抗剪强度增大,但内摩擦角对抗剪强度的影响不显著。

对拉式挡土墙稳定性模型试验研究

为研究对拉式挡土墙失稳时的力学响应规律,设计了室内模型试验,监测并分析了对拉式挡土墙在倾覆破坏和沉降破坏时墙背侧向土压力分布特征及拉筋应力的变化规律。研究结果表明,在对拉式挡土墙发生倾覆破坏时,倾覆端侧向土压力普遍增大,整体呈抛物线形式,沉降端土压力普遍减小;单拉筋条件下的沉降破坏,随着沉降量的增加,拉筋应力逐渐增大,倾覆端土压力在拉筋作用下呈现出倾覆破坏时的土压力分布,沉降端土压力整体呈先增后减的趋势且拉筋上部土压力变化幅度远大于拉筋下部;多拉筋条件下的沉降破坏,上部拉筋钢筋应力迅速减小,下部拉筋迅速增大,其墙背土压力与单拉筋条件下的墙背土压力相似,因此,在易发生不均匀沉降地段的对拉式挡土墙应加强下部拉筋及挡土墙墙身的强度。

锚拉悬臂式挡土墙模型受力特性数值模拟分析

为通过模型试验研究车辆荷载作用下锚拉悬臂式挡土墙的受力特性,先使用ABAQUS有限元计算软件进行数值模拟,为模型试验的设计提供参数依据。研究结果表明:模拟车轮荷载作用下,锚杆轴力最大值出现在锚杆中间位置,向两端逐渐减小,近墙端轴力大于远墙端;挡土墙侧向土压力的竖向分布及横向分布都在锚固端位置出现急剧增大现象;锚杆高度位置、L/2截面处竖向土压力最大值出现在锚杆上方;挡土墙的侧向位移量在锚杆以下迅速减小,最大侧向位移出现在挡土墙顶端。该结论的得出为锚拉悬臂式挡土墙模型试验测量仪器的选取、参数比较及实际工程中锚拉悬臂式挡土墙的设计与施工提供了理论依据。

改性水泥-水玻璃注浆材料防渗性能试验研究

为了使水泥-水玻璃注浆材料在注浆中得到更广泛的应用,通过室内配比试验和扫描电镜分析对5%膨润土掺量下水泥-水玻璃体积比和粉煤灰掺量对水泥-水玻璃(C-S)浆液性质的影响进行研究,并开展现场试验对该改性浆液的防渗性能进行了研究。结果表明:(1)改性C-S双液的凝胶时间有所延长,且凝胶时间随着C-S体积比的增大而缩短、粉煤灰掺量的增大而延长;(2)浆液结石体的抗压强度和抗折强度都随C-S体积比的增大都呈现先增大后减小的趋势并在体积比约为2时达到最大,浆液结石体的抗压强度随粉煤灰掺量的增大而降低,结石体7 d抗折强度随着粉煤灰掺量的增加先增加后减小,试验条件下,粉煤灰掺量为25%取得最大抗折强度;(3)通过扫描电镜对结石体微观结构分析得出,粉煤灰掺量为25%、C-S体积比为2的配比下水泥的水化反应最充分,粉煤灰的微集料反应发挥最佳;(4)通过现场防渗试验验证了研发浆液材料的防渗性能满足规范要求。改性C-S浆液较好地结合了几种材料的优点,建议采用的材料配比为25%粉煤灰、5%膨润土、70%水泥,C-S体积比为2。

掺合镀铜钢纤维砂浆性能试验研究

研究了一种以镀铜钢纤维为导电材料的屏蔽砂浆,并分别测定了纤维掺入法和满铺法砂浆的力学性能、导电性能和电磁屏蔽效果SE（Shielding effectiveness）。研究结果表明：金属纤维能够提高砂浆力学性能和导电性能,随着纤维掺量的增加,纤维掺入法砂浆抗折强度较普通砂浆提高约14.2%-17.8%,抗压强度提高约7.3%-23.1%;镀铜钢纤维能够提高砂浆的SE,纤维掺入法最优纤维体积分数为1%,采用满铺法制作的纤维布砂浆SE在各个频段范围内均高于纤维砂浆,在200-1500MHz范围内增幅约20d B,最大SE为-51.52d B,研究结果对电磁屏蔽砂浆在民用建筑中的推广具有一定的指导意义。

日本铁路隧道病害和运维管理现状及对我国隧道运维技术发展的建议

日本铁路隧道(包括城市轨道交通)经过100余年的发展,产生了隧道老龄化严重、剥落掉块、开裂、劣化以及渗漏水等病害。通过调研日本铁路隧道建设情况、性能要求、病害类型与原因,得出日本铁路隧道约40%的病害与设计施工有关,27%的病害与运行环境有关,23%的病害与所用材料有关,10%的病害与外力变化有关。介绍日本铁路隧道维护管理体系(隧道检查、健康诊断、措施对策、记录存档)、自动检测技术和智能化技术等新技术的发展应用及存在的问题(相同条件下同类隧道的运维无法统一;自动化检测技术因成本过高或未达到标准要求,只能作为辅助检查手段服务于部分隧道;很多信息因保密无法实现资源共享;运维技术人员、隧道专业人才不足及人才老龄化严重等)。指出这些问题不仅阻碍了运维技术的高质量发展,也影响了整个运维成本和质量。针对我国隧道运维技术的发展,提出以降低隧道设施的全生命周期成本与延长服役寿命为目标,构建基于结构性能与成本的"预测型"运维体系,建议发展一体化运维技术、研发快速维修加固技术、开发智慧运维管理系统等,通过多学科融合交叉,构建系统性的运维管理体系。

基于红外图像增强的衬砌裂损渗漏水识别方法及工程应用

针对隧道渗漏水红外热成像检测存在目标对比度小、背景干扰严重的问题,提出了红外图像灰度增益映射函数及裂损识别定位算法流程.首先,提取渗漏水衬砌的温度场数据,通过分段式映射函数压缩背景区的灰度映射,拉伸识别目标区的灰度映射,提高识别目标区的可辨识度.然后,求解温度场最佳阈值范围,将红外热图像二值化.最后,通过Canny边缘检测算法识别衬砌裂损形式.利用遍历算法索引目标区像素坐标位置.此外,开展了模拟隧道环境的裂损衬砌渗漏水红外检测实验分析,结果表明,提出的灰度映射函数可以增益红外热图像.该识别定位方法已经成功应用于济南开元隧道的衬砌病害检测,可为类似隧道工程检测提供技术参考.

预应力悬锚式挡土墙受力特性

为了研究不同侧向预应力水平及竖向荷载对预应力悬锚式挡土墙墙背土压力、锚定板板前土压力、墙身剪应力分布特性的影响规律,设计了室内模型试验及数值模型并对悬锚式挡土墙受力特性进行测试与计算分析。研究结果表明:侧向预应力作用下,挡土墙墙背土压力呈抛物线分布并在锚杆处呈现峰值,锚定板板前土压力沿板宽度方向呈"马鞍型"分布并以约35°角向两侧扩展,锚定板板前土压力沿锚索轴向的压缩影响范围约2倍板宽;竖向荷载作用下,挡土墙侧向土压力呈"S"形分布,靠近挡墙底板位置处墙体剪应力急剧增大,应加强该类挡土墙根部配筋设计。结论可为预应力悬锚式挡土墙在公路建设中的推广和应用提供借鉴。

锚定板极限承载力影响因素分析

为了研究锚定板极限承载力的影响因素,通过制作模型对其进行了室内模型试验,根据室内试验的结构和材料参数建立了数值计算模型,并将两者的结果进行了对比验证。研究表明:(1)数值计算结果与室内模型试验结果的吻合度较高,可以用于其他工况的研究分析;(2)锚定板的边长和填料的内摩擦角是影响锚定板极限承载力的主要因素,其次为锚定板的埋设深度、锚定板的形状、填料的黏聚力,而填料的密度和弹性模量的影响极小;(3)推荐以增大锚定板边长和采用内摩擦角较大的砂性土作为填料的方式来提高锚定板的极限承载力。

掺合镀铜织物纤维电磁屏蔽砂浆性能研究

为了研究纤维掺量、长度等因素对掺合镀铜织物纤维电磁屏蔽砂浆力学性能、导电性能、电磁屏蔽效能（shielding effectiveness,SE）的影响规律,设计了强度试验、电阻率试验和屏蔽效能试验研究了各因素对金属纤维砂浆性能的影响规律。研究结果表明：金属纤维能够增强砂浆的力学性能和导电性能,纤维砂浆抗折强度比普通砂浆增加14.2%～17.8%,抗压强度增加7.3%～23.1%,电阻率仅为普通砂浆的3.5%。掺加金属纤维后能够提高砂浆中高频电磁屏蔽效能,厚度为2 cm的金属纤维砂浆的体积分数为1%时SE值最高;SE值随着纤维长度的增加逐渐增大,长度为20 mm的金属纤维砂浆在0～700 MHz和2 000～3 000 MHz波频范围SE值较普通砂浆增加约10 d B;砂浆厚度对屏蔽效能影响明显,厚度为3 cm的纤维砂浆SE值几乎为厚度为2 cm的纤维砂浆的2倍,两种厚度砂浆的SE值均超过20 d B,最大值为50 d B。结论可为电磁屏蔽砂浆在民用建筑中的推广和应用提供借鉴。

互锚式挡土墙土压力分布规律研究

互锚式挡土墙具有整体性好、抗震能力强等特点,但由于锚杆的互锚作用,其土压力的分布规律较传统挡墙差异很大。为研究互锚式挡土墙的土压力分布规律,进行了室内模型试验和FLAC3D数值计算。模型试验在墙后不同填土深度埋设土压力盒,监测了墙不同填土高度的竖向土压力、侧向土压力以及土压力的横向分布。对照模型试验结果,利用FLAC3D数值计算对模型试验结果进行了验证。结果表明:互锚式挡土墙土压力分布存在明显的三维土拱效应;竖向土压力、侧向土压力和横向土压力均呈非线性分布;竖向和侧向土压力的峰值出现在锚杆附近。