智能材料及其在土木工程中的应用

智能材料是21世纪的一种新型的材料、是材料科学发展的方向.本文对智能材料的概念、组成及其特点进行了介绍,论述了智能材料在土木工程中应用和研究现状,并展望了智能材料在土木工程的应用前景.

边坡落石灾害的颗粒流模拟方法

落石是边坡的一种常见的动力地质灾害。基于颗粒流理论,提出了落石灾害的二维的可视化模拟方法。通过颗粒流中不同参数的ball单元的组合模拟了各种形状和特性的落石体;通过wall单元的组合模拟坡面;选择ball-ball和ball-wall的接触刚度模型、粘结模型和滑移模型等接触本构模型来反映落石运动过程中落石岩块内部各部分和落石与坡面作用行为;实现了边坡落石灾害的二维可视化模拟。模型模拟出落石的自由落体、弹跳、滑动和滚动等运动形式、运动过程岩块的崩解;得到了落石的运动速度、位移等运动学参数。工程实例初步验证了该方法的可行性、合理性。

应力吸收层力学特性对比试验研究

实验制备了三种不同应力吸收层的旧沥青混凝土路面加铺沥青混凝土路面面板试件;采用45°斜剪、拉拔试验和动态斜剪试验,对其进行抗剪强度、粘结强度和抗剪疲劳强度试验。试验表明:3种应力吸收层在低温和快速荷载作用下,具有较高的抗剪强度;高温条件下抗剪强度和粘结强度均降低,因此应力吸收层应采用高温和慢速荷载条件下力学指标作为结构计算指标;三种不同的应力吸收层中,橡胶沥青应力吸收层具有较好的抗剪强度、抗拔强度和动态疲劳特性,适合于在陡坡、急弯等横向应力大的路段推广应用。

高速公路零征地加筋拓宽路堤监测分析

为掌握高速公路零征地加筋拓宽路堤施工和运营过程中特性,对其进行了系统的监测和分析。监测为期2年,监测项目包括路基侧向水平位移、土压力、孔隙水压力等。监测表明,各监测指标的变化主要发生在拓宽路堤施工期与完工后3个月内,其后各监测指标变化较小;采用粉喷桩处理软土地基时,粉喷桩为刚性桩,桩与桩间土不是协调变形,以粉喷桩为主承受上部荷载。分析结果表明:设计方案和施工方案较好,能保证拓宽工程的变形和稳定性要求;零征地加筋拓宽路堤具有较高的稳定性和安全性;为避免拓宽路基的不均匀沉降导致路面开裂,对于拓宽路基宜采用先进行一段时间的堆载预压,然后再修筑路面的施工方法。

边坡柔性防护系统与技术

作者于2003年编写了交通部行业标准《公路边坡柔性防护系统构件》(JT/T528-2004),现已颁布本文将对这种新型的边坡柔性防护系统的系统原理与特点、系统的组成、系统的适用范围、系统的设计与施工方法等内容进行系统的介绍和论述,以促进SNS边坡柔性防护系统在我国边坡防护中得到广泛应用.

土工合成材料的光氧老化试验研究

对土工合成材料的光氧老化进行了试验研究,研究表明:光氧化使土工合成材料内部结构和性能都产生了的衰变;抗老化剂推迟了材料老化时强度降低的时间和降低了材料老化的速度;土工合成材料的结构影响其老化性能;土工合成材料光氧老化试验的试验周期长,短期内难以得到材料老化完整规律.

加筋土挡墙面板的受力与变形破坏研究

笔者在文中对加筋土挡墙面板的变形破坏及其侧向土压力进行了研究.研究表明加筋土挡墙墙背的侧向土压力受多种因素影响,其分布规律与一般的重力式挡墙不一样,成非线性规律;同时本文对加筋土挡墙的面板变形破坏模式进行了归纳,并探求了各种变形破坏模式的原因.

土工合成材料的老化研究

土工合成材料的老化性能为工程设计人员普通关心的问题,本文对土工合成材料的老化理论、老化的原因和影响土工合成材料老化的因素及其影响规律等方面进行了初步的研究,得到了土工合成材料老化的一些规律.

考虑结构性的土体本构模型的建模方法

土体的结构性模型是土力学的核心问题.本文根据不同的模型理论和方法,把土体的结构性模型分为复合体本构模型、微观力学本构模型和土体的塑性理论模型,并对各个模型的研究现状、建模的思路与实质进行研究.

土工合成材料长期强度保持率的化学动力学预测

土工合成材料长期强度保持率的预测是土工合成材料老化研究的一个核心问题,本文探求利用化学反应动力学基本理论和化学反应Arrhenius定理建立聚合物材料的化学反应速度与反应环境温度的关系模型,然后利用化学反应动力学模型和土工合成材料加速老化试验,对土工合成材料的长期强度保持率进行了科学的预测.

考虑分布结构的土体本构模型

为反映土体分布结构对其变形特性的影响,提出土体分布结构概念,对修正剑桥模型进行了扩展;认为塑性变形的内变量不是单一、固定值,而是在一定区间上遵循统计分布密度函数分布;从而将修正剑桥模型单一尺寸的单个屈服面扩展至尺寸连续的无穷连续屈服面,并建立了一个能描述土体逐渐屈服的本构模型。模型参数有4个,其中3个参数与修正剑桥模型的参数相同,新增了一个参数反映土体分布结构特征。初步验证表明模型能够反映土体逐渐屈服的变形特征。

沥青混凝土旧料性能试验分析

在对成渝高速公路重庆试验段的沥青混凝土路面旧料进行回收、分离的基础上,试验分析了使用9年和3年的旧沥青混凝土路面旧料中沥青及其集料的性质,为成渝高速公路重庆段路面的再生利用的可行性及其再生的方法提供依据。

复合式路面层间夹层抗反射裂缝能力的模拟试验

为了探索不同夹层材料对延缓旧水泥路面沥青加铺层整体结构反射裂缝的效果,在现有国内外防反射裂缝室内模拟试验的基础上,采用加载方式更接近于实际的轮辙仪进行模拟试验。对比研究了加铺经编玻纤格栅、FHGS高强玻纤复合材料土工格栅(简称FHGS格栅)、聚酯玻纤布和橡胶沥青应力吸收层等4种防反射裂缝措施与直接加铺沥青面层之间防反射裂缝效果的差距。试验结果表明:加铺经编玻纤格栅、FHGS格栅、聚酯玻纤布、橡胶沥青应力吸收层与无防反措施相比,其加铺层顶部初裂轮载作用次数分别提高了2.65,2.26,2.04,1.61倍;终裂轮载作用次数分别提高了4.34,3.97,3.31,2.61倍。考虑到尺寸效应的影响,在刚柔复合式路面的实际工程中应当优先采用FHGS格栅作为防反射裂缝的措施。

硼酸锌对隧道阻燃沥青的阻燃增效作用及机理

利用硼酸锌(ZB)与自制的沥青阻燃剂(BFR-Si)对道路沥青进行复合改性来制备隧道阻燃沥青.通过锥形量热法、热重分析法和烟密度法等测试方法系统研究了ZB与BFR-Si协同阻燃道路沥青的燃烧性能,探究了二者的阻燃增效作用和阻燃机理.结果表明:添加适量ZB可使道路沥青+BFR-Si体系的烟密度(Ds)、热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)以及有效燃烧热(EHC)等指标显著下降,点燃时间显著延长,实际成炭量增加;ZB对道路沥青+BFR-Si体系具有较显著的阻燃增效作用;道路沥青+BFR-Si体系呈现吸热阻燃机理和凝聚相阻燃机理的特征,道路沥青+BFR-Si+ZB体系主要呈现凝聚相阻燃机理的特征.

刚性基层长寿命沥青路面抗反射裂缝力学分析

刚性基层长寿命沥青路面沥青层底部的反射裂缝,是由水泥混凝土板接缝处应力集中导致沥青面层底部应力过大引起的。应用Abaqus有限元软件计算车辆荷载作用下沥青层底部接缝处的应力状态,分析了应力吸收层类型、车辆轴载、接缝宽度、沥青面层厚度与模量、水泥混凝土基层厚度与模量、基础模量等因素对延缓反射裂缝的影响。

陶粒混凝土应用于隧道路面的试验研究

试验研究了陶粒掺量对混凝土抗折模量、耐磨性能的影响。并通过隧道工程实际应用,证明陶粒混凝土可以在保证路面板力学性能和耐磨性能的前提下,降低行车噪音。

乳化沥青冷再生混合料施工和易性评价方法研究

目前国内外乳化沥青冷再生用乳化沥青配方及其施工和易性评价方面还存在不足。针对乳化沥青冷再生混合料拌和过程、卸料及摊铺过程、压实过程开发出相应的试验方法以评价乳化沥青冷再生混合料的施工和易性,并进行混合料早期取芯能力和混合料路用性能的验证。结果表明:施工和易性良好的乳化沥青冷再生混合料更容易取出完整芯样,且混合料各项路用性能更为优异。实体工程验证表明该方法简单易行,可操作性强,对于冷再生工程实践具有较强的指导意义。

考虑两种不同性质超固结的土体本构模型

结构对土体的变形特性有强烈影响,土体本构模型应该反映土体的结构性。通过调研分析将土体变形表现出的超固结划分为结构超固结与应力超固结这2种不同性质的超固结,从而使结构超固结与应力超固结统一起来。土体结构超固结采用结构超固结参数来表示。模型对修正剑桥模型进行扩展,模型的屈服面形状与修正剑桥模型一致,而屈服面的大小由结构超固结和应力超固结ps之和决定,而屈服面的变化由体积硬化与结构损伤共同来描述,模型采用相关联流动法则;从而提出了一个可考虑结构性的粘土本构模型。模型概念明确,参数简单并有物理意义。初步验证表明,模型可以较好的反映结构性土体的变形特性。

含水量对加筋土强度影响的大三轴试验研究

加筋土复合体强度的研究是一个复杂的问题,受到众多因素影响,其中水就是一个重要因素。该文运用加筋土复合材料强度理论对加筋土的强度提高进行具体解释,同时通过三轴试验探讨含水量的改变对加筋土复合强度的影响程度。分析了不同含水量对加筋土复合体强度的影响,其结论对加筋土结构工程具有一定的参考价值。

露天开采边坡失稳风险分析

在露天开采中 ,确定性设计安全系数法由于设计的简单易行得到了广泛的应用 ,但其设计存在一定不足。为此近年发展了一种新的设计方法可靠度法 ,可靠度方法在一定程度上弥补了确定性设计中不能考虑实际工程中岩体参数离散性的问题 ,使设计更加符合实际情况。如何确定合适的可靠度数值就成为可靠度法设计的关键所在。在保证工程安全可行的情况下考虑经济最优的原则 ,本文结合风险分析来确定可靠度法设计中的可靠度数值问题。