Stability behavior of the Lanxi ancient flood control levee after reinforcement with upside-down hanging wells and grouting curtain

The stability of the ancient flood control levees is mainly influenced by water level fluctuations, groundwater concentration and rainfalls. This paper takes the Lanxi ancient levee as a research object to study the evolution laws of its seepage, displacement and stability before and after reinforcement with the upside-down hanging wells and grouting curtain through numerical simulation methods combined with experiments and observations. The study results indicate that the filled soil is less affected by water level fluctuations and groundwater concentration after reinforcement. A high groundwater level is detrimental to the levee's long-term stability, and the drainage issues need to be fully considered. The deformation of the reinforced levee is effectively controlled since the fill deformation is mainly borne by the upside-down hanging wells. The safety factors of the levee before reinforcement vary significantly with the water level. The minimum value of the safety factors is 0.886 during the water level decreasing period, indicating a very high risk of the instability. While it reached 1.478 after reinforcement, the stability of the ancient levee is improved by a large margin.

降雨和水位变化条件下排涝河道岸坡稳定性的数值研究

为了研究降雨和水位变化对排涝河道岸坡稳定性的影响,结合温州市鹿城区丰门河的水文地质资料和现场取样试验结果,利用有限元软件建立河道岸坡的数值模型,计算分析在降雨和排涝过程中岸坡的稳定性变化规律。研究结果表明:当岸坡土体的渗透性较小且岸坡周围有建筑遮蔽时,降雨对岸坡渗流场的影响主要取决于降雨时间而非雨型,整个过程中岸坡并未发生大幅渗流,河道水位和河道周围的建筑是影响河道岸坡稳定性的主要原因。水位越高时的岸坡稳定性越大,建筑距离河道越近、荷载越大时,岸坡的稳定性越小。虽然密集分布的建筑会降低岸坡的稳定性,但同时也减小了岸坡稳定性对水位变化的敏感度。在所有工况下,丰门排涝河道岸坡的稳定安全系数均大于临界稳定安全系数1.20,说明当前的岸坡处于安全状态,无需额外支护措施。

季节冻土区纤维改良路基土冻胀融沉特性研究

为研究冻融循环下纤维改良路基土含水率、纤维掺量对土体冻胀融沉特性的影响规律,通过开展室内单向冻融试验,测得不同含水率、纤维掺量下路基土的冻融特性,获得水分场变化、冻胀率、融沉系数、冻融全过程温度场以及结冰温度变化规律。结果表明,1)试样单向冻融过程中,随着深度的增加水相变程度越来越小,且冻融结束后各位置含水率不一致。不同初始含水率下的土样经历冻融循环后其水分重分布比较明显,不同纤维掺量的土样经历冻融循环后其水分分布基本相似。随着纤维掺量的增加,其水分迁移程度减小;2)8%~16%含水率范围内,其冻结竖向位移最大达到1.19 mm,其融化竖向位移最大达到2.56 mm,达到12%含水率时其冻胀率和融沉系数基本趋于稳定。在0%~0.5%纤维掺量范围内,其冻结竖向位移最大达到1.10 mm,其融化竖向位移最大达到2.85 mm;3)随着纤维掺量的增加其相变潜热越明显,土体结冰温度先降低后上升,在纤维掺量为0.3%时其结冰温度最低为-1.95℃,且达到结冰温度时间最长为14.1 min。研究成果可以为西部粉砂土分布地区铁路及工程建设提供参考。

纳米硅溶胶改性铜尾矿砂浆力学性能及微观机理研究

为促进铜尾矿(CT)回收利用,助力水泥基材料可持续发展,选用江西德兴铜尾矿为掺料制备砂浆,通过砂浆力学性能试验,结合微观电镜(SEM)方法,研究铜尾矿砂浆及不同掺量纳米硅溶胶改性铜尾矿砂浆强度的演变规律及微观机理。试验结果表明,铜尾矿作为外掺剂加入砂浆体系,会引起砂浆强度降低,强度下降幅度随着龄期延长逐渐放缓,铜尾矿对后期强度增长有利;3%掺量纳米硅溶胶(CNS)改性抗压强度效果最佳,前期效果提升30%,后期强度增加7%,抗折强度最大值所对应的硅溶胶的掺量略有不同,早期1%掺量较好,后期3%掺量最佳。结合铜尾矿和硅溶胶-铜尾矿样品微观结构分析可知,后期铜尾矿粉与水泥水化产物Ca(OH)_(2)晶体发生反应,生成C-S-H胶凝物质,使后期强度降低缓慢,而纳米硅溶胶则发挥火山灰、颗粒填充和晶核效应,促进水泥水化作用,从而改善铜尾矿砂浆性能及微结构。

交通荷载与冻融作用下黄土累积变形研究

为揭示季节性冻土区路基黄土在循环交通荷载和冻融作用下的累积应变特性,进行循环加载试验,探讨冻融循环次数、含水率、动应力幅值、振动频率对冻融后黄土累积塑性应变的影响。结果表明,在试验条件范围内土体并未破坏,产生的累积变形较小且累积应变曲线皆表现为稳定型;循环荷载作用下产生的累积应变随冻融循环次数、含水率、动应力幅值的增加而增大,随振动频率的增加而减小。根据试验结果,提出了考虑冻融循环次数的累积应变指数双曲函数预测模型,并利用试验数据验证了模型的合理性。研究结果可为季节性冻土区路基黄土的沉降预测提供参考。

季节冻土区纤维改良路基土热物理学特性研究

为研究冻融循环下纤维改良粉砂土路基的含水率、干密度、纤维掺量对土体热物理学特性的影响规律,通过开展室内导热系数测试试验,测得不同含水率、干密度、纤维掺量改良粉砂土的导热系数,分析不同因素对改良粉砂土导热系数的影响。结果表明,在干密度、纤维掺量以及冻融次数相同的情况下,改良路基土的导热系数随含水率的增大呈非线性增长,且当含水率超过12%时,增长速率减小,试验范围内导热系数为0.39~1.32 W/(m·K);在含水率、纤维掺量以及冻融次数相同的情况下,改良路基土的导热系数随干密度的增大呈指数增长,且当干密度超过1.9 g/cm^(3)时,增长速率减小,试验范围内导热系数为0.45~1.87 W/(m·K);在含水率、干密度以及冻融次数相同的情况下,改良路基土的导热系数随纤维掺量的增大线性减小,试验范围内导热系数为0.59~1.3 W/(m·K);在含水率、干密度以及纤维掺量相同的情况下,改良路基土的导热系数随冻融循环次数的增大线性减小,试验范围内导热系数在0.48~1.01 W/(m·K)。研究成果可为西部粉砂土分布地区工程建设提供参考。

制备工艺对粉煤灰泡沫玻璃孔结构的影响

采用粉煤灰、玻璃粉为主要原料,以碳酸钠、磷酸钠分别作为发泡剂和稳泡剂,制备粉煤灰泡沫玻璃。运用4因素3水平的正交试验方法研究了粉煤灰和碳酸钠掺量、发泡温度、发泡时间对粉煤灰泡沫玻璃气孔结构和平均孔径的影响,考察了泡沫玻璃气孔结构形态、孔径分布等。结果表明:粉煤灰泡沫玻璃的平均孔径受碳酸钠掺量的影响最为显著,其次为发泡温度,粉煤灰掺量对平均孔径的影响最小;9组样品的孔径数量随尺寸的变化近似呈正态分布,85%以上的平均孔径处于0.1~2.0 mm。

稳泡剂对粉煤灰泡沫玻璃性能影响研究

以粉煤灰和玻璃粉为主要原料,分别以二氧化钛、氧化铁、磷酸三钠、磷酸三钾、硼酸为稳泡剂制备泡沫玻璃,并对制品的力学性能、表观密度、孔隙率、孔径分布、平均孔径、导热系数进行了测定,研究探讨了稳泡剂种类及掺量对粉煤灰泡沫玻璃物理性能的影响。实验结果表明,磷酸三钠为稳泡剂时,材料的表观密度最低可达0.212 g/cm^3,导热系数的最低可达0.0499 W/(m·K),孔径大小适中,分布均匀,是制备粉煤灰泡沫玻璃较为合适的稳泡剂。

BFRP加固钢筋混凝土梁受弯开裂荷载试验及计算分析

为了研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)加固单筋矩形截面钢筋混凝土(RC)梁的开裂荷载,设置5根加固RC梁和1根普通RC梁进行开裂荷载试验,对开裂荷载、跨中挠度、钢筋及纤维布的应变、跨中截面沿高度方向的应变分布等进行分析;考虑BFRP、受拉钢筋及混凝土的协同受力作用,通过建立力学模型,提出一种BFRP加固单筋矩形截面RC梁受弯开裂荷载的计算方法,并将计算值与试验结果进行对比。结果表明:采用不同BFRP布层数和不同加固方式对RC梁加固,可以使其抗裂性能得到一定程度的改善,开裂荷载平均增幅在10%以上;加固RC梁和基准梁在达到开裂荷载时,跨中挠度不超过净跨度的0.05%,荷载-挠度曲线的变化规律也基本相同;钢筋的应变在开裂后增大较快,而纤维布的荷载-应变曲线在开裂前、后的变化规律差异不明显;加固前、后和开裂前、后的RC梁跨中截面沿高度方向的应变分布近似满足平截面假定;根据提出的BFRP加固单筋矩形截面RC梁受弯开裂荷载的计算方法所得计算值与试验结果吻合良好。

玄武岩纤维掺量对泡沫玻璃性能影响的研究

为了研究玄武岩纤维掺量对泡沫玻璃性能的影响,以粉煤灰、玻璃粉、玄武岩纤维及外加剂制备泡沫玻璃,分析不同掺量下玄武岩纤维对泡沫玻璃物理性能、力学性能和导热系数的影响。研究结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增加,泡沫玻璃的表观密度、导热系数呈递增趋势,当玄武岩纤维掺量为3‰-4‰时,表观密度变化较为平缓;当玄武岩纤维掺量为1‰时,导热系数达到0.0631 W/(m·K),当玄武岩纤维掺量在1‰-5‰时,对泡沫玻璃的含水率、吸水率影响较小,分别维持在0.35%、15%左右;当玄武岩纤维的掺量在1‰-4‰时,泡沫玻璃的抗压、抗折强度逐渐增大,掺量在4‰时,试样的抗压、抗折强度达到8.28 MPa和0.75 MPa,相比于基准试样,分别提高了2.24倍和1.92倍。

EPS板-玄武岩纤维中空织物复合保温板力学性能试验

为研究一种EPS板-玄武岩纤维中空织物复合保温板的力学性能,设计了含附着层保温板的粘结强度,含附着层和多层夹芯复合保温板的抗压强度以及抗折强度试验。结果表明:当含附着层保温板的环氧树脂WSR6101/固化剂T31/无水乙醇构成的粘结剂配合比为6∶2∶1时,其保温板的粘结强度较佳,在实际工程应用中可以防止保温板内层脱落;与相同厚度的EPS板相比,含附着层和多层夹芯复合保温板的抗压强度分别增加了7%和5.3%,符合相关的规定,且含附着层保温板的抗压强度优于多层夹芯复合保温板的抗压强度;在满足基本工艺要求的情况下,复合保温板的抗折强度较为优异。

EPS-玄武岩纤维中空织物保温板热工性能研究

将EPS板与玄武岩纤维中空织物粘结,制备一种新型EPS-玄武岩纤维中空织物保温板,并测试其导热系数。结果表明,新型保温板具有良好的保温隔热效果;9层以上的建筑和体形系数不大于0.3时且用于外墙围护结构中,新型保温板中EPS板厚度为30 mm时,保温板的传热系数可以满足寒冷地区围护结构保温隔热的限值要求,当EPS板的厚度分别为10、20、30 mm时,新型保温板的传热系数均小于1.0 W/(m^2·K),满足建筑节能65%的指标要求。

EPS板-玄武岩纤维中空织物保温板导热性能模拟

通过数值模拟与试验方法,研究了EPS板-玄式岩纤维中空织物保温板的导热性能;采用一维稳态热流计法进行试验,测试了不同厚度EPS板与占武岩纤维中空织物组合而成的新型保温板的导热系数;并利用软件ANSYS Workbench对新型保温板的传热机理进行模拟,同时结合相关理论公式,对新型保温板的导热系数进行理论计算。数值模拟和实验结果表明,玄武岩纤维中空织物可以大幅降低EPS板的厚度,能够有效阻止温度降低,提高保温板整体的保温隔热性能;有限元模拟得到的导热系数预测值与实验测试结果相比,最大误差为8.8%,两者基本一致.

寒区均质土坝混凝土面板冰冻胀破坏的力学分析

为了研究寒区均质土坝混凝土面板在冰盖和土体冻胀共同作用下的受力和破坏问题,对北疆奎屯河流域和玛纳斯河流域几个大中型水库进行了野外实地调查。在此基础上,以柳沟水库均质土坝混凝土面板为研究对象,通过合理假设,运用力学基本理论对冰盖作用处混凝土面板的内力分布情况进行了分析。在力学分析的基础上,提出了面板发生冰冻胀破坏的判断准则。研究结果表明:库水面线附近弯矩最大,混凝土面板在该处容易发生断裂,裂缝往往是贯穿性的,并平行于库水面线。在冰盖作用处混凝土面板上部的接缝填充材料容易发生剪切强度破坏。

BFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的分形特征研究

为了通过表面裂缝的演化过程和分布形态研究玄武岩纤维增强复合材料（Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP）加固钢筋混凝土梁的抗弯性能,采用4点弯曲加载方法对6根不同加固方式下的钢筋混凝土梁开展抗弯试验,并运用分形理论对梁侧表面裂缝进行分形分析.验证了梁表面裂缝在加载过程中和极限状态下均具备分形特征,其分形维数在0. 90～1. 24;探讨了荷载等级、极限承载力、跨中挠度、延性系数与分形维数之间的关系.结果表明,荷载等级、跨中挠度与分形维数之间均呈对数关系,随着荷载的增大,对数曲线的曲率总体呈增大趋势;极限荷载、延性系数与分形维数在同种加固形式下呈线性关系,而在不同加固形式下,它们之间的关系具有明显差异.

BFRP加固重度预裂钢筋混凝土梁受弯承载力试验研究

为了研究外贴BFRP加固重度预裂RC梁的受弯承载力,通过设置2组试件,对比分析了BFRP加固重度预裂RC梁的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线和荷载-纤维布应变曲线等。研究结果表明：重度预裂RC梁经BFRP加固后,在加载过程中,跨中混凝土沿原裂缝开裂和扩展,达到极限荷载后,受压区混凝土被压碎,BFRP未发生明显破坏;重度预裂RC梁的受弯承载力可达到同BFRP层数加固基准梁的107.99%（1层BFRP）、95.07%（2层BFRP）和99.34%（3层BFRP）;BFRP加固重度预裂RC梁的荷载-挠度曲线及荷载-纤维布应变曲线的变化规律与基准梁存在差异。根据BFRP加固重度预裂RC梁的破坏特点,并考虑受压区混凝土抗压强度的折减,提出了适用于BFRP加固重度预裂RC梁的受弯承载力计算公式,经过验证,计算值与试验结果吻合良好。