盾构隧道衬砌结构偏心破坏转化临界锈蚀率预测

盾构隧道管片中的钢筋锈蚀会对结构的承载性能和破坏形态产生重要影响。一般盾构隧道结构多呈现小偏心受压状态,当钢筋锈蚀发展到一定程度时会出现小偏心向大偏心受力状态的转变,导致结构承载力下降、危及隧道运营安全。基于盾构隧道衬砌结构压弯受荷特点,设计小偏心加载的锈蚀试验柱,等效地模拟隧道衬砌的实际受力状态,分析不同锈蚀程度下试验柱跨中应变、极限承载力及裂缝的全过程演变。随锈蚀程度加重,试验柱承载力、混凝土应变、受压区高度下降速度逐渐加快,最大锈蚀率达到68.32%时,承载力最大降幅达到53.23%。试验发现高锈蚀程度(η≥46.25%)试验柱由小偏心破坏转化为大偏心破坏的现象。基于受弯构件正截面承载力理论分析,提出隧道衬砌结构由小偏心向大偏心破坏转化的临界锈蚀率理论计算方法,通过设计有限元计算流程验证了该方法的正确性。研究结果可为盾构隧道衬砌结构耐久性设计和安全评价提供理论支撑。

不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率预测

背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进行三点弯曲与轴向压缩实验以及相应断裂仿真。通过对有限元模型赋予不同临界能量释放率进行断裂模拟,并将每次模拟所得载荷-位移曲线与实验数据进行比较,当仿真与实验所得断裂参数差异小于5%时,即代表拟合成功,以此反演预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。结果与结论:①结果显示大鼠股骨皮质骨结构在三点弯曲载荷下主要发生拉伸破坏,该失效模式下所预测临界能量释放率为0.16N/mm;②在轴向压缩载荷下主要发生剪切破坏,所预测临界能量释放率为0.12N/mm,这说明同一皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率存在差异;③此文通过对结构力学性能与损伤机制进行综合分析,揭示了不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率存在差异的原因,为能量释放率测量以及准确的皮质骨断裂模拟提供理论依据。

不同含水率下级配碎石振动压实状态评价与机理研究

以重锤击实法中的最优含水率为高速铁路基床级配碎石振动压实法中含水率确定标准,振动压实过程中产生冒泥现象,劣化了级配碎石的压实质量。为研究含水率对振动压实法的影响机制,以不同土体结构类型的级配碎石为研究对象,通过大型室内振动压实和三轴试验,分析不同含水率级配碎石的压实状态变化规律。研究结果表明,干密度随着含水率的增大呈先减小后增大的趋势,存在波谷,且含水率过高时,振动压实中会出现粗粒料黏着、冒泥等现象;采用压实烘干后,临界含水率作为振动压实法的加水量,压实中未产生翻浆现象,且干密度满足现场碾压标准;临界含水率下CEI和TDI处于最佳区间,颗粒破碎率最低,同时保证压实后填料的刚度、强度最大;基于临界状态土力学理论,解释孔隙水对填料振动压实的影响,即在含水率超过临界含水率后、外界总应力保持不变的情况下,孔隙水压力增大,土体有效应力减小,导致成型后填料强度下降。研究成果可为高速铁路粗粒土填筑控制提供理论参考。

计及温度与应变率效应的超高分子量聚乙烯纤维束的拉伸力学性能

文中针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维束在计及温度(-60~80℃)和应变率(1×10^(-5)~3.3×10^(-2)s^(-1))的25种工况下,基于轴向拉伸实验数据,研究了UHMWPE纤维束力学性能的温度和应变率效应及其破坏模式。结果表明,UHMWPE纤维束的力学性能具有一定的应变率和温度效应,但后者具备更为强大的影响力,其使UHMWPE纤维束在温度高于50℃时强度产生显著下降;此外,低温在提升UHMWPE纤维束拉伸强度的同时也会削弱其力学性能的应变率效应,在-40~-60℃范围内,UHMWPE纤维束拉伸强度和失效应变基本不受应变率影响。在UHMWPE纤维束的损伤破坏模式研究中发现,在脆-韧性转变存在的温度区间内(25~80℃),转变发生的临界应变率与温度之间具有密切联系,温度每升高约30℃,临界应变率就会提升1个量级。

充填开采临界充实率理论研究与工程实践

充实率的良好控制是充填采煤技术成功实现岩层移动及地表沉陷精准控制的关键,基于充填采煤岩层移动及控制特征,给出了临界充实率的定义,具体包括关键层破坏临界充实率、关键层弯曲下沉临界充实率、基本顶弯曲下沉临界充实率、整体弯曲下沉临界充实率等。以有周期来压的顶板类型为例,建立了不同上覆岩层逐层破断的临界充实率求解力学模型,分析了覆岩逐层破断与其对应岩层抗拉强度的关系,求解了4层覆岩逐层破断的临界充实率。翟镇矿工程实践表明:7203W固体充填工作面覆岩整体弯曲下沉临界充实率计算值为92.0%,实际控制值为92.5%,上覆所有岩层均被控制在整体弯曲下沉的临界状态,实测与理论计算吻合。可为定性定量研究不同覆岩结构下实施固体充填采煤技术的工程设计提供参考。

受静态电压稳定约束的新能源临界渗透率计算方法

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,新能源机组已开始影响电力系统的稳定性,同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网的电压问题更加突出。主要研究了受静态电压稳定约束的新能源临界渗透率。首先分析了新能源机组并网的数学模型,并基于静态电压稳定约束提出新能源临界渗透率的工程实用计算方法;最后以实际电网为例,通过该方法计算新能源临界渗透率,并分析了影响新能源渗透率的相关因素。文中研究成果能够为新能源发电的最大消纳及区域新能源规划提供重要依据。

通气超空泡临界通气率的水洞试验分析

形成通气超空泡所需的通气量是设计试验的一个重要参数,适当的通气量才能形成形态可控且减阻的理想超空泡.表征通气量的无量纲参数是通气率,形成超空泡的最小通气率称为临界通气率.在可连续通气水洞中对航行体缩比模型进行了通气超空泡试验,通过改变水洞工作段的来流速度和压力、模型比例和空化器等因素,获得了一系列不同形态的通气超空泡,分析了影响通气超空泡临界通气率的因素.

秸秆覆盖对玉米播种临界含水率影响的试验研究

通过室内外试验,对秸秆覆盖条件下播种的土壤临界含水率进行了试验研究。结果表明,在试验盆用塑料薄膜覆盖的条件下,测得玉米种子发芽出苗的土壤临界含水率为14%(体积含水率为0.2002cm3/cm3)。由室外试验建立秸秆覆盖条件下耕层土壤水分运动规律的数学模型,经过数值模拟得到田间播种的临界含水率:无覆盖的土壤重量含水率为14.89%(体积含水率为0.2129cm3/cm3),5cm厚麦秸覆盖的土壤重量含水率为14.36%(体积含水率为0.2054cm3/cm3),8cm厚麦秸覆盖的土壤重量含水率为14.57%(体积含水率为0.2083cm3/cm3)。这说明秸秆覆盖条件下播种的土壤临界含水率比裸地的低,秸秆覆盖有利于干旱地区的抗旱播种。

路面透水表层临界空隙率研究

采用重正化群方法分析透水表层所形成连通空隙的临界空隙率，并提出一个公式，用以计算透水表层的集料级配，可得到与国外经验相近的结果。

坐水播种时土壤临界含水率的确定

提出了坐水播种土壤临界含水率的概念和计算思路 ,根据已有的土壤水动力学理论 ,建立了计算这个临界含水率的二维数学模型 ,应用迭代法进行了求解。针对于朝阳县试验土壤 ,计算结果显示 ,播种玉米时土壤临界含水率为 17.34 %,为田间持水率的 5 8.1%。若春播时 ,土壤含水率小于 17.34 %则需要采用坐水等措施进行抗旱播种。

钢筋混凝土锈胀开裂临界锈蚀率模型研究

基于弹塑性理论,在考虑了钢筋直径、保护层厚度、钢筋间距、混凝土材料性能的基础上,提出钢筋的锈胀填充膨胀率参数,建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂的临界锈蚀率模型,并研究了各因素对模型影响的敏感性。所建模型通过试验数据得到了验证,钢筋的锈胀填充膨胀率n=1.2。

冻土非线性临界应变能释放率的测试方法

针对冻土材料的非线性特点,讨论了非线性临界应变能释放率GC的测试原理和方法,推导了相应的计算公式和参数确定的方法;然后给出了单边裂纹三点弯曲试样和单边“人”字切口试样的实验测试步骤和结果。结果表明,2种试样线弹性应变能释放率GC存在明显差别,但是,“人”字切口试样的GC与单边裂纹试样的GC*一致,说明非线性应变能释放率不强烈依赖于试样的类型。

沥青混合料临界空隙率测试方法探讨

根据渗水系数反算沥青混合料临界空隙率的方法,对比分析了两种改进渗水仪法和一种简化渗水法的测试结果。分析表明,三种方法均简便可行,且渗水系数与空隙率之间具有良好的相关性,据此由临界渗水系数所得临界空隙率可供工程应用参考,但渗水控制标准的选取和沥青混合料空隙的微细观结构有待深入研究。总体上,AC类临界空隙率为5%～8%,SMA临界空隙率为4%～6%。

过热蒸汽干燥物料临界含水率的试验研究

对影响物料临界含水率的因素进行了系统的分析，试验研究了热风、过热蒸汽干燥物料临界含水率。过热蒸汽干燥与热风干燥相比，在介质的条件相同时，有较低的临界含水率。随着温度的升高这两种干燥介质的临界含水率差值进一步加大。对过热蒸汽来说，随着温度和风速的提高，临界含水率也提高。

北京山区基于临界土壤含水率的泥石流预警思路

北京山区地质构造条件复杂,新构造活动频繁,人为活动剧烈,泥石流地质灾害较为发育,对人民的生命财产造成较大的威胁,如何利用泥石流发生前的物理特征进行预警,是北京市突发地质灾害防治的重要研究课题。本文首先介绍了以泥石流沟物源区土体的临界土壤含水率为短临预警的理论依据,然后以北京山区密云、门头沟、房山3个区县25条泥石流沟安装的土壤含水率仪为实例,详细阐述了土壤含水率预警系统建设的关键步骤,包括:监测沟谷的选择、土壤含水率仪的选型、仪器的安装及标定以及野外含水率数据的传输。预警研究成果,为首都地质灾害预警工作提供新的技术方法和手段。

秸秆覆盖条件下播种的土壤临界含水率试验

通过室内外试验 ,对秸秆覆盖条件下播种的土壤临界含水率进行了试验研究。结果表明 ,在试验盆用塑料薄膜覆盖的条件下 ,测得玉米种子发芽出苗的土壤临界含水率为 1 4 % (体积含水率为 0 .2 0 0 2cm3 ·cm-3 )。由室外试验建立秸秆覆盖条件下耕层土壤水分运动规律的数学模型 ,经过数值模拟得到田间播种的临界含水率 :无覆盖的土壤重量含水率为 1 4 .89% (体积含水率为 0 .2 1 2 9cm3 ·cm-3 ) ,5cm厚麦秸覆盖的土壤重量含水率为 1 4 .36 % (体积含水率为 0 .2 0 5 4cm3 ·cm-3 ) ,8cm厚麦秸覆盖的土壤重量含水率为 1 4 .5 7% (体积含水率为 0 .2 0 83cm3 ·cm-3 )。这说明秸秆覆盖条件下播种的土壤临界含水率比裸地的低 。

再生混凝土结构钢筋临界锈蚀率的预测模型

为预测再生混凝土保护层锈胀开裂时刻的钢筋锈蚀率,根据目前再生混凝土钢筋锈蚀和锈裂行为的试验研究,借助一些合理的基本假定,采用弹性理论分析了钢筋锈蚀至保护层开裂的全过程,建立了再生混凝土结构钢筋临界锈蚀率的理论计算模型,模型中考虑了铁锈在锈胀裂缝中的填充行为和开裂混凝土的损伤。为验证模型的准确性,对15种不同配合比的再生混凝土试件进行了通电加速锈蚀试验。理论分析与试验结果对比表明,模型的预测结果是可靠的,满足工程计算精度,可用于再生混凝土结构钢筋均匀锈蚀条件下的临界锈蚀率计算和耐久性的影响因素分析。

作用于杉木板预热区的侧向水喷雾临界水施加率试验研究

为了研究作用在壁面装饰材料预热区的侧向水喷雾的临界水施加率,选取10 mm、12 mm、15 mm和18 mm 4种不同厚度的杉木板开展符合ISO 9705标准的全尺寸试验。利用红外热像仪等温线方法划分杉木板的预热区和热解区,得到仅作用于预热区的侧向水喷雾的临界水施加率的试验数据,并同临界水施加率的计算值进行比较。结果表明,临界水施加率试验值与计算值吻合较好,其中10 mm和12mm薄型材料存在较小的误差。临界水施加率和杉木板厚度成非线性关系,随着杉木板厚度的增加,临界水施加率减小。

巴东组泥岩重塑土在不同初始含水率条件下强度及膨胀特性研究

泥岩在中国分布广泛,遇水后易膨胀、软化,对工程有很大的潜在危害。以郑万高铁沿线巴东组泥岩重塑土为研究对象,开展了不同初始含水率的泥岩重塑土强度及膨胀特性试验研究。结果表明:泥岩重塑土抗剪强度随着法向应力增大而线性增大,用Culomb公式拟合较好;泥岩重塑土黏聚力和内摩擦角均随着初始含水率的增大而减小;泥岩重塑土膨胀率随着初始含水率的增大而迅速减小;存在泥岩重塑土膨胀率为0时的临界含水率wcr,wcr处于土体塑限含水率wp±3.50%范围内,表明泥岩内部强结合水的厚度即双电层中的固定层控制着泥岩膨胀变形。

北方强冬性区白菜型冬油菜临界安全越冬率及产量补偿效应分析

以3个不同抗寒性的白菜型冬油菜品种为材料,在模拟不同越冬条件下,探讨越冬率对强抗寒性白菜型冬油菜产量、株型性状、角粒性状、生育期等的影响。结果表明:当越冬率在30%~100%范围内,随越冬率的增加,白菜型冬油菜产量呈先增加后降低的趋势,陇油7号、冬油2号越冬率为85%时产量分别为4462.2 kg·hm^(-2)和4057.0 kg·hm^(-2),达到最高值;天油4号越冬率为90%时产量最高,为3591.8 kg·hm^(-2)。方差分析表明,陇油7号和天油4号越冬率大于75%,冬油2号越冬率大于70%时,越冬率变化对其产量水平无显著影响,而越冬率低于这一阈值时,其产量显著降低。回归分析表明,白菜型冬油菜越冬率与其产量的关系符合线性模型;相关性分析表明,白菜型冬油菜越冬率变化与植株分枝部位呈显著正相关(P<0.05),与单株分枝数、角果长度和数量、粒数和粒重、单株重量等呈显著负相关(P<0.05),种子、角果和侧枝的干鲜质量及蔗糖含量与越冬率变化呈显著或极显著负相关(P<0.01或P<0.05)。因此,冬前播种密度保持在65万株·hm^(-2)时,我国北方强冬性区白菜型冬油菜安全越冬临界值范围为70%~75%,不同品种的安全临界越冬率存在差异;在一定范围内,增加白菜型冬油菜的分枝和结实性能,对返青群体不足导致的产量损失具有补偿效应。