A New Approach of Studying Correlation between Outdoor Exposure and Indoor Accelerated Corrosion Test for High Polymer Materials

The correlation between outdoor exposure and indoor accelerated corrosion test for high polymer materials was investigated according to the variation of the functional group of exposure models aged. Environment aging intensities at different zones （ Wuhan and Lasa with the same latitude ） and the influences of indoor accelerating factors including water and ultraviolet on weathering performant.e of high polymer materials were also studied by comparing different indoor accelerated corrosion testing results. The experimental results show that ： by testing variations of carbonyl exponent of polythene （ which represented the degradation behavior of high polymer materials due to ultraviolet oxidation of douIole bond） and ultraviolet absorbance of polycarbonate （which represented the degradation behavior of high polymer materials due to abevacuation of branched chain ）, the degradation behavior of high polymer materials could be studied. Carbonyl exponent of polythene exposed in Wuhan and Lasa for 1 year was equal to that exposed in indoor cycle ultraviolet for 128 h anti 170 It, respectively, the ultraviolet absorbance of polycarbonate exposed in Wuhan for 1 year was equal to that exposed in indoor cycle ultraviolet for 240 h. The ratio of environment aging intensity of Lasa to Wuhan was around 1.2. With the prolongation of cycle accelerated ultraviolet exposure time, the variations of carbonyl exponent of polythene and the ultraviolet absorbance of polycarbonate were in the same shape of first order exponential decay curiae. Accompanied with ultraviolet, the effect of water condensated on the sample on weathering performance of polythene was more .significant than that of polycarbonate.

公路隧道箱型预制仰拱变形破坏的模型试验研究

基于自主设计的新型箱型预制仰拱结构,采用室内物理模型试验,结合数字照相量测技术,研究该箱型预制仰拱的力学特性及破坏模式,通过数值模拟研究实际工况中衬砌与仰拱共同作用的受力规律.结果表明:竖向荷载作用下产生的拉张效应是预制仰拱裂纹产生及发展的主要原因,水平压力对预制仰拱的裂纹发展作用不明显.预制块接缝处以及各个预制块中柱转角处是预制仰拱结构的最薄弱部位,接缝处和转角处影响预制仰拱结构的安全.预制仰拱位移变化关于中轴部位呈对称分布,位移由大到小依次为中间预制块、左1预制块、左2预制块、左3预制块.箱型预制仰拱破坏可以分为加载压密、弹塑性变形和塑性破坏3个阶段.当仰拱与衬砌共同作用时,仰拱的上部主要承受拉应力,仰拱的下部主要承受压应力.试验结果表明,所设计仰拱结构具有良好的受力性能.

振杆密实法加固粗粒混合土模型试验

中国中西部地区粗粒混合土分布广泛,但其松散性和不均匀性导致这些散体材料难以作为构筑物的地基。以提高粗粒混合土地基的承载力和消除不均匀性为主要目标,提出使用振杆法处理粗粒混合土地基,以室内模型试验为主要研究手段,分别进行了振动加固试验、轻型动力触探试验和密度测量试验,并在试验过程中实时监测振动和沉降指标,探究了振杆密实法对粗粒土的加固效果,分析了k值(d90/振杆直径)和振动频率对加固效果的影响。结果表明:振动处理后,式样的轻型动力触探击数平均可达13击,较处理前提高了11击,试样底部的平均压实度可达81%,相应的承载力提高200 kPa以上,经振杆密实法处理后变为低压缩性地基土;当k值在1/2.0时,加固效果优于k值为1/10.0的情况,前者的地基承载力和沉降率比后者分别高出50 kPa和7%左右;粗粒混合土在14 Hz振动频率下的地表振动速度较大,可达36 mm/s,对采集到的振动数据进行了希尔伯特-黄变换(HHT),其HHT能谱图显示振动频率在14 Hz附近时,地震响应较大;以正三角型布置加固点位,群点作用可以有效地消除地基土的不均匀性,地基土的不均匀系数K从试验前的26.40减小到1.39。振杆密实法可为粗粒混合土地基处理提供新思路,也可为现场施工提供关键参数依据。

公路隧道衬砌空洞病害力学行为模型试验研究

受工程地质条件、设计施工技术和运营养护水平等因素的影响,我国早期修建的公路隧道大多存在不同形式的缺陷,公路隧道衬砌病害问题日益突出。衬砌空洞作为衬砌病害的主要表现形式之一,严重地威胁着隧道的安全和稳定性。针对典型隧道衬砌空洞病害,以武山隧道工程为例,采用室内缩尺度模型试验的方法,针对隧道运营过程中常见的衬砌背后空洞病害,综合考虑衬砌混凝土与内筋组合结构的力学特性,研究了运营期地应力条件下衬砌背后不同位置、不同深度和不同长度空洞对隧道衬砌结构应力行为的影响。研究结果表明:武山隧道衬砌空洞病害主要分布在拱顶处,空洞出现的原因主要是混凝土随着使用年限的增长发生老化以及施工处局部存在质量缺陷;衬砌背后拱顶处空洞对衬砌结构应力状态的影响大于其他位置;衬砌背后空洞的深度和长度的增加均会导致空洞处衬砌内壁应力的增加,而其他位置应力变化较小。

基于室内模型试验的深层堆积层古滑坡破坏机理

采用物理模型试验、理论分析及有限元数值模拟等,研究滑坡的变形破坏机理.结果表明,50 mm/h降雨条件下滑坡下部首先出现裂缝,随着降雨持续,裂缝向滑坡中部延伸,前缘局部垮塌,滑坡后缘地形坡度转折处相继出现横向裂缝;滑坡前部降雨入渗速度为5.56×10^(-4) cm/s,滑坡下部裂缝形成后,降雨沿裂缝优势入渗浸润、软化滑带,导致滑带土抗剪强度降低,滑坡发生牵引式破坏;降雨2 h后,滑坡上部滑带土压力开始持续减小,表明滑带土抗剪强度降低至滑坡滑动的临界值,导致滑坡上部沿滑带处发生整体推移式蠕滑变形.滑坡破坏机理为初始降雨,坡表入渗较慢,主要以孔隙流入渗为主,由于裂缝的存在导致降雨迅速入渗,在碎石土与炭质板岩碎屑接触面形成饱水带,增加滑坡内部孔隙水压,降低滑带土炭质板岩抗剪强度,导致抗滑力减小而复活.

螺旋桩室内模型试验设计及结果分析

曲线螺旋桩是一种施工速度快、环境污染低、成桩质量高的新型抗拔桩,在公路、建筑等各类地基工程中应用广泛。具有增大桩土间接触面、提高桩侧摩阻力、增强桩身抗拔承载力的作用。为进一步了解螺旋桩的抗拔承载机理,该文采取室内模型试验方法,对不同螺旋宽度及厚度的曲线螺旋桩展开模拟试验,分别监测不同抗拔荷载作用下各组模型的上拔位移量、桩身轴力、侧摩阻力及桩周土压力变化,进而分析出上拔荷载作用下螺旋宽度、螺旋厚度对桩身承载力发挥机理所产生的影响,总结出螺旋宽度是抗拔承载机理主要影响因素的结论,旨在为地基工程中曲线螺旋桩的科学应用提供参考。

云南泥炭质土层劲性复合桩承载力特性研究

泥炭质土作为云南地区特有的土质,是一种特殊的软土地基,这使得桩基的选择成为重中之重。劲性复合桩作为一种新型组合桩型,是利用水泥土桩内部插入相应芯桩组合而成,对整体承载性能有很大提升,并且对软土地基处理有着良好的效果。本文通过室内模型试验,研究不同芯桩长度及不同截面大小的劲性复合桩的荷载—沉降曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力,得出劲性复合桩在荷载作用下的承载特性。试验表明:劲性复合桩荷载沉降曲线呈“缓降”型,表现为大直径桩的承载特性;芯桩承担主要荷载,轴力与摩擦力在芯桩底端截面处发生突变。

片石骨架护坡路基应力变形分析

为了探究浆砌片石骨架护坡的应力及应变规律,制作室内拱形骨架护坡模型,埋置元件并监测边坡的应力、变形情况,分析骨架护坡的应力及变形规律,并建立有限元模型作进一步分析验证。分析得到如下结论:(1)应力变化主要集中在前期(0~3月),后期(4~7月)趋于稳定。(2)同排拱架中,拱脚等效应力最大,拱顶最小;拱脚为受力不利点,下排拱架受力情况较上排更严峻。(3)变形方面,同排拱架中,拱脚总位移大于拱顶;不同排拱架中,上排总位移大于下排;同一坡线上,距离坡顶越远,总位移越小;竖向位移变化规律与总位移相近;横向位移随距离的增大而缓慢增大;纵向位移基本无变化。(4)拱形骨架受压后,拱顶承受主要竖向压应力,发生竖向粘结破坏;拱脚与拱柱承受主要横向压应力,发生横向粘结破坏。

泥炭质土层劲性复合桩承载性能试验研究

泥炭质土作为云南地区特有的土质,是一种特殊的软土地基,这使得对于桩基的选择成为重中之重。劲性复合桩是一种利用水泥土桩内部插入相应芯桩组合而成的新桩型,对承载性能有很大提升,并且对软土地基处理有良好的效果。本文通过室内模型试验与Midas GTS NX有限元数值分析,研究不同芯桩长度及不同截面大小的劲性复合桩的荷载-沉降关系。试验表明,劲性复合桩在泥炭质土层中具有大直径桩的特性,荷载-沉降曲线均呈“缓降”型;芯桩承担主要荷载,芯桩扩大12%面积,沉降位移下降8%左右,芯桩长度增加33%,沉降位移减少20%左右。

基于模型试验的翻坝泥石流铲刮效应研究

汶川大地震后,震区泥石流灾害频发,拦砂坝工程为灾区泥石流灾害防灾减灾发挥了重大作用。但当条件限制拦砂坝库区清淤困难,拦砂坝满库后,翻坝泥石流将加剧对沟道物源的侵蚀铲刮效应。该文以强震区锄头沟“8·20”翻坝泥石流为研究对象,在野外详查、无人机航拍及遥感影像资料收集的基础上,建立室内模型试验,进行25组不同因素(泥石流重度、坝高、规模)组合条件的正交试验,探究了泥石流翻坝后的流速、侵蚀冲刷深度、侵蚀量。研究表明:①翻坝泥石流流速变化经平抛加速→触底减速→涌浪飞溅加速→波动减速4个阶段,随着泥石流重度、坝高及规模的改变,沿程流速发生改变,重度越小、坝高及规模越大,沿程流速越大。②翻坝泥石流极限侵蚀冲刷深度随泥石流重度的减小、坝高及规模的增大而增大。铲刮后沟道的沿程形态变化表现为“全截面淤积(重度≥1.8 t/m^(3))+入沟冲坑+沟道下切开槽+沟口前冲淤堆积”。③坝高及规模一定时,稀性泥石流翻坝后侵蚀量随重度的增大而增大,粘性泥石流则相反;重度一定时,泥石流翻坝侵蚀量随泥石流初始规模的增加而增加。研究结果为泥石流翻坝后侵蚀冲刷机理分析和泥石流灾害防护工程设计提供参考。

堆积层边坡与平行穿越隧道相互作用试验研究

为探讨堆积层边坡坡体变形挤压力对平行穿越隧道支护结构的作用规律,以实际工程为原型,通过大型室内模型试验,探讨堆积层边坡平行穿越隧道在坡体变形挤压力作用下的承载受力变形致灾机理。结果表明:变形挤压力模拟荷载在16~48 kN期间,坡面未发生明显变形,基岩与堆积层交界区域隧道拱顶出现拉应力集中,基岩与堆积层交界区域的隧道拱底受压;模拟荷载在48~64 kN期间,隧道洞口区域坡面出现裂缝,隧道拱顶向下弯曲变形,基岩与堆积层交界区域的隧道拱顶应变突变,并发生开裂;模拟荷载在64~80 kN期间,坡体表面发生局部垮塌,隧道位移发生突变,隧道受到的坡体挤压力集中于靠近基岩1/3处拱顶,隧道抵抗坡体挤压变形的能力逐渐丧失,边坡失稳。建议在隧道洞口上方坡体设置锚索进行加固,对基岩与堆积层坡体交界面附近的隧道支护结构采用衬砌加厚、套拱等措施。

超长期循环荷载作用下海上风机大直径单桩动力特性演变规律研究

大直径单桩基础是目前应用最广泛的一种海上风机支撑结构,其现有相对成熟的研究主要集中在承载力、累积变形和初始动力特性计算等问题。而海上风机对海洋环境中的风、浪、流、地震波及其运行荷载等动荷载非常敏感,因此在长期循环荷载作用过程中,其振动特性变化规律必须得到充分研究。通过在干砂中对大直径单桩进行室内1 g模型试验,以模型桩承载力为参考值,施加相同频率、不同幅值的循环荷载,并在加载过程中进行频响分析,得到桩顶水平位移频响函数,进而得出了以下结论:(1)桩基一阶共振频率随循环次数增大而增大;(2)阻尼比随循环加载次数整体呈降低趋势;(3)桩顶刚度则受循环荷载的致密作用和振动坑的形成等多因素影响,割线刚度主要呈下降趋势,卸载刚度呈增大趋势。

深海铺管重力锚回收力试验及数值分析

重力锚作为一种重力基础因其设计安装方便快捷被广泛应用于海洋工程的相关领域。利用室内模型试验,探讨了深水重力锚在黏土场地回收力作用下的破坏模式;在有限元分析中引入多孔介质弹性单元对重力锚的回收过程进行模拟,并利用该方法对现场某工程实例进行了计算。试验结果显示,重力锚回收时存在有土塞和无土塞2种拔出模式,破坏模式与上拔速度有关;数值分析结果显示采用多孔介质单元可以较好地模拟重力锚的上拔过程;将有限元模拟的计算结果与现场实测结果进行了比较,结果显示两者吻合良好。本文提出的数值模拟方法可用于模拟黏土场地重力锚在不同破坏模式下所需的回收力计算。

基于巴顿强度准则的某露天矿边坡岩体结构面抗剪强度研究

岩体结构面形成因素复杂,结构面的特征对岩体的力学性能有着重要影响。对岩体结构面作出定性、定量分析和评价,无论是对岩体基本力学特性的研究,还是岩体稳定性分析都具有十分重要的意义。通过对某石灰石露天矿边坡岩体开展基于回弹测试,利用JRC-JCS模型的巴顿强度公式获取的不连续结构面抗剪强度参数,利用查理兹建立的回弹值与结构面内摩擦角关系与通过室内直剪强度参数及经验法确定的不连续结构面强度参数进行对比研究,为露天矿山边坡稳定性研究提供依据。

室内环境下UHPC非线性徐变特性研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)非线性徐变阈值与特性,对不同初始龄期加载与应力比的圆柱体UHPC试件开展室内环境下徐变试验,测试试件在加载100 d期间的轴向与环向应变。根据试验结果,计算UHPC在不同应力比下的徐变系数、非线性徐变放大系数与名义泊松比,分析普通混凝土非线性徐变放大系数模型对UHPC的适用性,得到适用于UHPC的非线性徐变放大系数模型。结果表明:UHPC的徐变类似于普通混凝土,但UHPC的非线性徐变特性更显著,其非线性徐变阈值为0.3 f_(c)(f_(c)为混凝土抗压强度);传统的普通混凝土徐变模型高估了UHPC的非线性徐变阈值且低估了非线性徐变放大系数;UHPC的名义泊松比在加载后增长显著,表明非线性徐变与试件内微裂缝扩展有关;本文模型计算结果与试验结果吻合较好,最大相对残差仅9.9%,可用于UHPC非线性徐变计算。

强夯下砂土地基地面变形试验及模拟研究

针对强夯加固砂土地基地面变形的问题,通过量纲分析缩尺类比沈阳某工程施工现场,搭建室内模型试验装置,分析强夯过程中地面夯沉量的变化情况,建立了夯坑深度与土质参数和施工工艺参数各无量纲量间的相关方程。并运用ABAQUS软件建立有限元分析模型,验算试验得到的量纲方程的有效性。结果表明方程可用于推算现场强夯时的夯坑深度,为预测强夯时砂土地基地面变形提供依据,对现场强夯加固砂土地基施工设计提出建议。

黄土公路隧道仰拱曲率对结构受力的影响分析

采用有限差分数值分析软件对黄土公路隧道仰拱二衬不同曲率进行三维力学性能分析,并通过室内模型试验验证了数值分析结果,探究了仰拱曲率对于隧道受力变形的影响规律,得到了使支护结构受力较优的仰拱二衬曲率半径。

坡面泥石流演化模式及其试验

坡面泥石流是斜坡地貌演化的重要环节,也是我国山区公路的主要水毁灾害,具有分布广、出现频率高、致灾作用强等特点。从地貌演化观点,将坡面泥石流演化模式分为顶部刮铲演化模式(模式1)、溯源挖掘演化模式(模式2)和局部饱和孕滑演化模式(模式3),其中模式1遵循蠕滑→滑流→刮铲滑流→沉积演化过程,模式2遵循前缘开裂→崩滑→链式崩滑→沉积演化过程,模式3遵循局部饱和→蠕滑→滑流→沉积演化过程;针对坡面泥石流演化模式3,选取前期降雨量120 mm和降雨强度15 mm/(10 min)的试验工况,前期降雨分4次,降1 h,停2 h,强降雨分4次降雨实施,降1 h,停30 min,通过室内模型试验,通过试验过程中土体参数实时监测分析了前期降雨入渗阶段土体中含水量、孔隙水压力的变化规律,强降雨阶段揭示了局部饱和阶段、蠕滑阶段、滑流阶段和沉积阶段随试验过程的变化过程,量化了饱和区、蠕滑区、滑流区、沉积区的面积大小与试验持续时间的关系;初步分析了坡面泥石流演化过程研究的复杂性及研究趋势,尤其应高度重视坡面泥石流演化各阶段的力学机制描述与转换问题研究。

高面板堆石坝坝体流变性状

根据室内堆石料的流变试验 ,确定了坝料的流变参数 ,利用改进后的流变模型计算了公伯峡电站混凝土面板堆石坝的坝体和面板变形 .计算结果表明 。

单洞四车道隧道开挖室内模型试验研究

沈大高速公路改扩建工程韩家岭单洞四车道超大跨公路隧道,拟采用台阶法开挖方案进行施工.通过室内相似模型试验对台阶法开挖方案进行研究,揭示了开挖过程中围岩的力学行为及其变化规律,为判定该开挖方案的可行性、防止施工过程中可能出现的塌方等事故提供依据.研究结果表明:最大位移发生在拱顶,拱顶下沉应作为围岩稳定判据的关键因素;如果严格控制循环进尺长度,及时施作初期支护,台阶法开挖能够满足隧道快速、安全施工的要求.