基于图像三维重建的隧道喷射混凝土回弹率测定方法研究

针对复杂隧道施工环境下如何快速、准确测量喷射混凝土回弹率的问题,基于机器视觉三维重建技术中的主要理论和算法,提出了一种新的隧道喷射混凝土回弹率测定方法。该方法通过坐标标记版和手持相机快速采集图像,基于运动恢复结构(SFM)算法、基于面片的密集匹配(PMVS)算法与三角剖分原则实现隧道实际开挖轮廓及初支内轮廓的三维曲面网格模型的建立;通过网格射线法,将隧道实际开挖轮廓与初支内轮廓三维网格模型进行空间差值求解,获得初支实际有效的喷射混凝土体积;最后,结合实际喷射混凝土总用量,完成喷射混凝土回弹量的测定,并以郑万高铁巴东隧道为依托进行现场试验与应用。结果表明:所提方法测得的喷射混凝土回弹率比传统现场称重法测试结果更为合理,准确性更高,说明该方法能够较好地实现喷射混凝土回弹率的测试;在现场应用中,结合喷射混凝土回弹率的测试结果提出的降低回弹率的施工质量控制建议,现场采用后施工良好,保证了隧道施工质量;该测定方法简便高效、成本低、不干扰施工,具有较好的工程应用价值。

低掺量高早强速凝剂在喷射混凝土中的实际应用

针对某工程初支喷射混凝土存在回弹率严重偏高、安全隐患大等问题,结合现场使用材料,在工区中心试验室开展了对比试验,优化速凝剂的配合比与制备工艺,调配出一种与工程现场使用材料相容性优异、掺量低、高早强的速凝剂(SJC-1)。结果表明:在SJC-1掺量较现场用速凝剂降低20%的情况下,喷射混凝土的回弹率可控制在10%以内,其3 h强度提高150%以上,6 h强度提高300%以上,初支喷射混凝土的支护功能得到有效发挥,安全风险大大降低;此外,在经济效益方面,通过对比发现,使用SJC-1可以有效降低工程造价,综合效益提升显著。

多壁碳纳米管增强无石棉垫片耐老化性能

为了提高无石棉垫片的耐老化性能,在无石棉垫片配方中添加一定含量经羟基化改性后的多壁碳纳米管(MWCNTs-OH),通过抄取法制备无石棉垫片试样。通过人工老化试验,测试老化前后垫片的压缩率、回弹率及拉伸强度性能,探讨羟基化多壁碳纳米管对无石棉垫片耐老化性能的影响。结果表明:在无石棉垫片配方中加入羟基化多壁碳纳米管可降低垫片试样老化前后的压缩率、回弹率及拉伸强度的变化量;随羟基化多壁碳纳米管质量分数的增大,垫片老化前后各性能变化先降低后增大,当羟基化多壁碳纳米管质量分数为1.2%时,对无石棉垫片的耐老化性提升最明显,且对力学性能有增强作用。

密封用发泡硅橡胶的压缩老化及寿命评估

采用压缩热老化法对密封用发泡硅橡胶材料在180℃下进行不同时间的加速老化,对撕裂性能、质量损失率、微观形貌、红外光谱等进行测试分析,并以压缩回弹率作为重要参数对密封用发泡硅橡胶材料进行了寿命评估。并以压缩老化回弹率实验数据评估了发泡硅橡胶材料的使用寿命。结果表明,随着老化时间的增加(36 h内),撕裂强度略微增加,当老化时间大于72 h后,撕裂强度下降;随着时间的不断增加,质量损失率逐渐增大,在144 h内从0增加到5.5%;发泡硅橡胶表面分子链在180℃热老化下硅橡胶分子链的主链和侧链均发生了断裂,而内部分子链的主链以交联为主,侧链以断裂为主;随着老化时间的增加,发泡硅橡胶表面出现裂缝和气孔,而内部的泡孔由大逐步变小;在23、35、40℃下的使用寿命分别为15.65、7.01、5.11年。

湿喷混凝土回弹率关键影响因素试验研究

喷射混凝土湿喷作业时回弹率高不仅影响施工效率,还造成物料浪费。为解决这一难题,本文针对混凝土砂率、速凝剂掺量、喷射距离、喷射角度等因素进行试验研究。结果表明,针对国道109新线高速公路,结合所用原材料和配合比,喷射混凝土施工中控制以下关键技术参数,即砂率为55%左右,速凝剂掺量为4.0%左右,喷射距离为1.2~1.5m,喷射角度大于70°,可以显著降低湿喷混凝土回弹率。

公路隧道高性能湿喷混凝土配合比研究与应用

针对目前公路隧道湿喷混凝土现场喷射回弹量大、强度低、成本高、工作性能不佳等问题,通过在试验材料中添加流变控制剂(RC430),解决了砂率高、石屑含粉量高造成的混凝土粘稠现象,同时考虑水灰比、砂率、石屑占细集料比例和RC430含量4个因素,进行正交试验和现场实测,不断优化喷射混凝土配合比,以得到最佳湿喷混凝土配合比,并研制出一种高性能的湿喷混凝土。试验结果和现场应用表明:1)砂率对喷射混凝土回弹率的影响最为显著,最佳砂率为70%;2)水灰比对喷射混凝土强度影响最大,最佳水灰比为0.47;3)石屑占细集料比例为50%及RC430含量为0.4%时,其喷射混凝土工作性能最佳;4)金林隧道现场试验中,研制的高性能混凝土28 d抗压强度均满足设计要求,回弹率较普通喷射混凝土降低50%,综合经济成本降低。

湿喷混凝土技术在高速公路隧道初期支护中的应用

为提升公路隧道初衬质量,保证施工安全,文章以某高速公路分离式隧道工程为例,以湿喷混凝土技术为研究对象,从混凝土配制和混凝土喷射两方面以量化形式阐述了工艺要点,最后针对施工管控重点分析了指标影响因素和控制措施。实践证明,湿喷混凝土技术优势明显,施工质量可靠,施工损耗和施工污染较小,符合我国现阶段节能、环保、高质量发展的基本理念,可作为隧道初衬施工技术的首要选择,值得推广。

喷射型多孔混凝土在水库消落区护坡中的喷射性能及施工工艺研究

为推广喷射型多孔混凝土在水库消落区护坡中的应用,对基于正交试验及极差结果分析优选出的配合比进行实际喷射试验,研究其应用于消落区治理时的喷射性能及施工工艺,并分析了柔性聚丙烯纤维和丁苯橡胶乳液对喷射型多孔混凝土喷射性能的影响。试验结果显示:在喷射风压和喷射距离不变的情况下,喷射厚度与喷射面性质有关,石墙的喷射厚度大于木板喷射厚度;木板喷射面的回弹率明显高于石墙喷射面。喷射风压在0.7 MPa,喷射距离在1 m时,回弹率达到最小。柔性聚丙烯纤维的添加使回弹率减少约5%,丁苯橡胶乳液的添加使回弹率减少约6%,两者协同作用下回弹率减少约8%。

一种新的喷射混凝土回弹率测试方法研究

传统的喷射混凝土回弹率测试方法存在代表性不强、测试过程繁杂、测量时间长、资源占用量大且影响施工进度等弊端。笔者经过研究试验借用现行surfer计算机软件,选用三维坐标法计量方法,通过采集隧道掌子面各个台阶喷射砼损耗堆积物体积数据,将喷射混凝土掉落堆积物转换为三维数据进行建模,将数据模型转移到计算机软件中,让软件计算喷射混凝土回弹在地上的堆积体积,从而计算实际喷射混凝土回弹率。试验证明,此方法测得的喷射混凝土回弹率与现场实际回弹率吻合,代表性强,准确率高,且缩短测试时间、减少劳动量,获得了更高的效率。能更精准的找到喷射混凝土超耗的原因,进而为喷射砼的成本控制一针见血的找到切入点,事半功倍。

回弹法检测混凝土抗压强度的不确定度评定分析

为研究回弹法检测混凝土抗压强度的不确定度,通过对其影响因素建立数学模型,计算各影响因素的标准不确定度,合成回弹法检测混凝土抗压强度的扩展不确定度,从而反映检测结果与真值的离散程度。结果表明,回弹法检测混凝土抗压强度的不确定度影响因素多,读数重复性因素对不确定度影响最大。

回弹仪率定值对回弹法检测C25~C50混凝土强度的影响分析

通过现场铝模试模墩回弹强度值与芯样抗压强度值对比,以及采用同条件试块回弹强度与抗压强度对比,分析在回弹率定值符合标准要求的前提下,不同率定值的回弹仪检测同一试件,或同一试模墩的混凝土强度的差异;并采用普通回弹仪与高强回弹仪对试模墩进行回弹以及试模墩芯样抗压值,对比分析在龄期相同的情况下,铝模混凝土回弹强度的差异。常用的回弹仪器有高强回弹仪和普通回弹仪,普通回弹仪的标称能量为2.207J,刚砧率定值为80±2;高强回弹仪的标称能量为5.5J,刚砧率定值为83±2。在标准允许范围内,不同率定值对混凝土强度是否有不同影响,铝模体系对混凝土早期强度是否有影响?在此将进行系统研究。

湿喷混凝土可泵性、强度和回弹率的关键影响因素

为了更好地推广湿喷混凝土在矿山的应用,以提高湿喷混凝土的支护效果,基于大量室内实验及多年现场经验,对影响湿喷混凝土可泵性及强度、回弹率的关键因素开展了深入研究。详细阐述了水泥掺量、砂石原材料强度及粒级组成、微硅粉掺量、纤维类型及其掺量、速凝剂和减水剂类型及掺量,以及水灰比等因素对湿喷混凝土可泵性及强度的影响;分析了料浆水灰比、速凝剂掺量、喷枪与受喷面距离、喷枪与受喷面夹角等因素与湿喷混凝土回弹率的内在关系;根据板庙子金矿现场实践,回弹率一般为10%,湿喷混凝土28 d单轴抗压强度为36.2 MPa,抗弯拉强度为3.2 MPa,与干喷混凝土进行对比,各项技术经济指标明显占优,可见湿喷混凝土是喷射混凝土未来的发展趋势。

湿喷混凝土回弹率影响因素的研究进展

为了理清湿喷混凝土回弹率的主要控制因素,提高喷射支护技术的经济性,从混凝土原材料、配合比、施工工艺三个方面综述了各因素对回弹率的影响。从原材料角度,掺加掺合料、掺加纤维、提高掺合料细度、降低骨料最大粒径等措施均可降低混凝土在喷射传输过程中的分散性,降低回弹率;从配合比角度,增加胶凝材料用量、提高混凝土稠度、调整适宜的坍落度和凝结时间等措施均可提高喷射混凝土的粘附效率,降低回弹率;从施工工艺角度,适当提高一次喷射厚度、取直角作为喷射角、控制合理的工作风压等措施均可显著降低回弹率。目前研究多针对单一因素进行考察,忽略了各因素对回弹率的耦合作用。今后应进一步加强耦合作用相关理论研究,建立各因素间的内在联系,强化动态调控机制。

客运专线基床底层砾石土填料物理力学性质试验研究

对取自武汉—广州客运专线路基基床底层的砾石土填料开展颗粒分析、相对密度、多种击实、大型剪切/压缩/渗透等粗粒土特种土工试验。得到以下结论:(1)粗细颗粒含量适当的无黏性砾石土填料,较易形成密实骨架结构,从而获得优良力学性能,并表现出较好的可压实性;(2)良好级配的砾石土填料,对应规范要求孔隙率的压实系数偏低,采用压实系数作为控制指标更为严格、可靠;(3)运用构建的"模量折减率法"和"卸载回弹率法"分析发现,压实系数0.90和0.95分别对应骨架疏松和密实土体结构状态,并在强度、变形和渗透性能等方面差异明显。

PS6I矿用混合型湿喷机组的设计及性能分析

为解决现有干式喷浆机易堵管、粉尘大、回弹率高和抗压强度低等问题,设计了一种PS6I矿用混合型湿喷机组,其采用独立制浆机和抽浆泵的结构,易于精确掌控物料的配比并促成干料和湿料的均匀混合。同时干湿料的区分输送大幅降低了粉尘浓度和堵管概率,既改善作业环境,又有效地保证干湿料的连续传输,喷混凝土连续作业能力增强。现场分别收集干式喷浆机和PS6I矿用混合型湿式喷浆机作业的混凝土试块及回弹料,并测试各区域粉尘浓度,通过实验室单轴试验和理论计算对比分析两者的技术经济指标。结果表明,PS6I矿用混合型湿喷机组喷浆相比较干式喷浆机作业,回弹率降低10%,喷混凝土抗压强度提高22.4%,粉尘浓度降低46.1%。

纳米级掺合料和粗合成纤维对湿喷混凝土回弹率的影响

降低喷射混凝土回弹率可提高支护效率、降低地下空间的坍塌及岩爆风险。为分析纳米级掺合料、粗合成纤维对喷射混凝土回弹率的影响,基于湿喷工艺对比了纳米级掺合料与同掺量硅灰在改善湿喷混凝土回弹率方面的差异;比较了不同纳米级掺合料掺量、细度条件下各湿喷混凝土的回弹率区别;研究了粗合成纤维掺量、长径比、混杂方式等对回弹率的影响。结果表明:应用纳米级掺合料有助于降低湿喷混凝土的回弹率;与同掺量硅灰相比,纳米级掺合料湿喷混凝土的回弹率降低了17%～25%,且回弹率随纳米级掺合料掺量提高、细度增加而降低。粗合成纤维可降低湿喷混凝土的回弹率,但受材质影响较小,存在较低回弹率的最佳长径比和掺量,分别为38和10 kg/m^3。长径比76和长径比30的2种粗合成纤维混杂使用时,可进一步降低回弹率。

应用BP神经网络预测镍基合金薄壁筒胀形回弹率

采用BP神经网络方法建立了镍基合金薄壁筒胀形回弹率预测的神经网络模型。模型的输入参数包括胀形温度、胀形压力、摩擦系数、薄壁筒与模具间隙等,模型的输出为薄壁筒中心截面平均回弹率。与传统回归拟合公式相比,该模型具有容错性好、通用性强等优点。该模型可以预测镍基合金薄壁筒在不同胀形工艺参数匹配下的回弹率,也可以用于优化胀形工艺参数。

岩巷掘进快速湿式喷射混凝土支护技术

为在锚喷支护中实现快速喷射混凝土作业,采用理论分析和现场试验的方法,在邢台矿区井下采用岩巷湿式喷射混凝土技术的基础上,通过配套设备和工艺改进,实现了锚喷巷道快速湿式喷射混凝土作业,湿式喷射混凝土速度达30m/d,减少了锚喷巷道施工粉尘浓度,回弹率降低至12.15%,从而改善了作业环境、降低了材料消耗,每米巷道使用喷射混凝土材料1.33m3,且湿式喷射混凝土技术混凝土抗压强度提高了37%,为邢台矿区实现湿式喷射混凝土技术的推广应用提供了理论和实践经验。

土样回弹及再压缩变形特征的试验研究

通过固结回弹试验对土体的回弹变形规律进行研究,提出回弹比率的概念,更为清晰地反映出了回弹变形随卸荷比变化的发展过程:当卸荷比小于0.4时,土样卸荷产生的回弹量不到总回弹量的10%;而当卸荷比在0.9～1.0之间时,土样卸荷产生的回弹量占到总回弹量的40%～60%。将原有的卸荷比—回弹模量分析方法中的R-Ec与R-lgEc方法相结合应用,得出土体回弹变形发展的3个阶段,为回弹变形的计算提供参考,同时通过对卸荷比—回弹模量关系曲线进行拟合分析,可得到在任一卸荷比下土体的回弹模量。试验结果表明:土体回弹率与固结压力、卸荷比密切相关,反映了土体回弹变形的基本特征;在土样的再压缩过程中,再压缩变形大于回弹变形。结合模型试验实测结果,对土样的再压缩变形进行了研究。

基于复合胶凝材的喷射混凝土抗渗性能研究

喷射混凝土的抗渗性能与喷射混凝土的使用年限、承受水压力、喷射混凝土的龄期等因素密切相关。以喷射混凝土的渗水高度作为其抗渗性能的评价指标,通过室内试验研究了基于复合胶凝材的喷射混凝土渗水高度与加压时间、承受水压力、混凝土龄期的相关关系;并进一步研究了喷射混凝土回弹率、吸水率等,以及这些指标与抗渗性能的相关性。通过研究得到,掺加复合胶凝材对提高喷射混凝土的抗渗性能有显著作用;加压时间和水压力量值对渗水高度的影响很大,加压时间与渗水高度呈正比关系,水压力大小与渗水高度成近似正比关系;随着龄期的增加,渗水高度逐步减小,28 d龄期后渗水高度趋于稳定;单掺复合胶凝材的喷射混凝土吸水率低于掺加复合胶凝材和聚丙烯纤维的喷射混凝土,抗渗性更好一些;但是加入聚丙烯纤维后,与只掺加复合胶凝材的混凝土比较,其回弹率大大降低。