基于贝叶斯算法的自升式平台桩靴基础砂-黏地层峰值阻力预测

自升式平台在含有砂-黏地层井位就位过程中,受下卧软土层影响,易发生桩靴大位移贯入下卧地层造成穿刺破坏,准确预测桩靴基础砂-黏地层峰值阻力及相应深度,对保障平台安全至关重要。基于已有离心机模型试验数据,通过引入服从Beta-PERT分布的不确定性因子,构建了自升式平台桩靴基础砂-黏地层潜在峰值阻力及对应深度的先验概率和似然概率计算模型;结合桩靴贯入过程中的监测数据,利用贝叶斯算法计算并持续更新后验概率,以提高桩靴基础砂-黏地层峰值阻力的预测精度。在此基础上,通过反分析25组离心机模型试验,对基于贝叶斯算法的桩靴基础砂-黏地层峰值阻力预测方法的有效性进行了验证。结果表明,相较于现行ISO规范和SNAME规范推荐的荷载扩展法和冲剪法以及新近发展的3种峰值阻力计算方法,基于贝叶斯算法的概率预测方法可有效提高桩靴基础砂-黏地层峰值阻力的预测精度。研究成果为自升式平台桩靴基础在含有砂-黏地层井位就位安全评估提供了方法支持。

冻融循环对纤维水泥改良风积沙力学性能影响

为了研究冻融循环作用对纤维水泥改良风积沙力学性能的影响,对冻融循环的试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,冻融循环次数增加使得纤维加筋试样的无侧限抗压强度减小,强度损失主要发生在第1次冻融循环,强度降低了13.2%~32.6%;但在经历10次冻融循环后,无侧限抗压强度趋于稳定,此时,强度损失了42.2%~53.4%。研究结果可为季节性冻土地区的风积沙铁路路基基床填料改良提供参考。

自密实沙漠砂贫混凝土饱水冰冻后的力学及耗散能特征研究

为了研究自密实沙漠砂贫混凝土饱水冰冻后的力学性能,开展了饱水后的低温冰冻试验,并与干燥状态和饱水状态下的试验结果进行了对比,结果表明:(1)单轴抗压强度较干燥时提升了2.6~5.2倍,较饱水时提升了3.8~8.9倍,弹性模量较干燥时提升了1.2~1.8倍,较饱水时提升了1.7~1.9倍,强度的提升幅度要大于弹性模量的提升幅度,延性系数及耗能系数都略有提高;(2)随着水泥掺入量的增大,强度逐渐增大,但是峰值应变逐渐减小,说明强度在提高的同时其脆性也在增强,延性在下降,与相同配合比的干燥试块和饱水试块相比,饱水冰冻试块的峰值应变较大,说明在低温下其延性有所提高;(3)饱水冰冻后强度和刚度提升的内在机理是冰贡献了一部分强度和刚度,可能是微孔隙中的水结冰后成为了试块的一部分,相当于提高了混凝土的密实度,并且水冻结后提高了骨料颗粒间的黏聚力和咬合力。

自密实沙漠砂贫混凝土饱水软化后的力学特征与工程应用

基于饱水软化试验,对不同配合比下自密实沙漠砂贫混凝土饱水后的力学性能及变形特征进行了试验研究,结果表明:(1)饱水软化后抗压强度降低了约30%~40%,弹性模量降低了约12%~29%,与传统的压实土相比,饱水后的强度和刚度参数依然保持在较高的水平;(2)随着水泥含量的提高,其峰值应力对应的轴向应变略有增加,说明其延性在增强;(3)用自密实沙漠砂贫混凝土对沙湖750 kV变电站地面塌陷进行了灌注浆处理,现场试验取得了成功。

自密实沙漠砂贫混凝土的力学特征及其工程应用研究

基于室内模型试验,对不同配合比下自密实沙漠砂贫混凝土的强度和刚度参数进行了标定,结果表明:(1)自密实沙漠砂贫混凝土中水泥含量与单轴抗压强度和弹性模量近似呈线性增长关系;(2)水泥含量在11.9%~21.3%时,单轴抗压强度为1.5~7 MPa,弹性模量为120~360 MPa;(3)与普通混凝土相比,自密实沙漠砂贫混凝土峰值应力处的应变约为普通混凝土的10倍,表明其延性较好;(4)与传统压实土相比,自密实沙漠砂贫混凝土具有强度高和变形模量大的优势;(5)在适宜的水灰比下,沙漠砂贫混凝土可实现自密实,提高了施工速度和机械化水平,可用于公路快速拓宽、管廊回填、桥台台背快速回填和高边坡整体式路基等工程。

含砂量对砂-粉土混合物强度特性的影响试验研究

为研究砂粒对砂-粉土混合物强度特性的影响规律及作用机制,对不同含砂量的砂-粉土混合物进行三轴固结排水剪切试验和压汞试验。研究结果表明:随含砂量的增加,砂-粉土混合物的内摩擦角和峰值偏应力增大,黏聚力降低,含砂量≤30%时变化幅度最明显,其后较弱并趋于稳定;同时,峰值偏应力增幅随着围压的增加而增大。含砂量<15%时,砂-粉土混合物的强度由黏聚强度控制,随着含砂量增大,摩擦强度逐步超过黏聚强度对强度起主要作用。砂-粉土混合物的体积收缩致使土体更加密实,从而导致砂-粉土混合物内摩擦角和峰值偏应力的增加。

分层尾砂胶结充填体力学特性及优化试验研究

在尾砂胶结充填采空区过程中,充填操作的不连续会造成充填体在2次充填的界面处发生分层现象。为研究分层尾砂胶结充填体力学特性,改善分层的劣化影响,引入混凝土学中处理新旧混凝土界面的喷砂法,制作完整不分层、界面自然分层和界面喷砂处理分层3种分层类型的充填体试件,设置灰砂比分别为1∶4、1∶6和1∶8,在养护龄期为3 d、7 d、14 d和28 d条件下对试件进行单轴压缩试验。结果表明:(1)分层现象降低了尾砂胶结充填体的单轴抗压强度,折减率区间为1.41%~19.09%,且随养护龄期和灰砂比的增加折减率呈指数函数增长;界面喷砂处理提高了尾砂胶结充填体的单轴抗压强度,增益率区间为1.92%~16.26%,增益率随着灰砂比的增加而增大,且在养护早期增益更明显。(2)充填体的弹性模量随养护龄期的增加呈指数函数增长,分层充填体弹性模量的折减随养护龄期和灰砂比的增加均呈增大趋势。(3)充填体的峰后强度曲线随灰砂比的降低表现出更优的峰后延性,且随养护龄期的增加愈加明显;不同分层类型充填体的峰后延性优劣顺序为:界面喷砂处理分层>界面自然分层>完整不分层。(4)分层充填体的破坏形式主要表现为拉张破坏和共轭剪切破坏,喷砂处理能够改善力在分层面上的传递方式。

基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法对场地地震动参数的影响

基于动三轴试验提出的砂土阻尼比确定方法有多种,但其对场地地震动参数影响的研究鲜有报道。为此,以福建标准砂(粒径0.10~0.25 mm)的试验结果为基础,采用规范方法、KUMAR方法、DAS方法、DOYGUN方法和互相关函数方法5种典型阻尼比确定方法给出相应的动剪切模量比和阻尼比;设计单层土场地和多层土场地2种典型工况,采用一维场地地震反应分析波动程序,计算给出场地地表加速度峰值和反应谱,定量评价相应的阻尼比确定方法对场地地表地震动参数的影响规律。结果表明:5种阻尼比确定方法得到的阻尼比对地表加速度峰值的影响程度随输入地震动加速度峰值的增大而不断增大,同时对多层土场地的影响明显高于单层土场地;采用5种方法确定的阻尼比计算的反应谱差异性在单层土场地时相对较小,而在多层土场地时有明显的差别;与规范方法相比,4种阻尼比确定方法计算反应谱的最大相对误差可达-35%。因此,有必要采用离心振动台试验结果进一步检验基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法的合理性,为场地地震反应分析提供可靠的阻尼比参数。

考虑出砂影响的地下储气库极限调峰能力评价——以准噶尔盆地H储气库为例

H地下储气库(以下简称储气库)位于准噶尔盆地南缘,是中国石油2010年启动建设的6座国家商业储气库之一,设计库容107×10^(8)m^(3)、年工作气量45.1×10^(8)m^(3),是目前国内储气规模最大、调峰能力最强的储气库。受储气库周期运行时率短、调峰采气强度高、压力往复交变快等复杂运行模式的影响,H储气库表现出现有井网高峰调峰能力不足、注采井产量合理配置及优化调控难度大、供气高峰期部分注采井极易储层出砂等问题,特别是储层出砂问题直接影响储气库高峰极限调峰能力的充分发挥,且带来极大的安全风险。为此,针对储气库储层出砂风险,研究建立了注采井极限调峰能力评价方法,保障了储气库高效调峰及安全运行。研究结果表明:①通过对临界携液流量模型、临界冲蚀流量模型、临界出砂流量模型的研究,优选了适合准噶尔盆地H储气库的限制性流量模型;②利用节点分析方法结合限制性流量模型,可确定注采井合理调峰区间与应急增供区间;③利用限制性流量模型,可定量评价注采井在不同地层压力与井口压力条件下的极限调峰能力,最大限度地满足储气库季节调峰与应急供气产量配置的双重需求。结论认为,考虑出砂影响的储气库极限调峰能力评价对于指导H储气库调峰保供具有指导意义,提出的确定气井极限调峰能力方法对于其他类似储气库的调峰能力评价具有借鉴和参考意义。

玄武岩纤维水泥改良风积沙强度及孔隙结构研究

为了研究纤维掺量对玄武岩纤维水泥改良风积沙的孔隙结构和无侧限抗压强度的影响,开展核磁共振试验和无侧限抗压强度试验。试验选用玄武岩纤维,纤维掺量分别为0%,0.2%,0.5%,0.8%,1.1%,1.4%,1.7%,水泥掺量为5%,风积沙来自新疆和若铁路工地现场。核磁共振试验结果表明,水泥改良风积沙的T2弛豫时间为0.37μs~1.98 s,对应的孔隙半径为0.74 nm~0.39 mm;而玄武岩纤维水泥改良风积沙的T2弛豫时间为0.31μs~1.07 s,对应的孔隙半径为0.61 nm~0.21 mm。与未掺纤维的水泥改良风积沙试样相比,纤维掺量为0.8%的玄武岩纤维水泥改良风积沙试样中的大孔占比减少了25.7%,中孔占比增加了12.7%,而微孔和小孔占比变化较小。无侧限抗压强度试验研究结果表明,水泥改良风积沙试样的无侧限抗压强度和峰值应变分别为0.80 MPa,1.29%,与水泥改良风积沙相比,玄武岩纤维水泥改良风积沙试样无侧限抗压强度的强度增强比为1.14~1.54,最优纤维掺量为0.8%;而玄武岩纤维水泥改良风积沙的峰值应变与纤维掺量正相关,延性增强比为1.43~2.67。掺入纤维提高了水泥改良风积沙的能量吸收能力,与水泥改良风积沙相比,最优纤维掺量的水泥改良风积沙的能量吸收能力提高了2.73倍。掺入玄武岩纤维提高了水泥改良风积沙的无侧限抗压强度,增强其延性。研究成果可为风积沙铁路路基基床表面层填料的设计和施工提供参考。

“揭河底”冲刷期龙门—潼关河段的水沙响应

在分析黄河龙门站、潼关站历年高含沙洪水的基础上,建立了"揭河底"冲刷期潼关站汛期水沙量、洪峰期3 d水沙量、洪峰、沙峰以及洪峰时段泥沙粒径等与龙门站的响应关系。结果表明:龙门—潼关汛期水量响应关系较好,汛期沙量出现明显衰减,高含沙洪水的沙量减幅大于一般含沙量洪水的;潼关站洪峰期3 d水、沙量均小于龙门站的,"揭河底"洪水的3 d水沙量大于没有发生"揭河底"洪水的;对于一场高含沙洪水过程,流量和含沙量沿程均会衰减,发生长距离"揭河底"冲刷洪水的减幅要小于没有发生"揭河底"冲刷洪水的;近年来发生的局部"揭河底"冲刷洪水含沙量的沿程减幅明显增大,潼关站洪峰期泥沙的中值粒径多小于龙门站的,而发生长距离"揭河底"冲刷的洪水泥沙粒径细化程度较低,这对三门峡库区和黄河下游河道的冲淤非常不利。

包头市小学生最大呼气流速与扬沙天气关系的分析

目的研究扬沙天气颗粒物浓度与儿童最大呼气流速(PEFR)的相关关系,探讨沙尘天气颗粒物对儿童肺功能的危害。方法于2005年3月28日—5月6日采用呼气峰值流速计(mini-wrightpeakflowmeter)和问卷对包头市昆都伦区1所小学两个班共计118名小学生(8～11岁)进行了PEFR的连续40d的测定和问卷调查,并收集和监测SO2、NO2、CO、PM10、PM2.5的质量浓度和气象数据。采用SPSS13.0统计软件进行单因素统计分析、多元回归分析以及时间序列分析中的自相关回归分析。结果和前一日相比,扬沙天气发生当天,颗粒物PM10浓度由0.377mg/m3上升到3.183mg/m3,上升幅度为744%,PM2.5浓度由0.203mg/m3上升到1.067mg/m3,上升幅度为425%。扬沙天气发生当天,男、女生PEFR日均值分别为268.67和256.79L/min,分别比前一天下降1.4%和1.9%。女生PEFR每日均值和PM2.5日均浓度呈现负相关(P<0.01)。PM10和PM2.5浓度在扬沙天气发生大约一周后恢复到扬沙天气发生前水平,同时儿童的PEFR值在扬沙天气后4d左右可恢复到扬沙天气发生前的水平。结论PM2.5浓度的升高可能与女生PEFR日均值下降有关。扬沙天气对儿童最大呼气流速有明显短期急性影响,这些效应随扬沙天气的结束而很快减弱。

沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土动态特性影响数值模拟

沙漠砂混凝土动态特性非常复杂。将沙漠砂混凝土看作水泥砂浆和粗骨料组成二相复合材料,利用ANSYS/LS-DYNA对试件尺寸、沙漠砂替代率和粗骨料体积含量不同沙漠砂混凝土动态破坏过程进行模拟,分析试件尺寸、沙漠砂替代率和粗骨料体积含量对沙漠砂混凝土动态特性影响规律,并对沙漠砂替代率不同沙漠砂混凝土动态破坏模式进行探讨。研究表明:随着沙漠砂替代率增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势,沙漠砂替代率20%时,沙漠砂混凝土峰值应力达到最大;随着试件尺寸增大,沙漠砂混凝土峰值应力逐渐减小;保持沙漠砂替代率和试件尺寸不变,随着粗骨料体积含量增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势。

粗砂水力输送多峰阻力特性

提出了实验中发现的一种挖泥船管道水力输送粗砂阻力特性的新类型——多峰阻力特性,而现有理论根本无法解释这一现象。应用两层模型方法,对出现多峰阻力特性的管道水力输送粗砂实验数据进行了计算,分析了多峰阻力特性与内部流动分层结构的关系。研究表明,这种新型的多峰阻力特性的出现,是由于管道内部流动结构特性,如上下两层分界面位置、两层浓度差、速度差等,随着浆体水力输送平均速度的变化,出现了增减交替而非单调的变化。

印尼油砂热解动力学新探

印尼油砂在350~520℃区间内,热失重与铝甑含油率相吻合,因此该区间被认为是主产油阶段,对该阶段进行热解动力学分析具有普遍意义。该文基于传统的单组分全局反应模型,用等转化率法求解活化能分布,得出该模型不适用于描述具有双峰重叠特征的主产油阶段。继而先后用双组分叠加反应模型来描述该阶段,用非对称高斯多峰拟合法来分离重叠峰,在此基础上用分布活化能模型和非线性等转化率积分法相结合来计算并提升所求活化能值的可靠性。结果表明,非对称高斯法在拟合效果上优于经典的高斯法,且子峰近似遵循单一的反应机制等结论验证了双组分叠加反应模型的适用性。

油砂燃烧过程的TG-DSC分析

采用热重分析仪,对印度尼西亚油砂进行了燃烧特性试验。由热重DTG曲线可知,油砂燃烧过程分为4个阶段:燃烧低温、中温、过渡及高温段。采用"非对称高斯多峰拟合法"对油砂燃烧放热峰进行分离拟合,将实验DSC曲线复杂峰分离成为多个高斯函数峰。并结合Malek法确定了油砂燃烧时其伪组分的最概然机理函数。为油砂的有效开发与经济利用提供了理论依据。

沙尘天气大气颗粒物对学龄儿童最大呼气流速的影响

目的研究沙尘天气颗粒物浓度与学龄儿童最大呼气流速(PEFR)之间的关系,探讨沙尘天气颗粒物对儿童肺功能的影响。方法于2006年4月27日—6月5日连续40d对内蒙古包头市1所小学107名四年级小学生进行每日3次PEFR的测定,同时监测和收集每日大气PM2.5、PM10、NO2和SO2浓度以及气温和相对湿度,通过问卷调查了解儿童年龄、性别、身高、体重、哮喘病史、慢性呼吸系统疾病家族史、被动吸烟等情况。应用线性混合效应模型,在控制了个体特征、气象因素的情况下估计PM2.5和PM10对儿童PEFR的影响。结果单污染物模型和多污染物模型均显示,PM2.5和PM10的日均浓度与沙尘天气当日及之后3d内儿童的PEFR日均值都存在明显的负相关(P<0.01),其中以滞后1d的效应最强。在多污染物模型中调整了NO2和SO2的影响之后,PM2.5和PM10的日均浓度每增加10μg/m3,儿童PEFR在沙尘天气1d之后的日均值就分别降低0.245和0.121L/min,有统计学意义(P<0.01)。结论学龄儿童PEFR日均值下降与包头市沙尘天气颗粒物浓度的升高有关。

砂土-格栅筋土界面特性的本构模型研究

基于砂土与土工格栅、土工织物界面的室内大型直剪试验,分析了两种不同界面的力学性能。试验结果表明,峰值、残余剪切应力与界面剪胀性曲线存在一定的联系,即峰值强度通常会发生在界面相对减缩过程结束和残余剪切强度发生在界面的相对剪胀过程结束。加载过程中由于土工合成材料的逐步磨损、褶皱或者断裂导致了筋土界面强度出现较为明显的强度软化现象,在界面抗剪强度的研究中不可忽略。在试验基础上提出一种能够描述筋土界面力学性能的组合本构模型,该模型包含4个关系式:(1)峰值、残余强度包络线;(2)强度峰值前的双曲线模型;(3)强度峰值后的位移软化模型;(4)反映剪胀特性的界面剪胀模型。该组合模型的预测结果与直剪试验结果吻合较好,表明所用模型是合理的。

多向地震荷载作用下砂土场地震陷分析

砂土震陷的计算是岩土地震工程的重要问题之一,现有的以经验公式为主的砂土震陷计算方法简化了地震的多维特性。为解决这一问题,本文采用Abaqus有限元软件对地震作用下的砂土场地进行震陷分析,分别模拟砂土场地在单向、水平双向和三向地震荷载作用下的震陷发展规律,并对各方向最大加速度峰值时刻的震陷值和最终震陷进行了对比分析。研究发现震陷的发展经过迅速增长、平稳增加和缓慢发展三个阶段,水平双向地震动引起的震陷值大于水平单向,但小于两个方向荷载单独作用下的和,因此不能简单地采用两个单向荷载作用下震陷叠加等效双向荷载作用下震陷。三向地震荷载引起的震陷远大于水平双向荷载产生的震陷值,竖向地震荷载对场地震陷增大贡献明显。

超大粒径骨料机制砂自密实混凝土构件性能

开展了不同粒径骨料机制砂自密实混凝土构件的性能研究.结果表明：不同粒径骨料机制砂自密实混凝土工作性能良好,其抗压强度及密实度较大.相比普通粒径骨料机制砂自密实混凝土,超大粒径和大粒径骨料机制砂自密实混凝土内部温峰降低18-23℃,温峰出现时间延长4-9h,但是,其构件受弯极限载荷较低,且所受弯矩越大,超大粒径骨料的尺寸影响效应越明显.超大粒径及大粒径骨料的粒径、堆积程度、分布状态、界面黏结情况是影响机制砂自密实混凝土构件受力性能,尤其是抗弯拉性能的关键因素.