隧道爆破地震波作用下砌体建筑物振动响应分析

为研究隧道爆破地震波作用下砌体建筑物的振动响应,以青岛地铁3号线下穿某砌体建筑物爆破施工为背景,通过现场爆破振动监测和有限元数值模拟,对砌体结构的爆破振动速度和主振频率随楼层的变化规律进行研究。结合数值计算,进一步分析隧道埋深、单段最大装药量,装药结构等不同因素下砌体建筑物的振动响应。分析表明:在隧道爆破地震波作用下砌体结构在垂直方向的振动响应强度明显大于水平方向,并且存在一定的高程放大效应,在爆破施工时应加强对砌体结构顶层的防护;隧道下穿砌体建筑物施工时,爆破地震波的主频率主要集中在10~60 Hz内,建筑物自振频率则大多为3.0~3.5 Hz,该砌体建筑物与爆破地震波较难发生共振;砌体结构动力响应强度随着不耦合系数的增加而逐渐降低,随单段最大装药量增加近似呈线性关系,改变装药结构及控制单段最大装药量是控制爆破振动的有效措施;爆破振动速度对隧道的埋深响应敏感,在数值上出现数量级的变化。通过对多层砌体结构振动响应分析,有利于不断提高与完善现有的爆破技术与减振措施。

横观各向同性地基各向异性对应力场影响研究

在重力的作用下,岩层和土层往往呈现横观各向同性。基于横观各向同性双材料基本解,发展了横观各向同性地基弹性场的分析方法,并编写了相应的Fortran程序。该方法能分析加载域为任意形状和荷载为非均匀分布的半无限地基问题,并且能获得很高的计算精度。采用建议方法分析了法向或切向均布力作用下平行与垂直层面方向的弹性模量、剪切模量和泊松比的各向异性对矩形基底中心点与角点下附加应力的影响。结果表明:弹性模量的各向异性仅对法向均布力时中心点与角点下的附加应力有明显影响;剪切模量的各向异性除对角点下平行层面的附加应力基本无影响外,其他均影响明显;泊松比的各向异性基本无影响。

含THF水合物石英砂热物性测定

实验采用Hot Disk热常数分析仪测定了在常压下四氢呋喃（THF）水合物以及含THF水合物石英砂的导热系数和热扩散系数。结果表明,随温度升高,THF水合物的导热系数增大,但热扩散系数降低。在250.15～268.15K之间时导热系数与温度表现出线性关系,而在268.15～277.55K之间时导热系数变化较大,不再符合线性规律。含THF水合物石英砂导热系数和热扩散系数都显著增加且随着石英砂的粒径减小而增大,但分别小于相应的含冰石英砂导热系数和热扩散系数。含THF水合物石英砂热扩散系数随温度的升高而降低,而含THF水合物石英砂导热系数的温度依赖性与石英砂结构特征有关。

莫尔圆极点确定的新方法

莫尔圆在岩土材料的强度理论、应力路径以及地基承载力等方面具有广泛的应用。极点是莫尔应力圆上的一个特殊点,具有惟一性,通过极点,可以求得任意分析平面的应力状态。特别是对于求解复杂状态下的应力问题,莫尔圆极点法具有简便、快捷的优点。提出了定义极点的新方法——射线法,利用应力隔离体力的平衡法则证明了该方法定义极点的正确性及惟一性,并且发现定义极点的平行线法和法线法是射线法的两种特殊情况。通过比较,发现不同方法所得到的极点位置并不相同,但求得的任意面上的应力状态是相同的,而且平行线法更便于使用。然而,所提出的射线法能加深对莫尔圆极点的理解,从而进一步推动其广泛应用。

冰生消过程体系导热系数动态变化特性

本文利用基于瞬变平面热源技术的Hot Disk热常数分析仪研究了冰生消过程中导热系数的变化规律。根据体系状态的变化,冰的生消过程可以分为5个阶段:未结冰过程(纯水)、结冰过程(冰水混合)、纯冰过程、融冰过程(冰水混合)、完全融解(纯水)。实验温度从10.3℃降至-11.0℃,然后再升至10.3℃,5个阶段中测得的导热系数分别为0.592~0.669 W/(m·K)、0.603~2.284 W/(m·K)、2.019~3.106 W/(m·K)、0.611~1.945 W/(m·K)和0.596~0.598 W/(m·K)。结果表明:水结冰融冰过程中,体系导热系数发生动态变化,并且体系导热系数值可能不是纯冰或冰水混合物的导热系数;当温度接近冰点时,水或冰的结构可能改变,导致体系导热系数突变。由于冰和水的密度不同,在结冰融冰过程中体系局部微环境的冰水两相可能存在微弱的自然对流,进而影响体系的导热系数。在实际生产活动中冰的生消过程一般接连发生,考虑体系导热系数动态变化的因素,可以避免热平衡失调影响生物环境或涉冰构筑物结构性能。

天然海沙中水动态结冰与渗透率研究

利用冰/水合物动态形成实验装置研究了天然海沙中水动态结冰规律与渗透率特性。结果表明,实验条件下水的循环抑制冰核的发生,而天然海沙有利于冰的成核;随着冰的饱和度增加,天然海沙的渗透率下降,两者呈多项式关系。将实验结果与三种水合物渗透率模型计算值比较,实验数据与Masuda模型N=5最接近,且相对于水合物,天然海沙渗透率对冰饱和度的变化更敏感。

四氢呋喃水合物热物性非原位测量方法

利用Hot Disk热常数分析仪对四氢呋喃(THF)水合物导热系数和热扩散系数进行了非原位测量。实验结果表明,温度在254. 0～267. 0 K时非原位测得的THF水合物导热系数为0. 52～0. 57 W·m^(-1)·K^(-1);且随着温度的增加而线性增大。非原位测量导热系数值与原位测量导热系数值绝对值相差0. 045～0. 065 W·m^(-1)·K^(-1),误差为8%～12%。当温度从267. 0 K升高到277. 0 K时,非原位测得的THF水合物的导热系数增加剧烈,表现出非线性关系。在254. 0～267. 0 K时,非原位测得的THF水合物的热扩散系为0. 26～0. 31 mm^2·s^(-1);并随温度增加而减小。非原位测量的热扩散系数值与原位测量的热扩散系数绝对值相差0. 028～0. 068 mm^2·s^(-1),误差为10%～22%。原位测量与非原位测量产生的误差,分析认为可能是样品的转移过程中,空气中的水蒸气在水合物表面凝结成冰所致。

TBAB水合物及其浆体导热系数

利用基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪,测量了270.55~303.15K温度范围内,TBAB初始质量分数为10%~40%的TBAB溶液、水合物及其浆体的导热系数。结果表明,不同于其他水合物所具有的玻璃体导热特性,TBAB水合物的导热系数与温度呈负相关;TBAB溶液和水合物浆体的导热系数随TBAB初始质量分数的增大而减小、随温度的升高而增大。

裂隙岩体宏观力学参数的二维数值模拟

岩体通常含许多不同尺度的裂隙,因而力学性质非常复杂。由于现场测试及常规实验室试验常受各种条件的限制,因而其不能准确反映岩体的宏观物理力学性质。本文基于有限元分析软件对二维情况下的完整岩体和含不同倾角的软弱夹层的岩体在单轴和双轴压缩下进行了数值模拟,得到岩体变形的应力-应变曲线。该类曲线能反映裂隙对岩体力学参数的影响,对于指导工程实践有一定的意义,并且为获取岩体力学参数提供了新的途径。

杨营煤矿巷道围岩强度及支护等级研究

通过采取两步分类法对巷道围岩强度进行定量、系统的划分,提出巷道围岩的强度等级划分标准,进而提出相应的支护等级划分标准和具体支护方案,形成了一套适用于杨营煤矿的巷道围岩稳定性评价与控制技术体系。并通过具体工程实例验证了该技术的有效性,达到保障矿井安全,优化支护效果的目的。

传统聚落空间的继承与发展

论述了聚落空间的重要性和影响因素,从院落营建、村落选址、公共空间建设等方面,探讨了新农村建设中出现的问题,并对聚落空间的继承与发展进行了分析,以期在新型农村社区建设中合理进行村落布局。

硫酸钠激发钢渣粉活性改良水泥土试验研究

钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物;其矿物组成以硅酸盐相为主,具有潜在的胶凝性质。利用钢渣和水泥混合改良淤泥质土具有很好的研究意义,不仅可以充分利用现在仍然是废物的钢渣材料,对环境改良做出贡献;同时可以代替部分水泥,节约资源。但钢渣的活性较低导致其早期强度难以发挥。采用Na_2SO_4作为激发剂,与钢渣粉混合使用以激发其活性,使得早期强度能达到工程要求。进行无侧限抗压强度试验(UCS)及X射线衍射试验(XRD),试验结果表明,在掺加Na_2SO_4试剂后,钢渣粉-水泥-淤泥土早期强度得到大幅度提升;龄期为7 d时,其强度与未掺Na_2SO_4试剂龄期28 d的强度相当;说明Na_2SO_4的掺入对早期强度有明显的改良作用。通过XRD进行物相检索,结果表明,激发剂的加入促进了钢渣-水泥的水化过程以及Ca(OH)_2,CaSO_4等水化产物的生成。

超声波对CO_(2)水合物生成过程的影响

CO_(2)捕集、利用与封存(carbon capture utilization and storage,CCUS)是控制温室气体排放的重要途径之一,是实现碳达峰、碳中和目标的重要举措。为研究超声波对水合物法捕集CO_(2)的作用效果,搭建了一套高压条件下超声波作用于CO_(2)水合物生成实验装置。实验过程中超声参数设置为功率比70%、总作用时间8 min、每次作用时间8.0 s、间隙时间4.5 s。结果表明:超声可以大大促进CO_(2)水合物的生成,其原因可能是超声能够增大气液界面传质系数、溶液过饱和度以及对溶液产生扰动并不断更新反应面积;在超声作用下,CO_(2)水合物生长前期存在一个快速反应阶段,该阶段持续时间与驱动力成正比;此外,CO_(2)水合物生成量和生长速率都与驱动力成正相关。

自由面压力作用下横观各向同性地基多裂纹分析

针对自由面均布压力作用下横观各向同性地基中的水平矩形裂纹问题,发展了基于横观各向同性双材料基本解的一种数值方法,该方法不需要离散自由面边界。采用基于横观各向同性双材料基本解的弹性场数值方法获得表面外部圆形荷载作用下地基内的附加应力场,应用断裂力学应力场叠加原理,得到裂纹面上的面力,进而采用横观各向同性双材料对偶边界元方法得到相应的裂纹面间断位移和裂尖应力强度因子。计算结果表明:自由面均布压力作用下横观各向同性地基中的水平矩形裂纹为Ⅱ型和Ⅲ型的混合裂纹。对于处在不同大小附加应力场位置的两条水平矩形裂纹,其裂纹间的相互作用除与两裂纹间距离有关外,还与裂纹位置处附加应力场大小有关,其相互作用对处在附加应力较大位置裂纹的裂尖应力强度因子的影响更大。

填充墙对钢框架RBS节点翼缘削弱深度的影响分析

基于等效斜撑理论和填充墙角区压碎应力限值,推导填充墙与框架梁柱之间接触长度的计算式,并以此建立了填充墙约束作用与梁翼缘削弱深度之间的关系式。结合单层单跨钢框架实例,计算了考虑填充墙约束作用的翼缘削弱深度,并借助ABAQUS软件建立不同削弱深度的4种钢框架模型并进行对比分析,结果表明:理论计算所得到的削弱深度符合美国钢结构抗震规范要求,在4种有限元模型中有良好的承载能力和预期的破坏形式。

青岛地区水平埋管换热器换热特性分析

水平埋管换热器的换热性能对地源热泵系统的运行节能性有重要影响。以青岛棕壤地区为例,建立了考虑太阳辐射、地表温度波动、土壤竖直方向上的温度梯度等因素的水平埋管换热器传热模型,模拟了埋管深度、土壤导热系数对水平埋管换热器换热性能的影响。研究结果表明:热泵系统制冷工况下,埋深2 m和2.5 m时对应的换热量较埋深1.5 m时的对应值分别增加了10.4%和15.4%;土壤导热系数由1.278 W/(m·K)增加到3.278W/(m·K)时,水平埋管的换热量增加了68.24%;HGHE的传热效率随着埋深和导热系数的增加而不断提高。以埋深2 m为界,上部区域的土壤温度受气温和太阳辐射的影响较大,下部区域主要受地埋管换热影响。

彩色不锈钢的美学特性及应用

彩色不锈钢不仅呈现出色泽鲜艳、光亮的美学特性,还拥有诸多优良的物理性能,既适应了非线性建筑设计的潮流,也迎合了建筑材料可循环利用的发展趋势。通过对彩色不锈钢美学特性的分析,介绍其显色原理、着色工艺以及优良的性能,并对其应用前景进行展望。

THF水合物相变过程表观导热系数变化特征

利用Hot Disk热分析仪研究了THF水合物生成与分解过程中体系表观导热系数动态变化规律。实验结果表明,在THF水合物生成前和完全分解结束后的溶液阶段,体系表观导热系数为0.466 3~0.494 0 W/(m·K),略低于THF水溶液导热系数。在THF水合物生成或者分解过程体系表观导热系数分别为0.466 3~0.876 3 W/(m·K)和0.524 5~1.097 2 W/(m·K),显著大于THF水合物导热系数且变化剧烈,其变化规律明显不同于文献中导热系数变化特征。在THF水合物相变过程中经过冰点附近时体系残存的水/冰晶也会发生相变,其导热系数的动态变化会影响体系表观导热系数。结合THF相变动力学分析认为,这种现象与相变过程中体系局部可能产生微对流、晶核状态的变化、物质相态和成分变化以及温度场的不均匀等有关。