城市隧道盾构废弃泥浆长距离管道输送技术研究

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作者 田久晖 程华强 +2 位作者 王费新 刘汨莎 刘功勋 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期179-185,共7页

为解决城市隧道盾构废弃泥浆就地脱水场地受限、运输车直接外运成本高等问题,以武汉两湖隧道工程为例,研究长距离管道输送方案的可行性。首先进行室内试验和现场数据收集,对比分析并推荐高精度摩阻损失计算公式,基于能耗分析,推荐浆体... 为解决城市隧道盾构废弃泥浆就地脱水场地受限、运输车直接外运成本高等问题,以武汉两湖隧道工程为例,研究长距离管道输送方案的可行性。首先进行室内试验和现场数据收集,对比分析并推荐高精度摩阻损失计算公式,基于能耗分析,推荐浆体输送密度;在此基础上,提出长距离管道输送船舶配置方案,计算理论产量,优化推荐施工参数,并进行方案论证。研究表明:1)盾构废弃泥浆输送阻力分析计算应考虑泥浆流变特性的影响,较高输送密度有利于降低输送能耗;2)盾构废弃泥浆采用长距离管道输送方案具工程可实施性,多泵接力输送方案可满足本工程盾构废弃泥浆的外运需求;3)选取合理的施工参数,可在保证废弃泥浆输送产量的同时,有效降低施工能耗,扩展输送系统工程适应能力,提升综合施工效率。 展开更多

关键词 盾构隧道 废弃泥浆 管流 摩阻损失 单位能耗 接力泵

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复杂应力条件下长江口原状饱和软黏土门槛循环应力比试验研究 被引量：6

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作者 刘功勋 栾茂田 +3 位作者 郭莹 王忠涛 贺林 张俊峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1123-1129,共7页

针对取自于长江口的海洋原状饱和软黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在控制不同初始固结参数的三向非均等固结状态和不排水条件下,分别进行了轴向和扭转双向耦合循环剪切以及循环扭剪等多种复杂循环剪切试验。分别研... 针对取自于长江口的海洋原状饱和软黏土,利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在控制不同初始固结参数的三向非均等固结状态和不排水条件下,分别进行了轴向和扭转双向耦合循环剪切以及循环扭剪等多种复杂循环剪切试验。分别研究了初始大主应力方向角、初始偏应力比、初始中主应力系数以及循环剪切应力模式等因素对门槛循环应力比的影响。试验结果表明,在三向非均等固结条件下,初始大主应力方向角、初始偏应力比对门槛循环应力比影响显著,门槛循环应力比随着初始大主应力方向角与初始偏应力比的增大而明显减小;而初始中主应力系数对门槛循环应力比基本没有影响。循环剪切应力模式对门槛循环应力比具有显著影响,在相同的初始固结应力条件下,循环耦合剪切试验确定的门槛循环应力比明显小于循环扭剪试验所确定的门槛循环应力比。 展开更多

关键词 原状饱和软黏土 门槛循环应力比 循环耦合剪切试验 循环扭剪试验 三向非均等固结

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波浪荷载作用后软黏土静强度弱化及软基加固研究 被引量：1

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作者 刘功勋 栾茂田 +2 位作者 郭莹 王忠涛 贺林 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期393-399,共7页

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对取自于长江口的海洋原状饱和淤泥质软黏土,在不固结不排水条件下,分别进行了动三轴、45°线耦合以及圆耦合等多种复杂循环剪切试验及循环荷载作用后静三轴试验;通过室内试验模拟堆... 利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对取自于长江口的海洋原状饱和淤泥质软黏土,在不固结不排水条件下,分别进行了动三轴、45°线耦合以及圆耦合等多种复杂循环剪切试验及循环荷载作用后静三轴试验;通过室内试验模拟堆载预压加固软基,并针对加固后土体进行了上述系列试验.结果表明,对应相同循环剪切次数,双向耦合大于单向循环剪切产生的应变与孔压增量,双向循环荷载作用后静强度衰减更加明显;而对于双向耦合循环剪切,圆耦合循环剪切大于45°线耦合循环剪切产生的应变与孔压增量,且剪切后静强度衰减更加显著.土体经过加固处理后,循环剪切产生的应变明显变小,而且循环应变要较累积应变表现得更为突出;孔压的累积效应要比循环效应更加显著,并且循环荷载作用后静强度衰减程度明显降低,表明土体经加固处理后抵抗循环荷载弱化能力得到极大增强.长江口导堤的重建工程证明了试验结果的可靠性并说明了该研究具有的重要工程应用价值. 展开更多

关键词 饱和黏土 波浪荷载 复杂循环剪切 强度弱化 加固处理

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复杂应力条件下原状饱和海洋黏土残余变形特性试验研究

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作者 刘功勋 栾茂田 +2 位作者 唐小微 邵琪 张俊峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1931-1938,共8页

针对取自黄河三角洲地区的原状饱和海洋软黏土,进行了一系列非均等固结条件下的应力控制式双向耦合循环剪切试验,着重探讨了初始大主应力方向角α0、循环剪切荷载分量比R以及循环应力水平(用循环应力比Rc来表示)对饱和海洋黏土残余变形... 针对取自黄河三角洲地区的原状饱和海洋软黏土,进行了一系列非均等固结条件下的应力控制式双向耦合循环剪切试验,着重探讨了初始大主应力方向角α0、循环剪切荷载分量比R以及循环应力水平(用循环应力比Rc来表示)对饱和海洋黏土残余变形特性的影响。试验结果表明,α0对循环剪切过程中产生的残余轴向应变εr、破坏时的εr以及残余轴向应变比渐减小。对应相同N/Nf,随着R值减小,εr/εrmax值先增大后减小。试验数据经归一化处理后,不同R值对应的εr/εrmax-N/Nf关系曲线集中于一个狭窄的条带内,可用统一的表达式来表示。α0=0°与90°时,不同R值对应的残余剪应变γr–循环次数N关系曲线差异性并不十分明显,而α0=30°与60°时,R对γr-N关系影响显著。低应力与高应力水平循环荷载作用下εr与γr随N的增加变化规律差异性明显,分别建议了相应的εr/εrmax-N/Nf关系表达式。 展开更多

关键词 原状饱和黏土 三向非均等固结 双向耦合循环剪切 主应力轴持续旋转 循环应力水平 残余变形

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辽西地区风积土结构特性试验研究 被引量：20

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作者 张向东 刘功勋 +1 位作者 于崇 孙国志 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期691-695,共5页

在一系列室内固结试验的基础上,探讨了风积土的固结与结构特性。试验结果表明,风积土在不同状态下表现出不同的压缩性,主要反映在e-p压缩曲线上。风积土的e-lgt关系曲线与饱和黏土明显不同,主要是因为它们的细观结构和结构性不同。同时... 在一系列室内固结试验的基础上,探讨了风积土的固结与结构特性。试验结果表明,风积土在不同状态下表现出不同的压缩性,主要反映在e-p压缩曲线上。风积土的e-lgt关系曲线与饱和黏土明显不同,主要是因为它们的细观结构和结构性不同。同时,固结系数和固结压力有较好的相关性。此外,比较阜新与其他地区的土体,说明其具有特殊的结构性。 展开更多

关键词 风积土 压缩性 固结系数 固结压力 结构性

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非饱和粉土静、动强度对比试验研究 被引量：12

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作者 杨庆 王猛 +1 位作者 栾茂田 刘功勋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期71-75,80,共6页

针对非饱和重塑粉土,利用改进的可控制吸力式非饱和土静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,进行了多组固结排水非饱和土静、动三轴试验,探讨了非饱和粉土静、动强度特性,分析了粉土静三轴强度随固结压力、吸力变化的规律,以及动强度随... 针对非饱和重塑粉土,利用改进的可控制吸力式非饱和土静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,进行了多组固结排水非饱和土静、动三轴试验,探讨了非饱和粉土静、动强度特性,分析了粉土静三轴强度随固结压力、吸力变化的规律,以及动强度随固结压力、吸力以及破坏振动次数变化的规律,研究表明粉土静、动强度之间具有很强的相关性。最后,通过归一化处理提出了利用粉土的静三轴强度推求相应的动力强度曲线的公式,从而达到在非饱和土地基稳定性分析中减少工作量的目的。 展开更多

关键词 非饱和 粉土 基质吸力 循环荷载 三轴试验 动强度

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复杂应力条件下原状饱和海洋黏土孔压与强度特性 被引量：5

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作者 栾茂田 刘功勋 +1 位作者 郭莹 王忠涛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期150-158,共9页

利用土工静力–动力液压三轴–扭转多功能剪切仪,进行了非均等固结条件下的应力控制式轴向-扭转双向耦合循环剪切试验,探讨了初始大主应力方向角、循环剪切荷载分量比值及循环应力水平对饱和海洋黏土孔压与强度特性的影响。结果表明:初... 利用土工静力–动力液压三轴–扭转多功能剪切仪,进行了非均等固结条件下的应力控制式轴向-扭转双向耦合循环剪切试验,探讨了初始大主应力方向角、循环剪切荷载分量比值及循环应力水平对饱和海洋黏土孔压与强度特性的影响。结果表明:初始大主应力方向角对双向耦合剪切下孔压特性影响显著,随着角度的增大,残余孔压发展水平升高,同时波动孔压幅值也在增大,同时建立不同初始大主应力方向角下归一化残余孔压比与归一化循环次数比拟合关系。在固定加载路径所形成的椭圆面积不变条件下,竖向与扭转向荷载分量的比值存在某一临界值,对应此临界值,残余孔压最低。随着循环应力比的增大,波动孔压幅值与残余孔压均在增大,但高应力水平与低应力水平下孔压发展存在较大差异。此外由不同循环应力比下孔压时程曲线确定出临界循环应力比。初始大主应力方向角对动强度影响显著,随角度的增大动强度逐渐降低。动强度曲线显示循环应力比与循环剪切破坏次数的对数基本呈直线关系。 展开更多

关键词 非均等固结 双向耦合循环剪切 循环应力水平 孔压 强度 临界值

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初始主应力方向对饱和粉土不排水剪切特性的影响 被引量：4

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作者 郭莹 张俊峰 +1 位作者 栾茂田 刘功勋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期166-171,共6页

利用"土工静力–动力液压–三轴扭转多功能剪切仪",针对山东东营原状饱和粉土和采用3种初始成样含水率夯击法制备的重塑饱和粉土,在初始平均主应力为100 kPa,初始中主应力系数为0.5,初始偏应力比为0.433,初始主应力方向角分别... 利用"土工静力–动力液压–三轴扭转多功能剪切仪",针对山东东营原状饱和粉土和采用3种初始成样含水率夯击法制备的重塑饱和粉土,在初始平均主应力为100 kPa,初始中主应力系数为0.5,初始偏应力比为0.433,初始主应力方向角分别为0°,30°,45°,60°,90°的非均等固结条件下,保持平均主应力和中主应力系数恒定进行了应力控制式不排水静力扭剪实验。着重探讨了初始主应力方向和初始成样含水率对粉土应力–应变关系、孔隙水压力变化与有效应力路径等的影响。实验结果表明:初始主应力方向对原状粉土和重塑粉土的变形与强度特性的影响程度有所不同;初始成样含水率对饱和重塑粉土的变形及强度特性具有显著影响。 展开更多

关键词 初始主应力方向 初始成样含水率 饱和粉土 应力-应变关系 有效应力路径

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双向耦合循环剪切条件下超固结饱和海洋黏土孔压与强度特性研究 被引量：1

9

作者 刘功勋 栾茂田 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期215-221,共7页

针对长江口地区的重塑饱和海洋黏土,进行了一系列均等固结条件下的应力控制式轴向-扭转双向耦合循环剪切试验,着重探讨了循环荷载分量比R与超固结比OCR对孔压与动强度特性的影响。试验结果表明,随着R的减小,波动孔压幅值逐渐降低,而残... 针对长江口地区的重塑饱和海洋黏土,进行了一系列均等固结条件下的应力控制式轴向-扭转双向耦合循环剪切试验,着重探讨了循环荷载分量比R与超固结比OCR对孔压与动强度特性的影响。试验结果表明,随着R的减小,波动孔压幅值逐渐降低,而残余孔压先降低后升高,R=1时残余孔压最小。在循环耦合剪切作用过程中,对应相同循环次数,随着OCR的增大,累积孔压变小,而波动孔压幅值却在增大。对应相同循环次数比N/Nf,随着OCR增大,残余孔隙水压力比ur/urmax减小。经归一化处理后ur/urmax-N/Nf关系曲线对于正常固结与超固结饱和黏土可分别用不同的表达式来表达。随着R的降低,破坏循环次数先增大后减小,R=1时最大。随着OCR的增大,饱和黏土的强度变化减小。 展开更多

关键词 超固结饱和黏土 双向耦合循环剪切 主应力轴持续旋转 孔压 动强度

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北京市沥青混凝土旧路路面病害调查与有效治理措施 被引量：3

10

作者 张向东 刘功勋 于崇 《科学技术与工程》 2006年第21期3520-3524,共5页

结合北京市多条沥青混凝土旧路路面病害,对道路病害的成因与治理进行了深入的研究。阐述了沥青混凝土路面病害调查的程序,重点分析了裂缝类病害形成的原因,并对个别病害有效而合理的治理措施进行了论述。最后运用有限元软件进行了模拟分... 结合北京市多条沥青混凝土旧路路面病害,对道路病害的成因与治理进行了深入的研究。阐述了沥青混凝土路面病害调查的程序,重点分析了裂缝类病害形成的原因,并对个别病害有效而合理的治理措施进行了论述。最后运用有限元软件进行了模拟分析,说明了治理措施的可行性。 展开更多

关键词 沥青混凝土 冻融 玻璃纤维格栅 反射裂缝 有限元

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沈阳市某深基坑支护改扩建实例分析 被引量：6

11

作者 朱光宇 丁毅 刘功勋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期367-370,共4页

基坑支护体系的拆、改扩建已经成为目前岩土工程面临的一个重要课题。以沈阳市某深基坑支护改扩建工程为例,分析了如何拆除旧桩锚支护体系,研究和解决了在设计和施工上建立新支护体系所面临的问题,制定了兼顾可行性与经济性的最优施工方... 基坑支护体系的拆、改扩建已经成为目前岩土工程面临的一个重要课题。以沈阳市某深基坑支护改扩建工程为例,分析了如何拆除旧桩锚支护体系,研究和解决了在设计和施工上建立新支护体系所面临的问题,制定了兼顾可行性与经济性的最优施工方案,可供相似工程参考。同时发现,设计与施工的信息化起到了十分重要的作用。 展开更多

关键词 深基坑 锚杆 锚索 人工挖孔桩 灌注桩 旋挖钻机

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重金属污染疏浚底泥免烧生态砖资源化及污染控制研究 被引量：1

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作者 田久晖 程华强 +2 位作者 赵旭远 刘功勋 沈智超 《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期893-899,共7页

以重金属污染疏浚底泥为原料制备了免烧生态砖,考察了制备条件对其性能的影响,并通过重金属浸出浓度以及XRD和SEM技术分析了重金属污染控制效果和强度形成机理。结果表明:在疏浚底泥掺量(w)40%、中粗砂掺量15%、胶凝材料掺量45%(水泥和... 以重金属污染疏浚底泥为原料制备了免烧生态砖,考察了制备条件对其性能的影响,并通过重金属浸出浓度以及XRD和SEM技术分析了重金属污染控制效果和强度形成机理。结果表明:在疏浚底泥掺量(w)40%、中粗砂掺量15%、胶凝材料掺量45%(水泥和生石灰相对掺量85∶15)、水固比12%(w)、成型压力10 MPa的最优条件下,制得的免烧生态砖抗压强度为19~21 MPa,吸水率为15.0%~16.0%,软化系数为0.90~0.95,满足《非烧结垃圾尾矿砖》(JC/T 422—2007)中的MU15标准;重金属Cu、Pb、Ni的浸出质量浓度分别为0.032,0.089,0.022 mg/L,远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中的标准值。以重金属污染疏浚底泥制备免烧生态砖,在实现资源化的同时也实现了重金属的固化和稳定化。 展开更多

关键词 免烧生态砖 重金属污染 抗压强度 吸水率 污染控制

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疏浚耙齿松土机制及土体孔压响应试验 被引量：3

13

作者 谢立全 王喜伟 +2 位作者 梁鑫 刘功勋 洪国军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期481-485,共5页

耙吸式挖泥船在疏浚过程中主要采用机械切削方式将海床土体耙松,其土体切削阻力形成机制一直是疏浚技术改进的关键科研问题之一。针对海床土体切削阻力的形成机制,应用自行研制的耙齿切削土体监测装置,对黄骅港粉土进行了耙齿切削试验... 耙吸式挖泥船在疏浚过程中主要采用机械切削方式将海床土体耙松,其土体切削阻力形成机制一直是疏浚技术改进的关键科研问题之一。针对海床土体切削阻力的形成机制,应用自行研制的耙齿切削土体监测装置,对黄骅港粉土进行了耙齿切削试验。试验可直观再现和测试土体被耙齿切削的动态过程及其孔隙水压力演化规律,结果显示,土体在耙齿切削过程中,由于土体在短时间内发生挤压、剪切变形,外部水体难以完成内外流体的交换,致使其土体因剪胀效应而孔隙水压力骤减(甚至成为负压),土体有效应力骤升,使得切削阻力成倍增加。 展开更多

关键词 耙吸式挖泥船 土体切削 耙齿 剪胀 孔隙水压力

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大比尺切削模型试验条件下砂岩破坏特征研究 被引量：1

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作者 刘功勋 李威 +4 位作者 洪国军 张坤勇 CHEN Xiu-han 施绍刚 RUTTEN Tom 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1211-1218,共8页

为探究单刀齿线性切削作用下岩石的破坏规律,利用大比尺模型试验平台对砂岩开展了线性切削试验,结合分形几何学方法,对砂岩在不同切削角度及不同切削深度下的切削产物,包括切削沟槽的尺寸及切削碎块的几何特征进行了分析。试验结果表明... 为探究单刀齿线性切削作用下岩石的破坏规律,利用大比尺模型试验平台对砂岩开展了线性切削试验,结合分形几何学方法,对砂岩在不同切削角度及不同切削深度下的切削产物,包括切削沟槽的尺寸及切削碎块的几何特征进行了分析。试验结果表明,切削影响宽度与切削深度呈良好的线性关系,且随切削深度的增加而增加,切削角度为45°时相同切削深度对应的切削影响宽度最小。砂岩的切削碎块块度分布具有分形特征,分形维数集中在1.88~2.66。分形维数与切削深度呈良好的线性关系,随切削深度的增加而减小。分形维数与切削角度间的关系可统一用二次函数进行拟合,但随着切削深度的增加,函数二次项系数由正值变为负值。 展开更多

关键词 大比尺模型试验 线性切削 砂岩 分形维数 切削参数 切削沟槽

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CO_(2)泡沫改性水泥基浆液性能及影响因素研究 被引量：2

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作者 刘功勋 谢康 +1 位作者 张箭 梁鑫 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第6期995-1002,共8页

为探究CO_(2)泡沫对水泥基浆液性能的改进作用,利用CO_(2)泡沫水泥浆替换相同水灰比的原始水泥浆,对影响浆液性能的因素进行正交试验,对浆液的水胶比、粉灰比、胶砂比和膨水比进行极差分析,综合确定影响改性浆液性能的主要因素,并确定... 为探究CO_(2)泡沫对水泥基浆液性能的改进作用,利用CO_(2)泡沫水泥浆替换相同水灰比的原始水泥浆,对影响浆液性能的因素进行正交试验,对浆液的水胶比、粉灰比、胶砂比和膨水比进行极差分析,综合确定影响改性浆液性能的主要因素,并确定浆液最佳配比。此外,将改性浆液与南京地铁7号线盾构施工中所使用的同步注浆浆液各项性能参数进行对比分析,并进行SEM和XRD微观机制分析。试验结果表明:1)当浆泡比为1∶4.5,水灰比为1∶2.4,发泡气压为0.02 MPa,转速为70 r/s时,浆液抗压强度较高,且密度、析水率、相对密度等性能满足实际现场要求。2)相比非加气浆液,CO_(2)的碳化作用使得泡沫水泥浆在较短养护时间内达到了较高的强度。极差分析结果表明:1)浆液最佳配比为水胶比0.8,粉灰比2.0,胶砂比0.5,膨水比0.16。2)浆液凝结时间随水胶比和膨水比的增大而增加;膨水比对浆液稠度、初始流动度和析水率的影响显著。与南京地铁7号线盾构施工中所使用的同步注浆浆液相比,改性浆液具有较低的流动性和较小的密度,稠度、初始流动度性能得以改善,凝结时间缩短,强度有较大的提高。 展开更多

关键词 水泥基CO_(2)泡沫 碳化作用 浆液性能 影响因素 正交试验 极差分析 微观机制分析

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波浪荷载作用下软黏土软化模型研究 被引量：1

16

作者 付培帅 唐小微 +1 位作者 韩小凯 刘功勋 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期27-33,共7页

波浪荷载能引起海床土体的主应力轴连续旋转。不同于地震、交通等循环荷载,在周期性波浪荷载作用的土体应力路径方式下,软黏土的软化效用更为明显。本文分别对天然和扰动的海床土体在波浪荷载作用下的应力响应进行模拟,并分析应力路径... 波浪荷载能引起海床土体的主应力轴连续旋转。不同于地震、交通等循环荷载,在周期性波浪荷载作用的土体应力路径方式下,软黏土的软化效用更为明显。本文分别对天然和扰动的海床土体在波浪荷载作用下的应力响应进行模拟,并分析应力路径的特点;为描述软化后的应力-应变关系,将软化效用和累积塑性应变的参数引入到能够反应土体动力非线性的Hardin-Drnevich模型中,建立修正模型,使之能够反应软黏土体软化与塑性应变累计特性;通过与模拟波浪荷载下土体应力特征的循环耦合试验结果进行对比分析,验证该修正模型的可靠性。 展开更多

关键词 波浪荷载 应力路径 Hardin-Drnevich模型 软化

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二氧化碳泡沫同步注浆液特性研究及成本分析 被引量：1

17

作者 谢康 刘功勋 +1 位作者 张箭 洪国军 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第36期16161-16167,共7页

为探究CO_(2)泡沫同步注浆液的性能及现场制备成本,通过正交试验和极差分析方法对CO_(2)泡沫同步注浆液的最佳配比进行研究,对CO_(2)在对同步注浆液的改性过程中的性能变化进行回归分析,并依托南京五塘广场隧道施工的现场浆液性能要求,... 为探究CO_(2)泡沫同步注浆液的性能及现场制备成本,通过正交试验和极差分析方法对CO_(2)泡沫同步注浆液的最佳配比进行研究,对CO_(2)在对同步注浆液的改性过程中的性能变化进行回归分析,并依托南京五塘广场隧道施工的现场浆液性能要求,利用多目标规划方法进行成本分析。CO_(2)泡沫同步注浆液初步配比试验和优化配比试验相互验证得出浆液材料组成的最佳配合比。回归拟合结果表明:常规二次型回归模型更适合模拟CO_(2)泡沫改性的同步注浆液的性能;通过MATLAB工具箱中的FMINCON函数进行多目标规划计算得出与现场浆液相同性能下CO_(2)泡沫同步注浆材料成本更低。 展开更多

关键词 水泥基二氧化碳泡沫 同步注浆液特性 正交试验 极差分析 回归分析 成本分析

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