细粒含量对新疆典型粗粒混合土力学特性影响的试验研究

1

作者 张冲 刘先峰 +3 位作者 袁胜洋 黄恒 刘学军 祁延录 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第S1期223-227,共5页

新疆山前洪积区广泛存在粗颗粒混合土,容易遇水湿化变形并引发工程病害。为明确粗粒混合土的力学特性随细粒含量的演化规律,对吐鲁番地区典型粗粒混合土开展了一系列三轴固结排水压缩试验。研究结果表明:(1)粗粒混合土的峰值偏应力随细... 新疆山前洪积区广泛存在粗颗粒混合土,容易遇水湿化变形并引发工程病害。为明确粗粒混合土的力学特性随细粒含量的演化规律,对吐鲁番地区典型粗粒混合土开展了一系列三轴固结排水压缩试验。研究结果表明:(1)粗粒混合土的峰值偏应力随细粒含量的增大而降低,应力-应变曲线由应变软化形态逐渐趋于应变硬化;(2)粗粒混合土的内摩擦角和表观黏聚力随细粒含量的增大而降低,表观黏聚力衰减速率大于内摩擦角;(3)粗粒混合土固结后的孔隙比随细粒含量的增大而降低,但由于最大干密度亦增大,反而使其相对密实度降低;(4)所有土样均表现为先剪缩后剪涨,剪缩量随细粒含量和围压的增大而增加,且围压对于试样体应变的影响在细粒含量较高时更为显著。研究结果为进一步明确新疆地区不同初始状态下的典型粗粒混合土的力学特性提供了有效参考。 展开更多

关键词 粗粒混合土 力学特性 级配曲线 三轴试验

在线阅读 下载PDF 职称材料

盐侵-冻融耦合作用下纤维风积沙混凝土劣损机理研究

2

作者 谢德江 祁延录 +1 位作者 赵加海 吴鹏 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3086-3097,共12页

为研究我国西北地区盐侵冻融环境对交通土建工程中纤维风积沙混凝土的劣化影响,采用室内物理力学试验、本构推导及数值仿真分析等手段,开展盐侵-冻融耦合作用下纤维风积沙混凝土多尺度损伤特性研究。试验采用的硫酸钠腐蚀液浓度为0、5%... 为研究我国西北地区盐侵冻融环境对交通土建工程中纤维风积沙混凝土的劣化影响,采用室内物理力学试验、本构推导及数值仿真分析等手段,开展盐侵-冻融耦合作用下纤维风积沙混凝土多尺度损伤特性研究。试验采用的硫酸钠腐蚀液浓度为0、5%和10%,冻融次数分别设计为0、20、60和80次。基于试验成果揭示混凝土冻融腐蚀耦合作用下的渐进性劣化机理并建立损伤演化的理论模型,提出用于研究其微观特性的随机损伤离散元建模方法。结果表明,纤维风积沙混凝土质量损失率随冻融次数增加而逐渐增大,且在冻融60次后显著增加,高浓度盐液可使得混凝土的质量损失率提高3倍以上。基于试验数据提出了冻融耦合作用下的力学特征参数计算公式,得出抗压强度和弹性模量最大衰减65%和48.5%。盐侵腐蚀产物的膨胀力及冻融循环的作用力进一步削弱了局部结构的完整性,可形成易剥落型碎屑。提出的随机损伤本构模型计算结果误差率少于6%,并基于离散元二次开发分析得出盐侵-冻融环境下试样受轴向荷载作用时破碎严重,单位时间内最大裂缝数量变幅为69.8%,引起的总裂纹数最大变幅为23.7%,模型可以有效表征纤维风积沙混凝土在盐侵-冻融环境下内部的碎裂加剧及损伤累积状态。研究成果可为西北盐碱荒漠区混凝土结构设计及材料优化提供参考。 展开更多

关键词 风积沙混凝土 盐侵冻融 物理力学特性 本构方程 离散元损伤模型 多尺度特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

格栅节点加强对风积沙筋土界面力学性能的影响 被引量：4

3

作者 杜炜 聂如松 +3 位作者 谭永长 张杰 祁延录 赵春彦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期172-187,共16页

在普通双向土工格栅上附加节点,可形成具有立体加筋效果的加强节点土工格栅。在普通双向土工格栅加筋风积沙拉拔试验和离散元数值模型的基础上,构建加强节点土工格栅加筋风积沙的三维离散元拉拔模型,研究加强节点排布方式、厚度、数量... 在普通双向土工格栅上附加节点,可形成具有立体加筋效果的加强节点土工格栅。在普通双向土工格栅加筋风积沙拉拔试验和离散元数值模型的基础上,构建加强节点土工格栅加筋风积沙的三维离散元拉拔模型,研究加强节点排布方式、厚度、数量、相邻节点间距对筋土界面力学性能的影响。研究结果表明:在节点上侧加强、节点下侧加强和节点上、下两侧同时加强的排布方式中,上下两侧同时加厚对极限拉拔阻力和界面摩擦角的增幅最大;加强节点可优化土工格栅的加筋性能;当节点布置方式不变时,加强节点厚度和节点数量均与极限拉拔阻力增量呈现出良好的线性相关性;与普通土工格栅相比,加强节点土工格栅的剪切带范围更大,且限制土体位移的能力更强;当多个节点同时工作且相邻节点的间距较小时,相邻节点的影响区域互相重叠,使节点提供的极限拉拔阻力增量降低,产生节点群体效应;随着相邻节点的间距增大,节点影响区域的重叠范围减少,群体效应逐渐减弱。 展开更多

关键词 土工格栅 风积沙 拉拔试验 加强节点 离散元

在线阅读 下载PDF 职称材料

铁路基床底层风积沙填料长期动力稳定性研究 被引量：1

4

作者 马梦倩 聂如松 +2 位作者 钱冲 阮波 祁延录 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2284-2294,共11页

为了研究铁路基床底层风积沙填料的长期动力稳定性,以和若铁路某试验段路基为研究对象,开展现场动力响应试验,试验车速分别为5,20和30 km/h,轴重分别为14.5 t和23.5 t,分析动应力随列车速度、轴重及沿深度的变化规律,基于现场测试和以... 为了研究铁路基床底层风积沙填料的长期动力稳定性,以和若铁路某试验段路基为研究对象,开展现场动力响应试验,试验车速分别为5,20和30 km/h,轴重分别为14.5 t和23.5 t,分析动应力随列车速度、轴重及沿深度的变化规律,基于现场测试和以往动三轴试验成果,将临界动应力和累积塑性变形作为评价参数,分别从动强度和动变形2个方面评价和若铁路基床底层风积沙填料的长期动力稳定性。研究结果表明:1)当列车以不大于30 km/h的速度运行时,车速对基床动应力值的影响很小,但轴重的影响十分显著,不同轴重作用下动应力衰减系数沿深度的变化曲线基本重合,动应力经过基床表层衰减约39.7%,传递至基床底层底面衰减约84.6%。2)在和若铁路基床底层范围内,列车荷载产生的动应力为12.86~53.05 kPa,小于风积沙临界动应力66.02~100.21 kPa,从动强度角度来说,风积沙用作铁路基床底层填料满足长期动力稳定性要求。3)基于基床填料的累积塑性应变模型,采用分层总和法计算了和若铁路基床层的累积塑性变形,结果发现列车荷载作用下基床变形主要集中在第1个月,累积变形量为13.59 mm,小于规范允许的月沉降量25 mm,从动变形角度来说,风积沙用作铁路基床底层填料满足长期动力稳定性要求。研究成果可为沙漠地区路基填料选择及基床结构设计提供参考。 展开更多

关键词 风积沙 基床底层 长期动力稳定性 临界动应力 累积塑性变形

在线阅读 下载PDF 职称材料

风积沙路基填料累积塑性应变及预测模型 被引量：15

5

作者 聂如松 钱冲 +3 位作者 刘婞 阮波 祁延录 赵加海 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2609-2619,共11页

风积沙具有颗粒均匀、结构松散、保水性差、天然含水率小以及抗剪强度低等特点,作为路基基床底层填料,已应用于沙漠铁路建设中。以风积沙填料为研究对象,开展一系列不同应力水平的动三轴试验,探究风积沙填料累积塑性变形随振次的变化规... 风积沙具有颗粒均匀、结构松散、保水性差、天然含水率小以及抗剪强度低等特点,作为路基基床底层填料,已应用于沙漠铁路建设中。以风积沙填料为研究对象,开展一系列不同应力水平的动三轴试验,探究风积沙填料累积塑性变形随振次的变化规律,提出风积沙试样塑性行为判定准则,建立了考虑动应力幅值、含水率及围压的风积沙累积塑性应变预测模型。试验结果表明:不同动应力幅值条件下,风积沙试样的累积塑性应变随振次的关系曲线表现为稳定型、临界型和破坏型3种类型。幂函数能很好地描述风积沙累积塑性应变速率ε̇_(p)与循环振次N的关系,在此基础上,建立了考虑动应力幅值、含水率及围压的风积沙累积塑性应变预测模型。研究成果可为风积沙路基在循环动荷载下的沉降预测、基于应变控制原则的路基设计和动力稳定性评估提供参考。 展开更多

关键词 风积沙 动三轴试验 累积塑性应变 预测模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

无砟轨道涵洞过渡段路基膨胀引起的轨道上拱响应 被引量：12

6

作者 程建军 王瑞 +2 位作者 祁延录 李中国 王梦田 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期10-19,共10页

以我国西北地区某客运专线3处典型路涵过渡段轨面高程异常工点为研究对象,基于现场监测及数值模拟,进行无砟轨道涵洞过渡段路基膨胀引起轨道上拱响应研究。结果表明:引起无砟轨道涵洞过渡段轨面异常上拱的主要原因是过渡段路基表面地表... 以我国西北地区某客运专线3处典型路涵过渡段轨面高程异常工点为研究对象,基于现场监测及数值模拟,进行无砟轨道涵洞过渡段路基膨胀引起轨道上拱响应研究。结果表明:引起无砟轨道涵洞过渡段轨面异常上拱的主要原因是过渡段路基表面地表水渗入填料导致的路基膨胀;涵洞等过水构筑物对于钢轨上拱位移的传递具有一定的抑制作用,具有直立墙身的盖板涵和预制箱涵抑制效果最为明显;路基膨胀引起的上拱段钢轨轴向应力沿线路走向分布是压应力区过渡到拉应力区,再过渡到压应力区,同时涵洞对于钢轨上拱位移传递的抑制作用会引起上拱回落区域产生轴向应力的突变和放大效应。 展开更多

关键词 高速铁路 无砟轨道 路基 膨胀 涵洞 过渡段 钢轨上拱

在线阅读 下载PDF 职称材料

南疆戈壁区机械防沙措施阻沙效益的风洞测试研究 被引量：9

7

作者 祁延录 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期892-900,共9页

为探讨机械防沙措施对风沙流的流场和风速消减效果的影响规律,基于试验模拟的方法,依托格库铁路风沙防护工程,开展针对不同的机械防沙屏障材料的风洞模型试验。在此基础上探讨风沙流在不同类型阻沙措施下的流场分布情况,分析防沙措施的... 为探讨机械防沙措施对风沙流的流场和风速消减效果的影响规律,基于试验模拟的方法,依托格库铁路风沙防护工程,开展针对不同的机械防沙屏障材料的风洞模型试验。在此基础上探讨风沙流在不同类型阻沙措施下的流场分布情况,分析防沙措施的流场消减效果和阻沙效果。研究结果表明:风沙流经过不同类型阻沙措施后,流场会在沙障前后出现明显的差异,尤其是在障后0~15H范围内,风速值差异巨大。芦苇束沙障和HDPE板沙障流场分布情况较为类似,其风速消减幅度最大;米字型板和HDPE网沙障风速消减效果居中;棋盘式沙障风力消减效果相对最小。沙障的阻沙效果是多因素综合作用下的结果,风速的大小和沙障的阻沙效果呈现负相关变化,风速越高,阻沙效率越差。研究结果可为格库铁路新疆段沙害防治提供科学依据。 展开更多

关键词 戈壁区 机械防沙 风洞模型试验 防护效益

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑风吹雪灾害的新疆克塔铁路选线研究 被引量：8

8

作者 祁延录 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2813-2824,共12页

在铁路建设和运营过程中,如何降低风吹雪灾害对铁路安全运营的影响是铁路选线和设计亟待解决的技术难题。以克拉玛依至塔城铁路2种选线方案为研究对象,利用气象站点和风电场测风塔资料及现场实测资料,并结合天气预报数值模拟结果和卫星... 在铁路建设和运营过程中,如何降低风吹雪灾害对铁路安全运营的影响是铁路选线和设计亟待解决的技术难题。以克拉玛依至塔城铁路2种选线方案为研究对象,利用气象站点和风电场测风塔资料及现场实测资料,并结合天气预报数值模拟结果和卫星遥感影像以及区域气候模拟结果,研究克塔铁路2种选线方案沿线的风雪灾害特征。研究结果表明:南方案大风区路段长度和可能发生风吹雪的频次都较北方案大,克塔铁路最终以北方案通过风雪区。本文所得结论可为新疆类似铁路的选线和设计提供参考。 展开更多

关键词 风吹雪 铁路选线 模拟分析 大风特征 积雪分布

在线阅读 下载PDF 职称材料

高铁无砟轨道路基填料微膨胀机理试验研究 被引量：12

9

作者 王瑞 程建军 +4 位作者 祁延录 高丽 王梦田 李中国 马泽轩 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1350-1358,共9页

为确定高速铁路路基粗颗粒填料中膨胀性组分与骨料之间的相互作用机理,对我国西部一客运专线无砟轨道上拱区段进行调查研究后,选择其中部分工点对基床部分填料进行取样分析,并开展了孔隙率-蒙脱石掺量影响下的膨胀试验。研究分析了填料... 为确定高速铁路路基粗颗粒填料中膨胀性组分与骨料之间的相互作用机理,对我国西部一客运专线无砟轨道上拱区段进行调查研究后,选择其中部分工点对基床部分填料进行取样分析,并开展了孔隙率-蒙脱石掺量影响下的膨胀试验。研究分析了填料膨胀率在蒙脱石含量、填料孔隙率共同作用下的变化规律及其膨胀机理。试验结果表明:填料膨胀率与膨胀性矿物(蒙脱石)含量呈正相关,与孔隙率呈负相关;进一步分析数据后提出参数β,即蒙脱石掺量与填料孔隙率之比作为衡量路基填料膨胀性的指标,当该结构下的基床A组填料β=0.365时,A组填料膨胀性达到高速铁路可调节的临界指标。并将现行规范中对填料膨胀性的相关规定,利用参数β换算为膨胀率代入数值模拟进行计算,证明了现行规定与高速铁路设计计算的不适应性。 展开更多

关键词 无砟轨道 粗颗粒填料 微膨胀 孔隙率 轨道上拱 试验研究

在线阅读 下载PDF 职称材料

路基膨胀诱发无砟轨道上拱的试验及数值计算分析 被引量：7

10

作者 王瑞 程建军 +4 位作者 李中国 祁延录 高丽 王梦田 丁泊淞 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1696-1705,共10页

为探明高速铁路路基膨胀机理及其诱发的钢轨上拱响应规律,对出现上拱病害的工点进行现场分层变形监测,并利用新型粗粒土膨胀仪开展室内试验探究该工点路基泥岩膨胀率与含水率间的相关关系,最终结合DEM-FDM耦合的数值模拟手段,系统分析... 为探明高速铁路路基膨胀机理及其诱发的钢轨上拱响应规律,对出现上拱病害的工点进行现场分层变形监测,并利用新型粗粒土膨胀仪开展室内试验探究该工点路基泥岩膨胀率与含水率间的相关关系,最终结合DEM-FDM耦合的数值模拟手段,系统分析泥岩路基不同膨胀率下双块式无砟轨道的钢轨上拱位移及轴向应力分布规律。现场分层变形监测结果显示路基层具有一定膨胀潜势,路基泥岩膨胀变形引起了钢轨的上拱位移;室内试验表明取样工点路基泥岩在现场含水率下的膨胀率达到5.455%,路基泥岩膨胀率与含水率间遵循Logistic函数关系;数值模拟计算结果表明钢轨上拱量与泥岩路基膨胀率间服从Logistic分布,钢轨轴向应力改变量与泥岩路基膨胀率服从Nelder分布。 展开更多

关键词 路基膨胀 双块式无砟轨道 钢轨上拱 有限差分 离散元

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑不同边界条件的风积沙-土工格栅拉拔试验离散元模拟研究 被引量：12

11

作者 杜炜 聂如松 +3 位作者 李列列 谭永长 张杰 祁延录 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1849-1862,共14页

室内土工格栅拉拔试验物理模型边界及加载装置通常是刚性的,但土工格栅工程应用的边界条件往往不能与室内拉拔试验物理模型边界相对应。为了研究边界条件对拉拔试验结果的影响,在室内三轴和拉拔试验的基础上,运用三维离散元方法,对土工... 室内土工格栅拉拔试验物理模型边界及加载装置通常是刚性的,但土工格栅工程应用的边界条件往往不能与室内拉拔试验物理模型边界相对应。为了研究边界条件对拉拔试验结果的影响,在室内三轴和拉拔试验的基础上,运用三维离散元方法,对土工格栅加筋风积沙的拉拔试验展开数值模拟,研究加载顶面刚、柔性加载方式和模型前壁刚、柔性边界4种组合条件即刚性顶面刚性前壁(RTRP)、柔性顶面刚性前壁(FTRP)、刚性顶面柔性前壁(R_(T)F_(P))、柔性顶面柔性前壁(F_(T)F_(P))对筋土界面宏细观特性的影响。分析了不同组合条件下拉拔力与拉拔位移的关系、界面剪切强度、试样内部应力链、孔隙率分布和颗粒旋转规律,分析了刚性加载板和柔性边界颗粒位移、F_(T)F_(P)组合下土工格栅的变形以及拉拔过程中剪切带的演化规律。研究表明,模型前壁的刚、柔性边界对拉拔力和拉拔位移曲线模式以及界面摩擦角的影响很大。刚性前壁边界条件下,拉拔力和拉拔位移曲线呈加工软化型;柔性前壁边界条件下,拉拔力和拉拔位移曲线近似呈双折线型。当模型前壁由刚性变为柔性时,界面摩擦角减小了7°~8°。当法向应力小于90kPa时,建议FTRP组合、R_(T)F_(P)组合和F_(T)F_(P)组合的拉拔力峰值折减系数分别取0.9、0.6和0.7。4种组合在拉拔试验过程中试样体积增加,呈剪胀特性。RTRP和FTRP组合剪切带厚度分布为颗粒平均粒径的5.38倍和10.79倍;R_(T)F_(P)与F_(T)F_(P)组合剪切带的分布范围更广。该研究成果有助于深入揭示刚、柔加载方式以及刚、柔前壁边界下土工合成材料和风积沙的相互作用机制。 展开更多

关键词 拉拔试验 边界条件 离散元法 风积沙

在线阅读 下载PDF 职称材料