纳米材料在土体改性方面的研究进展 被引量：11

1

作者 王施涵 牛富俊 张恒 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2021年第4期209-219,共11页

随着纳米技术的发展和多学科的交叉应用,纳米材料作为一种新型添加剂应用于土体改良。为深入认识纳米材料对土体性质产生的影响以及作用机理,提高对纳米技术与岩土工程之间关系的理解,对不同类型纳米材料在土体改性方面的研究现状、有... 随着纳米技术的发展和多学科的交叉应用,纳米材料作为一种新型添加剂应用于土体改良。为深入认识纳米材料对土体性质产生的影响以及作用机理,提高对纳米技术与岩土工程之间关系的理解,对不同类型纳米材料在土体改性方面的研究现状、有效性、适用性进行回顾与总结。重点讨论了纳米硅溶胶、纳米二氧化硅、纳米黏土矿物、纳米氧化铝等纳米材料对土体改性的影响,结合宏观力学性质以及微观结构变化解释纳米颗粒与土颗粒之间的相互作用机制。纳米粉末状颗粒通过提高抗压强度、降低水力传导系数加固土体;利用纳米硅溶胶、膨润土悬浮液、硅酸镁锂的可渗透性和触变性缓解土体液化。尽管相关试验研究表明添加少量纳米材料可引起土体性质的显著改善,但是大部分研究仍局限于室内试验,需要进一步探索易于现场施工、成本低、环境友好的新方法和新技术。 展开更多

关键词 纳米技术 纳米材料 土体改性 水力传导系数 土体液化 作用机理 膨胀土 力学性能

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冻土多物理场耦合作用理论与模型研究现状 被引量：2

2

作者 王朋宾 夏胡熙 +1 位作者 姜海强 马勤国 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期78-86,共9页

冻害是多种因素综合作用结果,开展冻土多物理场耦合研究对解决冻害问题具有重要意义。通过归纳冻土多物理场耦合理论,指出毛细理论和冻结缘理论均忽略各向异性冰应力,冻结缘是否存在以及冰透镜体生长机制仍有争议。讨论水热盐力耦合关系... 冻害是多种因素综合作用结果,开展冻土多物理场耦合研究对解决冻害问题具有重要意义。通过归纳冻土多物理场耦合理论,指出毛细理论和冻结缘理论均忽略各向异性冰应力,冻结缘是否存在以及冰透镜体生长机制仍有争议。讨论水热盐力耦合关系,认为应进一步研究力对温度的影响及冻土压融问题。归纳常见未冻水含量模型,指出基于未冻水含量与温度关系的预测模型形式简单,但质量未冻水含量难以直接测量;三参数模型和五参数模型考虑土壤物理性质影响,但参数较多。总结和评价冻土多物理场耦合模型,认为一些经验表达式无法体现参数动态变化的特点,模型边界条件设置与实际情况不符。基于研究现状及存在问题,今后应探索更准确描述参数变化的数学表达式,将气候条件纳入模型考虑范围,设置更接近实际情况的边界条件,同时,加强冻土受力变形行为本构模型研究。 展开更多

关键词 冻土 盐渍土 多场耦合 研究进展

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盾构隧道病害分析及上方架空轻质回填研究 被引量：9

3

作者 刘庭金 林少群 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2019年第7期64-69,共6页

研究目的:紧邻地铁盾构隧道的抗拔锚杆高压注浆易诱发严重的隧道病害,包括管片环错台、椭圆度超限、开裂、接缝及螺栓孔渗漏水等,影响地铁正常运营及结构安全。本文基于实际工程案例中基坑施工历程、隧道病害现状、监测数据,借助数值模... 研究目的:紧邻地铁盾构隧道的抗拔锚杆高压注浆易诱发严重的隧道病害,包括管片环错台、椭圆度超限、开裂、接缝及螺栓孔渗漏水等,影响地铁正常运营及结构安全。本文基于实际工程案例中基坑施工历程、隧道病害现状、监测数据,借助数值模拟手段,分析隧道上浮及病害成因,并提出一种隧道上方架空轻质回填的方案,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)基坑地下室大面积抗拔锚杆高压注浆是造成隧道发生上浮的主要原因,地下水位上升引起的隧道上方土层重度减小及强风化粉砂质泥岩的软化、膨胀,降低了隧道上方土层的抵抗作用;(2)隧道纵向不均匀上浮和注浆引起的隧道侧方压力增大,导致隧道发生环径向错台、椭圆度变形超限,过大的“竖鸭蛋”变形是隧道管片侧墙开裂、接缝及螺栓孔渗漏水的直接原因;(3)针对隧道开裂、渗漏水及椭圆度变形,提出相应的病害处理措施;(4)提出“架空结构+轻质EPS板”的回填方案、相应的施工工序及EPS板施工要点,实测结果表明该地铁保护方案将隧道沉降控制在9.1 mm;(5)本研究成果可供类似盾构隧道上方堆载工程参考。 展开更多

关键词 盾构隧道 病害 抗拔锚杆 回填 地铁保护

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活塞风对寒区高铁隧道衬砌结构传热影响分析

4

作者 姜海强 牛富俊 +2 位作者 汪恩良 何嘉睿 蒋望涛 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第2期243-251,共9页

针对寒区高铁隧道频繁发生的冻害问题,本文结合隧址区现场监测数据,对两车交会情形下最冷日内隧道洞内外空气和隧道结构层的传热过程进行模拟和分析,并探讨了车速(80~250 km/h)和洞外气温(-4~-30℃)对结构层和洞内空气传热过程的影响,... 针对寒区高铁隧道频繁发生的冻害问题,本文结合隧址区现场监测数据,对两车交会情形下最冷日内隧道洞内外空气和隧道结构层的传热过程进行模拟和分析,并探讨了车速(80~250 km/h)和洞外气温(-4~-30℃)对结构层和洞内空气传热过程的影响,得出以下结论:最冷日隧道洞内空气和结构层内部温度沿纵向方向大体上呈现出对称性,并且在洞口处温度相对较低,活塞风不会改变洞内气温和结构层内温度的整体分布趋势。洞外气温和车速对洞口段附近处的空气温度和二衬内部温度影响较大,且洞外气温越低、车速越大,洞内空气和二衬内部的温度降低越明显。洞外气温对隧道结构层温度影响主要集中在距离隧道洞口500 m范围内,而车速对结构层内温度影响的最大纵向长度则可达1 000 m。 展开更多

关键词 寒区 温度分布 高铁隧道 传热过程 活塞风 冻害 数值模拟 衬砌结构

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吸力锚基础在黏土中的贯入特性 被引量：6

5

作者 周密 周树津 +1 位作者 张文耀 薛娈鸾 《广东海洋大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期108-117,共10页

【目的】研究带有局部加劲肋的吸力锚基础在黏土中的贯入特性。【方法】利用大变形有限元中的耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法,研究土体硬化软化效应、加劲肋的尺寸以及土体的参数对吸力锚贯入土体失效机理的影响。【结果】对大量数值仿真... 【目的】研究带有局部加劲肋的吸力锚基础在黏土中的贯入特性。【方法】利用大变形有限元中的耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法,研究土体硬化软化效应、加劲肋的尺寸以及土体的参数对吸力锚贯入土体失效机理的影响。【结果】对大量数值仿真结果进行统计,获得在海洋地基中吸力锚基础沉桩时的土体流动特性,在加劲肋进入土体之后,加劲肋底部受挤压的土体绕过加劲肋垂直向上流到表面。随着贯入深度增加,加劲肋上方的土体的开始回流进空腔内(Hr),底部土体也绕过加劲肋发生旋转回流。当上部土体完全回流后,在回流的土体表面到原来的地表之间形成一定高度的空腔(Hc)。【结论】定量化评估了局部加劲肋对锚基础贯入时的土体流动机制的影响,得到加劲肋上部土体旋转回流高度和完全回流时形成的空腔高度的计算公式,据此能够准确了解其贯入机理。 展开更多

关键词 吸力锚 沉桩贯入 CEL 土体流动

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硬脆性岩石多尺度损伤蠕变模型及长期强度研究 被引量：14

6

作者 赵伦洋 赖远明 +2 位作者 牛富俊 李鹏飞 朱其志 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3071-3080,共10页

从损伤累积角度,考虑在应力溶蚀作用下微裂纹的亚临界扩展,在硬脆性岩石多尺度摩擦损伤耦合力学模型的基础上,探究细观时效损伤的演化规律。在摩擦准则中引入时效损伤变量,构建合适的时效损伤演化准则,进而推导宏观非弹性应变和细观损... 从损伤累积角度,考虑在应力溶蚀作用下微裂纹的亚临界扩展,在硬脆性岩石多尺度摩擦损伤耦合力学模型的基础上,探究细观时效损伤的演化规律。在摩擦准则中引入时效损伤变量,构建合适的时效损伤演化准则,进而推导宏观非弹性应变和细观损伤之间的定量关系,建立可完整反映硬脆性岩石蠕变曲线三阶段特征的多尺度损伤蠕变本构模型。以裂纹损伤应力作为反映硬脆性岩石长期强度的指标,结合摩擦损伤耦合分析和细观时效损伤演化规律研究,获得硬脆性岩石长期强度的解析表达式和模型参数的跨尺度标定方法。运用提出的多尺度损伤蠕变模型模拟向家坝砂岩的三轴压缩蠕变试验,验证模型的准确性和有效性。研究结果表明:提出的蠕变模型不仅完整地描述了不同应力水平下硬脆性岩石各阶段的蠕变特征,而且充分考虑了应变历史对时效损伤的影响。此外,长期强度的解析表达式也为蠕变试验荷载的分级提供理论依据。 展开更多

关键词 多尺度 硬脆性岩石 时效损伤 蠕变 长期强度

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平板锚基础在砂土地基中抗拔承载力 被引量：1

7

作者 程力 牛富俊 +3 位作者 周密 姜海强 谢杰辉 赖远明 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期126-134,共9页

准确预测砂土中平板锚的抗拔承载力,对海上浮动可再生能源装置的锚泊稳定性评估具有重要意义,为此,基于二维有限元技术,采用修正Mohr-Coulomb(MMC)本构模拟中密-密砂的应变软化行为,并利用开发的用户子程序,研究条形平板锚基础在砂土地... 准确预测砂土中平板锚的抗拔承载力,对海上浮动可再生能源装置的锚泊稳定性评估具有重要意义,为此,基于二维有限元技术,采用修正Mohr-Coulomb(MMC)本构模拟中密-密砂的应变软化行为,并利用开发的用户子程序,研究条形平板锚基础在砂土地基中的抗拔承载力。通过与有关理论解及其他离心机试验结果的对比分析,验证有限元模型的可靠性。一系列参数分析表明,平板锚的埋置深度对抗拔承载力有较大影响,与H/B=1相比,H/B=10处承载力系数高273%;砂土相对密度越大,抗拔承载力越大;致密砂(D_(r)=100%)和松砂(D_(r)<33%)相比,承载力系数提高25%;平板锚的摩擦因数对抗拔承载力系数几乎没有影响。根据数值模拟的结果,对平板锚基础在中密及密砂地基中不同深度处的抗拔承载力系数公式进行校正,为平板锚基础在中密砂以及密砂地基中的应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 海上风电 平板锚基础 MMC模型 抗拔承载力 砂土

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海洋软黏土大直径沉桩贯入挤土效应 被引量：1

8

作者 周密 韩雨薇 +1 位作者 周小文 肖自卫 《广东海洋大学学报》 CAS 北大核心 2021年第1期90-96,共7页

【目的】研究海上沉桩贯入软土地基诱发的挤土效应。【方法】利用有限元大变形RITSS程序,通过大量的参数分析,对海洋地基桩基础贯入引起的挤土效应、土体破坏机理、周围土体的水平和隆起位移,以及挤土效应的影响范围展开系统研究。【结... 【目的】研究海上沉桩贯入软土地基诱发的挤土效应。【方法】利用有限元大变形RITSS程序,通过大量的参数分析,对海洋地基桩基础贯入引起的挤土效应、土体破坏机理、周围土体的水平和隆起位移,以及挤土效应的影响范围展开系统研究。【结果】将数值模型与锥形桩(圆锥贯入仪)经典理论解进行比对,获得了较好的一致性。对大量数值仿真结果进行统计,获得在海洋地基中沉桩时土体的径向位移和垂直隆起高度的定量化描述,桩周土在1~3倍圆桩半径范围内最大水平位移为0.26R。【结论】提出关于水平位移和隆起高度的计算公式,能够预测沉桩对临近土体扰动的影响范围,能较为准确地评估多桩系统中沉桩对临近桩基础的影响。 展开更多

关键词 沉桩 挤土效应 RITSS 数值模拟

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循环荷载下花岗岩动力响应及本构模型

9

作者 丁小彬 赵君行 董耀俊 《郑州大学学报（工学版）》 北大核心 2024年第1期90-97,共8页

利用真三轴试验机,对尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的花岗岩试样进行了循环荷载下的试验研究,探究非破坏状态下不同围压、动载频率、动应力幅以及循环周次下花岗岩动弹性模量以及动阻尼比的变化规律,并将所得数据进行对比分析... 利用真三轴试验机,对尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的花岗岩试样进行了循环荷载下的试验研究,探究非破坏状态下不同围压、动载频率、动应力幅以及循环周次下花岗岩动弹性模量以及动阻尼比的变化规律,并将所得数据进行对比分析。试验结果表明:花岗岩动弹性模量随围压线性增长,动阻尼比随围压线性递减,动弹性模量增幅逐渐变大;花岗岩动弹性模量随动载频率指数增长,动阻尼比随动载频率幂函数增长,在20 Hz的动载频率下岩石内部活动较为剧烈,动载频率对岩石的影响程度较大;动弹性模量随动应力幅二次函数增长,动阻尼比随动应力幅幂函数减小,动阻尼比变化受到岩性影响;改进邓肯-张模型很好地反映了花岗岩在不同作用下岩石动态本构关系。该试验得到的模型可为后续动力特性的反演提供参考。 展开更多

关键词 三轴试验 动弹性模量 动阻尼比 改进邓肯-张模型

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垂直扩容垃圾挡坝稳定性离心机试验与数值仿真 被引量：1

10

作者 周小文 蒋浩然 +2 位作者 周密 程力 韩泽军 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期157-166,共10页

垃圾填埋场的稳定性事关填埋场工程安全,为此,采用离心机试验和数值仿真模拟研究垂直扩容垃圾填埋场挡土土坝的稳定性.利用离心机试验检验陡峭垃圾挡坝在纯素填土材料填筑和加筋填土两种工况下的稳定性,验证其设计的合理性.通过与离心... 垃圾填埋场的稳定性事关填埋场工程安全,为此,采用离心机试验和数值仿真模拟研究垂直扩容垃圾填埋场挡土土坝的稳定性.利用离心机试验检验陡峭垃圾挡坝在纯素填土材料填筑和加筋填土两种工况下的稳定性,验证其设计的合理性.通过与离心机试验获得的位移进行比对验证数值模型的可靠性,而后通过数值仿真扩展离心机试验结果,研究施工阶段和运营阶段,考虑加筋填土坝在施工运营阶段不同工况下的坝体安全系数和潜在滑移面的位置和形状,并对坝体填料渗透性、加固措施、坝体填料强度、筋材刚度和布置形式等影响因素进行对比分析.研究结果显示:对于垂直扩容垃圾挡坝扩容工程,加筋挡土坝的采用能有效提高由于场地限制的陡峭挡土坝的稳定性,使其达到设计要求. 展开更多

关键词 垂直扩容挡坝 稳定性分析 滑动面 垃圾挡坝 离心机试验 数值仿真

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寒区隧道应力和位移弹塑性统一解及对比分析 被引量：3

11

作者 蒋望涛 马勤国 +1 位作者 姜海强 李永东 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期161-168,共8页

选择合理的屈服准则分析寒区隧道弹塑性解能为寒区隧道稳定性分析提供理论基础。为此,结合Mohr-Coulomb准则(即M-C准则)和外接圆Drucker-Prager准则(即D-P准则)分析得到考虑中间主应力效应的统一强度准则,建立寒区隧道弹塑性力学计算模... 选择合理的屈服准则分析寒区隧道弹塑性解能为寒区隧道稳定性分析提供理论基础。为此,结合Mohr-Coulomb准则(即M-C准则)和外接圆Drucker-Prager准则(即D-P准则)分析得到考虑中间主应力效应的统一强度准则,建立寒区隧道弹塑性力学计算模型,基于线性非关联准则推导得出考虑围岩不均匀冻胀特性的寒区隧道应力场及位移场的弹塑性统一解,并对所得统一解答式进行算例及参数分析。研究表明:采用M-C准则计算偏于保守,而利用外接圆D-P准则计算偏于危险,考虑中间主应力效应能充分发挥围岩承载潜能,有效缩小塑性半径,缓解衬砌冻胀变形;统一强度理论参数b保持常数时,初始地应力、衬砌强度、不均匀冻胀系数及围岩体积冻胀率等参数的变化对寒区隧道应力及塑性半径变化影响显著。该研究成果可丰富寒区隧道工程设计理论。 展开更多

关键词 寒区隧道 弹塑性解 统一强度理论 中间主应力效应 不均匀冻胀

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冻融模型相似性分析及试验验证 被引量：8

12

作者 汪恩良 姜海强 +2 位作者 韩红卫 解飞 崔恩彤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期333-340,共8页

为提高冻融模型与原型的相似程度,提出冻结指数相似比和实验室修正系数的概念及计算方法。以哈尔滨地区黄土为试验材料,将该地区2010–2012年3年日平均气温进行线性简化,基于含相变热传导的微分方程基础上,采用相似理论,在几何、温度和... 为提高冻融模型与原型的相似程度,提出冻结指数相似比和实验室修正系数的概念及计算方法。以哈尔滨地区黄土为试验材料,将该地区2010–2012年3年日平均气温进行线性简化,基于含相变热传导的微分方程基础上,采用相似理论,在几何、温度和时间比尺约束下对密度为1.60 g/cm^3、含水率为20%的试样进行冻融循环模型试验,确定实验室修正系数K值为1.13,得到冻结指数相似比CI为1:102.5。对冻融阶段温控历时进行优化,进行冻融循环模型试验。通过对比可知,优化后模型的最大冻深值为21.33 cm,与模型预定值20 cm相差仅6.5%;优化后冻融模型弥补了太阳辐射对冻深的影响,一个冻融周期由108.14 h减少为84.53 h。以实验室修正系数K和冻结指数相似比CI优化冻融过程的各温控阶段历时合理,显著提高了冻融模型的最大冻深和冻融过程在几何比尺和时间比尺上的相似度。 展开更多

关键词 冻融 模拟试验 冻结指数相似比 实验室修正系数

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基于神经网络算法的滚刀磨损量预测方法 被引量：10

13

作者 丁小彬 谢宇轩 +1 位作者 薛皓文 李世佳 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2023年第1期83-88,95,共7页

为了给盾构施工开仓换刀提供参考,将滚刀磨损简化为多元非线性拟合问题,构建了数据分析框架,综合考虑机械、地质、管理3大类因素,对滚刀磨损量进行预测。以广州地铁18号线番禺广场站到南村万博站区间盾构区间为工程背景,选取共14种参数... 为了给盾构施工开仓换刀提供参考,将滚刀磨损简化为多元非线性拟合问题,构建了数据分析框架,综合考虑机械、地质、管理3大类因素,对滚刀磨损量进行预测。以广州地铁18号线番禺广场站到南村万博站区间盾构区间为工程背景,选取共14种参数,结合公式获得标定后数据共2386条,包含34把正面滚刀,共81次滚刀磨损量。通过SMBO方法和LM算法改进BPNN算法训练过程,充分发挥神经网络优势,所得模型对83.3%的测试样本的预测值决定系数(R^(2))高于0.86,相比标定样本时参考的公式,准确度有较大提高,表明该方法所训练模型对滚刀磨损量的发展趋势预测更加准确。 展开更多

关键词 盾构机 滚刀磨损 改进BP神经网络 优化算法

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