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黄河泥沙的路用性能与改性利用研究进展
1
作者 王钰轲 陈浩 +2 位作者 屈欣明 宋迎宾 钟燕辉 《人民黄河》 北大核心 2025年第3期153-160,共8页
在实施黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略及交通强国战略的背景下,沿黄高速公路建设发展迅速,黄河泥沙以其作为路基填料的潜力备受关注,黄河泥沙的路用性能与改性利用研究成为热点。化学改良、生物矿化加固和高聚物加固技术均... 在实施黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略及交通强国战略的背景下,沿黄高速公路建设发展迅速,黄河泥沙以其作为路基填料的潜力备受关注,黄河泥沙的路用性能与改性利用研究成为热点。化学改良、生物矿化加固和高聚物加固技术均被认为能够有效改善黄河泥沙的工程特性,其中:化学改良手段(如碱激发技术)加固黄河泥沙技术上可行,但相关研究多关注于黄河泥沙碱激发制备砖砌体;生物矿化技术是目前岩土工程领域的研究热点,现有研究证实生物矿化技术适用于黄河泥沙,且相比微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术因其游离态脲酶的小分子尺寸更易穿过黄河泥沙孔喉而适用性更好;高聚物加固黄河泥沙的力学和耐久性表现均表明其应用潜力值得挖掘。基于此,对黄河中下游泥沙来源和分布数据进行整合梳理,分析黄河泥沙的理化特性,并系统阐述黄河泥沙的路用性能研究进展。黄河泥沙应用于路基工程的可行性已经得到初步验证,绿色环保的生物矿化加固技术将进一步支撑黄河泥沙作为路基填料的可行性。基于现有工程体系的不断完善、多学科交叉的深化,黄河泥沙生态资源的利用潜力将被充分开发释放。 展开更多
关键词 黄河泥沙 理化特性 路用性能 化学改良 生物矿化加固 高聚物加固
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聚氨酯泡沫注浆修复材料泡孔结构特征及抗压性能研究进展 被引量：4
2
作者 张超 潘旺 +6 位作者 方宏远 王娟 王翠霞 杜明瑞 赵鹏 王磊 王复明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期225-238,共14页
聚氨酯泡沫(PUF)注浆修复材料以轻质高强、快凝高膨胀等优势,在基础设施修复加固领域得到了广泛的应用。抗压性能是工程修复材料十分重要的力学指标之一,而材料的微观结构对其宏观力学行为有决定性影响。近年来,国内外专家学者对PUF注... 聚氨酯泡沫(PUF)注浆修复材料以轻质高强、快凝高膨胀等优势,在基础设施修复加固领域得到了广泛的应用。抗压性能是工程修复材料十分重要的力学指标之一,而材料的微观结构对其宏观力学行为有决定性影响。近年来,国内外专家学者对PUF注浆修复材料的微观结构特性和抗压性能进行了大量研究,但尚未见到系统性总结。本文介绍了PUF注浆修复材料的定义及反应过程,综述了其微观泡孔结构特性、压缩应力-应变关系和本构模型,从宏微观角度讨论了其变形和破坏机理,总结了密度、试件尺寸、应变率和特殊环境工况对压缩性能的影响机理及规律,最后展望了PUF注浆修复材料未来的研究方向。 展开更多
关键词 聚氨酯泡沫 注浆 微观结构 本构模型 抗压性能
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玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料抗弯性能及失效分析 被引量：1
3
作者 夏洋洋 方宏远 +2 位作者 张超 王翠霞 石明生 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期290-296,共7页
管道修复用紫外光原位固化(Ultraviolet cured-in-place pipe,UV-CIPP)材料是一种玻纤复合材料,其抗弯性能是评价管道修复效果以及材料优化设计所需的重要参考指标。以玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料为研究对象,考虑固化时间、固化... 管道修复用紫外光原位固化(Ultraviolet cured-in-place pipe,UV-CIPP)材料是一种玻纤复合材料,其抗弯性能是评价管道修复效果以及材料优化设计所需的重要参考指标。以玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料为研究对象,考虑固化时间、固化距离、紫外灯功率和材料厚度的影响,基于融合高清视频和SEM观测的三点弯曲试验,对玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料抗弯性能和失效机制进行了研究。结果表明,UV-CIPP材料的失效过程可以分为三个阶段:弹性阶段、基体开裂阶段和玻纤布断裂阶段,基体开裂、脱粘分层和纤维拉拔断裂是玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料弯曲失效的主要原因。在单一变量影响下,玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料弯曲强度和弯曲模量随固化时间、固化距离和紫外灯功率的增大均呈现出先增大后减小的趋势,随着材料厚度的增大却逐渐减小。本研究不仅为UV-CIPP材料的优化设计提供了参考依据,也为国产化UV-CIPP材料的发展奠定了重要基础。 展开更多
关键词 紫外光原位固化(UV-CIPP)材料 三点弯曲试验 高清视频 SEM 固化参数 材料厚度
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顶管施工对新型复合装配式支护工作井的力学响应分析 被引量：14
4
作者 夏洋洋 方宏远 +3 位作者 张超 潘艳辉 翟文博 石明生 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2799-2808,共10页
由于传统的支护结构在顶管施工中会出现难以预留顶管施工孔洞、沉井倾斜及支护结构承载力不足等问题,严重影响顶管施工的效率和安全性。针对此类问题,提出了一种适用于顶管工作井的新型型钢-高聚物复合装配式支护结构。通过实际工程现... 由于传统的支护结构在顶管施工中会出现难以预留顶管施工孔洞、沉井倾斜及支护结构承载力不足等问题,严重影响顶管施工的效率和安全性。针对此类问题,提出了一种适用于顶管工作井的新型型钢-高聚物复合装配式支护结构。通过实际工程现场试验和有限元数值模拟相结合的方法,对顶管施工过程中工作井周围的土体沉降变形和支护结构的力学响应进行了分析,并验证了新型支护结构用于顶管施工的可靠性,最后通过正交模拟试验得到了影响工作井支护结构力学性能的主控因素。结果表明,支护桩桩间距是影响新型支护结构力学性能的主控因素,且在短距离顶管过程中,工作井周围土体均有不同程度的沉降,且顶进方向地表沉降最大,侧墙方向地表沉降最小,且对地表沉降的影响范围约为顶进距离的2.7倍。并且,支护桩的应力随管-土界面摩阻力的增大而增大,入洞口位置支护桩的应力最大。在长距离顶管施工中,顶管前期,顶进面应力较大,随着顶进距离的增大,侧墙和后背墙应力增大,高于顶进面。该研究成果可为顶管工作井新型支护结构的优化设计提供有利的建议。 展开更多
关键词 顶管工作井 装配式结构 型钢-高聚物 现场试验 有限元模拟 力学响应
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新型聚氨酯弹性体注浆材料的压缩尺寸效应及应变率效应 被引量：3
5
作者 潘旺 夏洋洋 +2 位作者 张超 方宏远 王复明 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第15期269-275,共7页
为了解决现有风电基础注浆加固材料强度低、抗变形能力弱及可注性差等难题,制备了一种新型聚氨酯弹性体注浆材料。在考虑尺寸效应和应变率效应的影响下进行了单轴压缩试验研究,得到了压缩应力-应变关系曲线,提出了一种适用于该聚氨酯弹... 为了解决现有风电基础注浆加固材料强度低、抗变形能力弱及可注性差等难题,制备了一种新型聚氨酯弹性体注浆材料。在考虑尺寸效应和应变率效应的影响下进行了单轴压缩试验研究,得到了压缩应力-应变关系曲线,提出了一种适用于该聚氨酯弹性体注浆材料的四参数唯象本构模型。结果表明:在该材料达到极限破坏之前,其应力-应变关系分为弹性阶段、屈服阶段、应变软化阶段三个阶段;材料的弹性模量、抗压强度、软化应力、能量密度等力学参数随应变率增大而增大,随试件尺寸的增大呈现先减小后增大的趋势,且相比尺寸效应,应变率效应的影响更为显著。本工作提出的四参数唯象本构模型能准确地表征本材料在不同尺寸时的压缩应力-应变关系。此本构模型为该聚氨酯弹性体注浆材料的理论计算和工程应用提供了重要的科学依据。 展开更多
关键词 聚氨酯弹性体注浆材料 压缩性能 应变率 尺寸效应 本构模型
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渗透型高聚物与过江盾构隧道接缝混凝土界面特性 被引量：2
6
作者 王钰轲 李朕宇 +3 位作者 钟燕辉 余翔 张蓓 冯大阔 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期195-200,共6页
接缝渗漏是运营期过江盾构隧道的主要病害之一,盾构隧道工程常用注浆材料在隧道渗漏处治中与接缝混凝土黏结性能较差,造成渗漏处治效果不理想。在现有注浆材料的基础上研发了新型渗透型高聚物,为进一步研究新型渗透型高聚物用于隧道接... 接缝渗漏是运营期过江盾构隧道的主要病害之一,盾构隧道工程常用注浆材料在隧道渗漏处治中与接缝混凝土黏结性能较差,造成渗漏处治效果不理想。在现有注浆材料的基础上研发了新型渗透型高聚物,为进一步研究新型渗透型高聚物用于隧道接缝渗漏处治的适用性,考虑了界面潮湿度、法向荷载、界面粗糙度等因素,设计了渗透型高聚物–混凝土界面直剪试验,研究了界面潮湿度、法向荷载、界面粗糙度等因素对渗透型高聚物–混凝土界面黏结性能的影响,建立并验证了渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度理论模型。结果表明:渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度与法向应力、界面粗糙度呈正比,与隧道潮湿程度呈反比。各因素对渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度的影响从大到小的排序为法向应力>粗糙度>潮湿度。渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度线性回归理论模型服从残差正态分布,能够直观预测抗剪强度与各因素间的定量关系。渗透型高聚物–混凝土界面抗剪强度最高可达1.5 MPa,符合过江盾构隧道渗漏处治需求。 展开更多
关键词 过江盾构隧道 渗透型高聚物 单调直剪试验 抗剪强度 线性回归分析
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基于集成学习模型的正常固结土抗剪强度指标预测方法 被引量：1
7
作者 王钰轲 冯爽 +1 位作者 钟燕辉 张蓓 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期183-188,共6页
抗剪强度指标的准确获取对工程设计具有决定性作用,目前试验方法确定的强度指标过于依靠工程经验,导致最终的取值具有不确定性。集成学习模型是机器学习的一个子类,在处理复杂的数据和任务时表现出强大的性能。为了能更准确地获得抗剪... 抗剪强度指标的准确获取对工程设计具有决定性作用,目前试验方法确定的强度指标过于依靠工程经验,导致最终的取值具有不确定性。集成学习模型是机器学习的一个子类,在处理复杂的数据和任务时表现出强大的性能。为了能更准确地获得抗剪强度指标,以正常固结土为研究对象,利用不同的集成学习算法建立其抗剪强度指标的预测模型。通过均方根误差(RMSE)、可决系数(R^(2))、绝对值误差(MAE)评估不同模型的泛化能力,并采用Adaboost算法进行输入参数的敏感性分析。结果表明抗剪强度采用Adaboost、内摩擦角采用RF、黏聚力采用Adaboost算法具有最佳的泛化能力,其测试集R^(2)可分别达到0.925,0.965,0.942。敏感性分析结果显示,对抗剪强度影响最大的参数为干密度、含水率和法向应力;对内摩擦角影响最大的参数为曲率系数、黏粒含量和含水率;对黏聚力影响最大的参数为含水率、干密度和液限。本文所建立的预测模型可为工程中抗剪强度指标的选取及运用机器学习方法研究土体强度参数提供参考。 展开更多
关键词 正常固结土 抗剪强度指标 集成学习 机器学习 敏感性分析
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考虑潮汐因素的运营期过江盾构隧道接缝渗漏机理分析
8
作者 王钰轲 宋龙飞 +1 位作者 薛玉洁 钟燕辉 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 2025年第2期229-237,共9页
研究潮汐因素影响下隧道接缝渗漏机理,为运营期过江盾构隧道在不同季节的养护和病害精细化识别提供依据。依托南京定淮门过江盾构隧道工程,选取工程中的两个典型断面建立数值模型,通过嵌入自主开发的考虑流固耦合的水位变动程序,实现了... 研究潮汐因素影响下隧道接缝渗漏机理,为运营期过江盾构隧道在不同季节的养护和病害精细化识别提供依据。依托南京定淮门过江盾构隧道工程,选取工程中的两个典型断面建立数值模型,通过嵌入自主开发的考虑流固耦合的水位变动程序,实现了潮汐作用的模拟;该程序弥补了以往研究中仅从力学角度模拟潮汐作用的不足。通过将模拟数据与工程监测数据进行对比,验证了笔者建立模型的可靠性;运用该模型分析汛期潮汐(FST)、枯水期潮汐(DST)作用下隧道接缝渗漏的渗流场响应和地层响应。相较于不透水地层,透水地层中接缝孔压受潮汐水位波动的影响更加显著。在渗透系数较高的地层中,接缝孔压在渗漏发生的全过程随潮汐作用瞬时波动。在渗透系数较低的地层中,接缝孔压在渗漏发展到一定程度后才开始呈现随潮汐水位波动的趋势。不同工况下,考虑潮汐因素后断面1的最大地表沉降减小了0.0009~0.0023 mm。渗透系数不同的地层中,潮汐因素对接缝孔压的影响规律不同。在隧道接缝渗漏发生的短时间内,潮汐因素对隧道地层沉降的影响可以忽略。 展开更多
关键词 潮汐作用 运营期 过江盾构隧道 接缝渗漏
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