基于服役需求的机场粉土道基临界动应力研究 被引量：3

1

作者 雷宇 刘希重 +3 位作者 宣明敏 余虔 叶新宇 张升 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期950-960,共11页

在循环荷载作用下土样应变发展特性的研究中,安定理论被广泛应用。通过该理论将塑性应变发展状态进行划分,可确定临界动应力。但该传统方法忽略了工程中的服役需求,其取值未考虑在临界动应力范围内,道基土体变形的持续发展,最终超过允... 在循环荷载作用下土样应变发展特性的研究中,安定理论被广泛应用。通过该理论将塑性应变发展状态进行划分,可确定临界动应力。但该传统方法忽略了工程中的服役需求,其取值未考虑在临界动应力范围内,道基土体变形的持续发展,最终超过允许变形,引起道面板错缝、跑道断裂等问题。针对以上问题开展大型动三轴试验,获得道基粉土在不同压实度、围压、制样方法和动应力下变形发展规律,结合服役需求中的破坏应变,提出考虑道基服役需求的临界动应力模型,主要结论有:1)压实度和围压对最终塑性应变均有较大影响,且与应变有较好的指数关系。考虑压实度、围压和动应力幅值建立的最终应变预测模型能较好地反映试验结果;2)制样方法对塑性应变的发展有明显的影响,在动应力小于180 kPa时应变差在0.2%左右,而在动应力较大时,不同制样方法之间应变差异显著增大,最大可超过2%,远大于规范中最大允许差异沉降值0.1%~0.2%。实际工程中多压实工法处理道基,可能导致道基在长期荷载作用下产生较大的差异沉降;3)基于服役需求提出的临界动应力在道基沉降值和差异沉降值上均符合规范要求,且与传统方法临界动应力计算结果相比,相同条件下动应力值约为80%,对应塑性变形增长速率仅为40%,充分考虑机场服役需求,取值更加严谨,对实际工程更具指导意义。 展开更多

关键词 破坏应变 压实度 围压 制样方法 临界动应力 服役需求

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高速列车通过不同隧道衬砌结构时气动效应特性研究 被引量：2

2

作者 李飞龙 姜昌山 +4 位作者 余虔 韩进宝 张合青 骆建军 王锦华 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第7期1440-1453,共14页

为研究隧道衬砌结构上的气动压力时空特征和不同影响因素下气动效应的变化规律,基于滑移网格技术、有限体积法理论以及非定常、黏性、可压缩性N-S方程和RNG湍流方程,建立精细化的隧道-列车流固耦合数值计算模型,通过动模型试验验证数值... 为研究隧道衬砌结构上的气动压力时空特征和不同影响因素下气动效应的变化规律,基于滑移网格技术、有限体积法理论以及非定常、黏性、可压缩性N-S方程和RNG湍流方程,建立精细化的隧道-列车流固耦合数值计算模型,通过动模型试验验证数值计算的合理性。研究表明:1)全过程压力云图和流场云图可清晰地揭示出气动压力波的传播过程及特性;2)基于列车长度修正了最大压缩波的既有经验公式,提出列车摩阻因数为2.255 Pa/m;3)拟合出了不同隧道衬砌结构下压力峰峰值衰减率与循环周期数的关系式,为后期分析气动荷载对衬砌结构的疲劳损伤奠定了理论基础;4)揭示出列车尾部完全驶出隧道后或长隧道中管片结构上的气动压力峰值相较于模筑衬砌隧道中的气动压力峰值衰减更快,盾构隧道出口外20 m和50 m处的微气压波幅值相较于模筑衬砌隧道降低1.53%~5.5%。 展开更多

关键词 高速列车 模筑衬砌隧道 盾构隧道 数值模拟 气动压力峰值 微气压波

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强夯法加固可液化砂质粉土地基试验研究 被引量：1

3

作者 王家磊 张合青 +3 位作者 余虔 韩进宝 刘洋 姚妙娴 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期361-369,共9页

针对北京大兴机场飞行区地基存在可液化砂质粉土层,研究采用低能级、小夯距和少击数的强夯法对其进行处理。为了评价夯击效果,确定强夯过程中的夯击参数,选择1000 kN·m和2000 kN·m两个能级的夯击能,每个夯击能级设定4、6、8... 针对北京大兴机场飞行区地基存在可液化砂质粉土层,研究采用低能级、小夯距和少击数的强夯法对其进行处理。为了评价夯击效果,确定强夯过程中的夯击参数,选择1000 kN·m和2000 kN·m两个能级的夯击能,每个夯击能级设定4、6、8、10和12击数。同时,设置夯击能1000 kN·m条件下夯击数4、6和8,用以研究地表冻土层对夯击效果的影响,在试验区分别进行了全深度标准贯入、面波、干密度试验检测。试验结果表明:强夯后的砂质粉土地基具有更大的密实度、传播波速和抗液化能力。其中,夯击能1000 kN·m和2000 kN·m作用下的最佳夯击数分别为10和8,对应的强夯影响深度为4.5 m和5.5 m,消除液化的深度则为4.3 m和5.3 m。而在检测指标上,标准贯入试验要求在1000 kN·m和2000 kN·m夯击能作用下,4.5 m和5.5 m全深度标准贯入击数平均值不少于10和12。最佳夯击次数作用下原地基表层的干密度不低于1.45 g/cm3。研究结果推荐在机场跑道区域采用2000 kN·m强夯能级进行地基处理,而停机坪和滑行道区域采用1000 kN·m强夯能级进行地基处理。 展开更多

关键词 液化地基 强夯法 标准贯入 面波检测

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压密效应对新型压密注浆土钉的强化研究 被引量：8

4

作者 叶新宇 彭锐 +2 位作者 马新岩 张升 王善勇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1649-1656,1738,共9页

注浆压密效应是影响新型压密注浆土钉抗拔性能的一个重要因素。基于大型模型箱,开展了有压密效应和无压密效应的两组对比拉拔试验,研究了注浆压密效应对新型土钉性能的影响。另外,针对抗拔力随拉拔位移的演化规律,提出了抗拔力计算的双... 注浆压密效应是影响新型压密注浆土钉抗拔性能的一个重要因素。基于大型模型箱,开展了有压密效应和无压密效应的两组对比拉拔试验,研究了注浆压密效应对新型土钉性能的影响。另外,针对抗拔力随拉拔位移的演化规律,提出了抗拔力计算的双曲模型。研究表明:注浆压密效应对拉拔前期的抗拔力影响较大,而对最终抗拔力影响甚微。当土体条件发生变化时,注浆压密效应对抗拔力的影响取决于注浆压力,而非节泡直径。注浆压密效应引起的土体响应差异,其中包括垂直剪胀效应以及垂直和水平的挤压效应,是引起两种试验条件下抗拔力增加速率差异的根源。引入压缩模量和极限拉拔应力两个参数,建立的抗拔力计算双曲模型,可对新型压密注浆土钉的抗拔力进行有效计算。 展开更多

关键词 压密效应 模型试验 压密注浆土钉 抗拔力 双曲关系

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飞机荷载作用下湿化粉土道基变形特性研究 被引量：4

5

作者 罗其奇 张升 +3 位作者 叶新宇 李强 马新岩 张兴中 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2188-2199,共12页

为探明飞机荷载作用下湿化道基的变形特性,研制模型试验系统,并结合相应数值模型,开展飞机荷载作用下不同湿化程度的道基变形演化规律研究。研究结果表明:北京大兴区粉土渗透性强,持水能力较差,粉土饱和度75%时达到最大持水能力。道基... 为探明飞机荷载作用下湿化道基的变形特性,研制模型试验系统,并结合相应数值模型,开展飞机荷载作用下不同湿化程度的道基变形演化规律研究。研究结果表明:北京大兴区粉土渗透性强,持水能力较差,粉土饱和度75%时达到最大持水能力。道基变形主要发生在粉土达到最大持水能力前,山皮石垫层与粉土道基分界面处出现了较大不均匀变形,而垫层的设置能有效降低加载区下卸荷不均匀变形。加载区下,随深度增加沉降横向分布呈现深“U”形—浅“U”形—深“V”形—浅“V”形的演化特征,不均匀变形横向分布主要集中于加载区及其5 m范围内;沉降竖向分布呈现指数降低和线性降低趋势,加载区下受荷敏感区域位于垫层表面以下6 m深度范围内。飞机荷载主要影响深度与受荷敏感深度相同,湿化作用降低了受荷敏感深度内应力集中效应,增加了飞机荷载影响范围以及不均匀变形,对不均匀变形横向分布范围无显著影响。 展开更多

关键词 机场工程 粉土道基 湿化 应力叠加 变形特性

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盾构隧道下穿对机场跑道影响的随机有限元数值模拟分析 被引量：3

6

作者 王锦华 《施工技术（中英文）》 CAS 2022年第21期23-29,共7页

岩土体的空间变异性是被广泛接受的,以土体参数空间变异性为切入点,依托广州白云国际机场三期改扩建工程3号通道下穿机场跑道工程,采用基于高斯型自相关函数和K-L级数展开法的随机场理论研究,建立多层土体弹性模量随机分布的盾构下穿机... 岩土体的空间变异性是被广泛接受的,以土体参数空间变异性为切入点,依托广州白云国际机场三期改扩建工程3号通道下穿机场跑道工程,采用基于高斯型自相关函数和K-L级数展开法的随机场理论研究,建立多层土体弹性模量随机分布的盾构下穿机场跑道随机有限元模型,系统分析盾构下穿时隧道施工参数和岩土体参数对机场跑道的影响规律。研究结果表明,土体参数的空间变异性不会改变盾构下穿时跑道变形趋势和规律;相比于确定性分析,考虑道面下卧土体参数变异性的随机分析可充分表征跑道变形趋势和范围,其结果更具参考价值;多层土体弹性模量水平波动距离和竖向波动距离均对随机计算结果的影响较小,表明土体弹性模量波动距离不是影响计算结果的决定性因素,基于弹性模量波动距离变化建立的随机有限元模型是稳健的;确定性分析和随机分析得到的跑道最大沉降均随着地层损失率的增大而线性增大,但基于随机分析得到的不同地层损失率下跑道最大沉降均值略大于确定性分析结果。 展开更多

关键词 机场 跑道 隧道 盾构 空间变异性 有限元分析

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强夯法处理吹填海砂地基现场试验研究 被引量：7

7

作者 吴民晖 刘海旺 《地基处理》 2022年第4期322-328,共7页

近些年随着我国国民经济的发展,东部沿海地区可利用的土地资源越来越少。吹填海砂造陆已经成为沿海工程建设的重要组成部分。填海造陆工程一般具有面积大、软弱土层深厚和填筑材料多样等特点,地基处理难度大。为了研究强夯在吹填海砂地... 近些年随着我国国民经济的发展,东部沿海地区可利用的土地资源越来越少。吹填海砂造陆已经成为沿海工程建设的重要组成部分。填海造陆工程一般具有面积大、软弱土层深厚和填筑材料多样等特点,地基处理难度大。为了研究强夯在吹填海砂地基的加固效果,在某吹填海砂场地开展2 000、3 000和4 000 kN·m能级强夯加固试验。试验分别采用标准贯入试验、重型动力触探试验、波速试验和平板载荷试验进行现场检测。检测数据对比分析发现:强夯处理后标准贯入试验击数、重型动力触探击数和波速均明显提高,有效加固深度明显超过经验值;通过平板载荷试验p-s曲线,得到夯后砂土地基承载力特征值大于150 kPa,结果表明强夯法处理吹填海砂地基能有效提高其强度,证明了强夯法在吹填海砂地基的适用性。 展开更多

关键词 吹填海砂 强夯处理 标准贯入试验 重型动力触探 波速 载荷试验

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振冲密实法处理吹填砂地基的现场试验研究 被引量：3

8

作者 吴民晖 刘海旺 《科学技术创新》 2022年第13期137-140,共4页

围海造陆地基通常具有地下水位高、填料成分复杂多样且分布不均等特点,地基处理难度大。为了研究振冲在吹填海砂地基的加固效果,在某吹填海砂场地开展不同分区(不同桩体间距、方式和振冲器型号)的无填料振冲加固试验。试验后分别采用标... 围海造陆地基通常具有地下水位高、填料成分复杂多样且分布不均等特点,地基处理难度大。为了研究振冲在吹填海砂地基的加固效果,在某吹填海砂场地开展不同分区(不同桩体间距、方式和振冲器型号)的无填料振冲加固试验。试验后分别采用标准贯入试验、重型动力触探试验和波速试验进行现场检测。通过对比分析了设计深度范围检测数据发现:振冲处理后标准贯入试验击数、重型动力触探击数和波速均明显提高,有效加固深度明显超过经验值,结果表明振冲处理吹填海砂地基能有效提高其强度,证明了振冲法在吹填海砂地基的适用性。 展开更多

关键词 海砂 无填料振冲 标准贯入试验 重型动力触探试验 波速测试

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高速铁路近距离下穿机场跑道及导航结构振动影响

9

作者 王锦华 《路基工程》 2022年第5期139-143,共5页

为评估高速铁路运行产生的振动对机场跑道和导航设备的影响,依托长赣高速铁路近距离下穿长沙黄花机场工程,运用midas GTS软件进行动力时程分析,分析高速铁路对下穿机场跑道地表及仪表结构的力学响应规律。结果表明:高速铁路隧道结构与... 为评估高速铁路运行产生的振动对机场跑道和导航设备的影响,依托长赣高速铁路近距离下穿长沙黄花机场工程,运用midas GTS软件进行动力时程分析,分析高速铁路对下穿机场跑道地表及仪表结构的力学响应规律。结果表明:高速铁路隧道结构与机场地表净距不小于一倍洞直径时,高速铁路列车荷载振动对跑道地表影响较小,对仪表导航系统产生的力学响应更小。 展开更多

关键词 高速铁路 穿越工程 机场跑道 导航设备 力学响应

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真空预压法处理滩面淤泥层试验研究

10

作者 王锦华 刘冬明 +1 位作者 刘喆 郭爱国 《路基工程》 2022年第6期96-100,共5页

以上海浦东国际机场四期扩建工程试验段为依托,对其新老大堤之间区域地基真空预压法处理后地层的沉降变形、侧向变形和水土压力等开展现场监测,分析相关监测数据,得到新老大堤之间区域地基变形特性。研究发现:真空预压区地表沉降与地基... 以上海浦东国际机场四期扩建工程试验段为依托,对其新老大堤之间区域地基真空预压法处理后地层的沉降变形、侧向变形和水土压力等开展现场监测,分析相关监测数据,得到新老大堤之间区域地基变形特性。研究发现:真空预压区地表沉降与地基内部各层土体随时间发展规律基本相同,沉降主要为中部层组的滩面淤泥层达30.0 cm,原地表最大沉降量达101.5 cm,地基处理竖向影响深度在排水板以下地层影响微弱,其水平影响范围较大,在25 m范围外仍存在影响。 展开更多

关键词 真空预压 软弱地层 现场试验 监测 塑料排水板

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飞机滑行荷载对水泥混凝土道面及下穿通道的动力响应影响

11

作者 李飞龙 姜昌山 +3 位作者 蔡国庆 余虔 韩进宝 张合青 《土木工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期80-87,共8页

基于数值模拟分析了不同飞机滑行荷载对道面和下穿通道动力响应与安全性的影响。结果表明:B777-9飞机滑行荷载引起道面的竖向峰值位移是B737-10飞机引起道面峰值位移的3.52倍;道面下方有下穿通道和飞机滑行荷载重量对道面底板的最大主... 基于数值模拟分析了不同飞机滑行荷载对道面和下穿通道动力响应与安全性的影响。结果表明:B777-9飞机滑行荷载引起道面的竖向峰值位移是B737-10飞机引起道面峰值位移的3.52倍;道面下方有下穿通道和飞机滑行荷载重量对道面底板的最大主应力影响更大,道面底板的最大主应力为3.59MPa。当飞机在下穿通道的上部道面上滑行时,B777-9飞机和围岩压力能引起通道结构顶部产生更大的轴力和弯矩,其数值分别为-347.91kN和-71.61kN·m;分析得出通道结构符合规范安全,但通道顶板的安全系数低于通道其他位置处的安全系数。 展开更多

关键词 飞机滑行荷载 水泥混凝土道面 下穿通道 数值模拟 动力响应 安全性

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循环荷载作用下非饱和盐化粉土动力特性 被引量：1

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作者 易文妮 刘津丞 +4 位作者 余虔 宣明敏 刘希重 叶新宇 张升 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期125-133,共9页

西北地区机场若采用盐化粉土进行道基填筑,在飞机滑行荷载重复作用下,道基累积变形将成为影响机场服役性能的关键。为此,选取北方某地区粉土开展动三轴试验,研究循环荷载下不同含盐量(质量分数)对粉土动力特性的影响,并提出以累积塑性应... 西北地区机场若采用盐化粉土进行道基填筑,在飞机滑行荷载重复作用下,道基累积变形将成为影响机场服役性能的关键。为此,选取北方某地区粉土开展动三轴试验,研究循环荷载下不同含盐量(质量分数)对粉土动力特性的影响,并提出以累积塑性应变4%作为道基破坏标准的盐化粉土动强度预测模型。结果表明:随动应力幅值的增加,盐化粉土塑性变形逐渐由塑性安定状态向增量破坏转变;含盐量对粉土累积轴向应变、动模量、临界动应力有明显影响;相同动应力幅值下,当含盐量由0增加至5%时,试样累积轴向应变以1%含盐量为界限呈先减小后增加的趋势;低动应力幅值下,试样动模量随含盐量增加而逐渐衰减;从微观上对盐化粉土在1%低含盐量时强度短暂增强、高含盐量时强度逐渐衰减的现象进行分析,盐化粉土试样强度与土体孔隙中离子浓度以及土体颗粒排列方式有关;根据盐化粉土动强度预测模型,可得1%含盐量的土体塑性安定临界值约为5%含盐量土体的2.2倍。研究结果可为盐化粉土地区机场道基承荷能力设计提供参考。 展开更多

关键词 土动力学 机场道基 动三轴 盐化粉土 累积轴向应变 临界动应力 动模量

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飞机荷载作用下湿化对粉土道基应力响应的影响 被引量：1

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作者 罗其奇 张升 +3 位作者 李强 叶新宇 张兴胜 余虔 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期87-99,共13页

中国西北、华北地区因地制宜,选取粉土作为道基填料,在机场的服役过程中,“锅盖效应”或降雨入渗等易引发局部积水而使粉土道基湿化。在飞机荷载作用下,粉土湿化对不同跑道结构参数的道基应力响应影响显著。本文通过自研的湿化粉土道基... 中国西北、华北地区因地制宜,选取粉土作为道基填料,在机场的服役过程中,“锅盖效应”或降雨入渗等易引发局部积水而使粉土道基湿化。在飞机荷载作用下,粉土湿化对不同跑道结构参数的道基应力响应影响显著。本文通过自研的湿化粉土道基加载模型试验系统,研究了粉土不同湿化程度的土体应力响应特征,并且建立数值仿真模型,分析了道面板相互作用机制,面层和基层厚度、刚度等不同跑道结构参数下湿化对道基敏感区域应力响应特征的影响规律。结果表明:道面板间接缝传荷能力对道基应力响应的影响较小。粉土湿化促进了道基中的应力叠加效应,也增加了道基应力响应对跑道结构参数变化的敏感性,但降低了应力响应深度对跑道结构参数变化的敏感性。在受荷较大的道面板中心点下,粉土湿化下水泥道面板刚度对道基应力响应的影响较小,基层弹性模量是道基应力响应的主要影响因素;面层厚度和基层厚度是受荷道面板外侧角点下道基应力响应的主要影响因素,合理的基层参数能有效地降低湿化对道基受力状态的影响。研究成果能为机场工程跑道结构设计、优化及道基病害处理等提供技术依据。 展开更多

关键词 跑道结构参数 粉土道基 湿化 应力响应 影响区域

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