碱激发粉煤灰-矿渣基煤矸石透水混凝土制备及性能研究

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作者 查文华 李杰莲 +3 位作者 吕文芳 许涛 林杭 易进翔 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期1622-1634,共13页

为弥补煤矸石透水混凝土强度缺陷,加强煤矸石在透水混凝土中的资源化利用。以碱激发粉煤灰-矿渣胶凝材料替代水泥,煤矸石取代部分天然粗骨料,制备碱激发粉煤灰-矿渣基煤矸石透水混凝土(AFSGPC)。通过正交试验和极差分析,探究骨料级配、... 为弥补煤矸石透水混凝土强度缺陷,加强煤矸石在透水混凝土中的资源化利用。以碱激发粉煤灰-矿渣胶凝材料替代水泥,煤矸石取代部分天然粗骨料,制备碱激发粉煤灰-矿渣基煤矸石透水混凝土(AFSGPC)。通过正交试验和极差分析,探究骨料级配、煤矸石取代率、水胶比、碱激发剂模数、目标孔隙率5个因素对AFSGPC力学性能和透水性能的影响程度;基于正交试验得到的基准配合比设计单因素优化试验,研究影响程度最显著的3个因素对AFSGPC力学性能和透水性能的作用效应及其机理,并确定最优配合比;结合X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)分析AFSGPC的矿物成分变化和微观形貌。研究结果表明:正交试验下AFSGPC的28 d抗压强度最大值为22.59 MPa,此时的劈裂抗拉强度为2.62 MPa,透水系数为2.41 mm/s,有效孔隙率为19.7%;影响AFSGPC基本性能最显著的3个因素为煤矸石取代率、水胶比和目标孔隙率;基于这3个显著因素优化后的配合比为:采用5~10 mm单级配骨料,煤矸石取代率为35%,水胶比为0.32,碱激发剂模数为1,目标孔隙率为15%,该配合比能够在满足透水混凝土路用规范要求的前提下最大程度利用煤矸石;AFSGPC力学性能的提升主要得益于碱激发粉煤灰-矿渣胶凝材料高强度、高黏性特性以及胶凝材料对界面过渡区结构的改善。研究结果可为AFSGPC的制备及其工程应用提供一定的参考。 展开更多

关键词 碱激发胶凝材料 煤矸石 透水混凝土 配合比优化 微观结构

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基于人工智能方法的隧道塌方风险预测研究 被引量：2

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作者 刘志锋 陈名煜 +1 位作者 吴修梅 魏振华 《水力发电》 CAS 2024年第3期31-38,共8页

为了对隧道塌方风险展开研究,整理246起隧道塌方事故案例,通过建立塌方风险评估指标体系,基于人工智能预测方法,分别采用随机森林算法、径向基函数神经网络、BP神经网络模型、粒子群算法优化BP神经网络模型,对塌方风险进行预测。结果表... 为了对隧道塌方风险展开研究,整理246起隧道塌方事故案例,通过建立塌方风险评估指标体系,基于人工智能预测方法,分别采用随机森林算法、径向基函数神经网络、BP神经网络模型、粒子群算法优化BP神经网络模型,对塌方风险进行预测。结果表明,随机森林算法、径向基函数神经网络、BP神经网络模型、粒子群算法优化BP神经网络模型的塌方预测准确率分别为81.67%、83.33%、86.67%、93.33%,F_(1)值分别为0.645、0.642、0.5、0.833。粒子群算法优化BP神经网络模型预测准确率和F_(1)值均大幅提高,预测效果最好,大大减少了评估结果的主观性,为隧道塌方风险研究提供了新的研究思路。 展开更多

关键词 隧道工程 塌方 风险预测 随机森林算法 径向基函数神经网络 BP神经网络 粒子群算法

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反压诱导有效应力增生模式与土体强度关联机制研究

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作者 李永强 许言 +2 位作者 陈波 熊健辉 卢玢宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2338-2350,共13页

反压施加是提高土体饱和度的常用有效方法,但易引起土体强度参数表观偏离。采用标准球形玻璃珠砂,开展基准固结不排水(consolidated undrain,CU),固结排水(consolidated drained,CD)及干样试验,对偏应力与孔压(或体积应变)数据进行实时... 反压施加是提高土体饱和度的常用有效方法,但易引起土体强度参数表观偏离。采用标准球形玻璃珠砂,开展基准固结不排水(consolidated undrain,CU),固结排水(consolidated drained,CD)及干样试验,对偏应力与孔压(或体积应变)数据进行实时精准测记与对比分析,借助p′-q应力路径图,显著呈现并定量分析了反压施加对土体力学特性的影响规律,初步厘清了反压施加对土体强度的影响机制。反压设置对CU试验结果影响显著,孔压发展形态控制着偏应力发展的形态,最终影响强度参数的确定,但应力路径始终约束在修正类剑桥模型的框架范围内。孔压发展模式和速率主要受限于反压设置大小及试样相对密实度,反压越大,孔压潜在变化幅度越大,进而导致偏应力变化区间增大;相对密实度越大,孔压发展速率越大,偏应力增速渐大。初始状态相同时,CU试验孔压发展与CD试验体积应变发展趋势高度一致,展示了试样体积应变势在不同边界条件下的共同本质。初步给出了临界状态时CU残余强度定量预测公式,根据相对密实度及反压值可初步定量评定残余孔压值,进而可确定CU残余强度。 展开更多

关键词 反压 偏应力 固结不排水(consolidated undrain CU)强度 有效应力路径 球形玻璃砂

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考虑墙背含倾斜地层支挡结构主动土压力上限分析

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作者 张超 张京伍 +2 位作者 李明东 李衍翔 易进翔 《吉林建筑大学学报》 2025年第1期17-25,共9页

刚性挡土墙是岩土工程中常用的一种支挡结构,其设计的关键在于墙后土压力计算的合理性。针对墙背含倾斜地层支挡结构的主动土压力问题,基于极限分析上限理论,构建了墙背含倾斜地层破坏机制,建立了支挡结构主动土压力系数计算公式和理论... 刚性挡土墙是岩土工程中常用的一种支挡结构,其设计的关键在于墙后土压力计算的合理性。针对墙背含倾斜地层支挡结构的主动土压力问题,基于极限分析上限理论,构建了墙背含倾斜地层破坏机制,建立了支挡结构主动土压力系数计算公式和理论方法,将计算结果与Coulomb土压力计算值及已有文献结果进行对比,验证所提研究方法的合理性,并进一步探究了地层界面倾角不同时,上下层填土内摩擦角、合力作用点系数、层高比系数、挡墙高度对墙背含倾斜地层支挡结构主动土压力系数的影响规律。 展开更多

关键词 主动土压力 倾斜地层 刚性挡土墙 上限解

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富水地层地铁超长联络通道冻结位移场演化规律研究 被引量：11

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作者 陈冠任 李栋伟 +4 位作者 陈军浩 陈涛 张潮潮 王敏 夏明海 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3000-3013,共14页

人工冻结法因其安全可靠、环境友好等优点,被广泛应用于地铁联络通道的地层加固中。然而,相较于传统的联络通道,采用冻结法加固超长联络通道存在冻结体量大,地表冻胀控制难度高等特点。现有的研究成果难以充分描述其冻结位移场的发展规... 人工冻结法因其安全可靠、环境友好等优点,被广泛应用于地铁联络通道的地层加固中。然而,相较于传统的联络通道,采用冻结法加固超长联络通道存在冻结体量大,地表冻胀控制难度高等特点。现有的研究成果难以充分描述其冻结位移场的发展规律,为此,依托福州市地铁2号线上洋站~鼓山站区间超长联络通道,该联络通道采用分区冻结主体和泵站、错开起始冻结时间等措施对地表冻胀进行控制。采用现场实测数据分析、数值模拟以及灰色关联分析等研究方法对该超长联络通道的冻结温度场和位移场的演化规律进行研究。研究结果表明:在错开冻结起始时间的情况下,冻结温度场和位移场的分布仍然具有良好的对称性,同时确定了冻结壁的薄弱位置应在该超长联络通道推迟冻结一侧的洞深方向12~15 m范围内。在联络通道洞身上方存在一个“圆饼”状的冻胀集中区域,地层位移场的发展表现出以该区域为核心向外衰减的特点,该联络通道的隆起特征值为43.16 mm,影响特征范围为21.95 m。就地层温度、盐水温度以及通道埋深而言,隆起特征值对通道埋深最为敏感,而影响特征范围受盐水温度影响最为显著。因此,为控制地表冻胀,在隧道的设计阶段可科学适当地加深超长联络通道的埋深,或在维护冻结期内安全合理地控制盐水的最低温度。研究成果可为今后同类长距离水平冻结工程的冻胀控制提供参考。 展开更多

关键词 超长联络通道 人工冻结法 温度场 位移场 灰色关联分析

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芦岭Ⅲ4采区膨胀性软岩围岩巷道支护技术研究 被引量：1

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作者 曹晟铭 娄培杰 +2 位作者 苏金鑫 赵石 刘虎 《河南科技》 2023年第19期60-65,共6页

【目的】以淮北煤矿芦岭Ⅲ4采区轨道上山巷道为工程背景,研究强膨胀性软岩对围岩巷道稳定性的影响并设计出合理的支护方案,保证巷道稳定性。【方法】采用SEM扫描电镜实验研究岩性微观成分,并利用FLAC3D数值模拟软件对巷道围岩的变形及... 【目的】以淮北煤矿芦岭Ⅲ4采区轨道上山巷道为工程背景,研究强膨胀性软岩对围岩巷道稳定性的影响并设计出合理的支护方案,保证巷道稳定性。【方法】采用SEM扫描电镜实验研究岩性微观成分,并利用FLAC3D数值模拟软件对巷道围岩的变形及受力进行模拟,提出高预应力、高强度的锚杆锚索联合支护方案。【结果】研究表明,巷道岩性以蒙脱石、伊利石为主要成分,通过模拟可以发现,在未加支护的情况下,巷道会有较大的变形,而在支护方案下巷道围岩的变形明显缩小。【结论】通过对巷道围岩的分析,可以认为高预应力、高强度锚杆锚索联合支护方案能够有效控制巷道围岩的变形,为淮北矿区类似条件的矿井提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 FLAC^(3D) SEM扫描电镜 膨胀性软岩 巷道支护

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不同褥垫层厚度下大直径CFG桩复合地基桩土应力比试验研究 被引量：5

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作者 李扬波 容耀 +3 位作者 任志勇 吴波 刘聪 梁华 《东华理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第2期179-185,共7页

褥垫层厚度是调整复合地基工作状态的主要参数。基于相似关系开展了室内模型试验,分析了砂土地基中不同褥垫层厚度下大直径CFG桩复合地基桩土应力比的变化规律。试验结果表明:当褥垫层厚度一定时,桩土应力比随荷载增加先快速上升后趋于... 褥垫层厚度是调整复合地基工作状态的主要参数。基于相似关系开展了室内模型试验,分析了砂土地基中不同褥垫层厚度下大直径CFG桩复合地基桩土应力比的变化规律。试验结果表明:当褥垫层厚度一定时,桩土应力比随荷载增加先快速上升后趋于稳定;当荷载一定时,桩土应力比随褥垫层厚度增大而逐渐减小;在加载初期,桩间土发挥主要承载作用,随着荷载增加,桩体逐渐发挥承载能力;褥垫层具有应力扩散作用,过薄不利于桩间土承载能力的发挥,过厚不利于桩体承载能力的发挥;当桩土应力比为5.4~11.2,砂土地基的褥垫层厚度与桩径比合理取值范围为0.37~0.74,能够充分发挥桩土共同承载能力。基于试验结果,提出能合理反映砂土地基中褥垫层厚度对桩土应力比影响规律的数学模型,以期为类似工程设计施工提供借鉴。 展开更多

关键词 大直径CFG桩 模型试验 褥垫层 桩土应力比

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高温寒区高速公路路基传热与地温响应研究 被引量：2

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作者 袁昌 俞祁浩 +3 位作者 李栋伟 郭磊 游艳辉 何乃武 《东华理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第3期243-252,共10页

在青藏高原多年冻土区修筑高速公路,热稳定是路基工程的关键问题。笔者采用有限元数值计算方法,研究了高温多年冻土区高速公路路基传热过程与地温响应特征。发现路面吸热是冻土路基的主要热量来源,路基热量的70%~80%向下传入下伏冻土地... 在青藏高原多年冻土区修筑高速公路,热稳定是路基工程的关键问题。笔者采用有限元数值计算方法,研究了高温多年冻土区高速公路路基传热过程与地温响应特征。发现路面吸热是冻土路基的主要热量来源,路基热量的70%~80%向下传入下伏冻土地基,20%~30%向周边场地扩散流出路基。与分离式相比,整体式路基总吸热量增加了56%,进入下伏冻土地基的热量增加了83%,扩散进入周边场地的热量保持基本一致。路基下多年冻土上限加速下降,地温持续升高,整体式路基下冻土上限下降速度约是分离式2.1倍,升温速度是分离式的1.5倍。当分离式路基两幅距离较近时,路基之间的热扰动作用会导致路基温度场不对称分布,热扰动强度随路基间距增大而削弱。研究成果可为高温多年冻土区高速公路建设方案选择与路基稳定性分析提供理论依据。 展开更多

关键词 多年冻土 传热 路基 高速公路

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压实高庙子膨润土中水运移时效性试验研究

9

作者 冯岩岩 杨婷 +1 位作者 查文华 杨成艳 《东华理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第2期186-193,共8页

高放废物地质处置库的缓冲/回填材料长期面临地下水的浸润,引起压实膨润土形态和性能的改变,对处置库的安全运营产生影响。以高庙子钙基和钠基两种膨润土为研究对象,通过室内径向渗透试验装置和扫描电镜方法对膨润土进行了水分分布和运... 高放废物地质处置库的缓冲/回填材料长期面临地下水的浸润,引起压实膨润土形态和性能的改变,对处置库的安全运营产生影响。以高庙子钙基和钠基两种膨润土为研究对象,通过室内径向渗透试验装置和扫描电镜方法对膨润土进行了水分分布和运移研究。试验结果表明,不同初始条件下的压实膨润土,试样外层的水分运移时程曲线均呈现典型的双峰形态,初始干密度是影响压实膨润土水分运移时程曲线形态的关键因素,主要控制时程曲线的峰值和谷值,初始干密度越小,水分运移时程曲线中峰值和谷值越明显;初始饱和度对水分运移速率有重要作用,决定时程曲线达到峰值的时间,初始饱和度越小,水分在膨润土试样中的运移速率更快,达到峰值的时间越短。膨润土类型主要影响水分运移速度,钙基膨润土中的水分运移速度大于钠基膨润土,在试样内层的水分运移时程曲线中,钠基膨润土要相对平缓。 展开更多

关键词 压实高庙子膨润土 水分运移 径向渗透 时程曲线

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隧道围岩最大可移动块体求解及其应用

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作者 张敏思 杨勇 +1 位作者 王述红 查文华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2314-2322,共9页

由于结构面的隐蔽性,目前的勘察技术无法精确获取每条结构面的定位及力学参数,仅能根据出露情况获取产状信息。而结构面的定位是求解块体的关键因素,因此有必要考虑不同定位情况下结构面与开挖面的所有组合,并找到最不利情况,为工程开... 由于结构面的隐蔽性,目前的勘察技术无法精确获取每条结构面的定位及力学参数,仅能根据出露情况获取产状信息。而结构面的定位是求解块体的关键因素,因此有必要考虑不同定位情况下结构面与开挖面的所有组合,并找到最不利情况,为工程开挖提供预测及评价。在构建节理锥的基础上,提出了一种投影平移法,实现了任意柱状开挖面上最大可移动区域的求解。在此基础上,采用离散-切割-组合方法重构了曲面块体。首先,设置一组放射状虚拟结构面对锥形块体进行切割,完成块体的单元离散;其次,在面单元分类的基础上提出了曲面切割单元的详细算法。最后对切割后的单元进行分类组合,实现了曲面块体的重构。基于VC++和OpenGL开发了三维可视化程序,通过算例和工程实例验证了算法的精度、适用性及鲁棒性。最大可移动块体程序可用于隧道走向的选择,为工程设计提供依据。 展开更多

关键词 块体理论 最大关键块体 隧道工程 节理岩体

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采动应力作用巷道交岔点稳定性分析及支护优化

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作者 刘小虎 查文华 +3 位作者 姚直书 赖斯祾 黄仁贵 梁译文 《煤炭技术》 CAS 2024年第7期14-19,共6页

深部软岩巷道交岔点稳定性控制是地下开采的难题,采区内巷道交岔点受采动应力作用更易发生变形破坏。针对该问题,依托805工作面下伏西二回风巷道交岔点工程背景进行研究,建立考虑工作面采动集中应力影响的巷道交岔点垂直应力计算式,采... 深部软岩巷道交岔点稳定性控制是地下开采的难题,采区内巷道交岔点受采动应力作用更易发生变形破坏。针对该问题,依托805工作面下伏西二回风巷道交岔点工程背景进行研究,建立考虑工作面采动集中应力影响的巷道交岔点垂直应力计算式,采用数值计算方法分析不同采动应力集中系数、不同交岔角度下交岔点围岩应力及塑性区分布规律。得知随着采动应力集中系数增大,交岔点岩柱应力集中现象加剧、围岩塑性区发育范围增大、交岔点变形破坏加剧。基于上述分析,提出以全长预应力锚杆+锚索+围岩注浆的综合化主动支护方法。结合矿压监测,优化后支护效果良好。研究结果为类似采动应力影响下的巷道交岔点围岩稳定性控制提供技术参考。 展开更多

关键词 深部软岩 巷道交岔点 采动应力 支护加固设计 矿压监测

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