循环荷载作用下炭质泥岩路基填料累积变形预测模型研究

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作者 何忠明 刘磊 +2 位作者 向达 张文周 王盘盘 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2412-2420,共9页

为探究炭质泥岩路基填料在循环荷载作用下的变形特性,基于动三轴试验系统,分析动偏应力、围压和含水率等因素对炭质泥岩路基填料累积变形的影响,并建立炭质泥岩路基填料累积变形预测模型。研究结果表明:试样累积变形随加载次数增加而逐... 为探究炭质泥岩路基填料在循环荷载作用下的变形特性,基于动三轴试验系统,分析动偏应力、围压和含水率等因素对炭质泥岩路基填料累积变形的影响,并建立炭质泥岩路基填料累积变形预测模型。研究结果表明:试样累积变形随加载次数增加而逐渐增大,在加载1000次之前增长速率较快,累积变形达到总变形的85%以上,之后趋于稳定;炭质泥岩路基填料试样累积变形随着动偏应力增大而增大,随围压增大而减小;随着围压增大,土体颗粒间的嵌固作用更强,试样抵抗变形的能力显著提升;炭质泥岩路基填料试样累积变形与含水率成正比,当含水率由1.0w_(OMC)(w_(OMC)为最佳含水率)增大到1.1w_(OMC)和1.2w_(OMC)时,累积变形分别增大7.1倍和8.3倍;由炭质泥岩路基填料累积变形预测模型预测的相关系数R~2为0.973,表明模型具有较高的精度,可有效表征炭质泥岩路基填料累积变形发展规律,并为炭质泥岩路基工程设计及施工提供参考。 展开更多

关键词 道路工程 炭质泥岩 循环荷载 累积变形 变形预测模型

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基于响应曲面法的WER-SBR复合改性乳化沥青性能研究 被引量：4

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作者 王苗 于明明 +1 位作者 李文博 张晓炜 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期363-370,共8页

为了定量分析水性环氧树脂(WER)和丁苯橡胶乳液(SBR)对乳化沥青性能的影响,并优化其配合比设计。基于响应曲面法设计了三因素三水平正交试验并以WER掺量、SBR掺量及固化温度为试验变量,以三大指标、车辙因子以及S/m值作为响应指标,利用B... 为了定量分析水性环氧树脂(WER)和丁苯橡胶乳液(SBR)对乳化沥青性能的影响,并优化其配合比设计。基于响应曲面法设计了三因素三水平正交试验并以WER掺量、SBR掺量及固化温度为试验变量,以三大指标、车辙因子以及S/m值作为响应指标,利用Box-Behnken模型进行WER-SBR复合改性乳化沥青试验设计,并对试验结果进行回归分析。结果表明:WER能显著提高乳化沥青的高温性能,而低温性能的改善主要得益于SBR的低温柔韧性,固化温度对各响应指标的影响均呈现先增加后减小的变化趋势;当WER掺量为16%,SBR掺量为4%,固化温度为70℃时综合性能最优,其三大指标均满足规范值,高低温性能均优于单一改性乳化沥青和基质乳化沥青;实际试验值与预测值误差均不超过1%,表明改性剂掺量及固化条件可以利用响应曲面法进行设计、优化、预测,且结果具有一定的可靠度。 展开更多

关键词 复合改性乳化沥青 水性环氧树脂 丁苯橡胶 响应曲面法 流变性能

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分子动力学模拟在沥青体系中的应用研究进展 被引量：7

3

作者 谢娟 贺文 +3 位作者 赵勖丞 李帅辉 卢真真 丁哲宇 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4432-4449,共18页

随着计算机技术的飞速发展,分子模拟方法已被广泛应用于各个领域。本文总结了沥青分子模型、老化沥青模型、集料模型的构建方法以及基质沥青模型的验证方法。通过分子动力学(MD)模拟,探讨了沥青的性质与性能、沥青的扩散现象、改性剂对... 随着计算机技术的飞速发展,分子模拟方法已被广泛应用于各个领域。本文总结了沥青分子模型、老化沥青模型、集料模型的构建方法以及基质沥青模型的验证方法。通过分子动力学(MD)模拟,探讨了沥青的性质与性能、沥青的扩散现象、改性剂对沥青的改性作用、沥青老化与再生以及沥青与集料的界面相互作用。MD模拟方法能够预测沥青材料的性能,包括基质沥青的力学性能、低温性能、抗老化性能、自愈合性能,基质沥青与改性剂的相容性以及沥青与集料界面的力学性能、黏附性等性能,架起了宏观和微观行为之间的桥梁,为MD模拟在沥青材料的广泛应用提供了指导。但MD模拟在沥青体系中还需要进一步完善,如初始模型的建立、力场的优化和模型验证等,目前分子动力学模拟只关注沥青材料与改性剂之间的物理作用,缺少对两者之间化学作用的研究。此外,分子动力学在沥青混合料中的应用目前只限于沥青与集料界面之间的研究。最后,对MD模拟在沥青体系中的未来发展方向进行了展望,在未来需要使用MD方法来研究沥青的高温流变性能、沥青与改性剂的界面模拟以及多种改性剂与沥青之间的相互作用。此外,还需要探究多种因素(如裂缝宽度、改性剂、温度和再生剂)共同作用下对沥青自愈合性能的影响,为了探究沥青与改性剂之间的化学相互作用,建议结合量子力学等其他模拟方法进行研究,在沥青混合料方面建议结合有限元等模拟方法来研究沥青混合料的性能。 展开更多

关键词 沥青 分子模拟 分子动力学 动力学模型 沥青-集料界面

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无砂混凝土基层配合比的优化与抗冲刷性能

4

作者 刘宏富 谭方灵 +2 位作者 叶润鑫 蔡军 黄云涌 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第6期518-525,共8页

为了提升无砂混凝土基层材料的抗冲刷特性,以7 d无侧限抗压强度、渗透系数和抗压回弹模量为评价指标,采用响应面法确定了无砂混凝土的最优配合比,开展了冲刷试验,分析了冲刷时间、冲刷频率和冲击强度对无砂混凝土抗冲刷性能的影响,揭示... 为了提升无砂混凝土基层材料的抗冲刷特性,以7 d无侧限抗压强度、渗透系数和抗压回弹模量为评价指标,采用响应面法确定了无砂混凝土的最优配合比,开展了冲刷试验,分析了冲刷时间、冲刷频率和冲击强度对无砂混凝土抗冲刷性能的影响,揭示了无砂混凝土经过不同冲刷条件后强度和模量的衰减规律。结果表明:无砂混凝土的最优配合比为级配Ⅰ、水灰比0.35和目标孔隙率18%;相较于水泥稳定碎石而言,无砂混凝土具有更好的力学特性和抗冲刷性能。 展开更多

关键词 无砂混凝土 响应面法 配合比 抗冲刷性能 力学特性

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单一粒径下的建筑垃圾路基填料破碎特性

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作者 张军辉 刘科 +1 位作者 彭俊辉 杨豪 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第6期661-669,共9页

建筑垃圾再生料具有强度低、易破碎等特点,将建筑垃圾再生料作为路基填料,是合理利用废弃资源的有效措施。为了进一步研究建筑垃圾再生料在冲击荷载下的破碎特性,对在建筑垃圾再生料中占主要成分的再生砖,将建筑垃圾再生料作为路基填料... 建筑垃圾再生料具有强度低、易破碎等特点,将建筑垃圾再生料作为路基填料,是合理利用废弃资源的有效措施。为了进一步研究建筑垃圾再生料在冲击荷载下的破碎特性,对在建筑垃圾再生料中占主要成分的再生砖,将建筑垃圾再生料作为路基填料,是合理利用废弃资源的有效措施骨料和再生混凝土骨料在4组单一粒径下进行了不同输入能量的冲击载荷试验,并在Lade破碎模型的基础上考虑了粒径效应,提出了基于输入能量的相对破碎率预估模型。结果表明:再生砖骨料和再生混凝土骨料的分形行为均受到初始粒径的影响;再生砖骨料和再生混凝土骨料的竖向应变随输入能量的变化可分为3个阶段;再生砖骨料的竖向应变受粒径影响程度远大于再生混凝土骨料;填料粒径增大会具有更高的初始破碎敏感程度和极限破碎态势,再生砖骨料的初始破碎敏感程度和极限破碎态势受粒径影响程度比再生混凝土骨料小;考虑粒径效应的破碎率预估模型的预估效果良好。 展开更多

关键词 建筑垃圾 分形行为 粒径效应 颗粒破碎 输入能量 相对破碎率

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废胶粉复合改性沥青相容性研究 被引量：10

6

作者 王辉 王旭 +1 位作者 黄威麟 周争辉 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3879-3889,共11页

采用分子动力学模拟、差示扫描量热分析、离析软化点差3种方法研究废胶粉复合改性沥青在化学助剂作用下胶粉与沥青相容性的变化。首先,采用Materials Studio软件构建沥青四组分代表分子、胶粉代表分子、化学助剂代表分子的单体模型与混... 采用分子动力学模拟、差示扫描量热分析、离析软化点差3种方法研究废胶粉复合改性沥青在化学助剂作用下胶粉与沥青相容性的变化。首先,采用Materials Studio软件构建沥青四组分代表分子、胶粉代表分子、化学助剂代表分子的单体模型与混合体系模型,模型经优化处理后进行分子动力学分析,计算得到各模型的溶解度参数和沥青与胶粉代表分子−丁苯橡胶及各混合体系的溶解度参数差;然后,根据差示扫描量热分析和离析软化点差的试验结果对废胶粉复合改性沥青中沥青与胶粉的相容性进行综合分析。研究结果表明:在化学助剂的作用下,胶粉与沥青的相容性得到增强;废胶粉复合改性沥青的总吸热量低于普通胶粉改性沥青的总吸热量,废胶粉复合改性沥青更加稳定;废胶粉复合改性沥青的相容性优于普通胶粉改性沥青的相容性。 展开更多

关键词 道路材料 废胶粉复合改性沥青 相容性 分子动力学模拟 差示扫描量热法 离析软化点差

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炭质泥岩粗粒土动态回弹模量及预估模型研究 被引量：2

7

作者 张文周 何忠明 +1 位作者 刘正夫 刘洋 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2023年第2期161-169,共9页

【目的】为研究炭质泥岩粗粒土动态回弹模量在荷载、级配和含水率影响下的变化规律,【方法】开展室内三轴试验,探究不同应力状况、分形维数和含水率条件下炭质泥岩粗粒土的动回弹特性。【结果】试验结果显示:炭质泥岩粗粒土动态回弹模... 【目的】为研究炭质泥岩粗粒土动态回弹模量在荷载、级配和含水率影响下的变化规律,【方法】开展室内三轴试验,探究不同应力状况、分形维数和含水率条件下炭质泥岩粗粒土的动回弹特性。【结果】试验结果显示:炭质泥岩粗粒土动态回弹模量随体应力的增大而增大,随动偏应力和含水率的增大而减小;含水率对动态回弹模量影响较大,在含水率较小时,回弹模量随分形维数的增大而减小,随着含水率的增大,回弹模量逐渐随分形维数的增大而增大。【结论】采用三参数复合模型对试验结果进行回归分析,试验结果与模型有较好的拟合效果,并提出了基于含水率和分形维数的三参数经验预估模型,可有效预估炭质泥岩粗粒土动态回弹模量。 展开更多

关键词 炭质泥岩粗粒土 动态回弹模量 三轴试验 预估模型

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桩承式加筋垫层路堤荷载分担改进计算模型

8

作者 何忠明 罗仕佳 王盘盘 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2286-2294,共9页

桩承式加筋垫层路堤中的关键荷载传递机制是多种现象的组合,包括路堤填土中的土拱效应、加筋垫层的张拉膜效应和地基土的支撑作用,然而,目前针对此方面的研究尚不完善。本文首先以考虑土体被动土压力发挥程度及桩间土应力非均匀分布改进... 桩承式加筋垫层路堤中的关键荷载传递机制是多种现象的组合,包括路堤填土中的土拱效应、加筋垫层的张拉膜效应和地基土的支撑作用,然而,目前针对此方面的研究尚不完善。本文首先以考虑土体被动土压力发挥程度及桩间土应力非均匀分布改进的Hewlett土拱模型为改进载体;其次,假定加筋垫层为上、下部受均布荷载作用的简支梁,截面拉应力完全由加筋体承担,压应力完全由垫层材料承担,同时考虑地基土反力与梁最大挠度相关,引入地基反应系数,从而建立改进的桩承式加筋垫层路堤荷载分担计算模型;最后,通过工程实例与模型参数分析,验证本文计算模型的可靠性与准确性。研究结果表明:在路堤填筑过程中,土拱效应逐渐完全发挥,促进路堤荷载向桩体转移;随着地基土固结,桩体承担的路堤荷载也在逐渐增大;路堤填土高度、填土内摩擦角、桩间距对桩体荷载分担影响较大,加筋体抗拉模量对其影响较小。 展开更多

关键词 道路工程 桩承式加筋垫层路堤 土拱效应 张拉膜效应 荷载分担计算模型

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钢渣掺量对橡胶沥青混合料ARAC-13性能的影响 被引量：21

9

作者 柳力 朱晓明 +4 位作者 刘朝晖 李文博 杨程程 黄优 刘磊鑫 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期62-68,共7页

为提高钢铁废渣的综合利用率和经济效益、优化环境,采用体积替代法进行钢渣沥青混合料组成设计,通过设计膨胀破坏试验新方法分析钢渣沥青混合料的体积稳定性,基于车辙试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等,开展不同钢渣掺量下的ARAC... 为提高钢铁废渣的综合利用率和经济效益、优化环境,采用体积替代法进行钢渣沥青混合料组成设计,通过设计膨胀破坏试验新方法分析钢渣沥青混合料的体积稳定性,基于车辙试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等,开展不同钢渣掺量下的ARAC-13沥青混合料路用性能研究,并依托广西滨海公路项目对钢渣沥青混合料路面进行经济效益评估。结果表明,ARAC-13沥青混合料的毛体积相对密度和最佳油石比均与钢渣掺量呈正相关性,钢渣掺量的增加会降低混合料的体积稳定性,增大体积膨胀风险。当钢渣100%等体积替代粗集料时,ARAC-13沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度比、最大弯拉应变(-10℃)、摆值和构造深度均有不同程度的提高,可显著提升ARAC-13沥青混合料的路用性能,且可节约7.0%左右的材料成本,具有较大的应用前景和经济价值。 展开更多

关键词 钢渣 ARAC-13 路用性能 体积稳定性 经济效益

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基于YOLOX-G算法的隧道裂缝实时检测 被引量：25

10

作者 周中 闫龙宾 +1 位作者 张俊杰 杨豪 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2751-2762,共12页

裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,影响隧道的结构耐久性和运营安全性。由于现役隧道日常检修任务艰巨,因此对隧道裂缝的高效智能化检测至关重要。针对隧道衬砌裂缝传统检测方法检测精度低、检测速度慢等问题,基于YOLOX算法提出一种新的Y... 裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,影响隧道的结构耐久性和运营安全性。由于现役隧道日常检修任务艰巨,因此对隧道裂缝的高效智能化检测至关重要。针对隧道衬砌裂缝传统检测方法检测精度低、检测速度慢等问题,基于YOLOX算法提出一种新的YOLOX-G隧道衬砌裂缝图像检测算法。采用Ghostnet替换YOLOX的CSPDarknet主干网络,在加强特征提取网络中利用Ghost卷积代替原卷积块,用GIOU损失函数代替IOU损失函数。将YOLOX-G算法与YOLOX,YOLOv5,YOLOv3,SSD和Faster RCNN 5种算法在构建的隧道裂缝图像数据集上进行实验对比,结果显示:YOLOX-G算法的F1分数为85.29%,相较于其他5种算法分别提高了4.26%,6.49%,7.29%,17.23%和4.53%;AP值为90.14%,相较于其他5种算法分别提高了7.28%,10.93%,11.53%,17.65%和10.38%。此外,YOLOX-G算法模型数据大小为38.1 M,相对于YOLOX算法模型压缩了81.59%;检测单张图片的时间为15.12 ms,FPS为66.14帧/s,相较于其他5种算法分别提高了18.89帧/s,13.92帧/s,21.41帧/s,25.72帧/s和49.69帧/s。因此,提出的YOLOX-G算法满足移动设备对模型大小的要求及对帧率的需求,可以实现对隧道衬砌裂缝高速度、高精度、实时动态性检测。 展开更多

关键词 隧道工程 裂缝检测 深度学习 神经网络

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基于谱元法考虑层间接触状态的Rayleigh波频散特征正演计算

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作者 杨博 汤跃文 +3 位作者 夏江海 张萌 龙友明 张锐 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1000-1007,共8页

为了提升Rayleigh波应用于成层土基勘探的精细化水平,本文基于谱元法原理,通过Goodman模型和Matsui层间滑移系数建立了可考虑层间不同接触状态的Rayleigh波理论频散方程。针对典型土基成层结构,运用谱元法和快速矢量传递解析法对比计算... 为了提升Rayleigh波应用于成层土基勘探的精细化水平,本文基于谱元法原理,通过Goodman模型和Matsui层间滑移系数建立了可考虑层间不同接触状态的Rayleigh波理论频散方程。针对典型土基成层结构,运用谱元法和快速矢量传递解析法对比计算了层间完全连续状态下土基的Rayleigh波多阶模态频散曲线,结果显示谱元法计算结果与解析法相应结果之间的平均相对误差在0.3%以下,具有较高的计算精度。在此基础上,通过改变层间接触状态和敏感性分析,揭示了层间接触状态对Rayleigh波基阶频散特征的影响。最后,结合速度-应力有限差分数值计算,验证了谱元法计算层间不同接触状态下R波频散特征的可靠性。 展开更多

关键词 RAYLEIGH波 频散曲线 谱元法 层间接触状态 速度-应力有限差分仿真

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