碾压混凝土层面抗剪强度的细观数值研究

碾压混凝土 (RCC)层面抗剪强度关系到碾压混凝土坝的安全。笔者采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构 ,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件的细观损伤断裂和抗剪强度 ,将所得数值结果与混凝土重力坝设计规范参考值比较 ,结果较为吻合。同时对直剪试验尺寸效应进行研究 ,并给出提高层面抗剪能力的措施。     

压实度和含水率对铁尾矿抗剪强度影响的试验分析

以阜新同乃铁矿排放的铁尾矿为研究对象,经试验得出其级配不良,属于含砂低液限粉土.通过室内试验分析了不同含水率和压实度条件下铁尾矿的抗剪强度.结果表明,铁尾矿的抗剪强度与其含水率和压实度之间有很大的相关性.相同压实度条件下,黏聚力随含水率升高呈先增大后减小的规律,存在特征含水率,在特征含水率条件下黏聚力达到最大值.黏聚力与含水率可近似拟合为二次函数.土颗粒间的水膜联结和胶结作用对黏聚力的产生具有重要作用,黏聚力因含水率的不同而变化较大.试验得出含水率变化对铁尾矿内摩擦角的影响较小,这是因为砂土的内摩擦角与砂土的颗粒结构、大小及密实程度密切相关,而铁尾矿中的粗粒含量较高,含水率变化不会引起其颗粒结构、大小及密实程度的显著变化.在相同含水率条件下,铁尾矿的黏聚力和内摩擦角均随压实度增大而呈近似线性增大.不同含水率和压实度条件下,铁尾矿的黏聚力均不大,铁尾矿的抗剪强度主要依靠内摩擦角的贡献.考虑铁尾矿材料的抗剪强度因压实度和含水率不同而变化,可使尾矿库稳定性分析结果更符合实际情况.     

边坡岩体抗剪强度参数多重反演方法研究与应用

为了解决分析推动式滑坡时多个边坡岩体抗剪强度参数难以同时测定的难题,基于剩余推力法理论,提出了边坡岩体抗剪强度参数多重反演方法,确定了参数多重反演方法的基本原理和计算流程,将该方法应用于白音华一号矿北帮滑坡的工程实例中,并采用实验室试验方法进行验证.结果表明:通过岩体抗剪强度参数多重反演方法计算得出白音华一号矿北帮的泥岩和弱层的内摩擦角分别为25.5°、7.9°,岩体抗剪强度参数多重反演方法计算结果与实验室试验结果具有显著的一致性;运用该方法可有效解决多个抗剪强度参数同时反演问题,减少计算工作量,具有广泛的适用性.     

冻融循环作用下尾矿砂抗剪强度和变形特性研究

为探究冻融循环后尾矿物理力学特性的变化特征,使用高低温试验箱和应变控制式三轴剪力仪对处于不同初始条件下的尾矿砂进行不排水不固结试验,揭示了尾矿砂的抗剪强度参数、不同围压条件下的变形模量与冻融循环次数、含水率之间的关系。结果表明:相同含水率条件下,随冻融循环次数增加,尾矿砂黏聚力先减小后趋于稳定,内摩擦角先增大后减小,围压100 k Pa和200 k Pa时变形模量逐渐减小,围压300 k Pa时变形模量呈现先减小后缓慢增大的趋势;相同冻融循环次数条件下,随尾矿砂含水率增加,其黏聚力先增加后减小、内摩擦角不断减小;不同围压条件下变形模量在总体上均呈现出不断减小的变化趋势,围压200 k Pa时变形模量总的衰减量最大,100k Pa次之,300 k Pa最小。     

剪切速率及法向应力对煤散体抗剪强度影响研究

在煤层巷道垮落后需安全快速地开挖出1条应急救援巷道,为了了解开挖速率和法向压力对救援巷道稳定性的影响,通过将垮落的破碎煤视为均质散粒体的方式,采用相似模拟实验的手段,分析了剪切速率和法向压力对煤散体抗剪强度的影响。研究结果表明:煤散体的抗剪强度与其对应的法向应力存在线性关系,该关系近似符合莫尔库仑强度准则,但剪切强度增长率随法向压力增大而先增大后减小;在相同法向应力作用下,剪切速率对黏聚力的影响明显大于对内摩擦角的影响。     

毛细驱动诱发的尾矿强度劣化演化规律及机制

为了研究毛细作用对尾矿坝工程性质的影响规律及机制,以陕西某铜矿尾矿为研究对象,通过直剪试验对自然含水状态下、毛细饱和状态下、重力饱和状态下堆积坝外坡和沉积滩面不同距离处的尾矿进行力学性质测试。结果表明：尾矿黏聚力随粒径减小逐渐增大,内摩擦角随粒径减小逐渐减小,二者共同作用影响其抗剪强度;随含水率的增大,尾矿强度逐渐下降;浸润线以上毛细饱和带中尾矿含水率与浸润线以下尾矿含水率相等;基于以上研究结果,引入毛细饱和带概念,提出了基于毛细作用影响的尾矿坝真实浸润线的概念与计算方法,修正了浸润线高度计算公式。     

广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性试验研究

为探讨广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性,采用WP4C仪、压力板法、滤纸法和蒸汽平衡法对其开展持水特性试验,用全自动直剪仪对具有不同初始干密度和不同吸力的试样进行强度特性试验,并结合压汞试验进行微观分析.根据上述试验数据提出快速预测抗剪强度公式.试验结果表明:随着初始干密度的增加,积聚体间孔隙体积发生收缩,积...     

初始温度对城镇燃气爆炸强度的影响研究

为了探讨城镇燃气爆炸强度与反应初始温度的对应关系,根据工程热力学研究定组分混合气体的基本方法以及阿马格分体积定律将城镇燃气简化为含碳、氢、氧、氮的单一气体,简化其热化学反应方程式及反应终态温度的求解办法.在此基础上采用经典的气体爆炸强度公式计算不同反应初始温度下城镇燃气(体积分数10％)-空气混合气体理论上的最大爆炸压力和最大压力上升速率.结果表明,城镇燃气的最大爆炸压力及最大压力上升速率随初始温度的提高而线性减小,近似成反比例关系.为了验证理论计算所得结论的正确性,采用经典爆炸特性参数测试系统实测了该混合气体对应初始温度下的爆炸强度.实测结果与理论计算结果所得结论基本吻合,且最大爆炸压力的理论值与实测值最大误差为13.95％,最大爆炸压力上升速率的理论值与实测值最大误差为14.52％,满足工程应用(最大误差不超过20％)的需要.该理论计算方法可以近似估算不同初始温度下城镇燃气-空气混合气体的爆炸强度.在爆炸极限范围内城镇燃气的爆炸强度随反应初始温度的增加而线性减少,二者近似成反比例关系.     

基于双剪屈服条件的输油管道腐蚀剩余强度可靠性研究

提出基于双剪屈服塑性极限条件的管道可靠性爆破压力可靠度模型,在基于剩余强度可靠性理论基础上,着重分析随机参数,即腐蚀深度、腐蚀长度和运行压力的分布情况,通过经典可靠性计算方法、JC法将非正态分布转化成标准正态分布,从而建立起基于双剪屈服条件的管道腐蚀可靠性计算模型。通过提取现场实验数据进行验算,其结果表明:双剪屈服强度理论算得的爆破压力更接近实验结果,该方法降低API579的保守性,大大提高了可靠性的计算精度。     

沥青涂层对桩侧摩阻力影响的试验研究

采用改进直剪仪模拟桩与土之间的滑动摩擦,研究了沥青涂层对桩侧摩阻力的影响。试验结果表明,桩侧摩阻力与土的类型、法向应力有关,随着法向应力的增长,滑动摩阻力也相应增长,且增长近似呈线性关系;在一定的法向应力下,沥青涂层对减小滑动摩阻力有一定的作用,随着法向应力的增长,沥青涂层亦会导致滑动摩阻力增加。     

考虑岩体强度参数时效性(流变)的边坡稳定性研究北大核心CSCD

受流变特性的影响,岩体的力学参数具有时效性。为得到边坡时效安全系数,在FLAC数值模拟软件中,通过对岩体抗剪强度参数先折减再流变、先流变再折减及强度参数随流变时步折减(老化理论)3种方式将流变分析与强度折减法相结合,实现了理想弹塑性与黏弹塑性分析的有机结合。研究了时效安全系数的物理意义,利用边坡特征点水平位移增量量化表征了岩体流变特性对稳定性的影响程度;采用岩体强度参数的初始瞬时值和长期强度值,计算得到了考虑边坡时效性安全系数的上下限值。结合黄山石灰石矿山工程实例分析得到:采用抗剪强度参数长期值和瞬时值进行流变分析的结果与现场实际监测数据误差较大,强度参数随流变时间折减时最大误差为5.03%,拟合度最高,模拟结果最接近工程实测分析,能够为边坡长期稳定性评价及滑坡预警预测提供理论依据;将边坡设计的永久性过渡到时效性,流变计算5 a,边坡的安全系数由1.35降低至1.25,表明未来5年边坡处于稳定状态。     

腐殖酸对泥炭土强度的影响及其机理分析

为了探究腐殖酸对泥炭土强度的影响,在冲洪积黏性土中掺入不同含量的胡敏酸制样,并浸泡于不同浓度的富里酸溶液中,来模拟泥炭土环境。对浸泡龄期为28 d的试样进行无侧限抗压强度试验,分析胡敏酸掺入量和富里酸溶液浓度对试样无侧限抗压强度(q_u)的影响。结果表明：随胡敏酸掺入量增加,试样的q_u逐渐降低,其峰值q_u对应的应变稍有降低,无侧限抗压残余强度(q_ur)稍有降低;富里酸对胡敏酸掺入量小于10%试样的q_u明显提高,对胡敏酸掺入量大于10%试样的q_u稍有提高,富里酸对试样的q_ur稍有提高。胡敏酸会吸附在黏土矿物黏粒表面,阻碍黏土颗粒的凝结作用,从而降低试样的强度;试样孔隙水中的富里酸具有胶体特性,以胶结形式增强黏粒之间的联结,从而使试样的强度增大。     

楼梯结构对烟气蔓延及安全疏散的影响研究

为研究高层建筑火灾中楼梯结构对烟气蔓延的影响,运用PyroSim软件建立不同结构楼梯间的数值模型,使用FDS软件进行火灾烟气蔓延数值模拟,观测记录不同工况下烟气宏观高度随时间的变化,通过SPSS软件对观测值进行拟合分析,再结合烟气蔓延过程中楼梯间的温度、能见度及CO体积分数的变化情况,对人员安全疏散条件进行分析。结果表明：不同楼梯结构对烟气蔓延的阻碍作用差异明显,并且烟气在不同结构楼梯间内蔓延的宏观高度与时间均呈二次函数关系,其中具有中部隔墙结构的楼梯间防烟效果最佳,无梯井结构的楼梯间次之,存在梯井结构的楼梯间防烟效果最差,但综合各因素考虑,无梯井结构的楼梯间更有利于人员安全疏散。     

锚杆锚固段拉脱失效对基坑安全稳定性的影响研究

为了探究锚杆支护基坑工程中支护结构失稳的灾变机理,揭示锚固段拉脱失效对锚杆支护基坑安全稳定性的影响,依托某深基坑工程开展现场试验,布置分布式传感器监测桩锚支护结构锚杆内力和变形情况,结合数值计算分析,研究支护锚杆锚固段的拉脱失效区域形成原因及判定方法。结果表明,锚杆的轴向应力随基坑向下开挖深度增加逐渐变大,其中,锚杆自由段轴向应力变化最为明显,锚固段区域轴向应力沿长度方向逐渐减弱。对比分析现场试验数据曲线,判定因预应力张拉作用使基坑预应力锚杆在锚固段存在一定范围的拉脱失效区域,研究依托工程的拉脱失效区域为1.0～2.0 m。拉脱失效会使基坑侧壁边坡的剪应变增量区域形成滑移面,导致滑移趋势明显增大,进一步验证了拉脱失效区域对基坑稳定性会有显著影响。工程设计时不能忽略预应力锚杆锚固段拉脱失效区域的存在,深基坑锚杆设计必须增大安全储备,以保证基坑安全稳定性。     

复合添加剂对多孔粒状铵油炸药抗水性的影响

为提高多孔粒状铵油炸药的抗水性能,通过引入复合添加剂对柴油进行改性,利用界面张力仪和全自动流变仪,分析了表面活性剂对柴油-水及柴油-硝酸铵界面作用的影响和交联剂对柴油黏温特性的影响。结果表明,加入表面活性剂,柴油-水界面张力降低83.8%,柴油-硝酸铵界面张力也明显下降;加入交联剂36 h后柴油的平均黏度比普通柴油提高6.4倍;加入复合添加剂,多孔粒状铵油炸药中硝酸铵的平均溶失率从99%降低至65.3%,降低了33.7%,抗水性显著增强。通过线性回归组分配比与硝酸铵溶失率,确定硝酸铵、柴油、表面活性剂与交联剂的最佳配比为94.0∶5.0∶0.4∶0.6。复合添加剂与炸药其他组分的相容性较好,且爆炸性能优于普通多孔粒状铵油炸药。     

矩形中庭顶部开口比例对火灾烟气扩散的影响研究

为探究带回廊的矩形中庭内顶部开口比例对火灾烟气扩散规律的影响,改善建筑防排烟条件,以某矩形中庭商场为例,运用火灾动力学模拟(Fire Dynamics Simulator, FDS)软件设置了温度测点,模拟了不同顶部开口比例下的矩形中庭底层起火时的烟气流场,基于线性回归模型拟合了烟气温度随顶部开口比例变化的关系,并以缩尺模型试验进行了验证。结果表明：矩形中庭内烟气在有顶部开口的情况下能在短时间内向上扩散至顶部,同时在各层回廊顶部水平扩散,在400 s内填充整个空间;烟气温度与顶部开口比例的关系总体为线性负相关,在开口比例从1下降到1/2时能见度下降最快;试验中的烟气温度变化规律与模拟结果相吻合,验证了FDS用于火灾烟气研究的可行性。     

受限空间泄漏孔径对气体扩散影响的模拟研究

室内天然气意外泄漏后极易引起火灾爆炸事故,为避免或减少其事故的发生,得到泄漏后气体扩散规律及爆炸危险浓度分布状况,利用Fluent软件对某12m×7m厂房在不同泄漏孔径下泄漏扩散情况进行了数值模拟.分析风速为1 m/s时,泄漏孔径对甲烷气体扩散的影响,并将燃气管道泄漏速率的模拟结果与理论预测值进行对比分析.结果表明:所建立的数学模型和设置参数是合理的;在不同泄漏孔径下,监测受限空间内5个不同点气体分布状况,得出在风速和壁面的影响下,排气扇附近相对较危险,窗户下方相对较安全.     

赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理研究

针对赤泥渗滤液生态环境污染严重这一热点问题,研究赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理.通过地球化学平衡软件(Visual MINTEQ)模拟赤泥渗滤液中各个元素的赋存形态,同时开展渗透试验、污染物离子浸出测试、剪切试验以及微观结构观测,分析化学腐蚀作用对压实黏土渗透性、抗剪强度和微观结构的影响规律及作用机理.结果表明:赤泥渗滤液中铝主要以Al(OH)4-的形态赋存;赤泥渗滤液作为渗透溶液,压实黏土的渗透系数为4.07×10-11m/s;赤泥渗滤液降低了压实黏土的抗剪强度,且主要体现在黏聚力上,对内摩擦角影响甚微;黏土与渗滤液之间的水化反应产生了一些水化产物和胶结结构,同时水的渗透压力附带土粒填充了土体原有的结构空隙,土体结构得到优化.赤泥渗滤液使压实黏土化学相容性有所提高.