下穿车站交叠区域MJS+水平冻结加固解冻温度场研究

人工冻结后期冻土融化会对周边结构造成融沉变形影响,在承压含水地层可采用全方位高压喷射(metro jet system, MJS)+水平冻结联合加固法,用以止水并抑制冻胀融沉,而MJS+水平冻结加固解冻规律是优化工后融沉注浆的重要依据,因此以南京地铁7号线下穿既有10号线中胜站工程为背景,运用有限元软件ADINA构建下穿隧道交叠区解冻模型,通过数值模拟方法研究交叠区冻结水泥土解冻规律,对比分析了冬、夏季不同环境温度对自然解冻温度场、不同循环盐水温度对强制解冻温度场的影响。结果表明:冻结水泥土自然解冻可大致分为3个阶段,分别为迅速升温阶段、相变阶段、稳定升温阶段。加固区内各部位冻结水泥土自然解冻顺序为先两侧后中间,先顶部后底部,先端头后中部;强制解冻顺序为先两侧和底部冻结管内侧,然后两侧边及底部冻结管外侧,最后是中间加固区底部。强制解冻循环盐水温度越高,冬、夏季冻结加固区完全解冻所需时间差越小,循环盐水每升高10℃,时间差缩小24 h。     

温度及水分状态对美国红松弯曲弹性模量的影响

应用温度控制系统,对美国红松小试样规格材进行测试,检验木材温度及水分状态对木材弯曲弹性模量的影响.结果表明:温度对木材的抗弯性能具有显著影响,随着温度的升高,木材的抗弯性能逐渐减弱;相同承载条件下,含水率越高,冻结木材的抗弯曲性能越强.对于纤维饱和材,冰点以下其弹性模量随着温度的降低而迅速增加,在冰点以上则增加缓慢;对于非纤维饱和材,其弹性模量受温度影响变化幅度在冰点两侧区别不明显.冻结木材弹性模量相对于常温(20℃)情况下(相对弹性模量)受温度和含水率变化的影响十分显著,而非冻结木材的相对弹性模量对温度变化均表现不敏感.通过建立的相对弹性模量-温度试验模型,能较好地预测不同温度及含水率下的木材弯曲弹性模量相对于常温的变化幅度.该研究为不同温度条件下尤其是低温时的木材弹性模量测量结果修正提供了试验依据.     

冻土帷幕界面设置加热限位管时温度场数值分析

为解决现有人工冻结法施工后周围地层产生冻胀融沉所引发不良后果的问题,可设置加热限位管对冻土帷幕的发展进行限制,从而达到控制冻胀融沉的目的。本文运用有限元软件研究在冻土帷幕界面上设置加热限位管时对冻土帷幕温度场发展的影响规律,主要得出:加热限位管盐水温度每升高5℃,冻土帷幕厚度就减小约0.2 m;在已冻结30 d,冻土厚度发展到1.6 m冻土上,加热限位管循环5℃盐水时,随着时间的增加冻土厚度慢慢变小,加热限位管作用效果明显;在限位管开始循环热水前期,各点温度都有明显上升,离限位管越近温度所受影响越大;随着时间的推移,各点温度趋于稳定,循环热盐水温度越高,趋于稳定的温度值也越高。所得结果可为今后类似工程设计提供参考依据。     

季节性冻融作用对土壤理化与微生物特征的影响研究

季节性冻融是主要出现在高纬度与高海拔地区的引起土壤内部热量与水分随着时间变化而动态波动的过程。季节性冻融通过反复的冻结——融冻改变了土壤物理结构，降低了土壤团聚体稳定性；通过了土壤的淋溶作用和硝化作用，促进了溶解性有机酸的释放，改变土壤中有机质的含量，从而导致土壤中酸碱度的增减以及碳氮磷与重金属含量的变化；受到温度、水分的影响，使得土壤中微生物的数量与结构趋于动态过程。在综述季节性冻融作用对土壤理化与生物学性质影响研究的基础上，提出了应加强对青藏高原冻土区特别是藏东南高山林线地带冻土的研究与野外监测力度、原位研究以及在更大尺度土壤生态位下对冻融土壤的研究，这对于践行“两山”理论与开展生态安全屏障建设有着重要的意义。     

草炭土地基冻胀特性试验研究

以吉林东部草炭土为研究对象,制定详细的试验计划方案,对草炭土地基在不同含水量下、不同荷载作用下冻胀和融沉规律进行研究,分析总结草炭土地基的冻胀特性。研究表明草炭土属强冻胀土,草炭土地基浅层冻胀率较高,深层冻胀率略有降低;在不同荷载的作用下,不同层位、不同冻深的草炭土经过冰冻后产生的最大冻胀率不同,产生的平均冻胀率范围为6．95％～21％;不同含水量草炭土地基,在1m以内范围随着含水量的增加,最大冻胀率也提高,变化范围为12％～17％,比较解冻融化后膨胀率,融沉量所占的比重较高,如1．6m冻深范围内经过冻胀解冻后融沉为总平均冻胀量的30％～40％。公路建设应根据其特性,进行合理设计及施工,避免草炭土地区公路产生病害。     

短周期工业材干燥过程中木材内部水分迁移特点的研究

研究了短周期共业材新伐材和气干材在干燥过程中木材厚度方向含水率分布和水分迁移特点,考察了干燥过程中介质温度变化及其对表层产中心层干燥速度的影响。研究表明,原木初含水率径向、从向存在变异、导致板材初含水率分布无规律。在非稳态干燥中,逐渐呈外低内高近似抛物线分布,直至平衡处理后,内外层含水率才接近一致。平均干燥速度随介质温度的提高而增加,不同干燥阶段介质温度的影响也不同,在相同的平衡含量水率条件下,提     

祁连山大野口流域不同植被类型冻土冻融特征分析

通过对祁连山大野口流域内不同海拔梯度上的冻土冻融监测,分析评估青海云杉林、灌丛、阳坡草地3种典型植被类型冻土冻融厚度和速率变化的差异。结果表明:(1)冻土深度上限最大值为灌丛冻土阳坡草地冻土青海云杉林冻土;冻土深度下限最大值为灌丛冻土青海云杉林冻土阳坡草地冻土。(2)冻土冻结期,青海云杉林冻土变化速率最大,其次阳坡草地冻土变化速率,灌丛冻土变化速率最慢;冻土消融期,灌丛冻土变化速率最大,其次阳坡草地冻土变化速率,青海云杉林冻土变化速率最慢。(3)青海云杉林冻土过程最长,其次为灌丛冻土,阳坡草地冻土过程时间最短。建议培育青海云杉与灌丛增强祁连山涵养水源功能。     

有限差分法逆求木材导热系数

【目的】提出一种基于有限差分法逆求木材导热系数的方法，以期弥补传统测量法设备复杂、价格高昂的不足，为后续建立导热系数的回归方程提供可靠数据。【方法】运用一维热传导控制方程描述木材升温过程中内部温度变化。以兴安落叶松弦切锯材为对象，通过试验获得锯材沿厚度方向的温度数据(温度检测：使用NEC Remote Scanner Jr． DC3100多点信号巡检仪通过埋入锯材的 T形热电偶获得)，采用有限差分逆求法，合理化边界条件后编程求解其在不同含水率、不同温度下的径向导热系数(其中，控制方程离散后的导热系数差分矩阵采用追赶法求解，所有差分方程均在 Matlab2010b软件编程并运行)，探讨并分析其随含水率、温度的变化规律。【结果】1)兴安落叶松锯材径向导热系数计算值沿厚度方向存在一定波动性，但其平均值0.1061 W·m －1 K －1(标准差0.0108)符合实际要求，且与理论计算值(0.1109，0.1252W·m －1 K －1)较为接近；2)含水率、温度对导热系数影响显著，且前者影响高于后者(含水率与温度的 F－检验分别为126.9421，99.0083)；含水率、温度共同作用对导热系数亦存在显著影响(交互作用的 F －检验为164.2975)；导热系数随含水率的升高而增大，随温度的升高亦增大；3)木材材性与内部含水率分布对导热系数的影响较大。【结论】通过试验获得木材内部可靠的温度分布与变化数据后，运用有限差分逆求法可快速、准确获得内部与测温点相对应位置的导热系数，尽管计算值存在一定波动性，但其平均值与理论计算值相吻合，说明运用该方法测算木材导热系数是可行的。相比传统导热系数测量方法，该方法最大优势在于经济且不受试样尺寸限制；同时，可以测算试样内部任意层位置导热系数。今后为提高测算精度，木材内部由于水分迁移产生的热量变化与材性差异应考虑使用该方法；同时，为推广此方法，将程序可视化亦是今后研究的方向。     

土体含水率和金属波纹状表面对界面黏附力影响

为解决盾构设备在穿越富水富黏地层时刀盘结泥饼的问题,开展金属刀盘仿生减黏研究。依据蜣螂、蚯蚓等土壤动物的非光滑波纹状体表具有较好的减黏特性,研究了波纹状金属表面与土体间的黏附关系。基于自行设计的黏附力拉拔试验装置,同时采用缠绕金属丝的方式实现测锥表面具有波纹形凸起效果,分析不同波纹凸起程度以及土体含水率变化对界面黏附特征的影响,测定土体与金属界面间的黏附力大小以及锥体表面黏土量。结果表明:黏附力大小与土体含水率的增长呈反比关系,土体含水率偏于塑限(w=24%)时黏附力趋于最大,随着土体含水率逐渐增加,黏附力逐渐减小。同时,在含水率较小和波峰凸起程度较小的试验条件下,波纹状测锥表面黏附土体较少,当土体含水率较低(w=24%,26%)时,光滑测锥与波峰高度0.1及0.2 mm测锥表面黏附的土体质量相近;当波峰高度逐渐增加时,锥体黏土量增加;而当含水率较高(w=30%)时,测锥表面的波纹状凸起则会加重土体黏附现象,波峰高度越高会造成测锥表面的黏附情况越严重。     

木材吸湿水分变化的核磁共振分析

利用核磁共振自由感应衰减(FID)曲线研究青皮杨吸湿过程中木材水分的变化,以及木材含水率与核磁共振T2信号量之间的关系。以水分子中的H质子作为探针,在40℃恒温状态,相对湿度分别为(96.4±0.4)%(硫酸钾饱和盐溶液)、(82.3±0.3)%(氯化钾饱和盐溶液)和(74.7±0.2)%(氯化钠饱和盐溶液)条件下,探讨青皮杨在吸湿过程中木材含水率与核磁共振自由衰减曲线的关系。将采集的T2信号量反演成横向弛豫时间,结果表明:木材在吸湿过程中核磁共振T2的信号量与其含水率呈高度线性相关,相关性均超过99.5%;虽然吸着发生在纤维饱和点以下,但木材中仍然存在微量弛豫时间很长的自由水;在木材中水分子与木材结合得越紧密,则横向弛豫时间就越短,反之,横向弛豫时间越长。     

压前含水率对杉木间伐材压缩木性能的影响

通过对杉木间伐材压缩密化的水分和物理力学性能进行分析,并观察木材微观结构的变化,可得出以下结果：1)压缩木各方向的水分分布不均匀,容易翘曲变形；2)水分对压缩木的物理力学性能有影响,压前含水率50％左右,压缩木硬度、抗弯弹性模量和抗弯强度最大,但冲击韧性随着压前含水率的增加呈下降趋势。从微观结构的观察可知,杉木间伐材压缩木的细胞只是被挤压,细胞腔变小而细胞壁未受到破坏。为了降低压后含水率,使水分分布均匀,可以采取两种办法：一是使初始含水率尽可能低,二是热压时间尽可能长。     

基于微波真空干燥的圆竹材干缩性研究

圆竹材的合理干燥是决定竹材利用质量优劣和寿命的重要环节,圆竹材的微波真空干燥,是一项探索性研究课题。笔者采用微波真空干燥方法,在一定的干燥基准条件下,依据含水率变化曲线,将干燥过程分为加速、恒速和减速干燥三个阶段。研究结果表明,干燥初期随着温度逐渐上升,水分蒸发量逐渐增加,中期恒速干燥阶段,大量液态水转化为水蒸气排出,持续时间长,后期减速干燥阶段含水率较低,主要是结合水的蒸发,含水率变化很小,三个阶段所占干燥时间分别约为20、90 min和40 min;沿壁厚方向干缩率不明显,沿着竹竿高度方向由下向上,干缩率逐渐增大。     

高温热处理木材吸湿特性

【目的】研究高温热处理对人工林樟子松、杉木、美洲黑杨木材平衡含水率和吸湿特性的影响,为科学评价热处理木材吸湿特性提供理论基础,为人工林木材高附加值利用和实际高温热处理木材生产提供参考。【方法】以水蒸气为保护介质,设定180、200和220 ℃3个温度进行高温热处理,采用双室温、湿度控制法,在25 ℃环境中以8种不同类型饱和盐溶液精确控制水蒸气相对湿度进行等温吸附试验,运用Hailwood-Horrobin模型拟合等温吸附曲线,分析高温热处理对木材水蒸气等温吸附曲线线形、平衡含水率、单层分子吸附水和多层分子吸附水的影响。【结果】 180、200和220 ℃处理后,试样吸湿平衡含水率均值相当于素材含水率均值的80%、70%和50%左右;3个树种素材试样和高温热处理材试样均表现为第2类等温吸附曲线形态特征,Hailwood-Horrobin模型能够较好拟合不同树种素材和高温热处理材等温吸附曲线,不同热处理条件试样等温吸附曲线的拟合度均高于0.980 0,处理温度越高,等温吸附曲线越接近直线;高温热处理后代表含有单位摩尔数吸附位的绝干木材质量参数( W )显著增加,不同相对湿度下高温热处理材的单层分子吸附水和多层分子吸附水含量也随之降低;180、200和 220 ℃处理后,木材试样单层分子吸附水含量相较于素材下降20%、30%和50%左右,高温热处理对多层分子吸附水含量影响规律与之相近;高温热处理后单层分子吸附水、多层分子吸附水和吸附水总量的最大值相较于素材明显下降,且处理温度越高,下降幅度越大。【结论】高温热处理可明显降低3个树种试样的吸湿平衡含水率,且处理温度越高,平衡含水率下降幅度越大;高温热处理会一定程度影响木材等温吸附曲线线形,Hailwood-Horrobin模型可用于描述高温热处理材等温吸附曲线,且拟合度较高;高温热处理可明显降低3个树种试样等温吸附过程单层分子吸附水和多层分子吸附水含量,且处理温度越高影响越明显,单层分子吸附水和多层分子吸附水最大含量均明显降低,进而影响吸附水总量最大值。     

小径木白桦锯材不同加热方式下含水率的变化

讨论小径木白桦锯材在连续加热和间歇加热方式下含水率的变化规律.结果表明:小径木白桦锯材的干燥速率在含水率15%以后明显降低,前期干燥过程锯材的干燥速率比后期的高2～3倍;间歇加热方式有利于内部水分向外扩散,间歇时间对干燥速率的影响很小;干燥过程中锯材厚度方向上的含水率梯度呈不对称分布,这与小径木的心材占较大比例有一定关系;间歇加热减少了锯材内含水率梯度的变化值,同时减少了应力的产生,从而提高了干燥质量.     

重载纤维模塑材料热压成型的传热规律研究

以重载纤维模塑材料为研究对象,采用多通道温度传感器和称重法测定材料不同位置的温度与含水率变化,研究了重载纤维模塑材料热压成型传热过程的影响因素,揭示了材料内部温度随含水率变化的规律。研究结果表明:热压过程中,重载纤维模塑材料芯层温度变化包含快速升温、过渡、温度维持和后升温4个阶段;浆种木素含量越低,升温段的升温速率越快;提高热压温度和热压压力均会导致芯层汽化温度升高,降低热压温度、热压压力或定量均能缩小表层与芯层温度差;热压过程中,重载纤维模塑板坯由表层至里层,温度逐渐降低,含水率逐渐升高;芯层温度与热压温度和热压压力均具有显著线性正相关性,模型拟合优度均较高(R2≥0.918),可以用热压温度和热压压力预测芯层温度,其变化范围在103.6~126.4℃之间。芯层温度与芯层含水率具有较好的线性正相关关系,可以通过芯层温度预测出重载纤维模塑材料的芯层含水率。     

低场核磁共振技术对香樟种子水分变化的研究

利用低场核磁共振技术可以分析干燥过程中香樟种子的弛豫特性。采集弛豫衰减信号,使用同时逐次再现技术(SIRT)得到氢核的横向弛豫时间(T2)反演图谱,并对不同阶段的香樟种子内部水分的分布、转换以及含水率与核磁共振信号量之间的相关性进行了分析。结果表明:干燥过程中香樟种子的干燥速率随着干燥温度的升高而增加,香樟种子中存在3种不同状态的水,分别是结合水、不易流动水和自由水。在干燥过程中结合水的峰位变化不大,不易流动水和自由水的峰位均有起伏现象产生,干基含水率与其核磁共振信号量之间有较显著的线性关系,相关系数达到0.984 4。在干燥和存储过程中,可通过测试低场核磁共振信号量快速得出香樟种子的含水率。     

木材干缩的分形分析

本文通过一个木材干缩实验 ,展示了木材多孔性的分形特征。用银杏 (GinkgobilobaL .)和板栗(Castaneamollissima)木材作试材 ,用逐渐升高温度的方式处理试样 ,同时称重和量取尺寸 ,可以获得不同温度之间的重量和体积变化值 ,由变化值和立方体边长的对数值得直线斜率。直线斜率反映了木材中空隙体积的分形维数。这种方法可以通过不同树种、不同温度状态下木材水分逸出过程空隙空间分形维数的变化 ,分析木材的干缩规律。建议分形理论可成为木材多孔性研究的有效途径     

原态竹材湿热应变响应

【目的】分析原态竹材对环境温度和相对湿度的应变响应,为原态竹材的尺寸稳定性和环境适用性研究提供基础依据。【方法】以我国6个城市的年均温度和相对湿度为基础数据,通过湿热图谱研究原态竹材的湿热应变行为,采用静态应变仪采集直径相似(96.52 mm±1.46 mm)但长度不同(500、400、300和200 mm)原态竹材依次经历6个阶段温湿度变化(5 ℃、66%;13 ℃、50%;20 ℃、70%;20 ℃、80%;30 ℃、80%;9 ℃、36%)过程中端部和中部的周向应变以及原态竹材的轴向应变数据,分析讨论温度、湿度和长度对原态竹材应变响应行为的影响。【结果】初始状态应变值设定为零,竹材水分蒸发收缩时应变为负,吸湿膨胀时应变为正,当温湿度骤然下降时,试样端部和中部膨胀应变急剧减小甚至开始收缩。竹材的周向应变为-500~3 000 με,轴向应变为-50~225 με。原态竹材端部周向应变较敏感,中部周向应变出现滞后现象。长度为500和400 mm试样端部和中部的最大应变差较大,相比300和200 mm试样端部应变差差异显著;较短试样端部和中部的应变差从正值缩小为零后变为负值,端部和中部应变行为出现此消彼长现象。【结论】原态竹材能够对温湿度变化做出即时响应,温度、湿度和长度对原态竹材的应变响应具有明显影响,温度的影响主要依赖湿度导致竹材含水率变化来体现。周向应变与轴向应变行为相似,但明显大于轴向应变,端部对温湿度的响应更为敏感,中部响应有滞后现象,长度越长的竹材内部干缩或湿胀应力越不均衡。温湿度变化引起原态竹材内应力不均衡是原态竹材应变不均甚至开裂的主要原因。     

滇缅公路薇甘菊危害状况调查初报

为掌握云南薇甘菊危害核心区内薇甘菊发生危害的分布特征,2010年11月22日沿滇缅公路木康至畹町桥段路肩两侧200m进行薇甘菊发生危害情况调查。结果表明,滇缅公路薇甘菊分布不连续,呈板块、点状分布;纬度越低,距中缅边境越近,薇甘菊发生、分布点频度越高;薇甘菊发生点盖度变化大,厚薄不均,发生面积大小不等;危害植物高度由被侵害植物高度决定;覆盖能力强,危害植物种类多,表现极强的入侵、侵害性;薇甘菊分布点多在农业耕作区的田边、地角以及稀疏林地、河流、溪水、水沟边和农户院落四旁;林木郁闭度大的林地薇甘菊危害相对较轻,完全郁闭的林中尚未发生薇甘菊危害。     

电渗法降低黏性土黏附力室内试验

电渗法作为一种减黏手段,可快速降低黏附力,为解决盾构掘进时刀盘黏附堵塞问题提供新思路。为研究电渗对黏性土黏附力的影响规律,通过自主研制的电渗装置,测量在不同含水率下黏性土黏附力的最大值,以及持续受拉状态下锥体的电渗减黏情况。结果表明:黏附力大小随含水率的增加呈现先增大后减小的趋势,在塑限含水率附近出现最大值,并在液限含水率后趋于稳定。选取4组特征含水率土样进行研究,在匀速拉拔状态下拉拔力值随拉拔时间近似呈线性增长。在电渗作用下,减黏时间受含水率和初始黏附力影响缓慢增加,经拐点后急剧增加,相应的减黏速率随含水率变化先增大后减小,在27%含水率和0.4减黏比例时出现最大值。锥体脱开后,表面土颗粒黏附均匀,对比无电渗条件下金属表面的黏余状态,分析黏结破坏发生在界面水膜外围土体中,受水分张力和土体内聚力共同作用,两者相对变化是导致黏结破坏位置发生变化的主要原因。该研究成果可为电渗降黏在工程中的应用提供理论依据。