河道淤泥气泡混合轻质土动力特性及本构模型研究

河道淤泥气泡混合轻质土（FMLSS）是一种较新颖的疏浚淤泥在工程领域废物再利用方式。利用室内动三轴试验分析了不同的围压、含水率、水泥掺入量和气泡含量条件下FMLSS动应力应变骨干曲线的变化规律。结果表明,FMLSS动应力应变骨干曲线呈现先线性增加然后逐渐趋稳的规律,符合双曲线模型;相比围压、含水率和气泡含量的影响,水泥掺入量对FMLSS动应力应变关系的影响更显著。考虑到FMLSS力学性质的复杂性,对原有Hardin-Drnevich模型进行改进,提出修正系数k及其函数表达,再由拟合曲线反推求出k值并对其变化规律进行分析,发现k值随围压、水泥掺入量和气泡含量的增加而减小,随含水率的增加而增大。根据拟合结果对k值函数中的待定系数进一步优化,最后建立起符合FMLSS动力特性的修正Hardin-Drnevich模型,为其稳定分析、灾变预测及工程应用提供支撑。     

不同初始条件下分散性土动强度特性的试验研究

分散性土颗粒较细,透水性较弱,在低含盐量水或纯净水中细颗粒之间的联结力大部分甚至全部消失,在动荷载作用下容易产生超静孔隙水压力,导致强度减小或丧失。通过动扭剪试验,研究分散性土在不同的含水率（10％～22％）、围压（50-150kPa）和干密度（1．35～1．65g／cm。）条件下的动力特性。结果表明：含水率、围压和干密度影响土颗粒间的接触作用,从而影响试样的动强度。试验发现：其他初始条件相同的情况下,试样的含水率越低,其抗剪强度越大;围压越大,其抗剪强度越大;干密度越大,试样的抗剪强度越大;三者中以含水率对试样的动强度的影响最为显著。动强度参数丸和已的值随试样的干密度的增加而增大;在围压相同的情况下,分散性土的动强度随破坏振次的增加而减小。     

结构性对西澳残积土抗剪强度影响的试验研究

残积土结构性遭到破坏会导致工程事故,有必要研究其结构性对力学性质的影响。对西澳残积土的原状和重塑土分别进行单剪试验和三轴固结不排水试验,研究结构性对其抗剪强度的影响。试验结果显示:单剪试验中,不论是原状土还是重塑土,产生相同剪应变时,剪应力都是随着竖向应力的增大而增大;由于原状土的结构性较强,在较低的竖向应力作用下,要产生相同的剪应变,原状土比重塑土需要施加更大的剪应力;在较高的竖向应力作用下,原状土的结构性遭到一定程度的破坏,要产生相同的剪应变,需要施加的剪应力比重塑土小。三轴固结不排水试验中,围压较低时,原状土较强的结构性起主导作用,相同轴向应变下的剪应力比重塑土大;围压较高时,原状土的结构性被破坏,而其较大的孔隙起主导作用,在产生相同轴向应变时的剪应力反而比重塑土要小。重塑土在相同的轴向应变ε_a下,剪应力q随着围压的增大而增大;原状土在围压较小时,由于结构性较强,q～ε_a曲线随围压的变化不明显,在围压较大时,原状土的结构性被破坏,呈现和重塑土类似的规律。根据三轴试验结果提出了原状土和重塑土的G_(max)与p′之间的归一化关系式。比较单剪试验和三轴试验得到的抗剪强度,发现单剪试验得到的抗剪强度位于三轴试验得到的有效强度包线和总强度包线之间。最后对工程中类似残积土抗剪强度参数的选取提出建议。     

中主应力对黄土变形强度特性影响的试验研究

对陕西杨凌黄土进行了不同中主应力比b下的真三轴试验,研究了中主应力比b对重塑黄土的变形和强度的影响规律。试验结果表明：在一定的含水率和固结压力下,偏差应力和初始切线模量均随中主应力比b的增大而增大;在中主应力比b确定的情况下,偏差应力和强度最大值随着含水率的增大而减小。小主应变ε3在任意条件下始终表现为膨胀;中主应变ε2在固结压力为50kPa表现为膨胀,在100kPa和150kPa时,小主应变ε3随着b的增大由膨胀变为压缩,固结压力越高,决定中主应变压缩的最小b值越小。     

动扭剪荷载条件下黄土动强度特性试验研究

在各地区地震频繁发生,黄土地基安全问题严重威胁各项工程建设的情况下,本文利用动扭剪仪,通过对不同地区(兰州、洛川、杨凌、巩义)黄土的动强度特性的研究表明:各地区黄土动强度特性大小顺序分别为杨凌黄土>巩义黄土>洛川黄土>兰州黄土,地理空间分布上有一定规律,即从西北向东南方向增强;试验所用的四种黄土的试验曲线介于拉德-邓肯破坏条件和屈瑞斯卡提出的破坏条件之间,其动强度值均大于邢义川、松岗元、摩尔-库仑破坏条件所对应的强度函数曲线;黄土的黏聚力Cd和内摩擦角ψd均随振次的增大都呈减小趋势,其中黏聚力Cd的急剧降低是黄土扭剪破坏的主要原因.     

玄武岩纤维-砒砂岩水泥土力学特性试验研究

为了降低黄河流域泥沙治理成本,提高砒砂岩的利用价值,在砒砂岩中掺入适量水泥和纤维改善其力学性质及功能性.借助玄武岩纤维(BF)的加筋效应,配制玄武岩纤维掺量为0.2%,0.5%,0.7%的BF-砒砂岩水泥土试块,进行无侧限抗压强度和SEM扫描电镜试验.探究BF掺量、龄期对BF-砒砂岩水泥土强度影响以及BF-砒砂岩水泥土强度形成机理; 建立了玄武岩纤维参与下砒砂岩水泥土应力-应变曲线方程.结果表明:纤维掺入有效提高了砒砂岩水泥土的强度,其强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺量为0.2%时达到峰值强度; BF-砒砂岩水泥土后期强度同比砒砂岩水泥土强度提高更明显; BF-砒砂岩水泥土的龄期与无侧限抗压强度表现为正相关,而与其强度增长速率表现为负相关; 水泥掺量10%、纤维掺量0.2%的砒砂岩水泥土在强度指标上完全可以替代水泥掺量15%的砒砂岩水泥土; 建立龄期28 d时,BF掺量0~0.7%的BF-砒砂岩水泥土应力-应变曲线方程,反映了各纤维掺量下应力-应变变化及破坏情况.     

水泥掺量和龄期对渠道水泥土垫层抗拉强度的影响规律

水泥土作为一种土体加固改良技术,已得到广泛应用,但目前对影响水泥土抗裂能力的抗拉强度研究相对较少。以新疆伊犁一水电站引水渠道防渗垫层工程为对象,开展了伊犁黄土中掺水泥形成的水泥土单轴拉伸试验,并与素土抗拉强度对比,探讨水泥掺量、养护龄期对水泥土抗拉强度、极限拉应变的影响规律,提出了综合考虑水泥掺量、养护龄期的水泥土抗拉强度计算公式。同时,开展了水泥土的渗透试验,研究了水泥土的渗透特性规律。试验发现,水泥土的抗拉强度随水泥掺量的增加和养护龄期的增长而增大,且成型后7~14 d抗拉强度增大较为明显;水泥掺量为10%时水泥土的抗拉强度随水泥掺量的增大而增大的比率较大,大于10%后则增量趋缓;水泥土极限拉应变集中在1.6%~3.7%;养护条件对水泥土的抗渗能力影响很大。     

新疆头屯河流域饱和砂砾土动三轴试验研究

通过室内动三轴试验,研究了饱和砂砾土在动荷载作用下的动力特性规律,主要分析了振动频率、固结压力和固结应力比对动本构关系和动弹性模量的影响规律.试验结果表明:饱和砂砾土的动本构关系可采用双曲线表示,随着固结压力、固结应力比增大,动本构关系曲线逐步偏向应力轴方向,而振动频率对砂砾土的动本构关系曲线影响较小;动弹性模量E_d随着动应变ε_d增大而减小,最后趋于平缓,不同的振动频率对饱和砂砾土的E_d-ε_d关系曲线影响较小,试验数值基本上都落在同一区域内,固结压力与固结应力比对E_d-ε_d关系曲线的影响较大;不同的振动频率与固结压力作用下的E_d/E_{d max}-ε_d关系曲线具有相对良好的归一性,而在不同的固结应力比作用下的试验点归一性较差.     

砒砂岩重塑土力学特性及本构模型试验研究

为研究含水率和围压对砒砂岩重塑土力学特性的影响,采用TSZ-6A全自动静三轴仪进行三轴剪切试验.试验结果表明:随着围压的增大,土体抗剪强度逐渐变大;含水率越大,土体抗剪强度越小,并且两者都近似呈线性变化的趋势.以含水率、围压为影响因素,依据邓肯-张模型建立了砒砂岩重塑土的本构模型.应用该模型对不同含水率、围压下砒砂岩重塑土的应力-应变关系进行预测,预测结果与实测结果接近,表明以含水率、围压为参数建立的预测模型能较好地反映砒砂岩重塑土的本构关系.研究可为砒砂岩土在工程建设中的应用提供基础理论依据.     

塑性混凝土墙在病险土石坝加固中的应用

经过有限元计算和时比分析,基于混凝土弹性模量越高,拉应力越大,防渗墙与坝体的变形越不协调,相应提出了病险土石坝防渗墙宜采用低弹模塑性混凝土的看法;经过长期的防渗墙材料试验和研究认为,随着水泥用量的增加.塑性混凝土强度、弹性模量增加,弹强比也略增大,极限应变则降低;根据福建省病险土石坝特点配设的塑性混凝土材料配合比和试验研究的物理力学性能指标,可供类似工程设计参考.     

安阳膨胀岩重塑样三轴加卸荷试验研究

对取自河南安阳不同深度处的膨胀岩重塑样进行了三轴加载和卸荷试验。结果表明:加载过程中,随着围压的增大,试样的应力应变曲线形态由应变软化型逐渐向应变硬化型转变,峰值强度以及残余强度随围压的增加呈线性增大。不同卸荷量卸荷时,试样的残余强度与卸荷量呈线性正相关,相关系数在0.9左右;峰值强度和弹性模量Eur与卸荷量呈线性负相关,相关系数在0.95左右。循环加卸荷过程中,试样表现出明显的应变软化性质,试样弹性模量Eur随着循环加卸荷次数的增加而增大,且增加幅度越来越小,最终增加幅度趋近于0,稳定弹性模量Eur比初始弹模增加10%左右。因此,在膨胀岩渠道开挖、蓄水及水位降落时,应该考虑其对膨胀岩渠道稳定性的影响。     

塑性混凝土墙在福建省病险土石坝

本文经过有限元计算和对比分析,基于混凝土弹性模量越高,拉应力越大,防渗墙与坝体的变形越不协调,相应提出了病险土石坝防渗墙宜采用低弹模塑性混凝土的看法;经过长期的防渗墙材料试验和研究认为,随着水泥用量的增加,塑性混凝土强度、弹性模量增加,弹强比也略增大,极限应变则降低;根据福建省病险土石坝特点配设的塑性混凝土材料配合比和试验研究的物理力学性能指标,可供类似工程设计参考。     

含水率变化对伊犁黄土变形和剪切特性的影响

通过研究伊犁黄土含水率变化对变形、剪切特性的作用效应,揭示含水率的变化对伊犁黄土变形、剪切性能作用规律,对今后伊犁建设工程具有一定的指导意义。试验采用新疆伊犁地区重塑黄土、原状黄土作为研究对象,制备不同含水率条件下的黄土试样,对其进行压缩试验和直剪试验,分析含水率变化对伊犁黄土变形及抗剪强度指标的影响。随着含水率的增大,相同垂直压力条件下伊犁黄土的孔隙比逐渐减小,压缩模量逐渐减小;而伊犁黄土抗剪强度逐渐减小,抗剪强度指标中凝聚力逐渐减小,内摩擦角变化不大。     

阿拉善非耕地日光温室后墙土承载能力试验研究

为确定内蒙古阿拉善非耕地日光温室后墙砂性土及外加材料改良土的承载能力,通过正交试验的方法,对改良土样进行抗剪强度、抗压强度测试。对温室后墙实际需要的承载能力进行计算与分析,选择一种既能保证温室安全性且投入最少的材料组合方式。研究表明:随着水泥、固化剂添加量的增加,土样的抗剪强度、抗压强度逐步提升;水泥含量由1%提升到3%性能提高率最大,内摩擦角提高20%以上,黏聚力提高60%以上,抗压强度提高76.09%以上;3%水泥的两种组合掺入1%的固化剂能够保证温室的安全性且以较少的投入得到性能的大幅提升。该研究可为同类土质条件日光温室的建造提供借鉴。     

平面应变条件下非饱和黄土强度特性分析

在边坡、挡土墙、地基、土石坝等众多实际工程中,土体一般处于平面应变状态。针对目前对黄土在平面应变下的强度的试验研究较少的情况,用真三轴仪改进后的平面应变仪,进行了陕北子洲非饱和重塑黄土在不同含水率和不同侧向压力条件下的强度特性试验,分析含水率和侧向压力对土体强度影响,结果表明：在含水率相同的情况下,土体的强度随着侧向压力σ3从50kPa增加到200kPa而显著增大;在σ3相同的情况下,含水率为7％和12％时土体的强度变化不大,含水率为17％时的土体的强度显著低于7％和12％含水率下土体的强度。在影响土体侧向变形的因素中,侧向力σ3的影响大于含水率的影响。     

深层搅拌法水泥土室内配合比试验

软土地基常常采用水泥土搅拌法进行加固，介绍了某工程水泥加固土室内配合比的试验成果，通过不同水灰比、不同水泥掺量、掺外加剂以及喷粉的对比试验，分析了影响水泥土强度的主要因素:水泥掺量起到主要作用,水泥土无侧限抗压强度随水泥土单位体积水泥用量增加而增大,两者呈线性关系,根据试验结果,建立了水泥土单位体积水泥用量与无侧限度抗压强度线性回归方程;在同样的水泥掺量和水灰比下,水泥土的无侧限抗压强度随龄期增长而增大;掺外加剂对水泥土强度影响不大,可以不掺外加剂,喷浆和喷粉的试验结果满足设计要求.     

压实黄土三轴湿化变形特性试验研究

采用常规三轴试验研究压实黄土浸水湿化变形特性,分析了不同初始含水率、压实度、围压、主应力差及湿化水头条件下黄土浸水湿化变形特点及原因.结果表明:土样固结稳定后进行浸水湿化再次达稳定状态所需时间随主应力差和初始含水率的增大而增大,随压实度、所加围压及湿化水头的增大而减小;土样湿化轴向应变随主应力差、湿化水头的增大而增大,随围压、初始含水率、压实度的增大而减小;而体变则随湿化水头增大而增大,随主应力差、围压、初始含水率、压实度的增大而减小.     

鸡蛋壳膜机械搅拌分离影响因素研究

基于Fluent研究了机械搅拌分离鸡蛋壳膜在不同搅拌转速、颗粒粒径和料液比下对颗粒悬浮状态、固含率分布、固相速度和搅拌功率等流场特性的影响。仿真结果表明:增大搅拌转速,有利于减小容器底部颗粒堆积,且利于颗粒悬浮,但功耗明显增大;增大颗粒粒径可减小底部中央区域的颗粒堆积,颗粒逐渐向四周扩散,但颗粒的悬浮高度会降低;增大料液比易在底部产生颗粒堆积。根据仿真结果进行了蛋壳膜分离试验,以搅拌转速、搅拌时间、料液比、分离液温度为影响因素,膜回收率和搅拌功率为评价指标进行二次正交旋转组合试验,得出最优因素参数组合。试验表明提高搅拌转速和搅拌时间可明显增大蛋膜回收率,当搅拌时间为18.57 min、搅拌转速为337.68 r/min、料液比为0.07 g/m L、温度为20.0℃时,膜回收率达到88.58%,功耗低,分离效果较好。     

机械搅拌分离鸡蛋壳膜影响因素研究

基于Fluent研究了在不同搅拌转速、颗粒粒径和料液比下对颗粒悬浮状态、固含率分布、固相速度和搅拌功率等流场特性的影响。仿真结果表明:增大搅拌转速,有利于减小容器底部颗粒堆积,且利于颗粒悬浮,但功耗明显增大;增大颗粒粒径可减小底部中央区域的颗粒堆积,颗粒逐渐向四周扩散,但颗粒的悬浮高度会降低;增大料液比易在底部产生颗粒堆积。根据仿真结果进行了蛋壳膜分离试验研究,以搅拌转速、搅拌时间、料液比、分离液温度为影响因素,膜回收率和搅拌功率为评价指标进行二次正交旋转组合试验,得出最优因素参数组合。试验表明提高搅拌转速和搅拌时间可明显增大蛋膜回收率,当搅拌时间为18.57 min,搅拌转速为337.68 r/min,料液比为0.07 g/mL,温度为20.0℃,膜回收率达到88.58%,功耗低,分离效果较好。     

混合电磁悬架作动器设计与试验

为了解决车用线性电磁作动器(直线电机)可靠性差的问题,设计了一种将直线电机与液压阻尼器集成的混合电磁作动器。采用改进天棚控制策略进行性能匹配,对混合电磁作动器的性能参数进行优化,得到天棚阻尼系数、被动阻尼系数以及直线电机需要提供的峰值电磁推力,并以优化得到的峰值电磁推力为优化目标,优化混合电磁作动器的结构参数。根据优化得到的结构参数试制实体样机,对其进行台架试验,包括混合电磁作动器的外特性试验,以及包含混合电磁作动器的混合电磁悬架主动控制试验。试验结果表明,设计的混合电磁作动器用于悬架系统时,能够较好地改善车辆动力学性能,与被动悬架相比,混合电磁悬架车身加速度和悬架动挠度分别降低了23. 35%和14. 97%,虽然轮胎动载荷增加了13. 20%,但根据"3σ"原则,在可接受范围之内,验证了混合电磁作动器样机的有效性。