碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体试验（双语出版）

为了研究碳纤维水泥基复合材料对节理岩体的加固效果、加固机理及最优碳纤维掺量值,在超细水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等修复材料中,考虑0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%这5种不同的碳纤维掺量,对加固前、后节理岩样分别进行了直剪试验。研究结果表明：加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线变化特征明显,由无峰值强度曲线转变为有峰值强度曲线,并出现明显的应变软化阶段和残余强度阶段;碳纤维掺量（质量分数）从0增加到1.00%时,节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高13.0%~54.1%和0.61%~44.7%,剪切刚度增大32.4%~216.8%,黏聚力和摩擦角分别增大127.3%~266.5%和4.3%~20.4%;当碳纤维掺量为0.75%左右时,节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显;结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现,水泥浆复合材料对节理面具有较好的充填作用和胶结作用;在水泥基材中掺入碳纤维时,一方面类似于“加筋”材料,可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性,限制节理面剪切过程中微裂纹的开展,另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的“锚固”作用,进一步增加浆体与节理面的粘结性能,使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强,从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。     

碳纤维沥青胶浆路用性能试验研究

碳纤维是"外柔内刚"的新一代增强纤维。采用锥入度试验、低温延度试验和动态剪切流变试验,分析不同掺量和不同长度碳纤维条件下沥青胶浆的抗剪强度、低温性能和高温流变特性。结果表明:掺入碳纤维沥青胶浆抗剪切性能显著增强;随着纤维掺量增大、纤维长度增加,沥青胶浆抗剪强度提高,但其低温延度有所降低;碳纤维能显著提高沥青胶浆高温抗车辙性能,其对沥青的稳定与增强作用是主要原因。     

塔克拉玛干沙漠风积沙的剪切变形特征

通过多种类型的快剪试验,全面把握塔克拉玛干沙漠风积沙的剪切变形特征。试验结果表明:风积沙的剪切变形曲线明显受相对压实度影响——后者低于95%时基本上不出现峰值,高于95%时常会出现峰值,并随压实度或垂直压力的增大,峰值抗剪强度与残余抗剪强度的差值也加大;残余抗剪强度受压实度、垂直压力、含水率的影响较小,一般较高,多在峰值抗剪强度的90%以上,表明风积沙具有比较明显的剪胀性与剪缩性;试验时不饱水,出现峰值时的剪应变多在0.8%~1.6%之间,试验时饱水则会明显增加,并导致剪切变形曲线不易出现峰值等。机理在于压实度与含水率变化所导致的毛细管力与薄膜水连接的复杂变化及其综合影响。     

聚丙烯纤维-水泥基稳定土抗剪强度试验研究

为了分析聚丙烯纤维物理加筋和水泥化学加固作用对土体抗剪强度的影响,通过直接剪切试验,研究了不同纤维、水泥和河砂掺量对纤维-水泥基稳定土试样抗剪强度指标的影响规律。结果表明:①试样的剪应力与剪切位移关系曲线呈非线性关系,试样的抗剪强度与法向应力成正比关系;②随着水泥和纤维掺量的增加,试样的黏聚力和内摩擦角不断增大,并且大致呈线性增长趋势;③随着含砂量的增加,纤维-水泥基稳定土试样的黏聚力大致呈现先增加后降低的趋势,最大值出现在含砂率为4%时,这表明在纤维-水泥基稳定土中,掺加适量的砂不仅不会降低试样的黏聚力,反而对黏聚力提高有一定的帮助。     

掺废弃钢渣的水泥土强度特性试验研究

为了充分利用废弃钢渣二次资源,解决环境污染问题,节约水泥用量,提高地区经济效益,开展了关于水泥土掺废弃钢渣加固软土的强度直剪试验,研究了掺入钢渣的水泥土抗剪强度与正应力-应变曲线关系,得出了符合掺入钢渣的水泥土抗剪强度特性的库仑预测公式,提出了掺入钢渣的水泥土强度特性的衡量指标,分析了水泥、钢渣含量及龄期对抗剪强度的影响,为掺入钢渣的水泥土应用计算提供强度参数。通过比较得出:掺入废弃钢渣的水泥土抗剪强度随垂直压力的增加而提高,破坏的脆性程度随龄期的增长而增加;掺钢渣水泥土加固软土地基的最优配比为"100%土∶20%水泥∶10%钢渣∶30%水"。     

高密度聚乙烯土工格栅与不同填料界面特性

该文采用直剪试验,对比分析了填料类型(河砂和碎石土)、含水率、正压力对高密度聚乙烯土工格栅加筋土界面剪切性能的影响。采用Mohr-Coulomb强度准则描述筋土界面剪切强度,借助修正的Duncan-Chang模型建立界面剪切位移与剪应力关系。结果表明:与加筋碎石土相比,加筋河砂界面存在明显的剪应力软化现象。河砂及碎石土中加了土工格栅后,抗剪强度分别提高60%~70%、22%~48%。加筋碎石土界面抗剪强度和抗剪切变形能力均强于加筋河砂。填料含水率的变化对界面剪切性能和剪切刚度指标影响较大。     

将军山隧道节理特征对围岩稳定性的影响及锚杆支护机理研究

节理岩体隧道破坏与节理属性密切相关。文中依托将军山大跨隧道,分析节理特征对隧道围岩稳定性的影响,阐述节理岩体隧道围岩失稳机理和锚杆支护机理,提出节理岩体隧道锚杆支护设计建议。结果表明,块体塌落区分布在两组节理与隧道相切形成的三角区,为围岩失稳关键区域;节理张开区、剪切滑移区由拱腰延伸到拱脚、拱肩,向围岩深部发展,呈蝶形分布,为围岩失稳潜在区域;节理岩体失稳机理为开挖应力平衡打破—应力降低区出现—节理面剪切滑移—节理面张开—块体塌落;节理岩体锚杆作用机制为对节理面施加法向应力以增加节理面摩擦阻力、锚杆轴力提供抗滑力、锚杆抗剪能力限制节理面相互错动。     

碳纤维对水泥砂浆力学性能和电磁屏蔽性能的影响

具备优异力学性能和电磁屏蔽性能的碳纤维水泥基材料备受业内关注。文章通过制备不同碳纤维掺量的水泥砂浆，系统研究了碳纤维掺量、养护龄期及电磁波频率对砂浆力学性能和电磁屏蔽性能的影响。结果表明：0.6%碳纤维掺量的水泥28 d砂浆抗压和抗折强度最优，分别为48.19 MPa和7.7 MPa，高于对照组12.3%和5.5%。砂浆电磁屏蔽效能随频率增加呈现先增大后减小的趋势。0.6%碳纤维掺量砂浆屏蔽效能最大，为10.6 dB；继续增大碳纤维掺量，屏蔽效能峰值位点向18 GHz位点移动。碳纤维掺量从0增至0.6%，砂浆最大介电常数虚部从0.5增至32.6；碳纤维掺量继续增至1.0%，介电常数虚部从32.6降至24.9，降幅为23.6%。     

考虑节理粗糙度的锚固节理岩体剪切试验

为研究粗糙度对锚固节理岩体剪切特性及锚杆抗剪作用的影响，提出了基于Synfrac软件与3D雕刻技术的岩石节理面三维重构方法，开展了不同节理粗糙度系数（JRC值）和不同法向应力下的锚固节理岩体剪切试验，研究了节理面剪胀效应对锚杆轴力、变形与破坏模式的影响，并在静力分析的基础上提出了考虑节理剪胀的锚杆抗力公式。试验结果表明：随着JRC值的增加，节理的剪胀效应使锚杆的轴向变形增大，从而使锚杆发挥出更大的轴力，提高了锚杆对节理面的剪切强度贡献（锚杆抗力）；锚杆轴力增大的同时使锚杆从拉剪破坏模式转变为拉弯破坏模式。根据试验结果，在静力分析的基础上，引入了巴顿公式中的剪胀角，提出了考虑JRC值和法向应力的锚杆抗力公式，公式预测结果与试验结果吻合良好，平均相对误差为7.6%。     

石灰改良南阳膨胀土的强度特征与微观机理研究

以南阳膨胀土为研究对象,对掺灰比4%~12%膨胀土进行直接剪切试验,研究不同掺灰比膨胀土应力-位移关系,分析不同掺灰比对膨胀土强度的影响规律。通过电镜扫描试验,探求掺灰改良膨胀土微观结构变化的机理。结果表明:在相同上覆荷载下,膨胀土强度随着掺灰比的提高而增强,掺灰比由7%增至10%时膨胀土抗剪强度增幅明显,掺灰比超过10%后抗剪强度增幅较小。电镜扫描结果显示石灰与膨胀土颗粒形成团聚体结构,使改良膨胀土中粗颗粒含量提升,增强了土体结构性。     

多聚磷酸改性沥青胶浆性能

为掌握多聚磷酸(PPA)改性沥青胶浆性能,制备不同PPA掺量和粉胶比沥青胶浆,采用锥入度、动态剪切流变(DSR)和弯曲梁流变(BBR)试验,分别对其抗剪强度、高温性能和低温性能进行研究。结果表明:PPA改性沥青胶浆抗剪强度随PPA掺量和粉胶比的增加而增加,其中PPA掺量超过1.5%后增加速率降低,粉胶比超过1.0后增加速率提高;随着PPA掺量的增加,沥青胶浆高温抗变形能力增强,弹性成分比例提高,高温性能温度敏感性降低,而粉胶比增加时高温抗变形能力增强,弹性成分比例和高温性能温度敏感性基本不变;PPA改性沥青胶浆低温性能随PPA掺量的增加而提高,随粉胶比的增加而降低,但试验温度降低到-12℃及以下时两者效应均被弱化,尤其对PPA掺量表现明显。     

EHP桩抗剪强度试验研究

新型环保均质塑性桩（Environmental Homogeneous Plastic Pile,EHP桩）改进了传统水泥土搅拌桩的施工工艺,预先搅拌均匀水泥土浆液,再边成孔边浇筑,从而形成物理性质可调控的桩体。为了检验EHP桩的强度性能,对现场取芯样、现场搅拌制样、试验室内制样进行了直接剪切试验,探讨桩的深度、水泥掺量、龄期和养护条件对抗剪强度的影响规律。试验结果表明：现场取芯样剪应力-位移曲线呈应变软化特征,抗剪强度沿桩的深度分布均匀并随着垂直压力的增加而增大,黏聚力基于一定的数值浮动,而内摩擦角受水泥掺量影响较小;试验室内标准养护试样抗剪强度在14 d龄期时趋于稳定,具有较高的早期强度,拌和均匀性、养护条件对抗剪强度影响较大;原位养护的现场取芯样抗剪强度低于试验室内标准养护试样,总平均剪切强度折减系数随着水泥掺量的增加而减小,即两者强度差异增大。     

碳纤维聚合物贴片增强I型梁抗剪性能的试验研究

本文通过试验、研究碳纤维聚合物贴片用于增强I型梁抗剪能力。试验分析表明：碳纤维聚合物贴片加固效果显著，不同的贴片布置方式效果不同。加固后的梁体剪切破坏仍然由混凝土本身的抗剪强度控制，贴片和剪力钢筋还远未发挥潜力。     

拉-剪状态下锚固节理剪切强度与破坏模式分析

为了分析拉-剪加载下锚固节理的剪切强度与破坏模式,基于颗粒流数值模拟方法,建立不同锚固角度的锚固节理模型(锚固角度分别为15°,30°,45°,60°,75°,90°)。拉剪速率比设置为1∶1,结合数值模拟结果,从细观角度分析不同锚固角度下的岩石节理面破坏模式与锚杆变形状态。结果表明,锚固角度对模型的峰值剪切强度、剪切曲线以及黏结力分布趋势均存在较为明显的影响:(1)锚固角度对节理拉-剪作用下的破坏模式存在较大影响,随着锚固角度的不断变化,试样的破坏模式也存在较大的区别。当锚固角度较大时锚杆与节理交界处存在明显的核状破坏,在加载后期取决于拉伸裂纹的扩展。而锚固角度较小时,锚固节理的破坏主要是拉伸裂纹的扩展所致,锚杆与节理面接触位置并未出现明显的破坏现象。(2)当锚固角度较大时(60°～90°),锚杆尖端并无明显的拉伸应力分布,且锚杆内部拉伸应力集中于锚杆中段。然而,当锚固角度较小时(15°～45°),锚杆大部分区域均存在明显拉伸应力集中现象,且锚杆尖端位置岩体内部也出现了明显的拉伸应力。(3)峰值剪切应力随着锚固角度的增大呈现出先增大后减小的趋势,锚固角度为0°时峰值剪切应力处于最小值,锚固角为75°时峰值剪切应力达到最大值。     

氯氧镁水泥-粉煤灰复合浆体的流变性能

通过旋转黏度测试仪测试氯氧镁水泥(镁水泥)净浆在水化过程中不同的剪切速率下的剪切应力及塑性黏度,通过建立镁水泥流变模型拟合镁水泥流变曲线,并通过模型分析不同水化时间、不同粉煤灰掺量对镁水泥净浆流变特性的影响。研究结果表明:Herschel-Bulkley模型为镁水泥流变拟合最佳模型;当粉煤灰掺量为30%时,浆体剪切应力及塑性黏度均最小,浆体体系流动性最大,流变性降低程度最大;当粉煤灰掺量为30%时,浆体触变性最大。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

沥青混凝土路面中掺入纤维可以减缓车辙病害的产生,预防低温开裂裂缝的形成,降低水损害的发生,对提高沥青混凝土路面路用性能和增加沥青路面使用寿命有着重要的作用。该文通过原材料性能试验、沥青胶浆网篮析出试验、沥青胶浆抗剪、抗裂试验来评价玄武岩纤维胶浆的胶浆特性和力学性能;通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂等试验评价AC-13C和SMA-13玄武岩纤维沥青混凝土路用性能。试验结果表明:玄武岩纤维增强了沥青胶浆的吸附性,改善了沥青胶浆抗剪强度;AC-13C和SMA-13沥青混合料在纤维掺量分别为0.3%、0.4%时动稳定度达到峰值;在纤维掺量分别为0.4%、0.3%时,冻融劈裂残留强度比达到最大。     

沥青路面下封层材料试验研究及技术性能比较

以半刚性基层沥青路面下封层——同步碎石封层和稀浆封层的技术性能为研究对象,采用直接剪切试验、直接拉拔试验和加压渗水试验分别对二者的层间抗剪强度、抗拉强度和透水性能作了比较分析,同时开展了抗剪强度与抗拉强度的相关性研究.研究结果表明:同步碎石封层层间抗剪切性能明显优于稀浆封层,而稀浆封层的防水性能好于同步碎石封层;层间抗...     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

为评价玄武岩纤维的掺入对沥青混合料性能的改善效果,通过动态剪切试验、拉伸试验对未掺玄武岩纤维和掺6%沥青质量的玄武岩纤维的沥青胶浆的抗剪性能、延展性以及AC-13C沥青混合料和掺玄武岩纤维的沥青混合料的路用性能展开研究。结果表明,纤维的掺入可改善沥青胶浆的抗剪切能力和高温稳定性;纤维掺量为沥青混合料质量的0.4%时,沥青混合料的高温稳定性、低温抗开裂能力、水稳定性等路用性能最优。     

微硅粉/粉煤灰复合改性水泥胶凝材料制备及性能研究

为了制备高流动性和高强度的水泥胶凝材料,该文以微硅粉和粉煤灰为外掺料,通过试验研究两种材料单掺和复掺对水泥浆体性能的影响,确定两种材料的合理掺量。试验结果显示:微硅粉会使浆体的流动性降低,合理的微硅粉掺量能明显提高浆体的前后期强度;粉煤灰能明显改善浆体的流动性,且掺量越多改善效果越显著;随粉煤灰掺量的增多,浆体前期强度逐渐降低,而后期强度先增大后减小,当粉煤灰掺量为12%时,后期强度最大;相比于单掺,两种材料复掺虽然降低了浆体的早期强度,但能明显提高浆体的流动性和后期强度,综合来看,复掺时当微硅粉和粉煤灰掺量分别为10%和12%时,浆体具有较好的后期性能。     

岩栓对隧道支撑功效之数值探讨

基于一非线性规则节理岩体组成模式,透过数值仿真途径探讨岩栓对于岩石隧道的支撑功效。所采用的岩体组成模式考虑岩石材料与节理面的力学特性以及节理面的空间分布,不仅可模拟节理岩体的完整应力应变曲线,亦可描述节理面所造成的强度与变形异向性。数值模拟结果发现,岩栓可增加特定位置的节理面正向应力,进而提高其强度与劲度,束制节理面移动与剪胀,发挥其对隧道的支撑功效。