破碎泥岩颗粒与钢护筒接触面往复剪切特性试验研究

通过改进的室内直剪仪,控制试样颗粒级配、干密度、含水率等,研究钢-土接触面剪切特性在不同往复剪切圈数下的变化情况。分别在法向应力100,200,300,400 k Pa条件下,记录不同剪切圈数下剪应力和法向位移的变化情况,引入摩尔-库伦准则分析了剪应力位移关系曲线、极限剪应力以及法向位移随往复剪切圈数的变化规律,发现剪应力位移关系曲线呈先急剧上升后趋于稳定的现象;随着往复剪切圈数的增加,极限剪应力和法向位移均有逐渐减小的趋势,且在一定的剪切圈数后趋于稳定;黏结力随剪切圈数的增加表现为先增大后减小最后趋于稳定,而内摩擦角则逐渐减小并趋于稳定。     

砂泥岩混合料的流变特性试验研究

针对砂泥岩混合料高填方工程的长期工后沉降问题,利用自行研制的土体饱水-疏干循环压缩试验系统,对4种混合比的砂泥岩颗粒混合料进行了考虑湿化作用的压缩流变试验,研究了轴向压力以及砂泥岩混合比对流变的影响,对试验后的试样测算了相应的颗粒破碎率,分析了颗粒破碎率与轴向压力及最终流变变形的关系。试验结果表明:最终流变量及颗粒破碎率与轴向压力之间均具有较好的线性关系,流变与时间的关系可近似地用幂函数表达,岩性组成对砂泥岩混合料的流变具有较大影响。     

骨架密实型低噪声路面的声振特性

为探讨骨架密实型低噪声路面的降噪机理,分别采用驻波管装置测试了SDQP路面的吸声系数,重复加载法测试了SDQP混合料的复合模量,轮胎/路面振动测试装置研究了轮胎在不同路面上的垂直振动衰减特性。结果表明SDQP路面与SMA路面的吸声系数没有明显的差异,在整个频段上吸声系数很小;SDQP混合料的动态模量随着橡胶颗粒掺量的增加呈下降趋势,而阻尼逐渐提高;轮胎在SDQP路面的衰减系数最大,且随着橡胶颗粒掺量的增加而增大,说明SDQP路面具有较好的阻尼减振降噪能力,吸声降噪性能并不占优。     

沥青混合料抗剪性能的三轴剪切试验

借助三轴剪切试验研究了沥青混合料的抗剪性能,采用简单性能试验考察了剪切疲劳作用的影响以及抗剪强度参数与车辙之间的相关性.研究发现:级配类型、沥青用量、沥青性质及试验温度对混合料抗剪强度有显著影响,抗剪强度随着荷戢作用次数的增加呈幂函数递减,抗剪强度参数与抗车辙性能之间呈良好的对数关系.结果表明剪切疲劳产生的流动变形是车辙产生的主要原因.     

温拌沥青混合料的压实特性与难易系数

为了研究温拌沥青混合料的压实性能及其可压实的难易程度,选用3种同品牌温拌沥青(ACMP1、ACMP2与ACMP3)和2种热拌沥青(70#基质沥青与SBS改性沥青),制备了AC-13C型沥青混合料,采用马歇尔击实试验,变化不同的击实次数和击实温度,测试了马歇尔试件的压实度和稳定度,分析了其变化规律,建立了压实度与击实次数的指数回归关系,引入了压实成长曲率因子,定义了压实难易系数。试验结果表明:沥青混合料的压实度随着击实次数的增加而呈指数增长,初期增长较快,后期较慢,且最终趋于稳定;在击实温度为90℃~150℃的范围内,压实度随着击实温度的升高呈线性增长;马歇尔稳定度随压实度增大呈线性增长变化,符合传统研究结果;温拌沥青混合料的压实难易系数比热拌沥青混合料降低了13.5%~18.5%,具有较小的压实难易系数,更容易压实。     

乳化沥青冷再生混合料抗剪特性试验研究

通过无侧限抗压强度试验和单轴贯入试验,研究了水泥用量、乳化沥青用量、乳化沥青类型和沥青旧料掺量对乳化沥青冷再生混合料剪切强度、粘聚力、内摩擦角等抗剪性能的影响。试验结果表明:随着水泥用量的增多,冷再生混合料的剪切强度、粘聚力和内摩擦角均增大,对于乳化沥青冷再生混合料,在设计时加入一定量的水泥有利于提高其抗剪性能;随着沥青用量的增加,冷再生混合料的剪切强度逐渐减小,粘聚力出现先增加后减小的趋势,内摩擦角变化不明显,乳化沥青的类型对其冷再生混合料抗剪参数影响不大;在同一温度条件下,随着旧料掺量的增加,冷再生混合料的剪切强度和粘聚力逐渐降低,内摩擦角变化不明显,对于冷再生混合料来说,为提高混合料的抗车辙能力,设计时应适当增加一定量的新集料。     

三类勘察场地地裂缝活动对地铁隧道的影响

以地铁隧道穿越西安三类勘察场地的地裂缝为研究原型,分析了地裂缝的发育特征;运用数值模拟方法,研究了三类场地地裂缝不同活动量值引起的地层应力场、破坏区域和位移场的变化特征,计算了地裂缝的影响区域范围,解析了地裂缝带活动对地铁隧道结构产生的破坏特征,并提出了相应的工程对策。研究结果表明:地裂缝活动造成其两侧地层的竖向应力呈近似反对称的分布形态,地层应力的变化增量随上盘沉降的增加而增大;通过综合分析位于地铁隧道拱顶和拱底埋深处地层的竖向应力变化特征,得到三类场地地裂缝上盘和下盘的主要影响范围分别为0~20m和0~15m,经对比验证,与物理模型试验结果一致;下盘靠近地裂缝的区域发生剪切破坏,且破裂逐渐向上扩展,最终形成一条与地裂缝呈18°夹角的剪切破坏包线,其中间包含的范围为剪切破坏的集中区域;地裂缝活动导致两侧土体发生位移突变,形成2个类似"活动楔体"的变形区域,且该区域范围逐渐扩大;上、下盘隧道的差异沉降随着地裂缝错动量的增加而增大,当地裂缝活动量达到20cm时,造成整体式地铁隧道呈"S"破坏形态;为适应三类场地地裂缝活动引起的大变形,建议地铁隧道结构采用分段设置特殊变形缝加柔性接头处理等措施进行设防。     

砂锥法和核仪法密度试验比较

笔者对密度试验的砂锥法和核仪法进行现场对比试验研究和应用评价,其工程背景为台湾台北市新店地区的路堤工程质量检验项目.采用现场密度试验的砂锥法、核仪法、及室内Proctor夯实试验等手段对其路堤一个施工段的多种辗压工况进行试验,获得了各个方法的试验结果.并对测试结果进行了比较分析.研究结果表明,施工路堤土密实度之大小与辗压机重量、频率及次数以及填土粗颗粒含量等相关:砂锥法、核仪法都是路基的密实度检测的可行方法.值得指出的是,核仪法之量测精度难以反映填土颗粒不同所致的密度差异现象,且与压实时最佳碾压次数的相关性较小.     

废旧橡胶颗粒改性沥青混合料力学性能研究

为加强永久性路面建设,提高气候温度易变地区沥青路面路用性能,本文对掺60目废旧橡胶颗粒改性沥青混合料进行研究。测定不同橡胶颗粒掺量（12%、 14%、 16%和18%）对改性沥青基本性能的影响;通过冻融劈裂试验和小梁弯曲疲劳试验测定沥青混合料力学性能。结果表明,随着橡胶颗粒掺量增加,改性沥青质地变硬,黏性逐渐增大,交联作用逐渐增强。当采用AC-16型级配,最佳油石比为6.0%,橡胶颗粒掺量为16%制备试件,混合料冻融劈裂强度比和疲劳寿命最大,具有较好的力学性能。     

砂锥法和核仪法密度试验比较

笔者对密度试验的砂锥法和核仪法进行现场对比试验研究和应用评价，其工程背景为台湾台北市新店地区的路堤工程质量检验项目．采用现场密度试验的砂锥法、核仪法、及室内Proctor夯实试验等手段对其路堤一个施工段的多种辗压工况进行试验，获得了各个方法的试验结果．并对测试结果进行了比较分析．研究结果表明，施工路堤土密实度之大小与辗压机重量、频率及次数以及填土租颗粒含量等相关：砂锥法、核仪法都是路基的密实度检测的可行方法．值得指出的是，核仪法之量测精度难以反映填土颗粒不同所致的密度差异现象，且与压实时最佳碾压次数的相关性较小。     

相变沥青混合料调温效果及路用性能研究

为掌握相变沥青混合料调温效果及其路用性能,制备PEG2000/硅溶胶相变材料,研究其配比和掺量对沥青混合料调温效果的影响,进而就相变沥青混合料路用性能进行试验分析.结果表明:温度高于40℃后,PEG2000/硅溶胶相变材料能有效降低沥青混合料高温持续时间,且降温效果随相变材料中PEG2000比例提高呈先提高后降低趋势,随相变材料掺量增加呈线性提高趋势;沥青混合料升温过程中,其高温稳定性随相变材料掺量增加逐渐提高,而沥青混合料升温稳定后,高温稳定性随相变材料掺量增加逐渐降低;沥青混合料低温抗裂性随相变材料掺量增加呈先变好后变差趋势,掺量为3％时,低温抗裂性最优,水稳定性则随相变材料增加逐渐下降;推荐采用PEG2000与硅溶胶比例为5:10、掺量为3％制备相变沥青混合料,此时调温效果优良,且各项路用性能满足规范要求.     

基于正交试验的钢纤维水泥混凝土路面配合比的优化设计

通过设计正交试验,利用趋势图法分析砂的质量分数、纤维的体积分数、水灰质量比等各因素对混合料抗折强度的影响规律;采用极差法得出各因素对混合料强度的影响程度,最终确定了混合料的最佳配合比,研究成果可为工程建设实践提供参考。     

压实对AC-20沥青混合料性能影响研究

为对比分析不同成型方式对AC-20 沥青混合料性能的影响规律,基于3种不同类型的AC-20混合料级配类型,分别采用马歇尔法和旋转压实法制备AC-20混合料试样,测试其高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,分析压实方式对AC-20混合料性能的影响规律。 结果表明,随着压实次数增加,AC-20混合料的最佳油石比呈现逐渐降低的趋势;而相同压实次数下,使用旋转压实法制备的混合料的最佳油石比略小于使用马歇尔法制备的混合料的最佳油石比;经压实125次制备的试样的马歇尔稳定度、动稳定度、抗弯拉强度、破坏应变以及冻融劈裂强度比,相较压实次数75次的试样分别提升了20%、18%、4%、3%和2%;相同压实次数下,旋转压实法制备的试样的马歇尔稳定度、动稳定度、抗弯拉强度、破坏应变以及冻融劈裂强度比,相对于压实次数75次的试样分别提升了13%、15%、10%、5%和2%。     

LB-10型冷补沥青混合料的制备及性能

为研究沥青冷补液各组分变化对冷补沥青混合料性能的影响,制备了冷补液组分设计不同的LB-10型冷补沥青混合料,研究了不同抗剥落剂掺量、沥青与柴油比例、冷补剂掺量对其施工和易性、马歇尔性能与水稳定性的影响规律.研究发现,随着抗剥落剂掺量的增加,混合料的贯入强度与马歇尔稳定度逐渐增大,柴油挥发率逐渐减小;而浸水残留稳定度呈先增加再减小的规律,在抗剥落剂掺量为0.36％时达到最高,为89.2％.随着沥青与柴油比例的增大,混合料贯入强度与浸水残留稳定度逐渐增大,且当沥青与柴油比例大于80:14后,混合料马歇尔稳定度明显增强,高于7 kN,但施工和易性下降.随着冷补剂掺量的增加,混合料贯入强度逐渐增大,而柴油挥发率、马歇尔稳定度与浸水残留稳定度随掺量的增加呈先减小再增加的规律,在掺量为1.7％时浸水残留稳定度达到最高,为89.6％.综合考虑冷补沥青混合料的施工和易性,马歇尔性能及水稳定性,应控制冷补液中沥青与柴油比例为78:20,冷补剂掺量为1.7％,抗剥落剂掺量为0.36％.     

硫磺改性沥青应用技术

硫磺与沥青有很好的相容性,与集料有很好的粘结性,拌和过程中在骨料的剪切下,使硫磺以非常细的颗粒均匀地分散在沥青中,部分呈化学结合,在沥青中溶解,在沥青相中分散,可以使粘稠的沥青变的稀释,最终形成结晶,达到改性的结果。使用添加硫磺的胶结料拌和出的混合料,使结构抗压、抗裂性增强,提高沥青路面的高温抗车辙性能,协助改善低温性能,提高混合料的水稳定性。     

硫磺改性沥青应用技术

硫磺与沥青有很好的相容性,与集料有很好的粘结性,拌和过程中在骨料的剪切下,使硫磺以非常细的颗粒均匀地分散在沥青中,部分呈化学结合．在沥青中溶解,在沥青相中分散,可以使粘稠的沥青变的稀释,最终形成结晶,达到改性的结果。使用添加硫磺的胶结料拌和出的混合料,使结构抗压、抗裂性增强,提高沥青路面的高温抗车辙性能,协助改善低温性能,提高混合料的水稳定性。     

级配对泡沫沥青冷再生混合料水稳定性的影响

为优化泡沫沥青就地冷再生混合料级配,研究了水泥、机制砂和19～26.5 mm粗集料对冷再生混合料水稳定性的影响。结果表明:随着水泥用量增加,冷再生混合料水稳定性能逐渐增加;随机制砂掺量增加,冷再生混合料水稳定性能先增大后减小;随19～26.5 mm粗集料用量增加,冷再生混合料高温稳定性能,先增加后减小,当19～26.5 mm粗集料掺量为10%～20%时,与不掺新集料相比,残留稳定度、冻融劈裂强度均有所提高;基于水稳定性进行级配优化时,应优选考虑掺加1.5%水泥和10%～20%的19～26.5 mm粗集料,其次可以根据再生需要选择机制砂掺量。     

沥青混合料疲劳自愈合特性研究

沥青混合料具有疲劳自愈特性.通过室内四点弯曲疲劳试验,采用“疲劳-愈合-再疲劳”的试验方式和单因素对比分析的方法,探究了养护时间、温度、集料级配及沥青胶结料种类对沥青混合料的自愈合特性的影响,并建立愈合指标函数.结果表明：沥青混合料自愈合效果呈时间依赖性,即随养护时间的增加,自愈合效果增强,且初期愈合速度较快;在一定温度范围内,随温度提高,沥青混合料自愈合效果增强;70#基质沥青混合料的短期自愈合能力优于SBS改性沥青混合料;PA-13型沥青混合料自愈合能力优于AC-13型沥青混合料.同时,从混合料组成特点及沥青微观结构等方面剖析了各因素影响机理.     

整体式斜交连续梁桥抗震性能

采用SAP2000软件建立了某整体式斜交连续梁桥的三维有限元模型,通过非线性时程分析,研究了整体式斜交连续梁桥在地震作用下的受力特性及抗震性能,并探究了跨数、斜交角、台后土密实度和墩高等主要结构及基础参数对该类桥梁地震响应的影响。研究结果表明:整体式斜交连续梁桥中震害变形主要集中于桥台桩,桩顶截面在峰值加速度为0.4g的地震作用下形成塑性铰时,墩顶支座无破坏,且桥墩几乎无损伤;桥台桩位移及纵桥向弯矩的最大值均位于桩顶,而横桥向弯矩最大值可能位于桩顶或桩身反向弯矩峰值处;随着跨数的增加,整体式斜交连续梁桥的地震响应尤其是墩顶支座剪切应变及桥面转角明显增大,当跨数由单跨增加到4跨时,地震响应均增加了1倍以上,墩顶支座剪切应变甚至增加近2倍;随着斜交角的增加,桩顶纵桥向位移、桩顶截面屈服面函数值及中跨转角明显增大,斜交角为60°时,桩顶纵桥向位移增加了3倍以上,斜交角为45°时,墩顶支座剪切应变最大;随着台后土密实度的增加,各构件纵桥向位移响应与墩顶支座的纵向剪切变形降低,桥台桩、桥墩纵桥向位移及墩顶支座纵向剪切变形分别减小了12.9%、9.3%和9.5%;随着墩高的增加,墩顶位移明显增加,而支座剪切应变明显降低,但桩顶位移及桩顶截面屈服面函数值几乎不变;当墩高从4 m增大到9 m时,墩顶漂移率增大了42.1%,墩顶支座剪切应变减小了57.5%。      

基坑开挖卸荷对已建隧道影响分区的研究

对基坑开挖影响周围既有隧道变形机制进行了分析,利用FLAC3D有限差分法模拟了基坑开挖过程中既有隧道洞周的变形和受力情况。结果表明:当隧道位于基坑正下方时,随净距的减小,洞周竖直向和水平向位移均逐渐增大且竖直向位移增大值大于水平向,隧道两侧向内收敛,即拱圈成竖向"鸭蛋"型变化趋势;当隧道位于基坑斜下45°方向时,因开挖卸荷作用,隧道产生了整体斜向上45°方向位移,即靠近基坑内方向移动,隧道衬砌位移变化呈非对称型分布;当隧道位于基坑右侧水平方向时,左半洞周受开挖影响明显,左半部分位移明显大于右半部分。最后,结合规范规定的隧道变形控制标准,考虑无支护条件下进行基坑开挖,将坑外变形控制区划分为敏感区、较敏感区、不敏感区,供类似工程参考。