反复冻融作用下粉质黏土的微观分形特征研究

粉质黏土作为一种常用的路基填料,受冻融循环作用的影响后其微观结构的变化直接导致路基强度的改变。为研究多次冻融后土体力学强度与微观结构的关系,以东北地区粉质黏土为研究对象,进行不同冻融循环次数下土体的扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)及无侧限抗压强度试验。基于分形理论,分别计算土体颗粒、孔隙三维分形维数,并据此建立分形维数与力学强度的关系公式。研究结果表明:随冻融次数的增加,土体颗粒重新排列,整体性受到破坏,孔隙体积呈波动上升的趋势;试样含水量升高后,5~20μm孔径的孔隙含量逐渐减小,而0.3~5μm孔径孔隙含量增加;分形维数很好地反映了冻融循环过程中土体微观结构的变化特点,由分形维数与无侧限抗压强度构建的回归方程得知,分形维数越大,土体强度越大。     

冰碛土和冰水堆积物填料颗粒形状特征分析

土体颗粒形状特征对填料的工程特性影响显著。采用光学显微镜照相技术获取冰碛土和冰水堆积物填料颗粒大样本的随机二维平面投影,运用数字图像处理技术测得其几何参数,得到用于描述颗粒轮廓形状和棱角性的形状指数;基于数理统计和分形理论,分析各粒径组冰碛土和冰水堆积物颗粒轮廓形状和棱角性形状指数的分布特征,讨论粒径组间颗粒形状指数离散性及颗粒形状的分形特性。研究表明:冰碛土和冰水堆积物均呈块状且棱角性相当,冰碛土颗粒块体性更强;轴向系数表征颗粒轮廓形状优于长宽比,棱角性系数对颗粒棱角性描述优于粗糙度;冰碛土颗粒分形维数主要集中在0. 966 1～1. 281 6,冰水堆积物分形维数主要集中在0. 974 3～1. 454,两种填料颗粒在2～10 mm粒径范围内分形特征最为显著。     

埃塞俄比亚铁路火山渣填料颗粒形状特征分析

火山渣是火山岩浆喷发所形成的外观不规则、内部多孔隙的颗粒体,颗粒形状特征深度影响材料工程性质。通过光学显微照相技术获得埃塞俄比亚铁路火山渣填料颗粒的平面投影图像,运用数字图像处理技术测得其几何参数,进而获得用于描述颗粒轮廓形状和棱角性的形状指数。基于数理统计分析方法,讨论粒径变化对颗粒轮廓形状和棱角性的影响规律,进行颗粒形状指数变化在粒径间的显著性检验和粒径内的离散性分析。研究结果表明:火山渣是一种呈块状且表面粗糙的颗粒材料;表征颗粒轮廓形状的轴向系数和长宽比随粒径变化不显著,颗粒轮廓形状差异不大,反映颗粒棱角性的棱角性系数、粗糙度、分形维数随粒径减小而增大,颗粒表面棱角性增强;轴向系数和棱角性系数的检验统计量F值与变异系数的幅值变化较对应的长宽比和粗糙度、分形维数更为明显,对颗粒轮廓形状和棱角性特征有更高的辨识度。     

易崩解岩石膨胀性试验研究

膨胀岩吸水膨胀、失水收缩是造成工程灾害的主要原因之一。采用自主研制的易崩解岩石饱和吸水率测试装置,对不同地区、不同膨胀性的易崩解岩石进行饱和吸水率试验,同时结合自由膨胀率、膨胀力、蒙脱石含量、阳离子交换量等膨胀性指标对岩石进行膨胀性判定。对典型样品通过X射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜等测试手段,探究膨胀岩崩解特性及原因。研究表明,采用易崩解岩石饱和吸水率测试装置得到的饱和吸水率能够对岩石的膨胀性进行有效评价。同时发现,试样的矿物组成、结构特征、胶结状态、孔隙率能够很好地反映其膨胀崩解性。     

浅埋软岩隧道围岩变形的分形结构分析

运用分形理论,对湖南省张家界市长茂山铁路隧道开挖过程中围岩的变形特征进行了分析。结果表明:软岩隧道围岩变形在时间上具有分形特征,并且表现出很好的自相似性;在相同埋深条件下隧道拱顶变形量的时间分形维数最大,拱肩次之,边墙最小;当隧道埋深≤14 m时隧道拱顶变形量的时间分形维数具有随埋深的增大而线性增加的趋势;当埋深14 m时隧道拱顶变形量的时间分形维数趋于稳定,受埋深的影响很小。     

膨胀土干湿循环试验研究

研究目的:通过中等膨胀土扰动击实样品的不同干湿循环路径,进行1~12次的干湿循环试验,探讨抗剪强度、膨胀率、膨胀力与干湿循环路径、循环次数的关系,明确干湿循环的试验条件以及干湿循环特征循环参数,从而为膨胀土边坡稳定性分析提供干湿循环试验依据。研究结论:(1)中等膨胀土扰动击实试样的干湿循环试验,随着干湿循环次数的增加,抗剪强度随之减小,经过5次干湿循环后,抗剪强度收敛趋于稳定;(2)经干湿循环后,膨胀土的膨胀率和膨胀力均具不可逆性,随着干湿循环次数增加而随之减小,5次干湿循环后膨胀率和膨胀力收敛趋于稳定,5次干湿循环可以作为干湿循环试验的特征循环参数;(3)本研究成果可作为干湿循环的标准试验方法,为膨胀土边坡稳定性分析提供依据。     

浩吉铁路膨胀岩高边坡降雨入渗稳定性分析

浩吉铁路卢氏盆地第三系弱胶结膨胀性极软岩边坡高度大、段落长、风险高,膨胀岩高边坡稳定性便成为控制性工程技术问题.以卢氏站103 m高的膨胀岩边坡为例,结合膨胀岩微观结构、膨胀力、干湿循环强度等力学试验成果,开展降雨和干湿循环等极端条件下边坡稳定性分析.研究结果表明:膨胀岩边坡工程设计需采取分级预加固、坡面锚固、系统防排水措施相结合的设计理念;膨胀岩剪切强度随着干湿循环次数的增加而不断减小,在干湿循环达到8次后剪切强度基本稳定;降雨和干湿循环作用下,锚索受力明显持续增加,锚固桩受力变化不明显,锚固桩对膨胀岩边坡变形和稳定的控制效果更为明显和有效;随着降雨和干湿循环次数的增加,边坡安全系数逐渐降低并趋于稳定,最终边坡安全系数为1.30,长期条件下边坡处于稳定安全状态.研究成果可为工程安全施工和健康运营提供相关理论依据和技术支持.     

干湿循环作用下不同密实状态粉土压缩特性试验研究

以江苏省新沂地区粉土为研究对象，对经过不同干湿循环次数(N_wd)的粉土试样开展侧限压缩试验，研究干湿循环作用对不同密实状态粉土压缩特性的影响。结果表明：不同密实状态下粉土孔隙比总体上随着干湿循环次数的增加而减小，压实系数越高，粉土压缩指数随干湿循环次数的线性增加规律越明显；长期干湿循环作用(N_wd≥3)对粉土侧限压缩应变影响较大，粉土压实系数越高，其侧限应变出现峰值时的干湿循环次数越多；低压实系数下粉土在压力100～200 kPa时的压缩模量总体变化规律与割线模量一致，出现了较大的波动性，波动数据点位于两个指数函数包围的区域内；随着压实系数的增加，粉土的压缩模量及割线模量波动性减弱，均与干湿循环次数间呈指数函数关系。     

肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土特性试验与边坡防护研究

本文通过室内膨胀率试验和剪切试验,探究了肯尼亚蒙巴萨地区重塑膨胀土的膨胀特性和抗剪强度特性,分析了初始含水率、初始干密度及干湿循环效应对其特性的影响,并提出针对该地区膨胀土边坡防护工程的相关建议。研究表明:(1)随膨胀土初始干密度的增加,膨胀率呈线性关系增大,黏聚力呈指数关系增大;(2)随膨胀土初始含水率的增加,膨胀率呈分段线性关系降低,黏聚力和内摩擦角呈线性关系降低;(3)干湿循环效应使得土体黏聚力出现大幅度的衰减。     

红层泥质岩循环干湿风化下变形特性试验研究

泥质岩土石料填筑体因风化引起的工后变形沉降破坏,已成为道路等土建设施成败的关键。基于此,对泥质岩烘干与浸水循环条件下,侧向自由与侧向约束下的膨胀与收缩变形特征进行试验研究,研究结果表明:通过无侧限状态下,自然风干的试样与加热带加速风干的试样变形特征对比可知,加热带加速风干过程不影响试样干湿过程中整体的体积变形趋势,同样可以体现泥质岩试样在自然状态下循环干湿的变化特征;通过加热带风干条件下,无侧限和有侧限约束下的试样对比可知,约束条件不影响试样过程中整体的体积变形趋势;泥质岩在循环干湿风化过程的单次浸水和单次风干过程的体积变形特征与岩石受荷蠕变特征相似,并提出类Kelvin膨胀及收缩模型,与试验数据拟合效果良好;自然风干泥质岩试样在循环干湿风化过程中随干湿次数的增加,体积变形量逐渐增大,循环干湿过程中试样变形稳定所需时间主要取决于试样内部裂隙的扩展情况。     

自密实混凝土浇筑成型方向对 新老混凝土界面黏结抗剪强度的影响

针对自密实混凝土加固既有混凝土结构时存在不同方位的黏结界面,为研究其对新老混凝土界面剪切强度的影响,设计具有不同混凝土浇筑成型方向的Z型黏结试件进行直剪试验,探究自密实混凝土浇筑成型方向、混凝土强度和界面处理方式等对黏结试件破坏形式和抗剪强度的影响,并探讨不同浇筑成型方向影响下新老混凝土黏结界面抗剪强度计算方法。研究结果表明:混凝土浇筑成型方向对界面抗剪强度影响显著,新混凝土从老混凝土顶面浇筑的效果最好,侧面浇筑次之,底面浇筑最差,差值最大多达到顶面浇筑试件抗剪强度的50%。一定范围内增大新混凝土强度能有效提高黏结界面抗剪强度,底面浇筑时效果尤为明显;当新老混凝土强度相差较大时,继续提高新混凝土强度作用不大。基于本试验结果,建议新老混凝土强度差宜控制在2个标号以内。界面处理方式对其抗剪强度的影响依赖于新老混凝土强度和新混凝土浇筑成型方向。本试验中,II类界面对于强度相同的新老混凝土界面抗剪强度影响不大,但能提高不同强度的新老混凝土界面抗剪强度,尤其是底面浇筑和侧面浇筑的界面。     

5G在城市轨道交通中的应用前景分析

ZOU Jinbai;ZHANG Kebo;HONG Xiang;ZHANG Haijuan(School of Railway Transportation, Shanghai Institute of Technology,201418, Shanghai, China)     

赤石特大桥索塔三分力系数识别与抗风时程分析

介绍风速时程模拟方法,特别针对谐波合成法进行论述。以赤石特大桥为例,采用Fluent软件进行-4°～4°攻角范围内特定截面的三分力系数模拟分析,结果表明,当攻角为1°时,阻力系数最大。根据现场采集的风速样本,针对5号塔进行抗风时程分析,研究结果表明:采用不同的计算标准,动力系数结果并不一致,甚至当以横桥向弯矩为标准,脉动风荷载作用下索塔没有表现出动力放大效应;在桥面脉动风荷载作用、塔顶脉动风荷载作用下,塔顶的最大位移、索塔底部最大应力均在容许范围之内;索塔横桥向刚度远大于顺桥向,抗风分析应以顺桥向为主;采用不同的标准计算动力系数结果不同,进行拟静力分析时建议采用动力系数的最大值。     

基于极限分析的 进尺对隧道掌子面稳定性影响

为了分析进尺对隧道掌子面的影响,基于极限分析法推导掌子面稳定安全系数的公式,并同Vermeer公式做对比分析,进行参数影响规律分析。研究结果表明:低黏聚力围岩,除了采用短进尺外,必须要采取加固措施,提高围岩强度;随着黏聚力提高,内摩擦角的增大,各进尺下稳定安全系数提高。随着开挖高度的增加,稳定安全系数降低,在较小开挖高度下,更能体现短进尺对稳定安全系数的作用。随着进尺的增加,拱效应开始发挥时的临界覆跨比C/D随着进尺的增大而增大;大进尺下,需要更大的埋深才能使得破坏不扩展至地表。各进尺下稳定安全系数随着重度的增加而降低;局部破坏下,地表超载对稳定安全系数没有影响;破坏波及到地表时,不同进尺下,稳定安全系数随着地表超载的增大而降低。     

面向列控系统安全软件黑盒测试的 危险分析方法

针对高速铁路列控系统安全软件黑盒测试中对危险事件的可测性、全面性和优先性的需求,研究能够生成有效危险事件测试集的危险分析方法。根据列控系统接口交互信息的类型及特点,改进HAZOP的引导词及节点参数并进行接口危险辨识;然后利用风险矩阵评估接口危险事件的风险等级,提出面向安全软件黑盒测试的接口危险分析方法—HAZOP-I;将该方法应用到CTCS-3级列车运行控制系统运行场景中。研究结果表明:该方法能够为列控系统安全软件黑盒测试提供满足需求的危险事件测试集。     

基于乘客心理体验的地铁车站空间优化设计

地铁车站空间环境影响着出行群体的心理状态和出行体验。基于乘客心理体验优化地铁站空间设计是提升地铁设计品质的新课题。从阐释地铁车站乘客心理体验的内涵入手,总结了乘客心理体验的四个方面:通达性,便捷性,舒适性,文化性。据此分析了地铁车站空间在乘客心理体验方面的现存问题,继而对地铁车站空间设计提出了对应的优化设计建议,以期为推进地铁车站建设的良性发展提供借鉴。     

超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析

为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。     

含水率与粒径对非饱和 砂土动力特性影响的试验研究

利用WF循环单剪试验系统进行3组单一粒径和2组级配含水率为7.2%～16.2%的非饱和重塑砂土在正应力25,50,100,200和300 kPa下的循环剪切试验,对比分析含水率与粒径对非饱和砂土动力特性的影响规律。试验结果表明:单一粒径砂土与级配砂土的动剪模量随着含水率的增大均先增后减,而阻尼比随含水率的增大均较为稳定;较小粒径的单一粒径砂和级配砂动剪模量更大,而阻尼比更小;粒径分组相同的级配砂,其动剪模量大于单一粒径砂,但是其阻尼比较小;5组试样中,粗砂的阻尼比最大,级配中砂的动剪模量最大。     

不锈钢纤维对超高性能混凝土的 性能影响研究

通过抗压强度、抗折强度、弹性模量和荷载挠度曲线试验,研究不锈钢纤维对UHPC力学性能的影响;通过氯盐浸泡干湿循环试验,研究不锈钢纤维和镀铜钢纤维对UHPC耐锈蚀性能的影响。实验结果表明:不锈钢纤维对UHPC的抗压强度、抗折强度和弯曲韧性有显著的改善作用;当不锈钢纤维掺量为2%时,UHPC的抗压强度最高;在满足工作性能的前提下,不锈钢纤维的掺量和长径比越大,UHPC的抗压强度、抗折强度越高,弯曲韧性越好;不锈钢纤维的掺入,可提高UHPC的弹性模量;在氯盐浸泡干湿循环条件下,掺不锈钢纤维的UHPC几乎不会发生锈蚀现象,而掺镀铜钢纤维的UHPC经过1次干湿循环后表面会出现锈渍,并随着干湿循环次数的增加,掺镀铜钢纤维的UHPC表面会发生严重的锈蚀现象。     

状态观测器参数对磁浮车辆悬浮稳定性影响的仿真研究

为研究磁浮车辆悬浮控制器的状态观测器参数对悬浮稳定性的影响,解决磁浮车辆悬浮不稳的问题,建立单电磁铁与柔性轨道梁的耦合模型。通过对悬浮系统传递函数的研究,得到速度激励信号频率与悬浮系统对轨道梁的功率输出的关系曲线,并得到状态观测器参数对系统性能的影响规律。由此得出结论,通过绘制"悬浮系统对轨道梁的振动能量输出功率"与"轨道梁主频率"间的关系曲线,即可得到不考虑轨道梁阻尼时,悬浮系统可适应轨道的临界参数。