地铁工程中砾质黏土热物理指标的相关性分析

收集及整理深圳地铁2号线沿线地层导热系数、导温系数和比热容等热物理指标原始数据,对砾质黏土热物理性质进行分析,对影响砾质黏土热物理指标的因素进行相关性统计,给出砾质黏土热物理指标比热容和导热系数与其三相比例指标(含水量、孔隙比、密度)的计算公式,为热物理参数在地铁工程勘察、设计中的合理获取提供了一种新途径。     

南京地铁（融）土热物理参数试验研究

在南京地铁地基勘察阶段取原状土样进行室内土热物理参数测试和土工试验.土热物理参数中的比热容采用差示扫描量热仪DSC-6测试,导热系数采用TC Probetm热导仪测试,导温系数通过计算得到.对土热物理参数与一般土工参数间的关系分别进行回归分析.结果表明:南京地基黏性土样热物理参数分别与含水率、湿密度、孔隙比、液性指数、压缩模量、标贯6个一般土工参数的一元回归模型的相关系数的在0.93左右,说明热物理参数与一般土工参数具有密切相关关系;热物理参数与塑性指数、孔隙比、湿密度3个一般土工参数的三元回归模型的相关系数分别为0.866 5,0.824 4,0.685 1,说明热物理参数与前两者属强相关关系.     

超长地铁联络通道水平冻结温度场变化规律分析

掌握了超长地铁联络通道冻结温度场的变化规律,就能够预测分析地层冻结温度场,可提前判断冻结壁发展状况。以福州地铁2号线某区间超长联络通道冻结施工为例,建立三维有限元数值计算模型,通过对比分析冻结阶段的数值模拟分析结果与实测数据,验证了计算模型的准确性。基于该数值计算模型,研究了初始地温、导热系数、比热容对该温度场影响的规律。结果表明:冻结温度场变化主要分为温度快速下降与相变阶段、温度下降、土体温度稳定3个阶段;冻结壁交圈时间与初始地温、比热容近似呈线性递增关系,初始地温每升高5℃,交圈时间延长2d,交圈时间随比热容增加而延长;冻结壁交圈时间与导热系数呈负相关,导热系数每增高10%,交圈时间缩短1d。     

兰州新区大厚度湿陷性黄土宏细观参数试验研究

为了探明兰州新区大厚度黄土宏、细观参数随土层埋深的变化情况,在现场采取原状土样,开展室内物理力学参数试验和电镜扫描测试,研究其宏观物理参数和微观结构参数随土层埋深的变化规律,并将室内试验和现场测试得到的自重湿陷系数进行对比分析。研究结果表明：原状黄土的基本物理参数均随深度呈规律性变化,随着埋深增加,上覆土压力增大,黄土的含水率和干密度呈线性增加,渗透系数、孔隙比和自重湿陷系数明显减小。深度由2 m增加至30 m时,含水率、干密度分别增加18.46%,29.23%,孔隙比从1.08减小至0.71,自重湿陷系数由0.142降至0.006。不同深度处黄土中各矿物成分的含量基本一致,石英含量均为最高(53.90%～59.52%),伊利石含量次之,白云石、绿泥石含量较少。通过扫描电镜试验可知,兰州新区黄土的物理参数和微观结构具有较好的对应关系。浅层黄土大孔隙发育,易遇水而破坏,产生湿陷变形。随着深度增加,黄土中挤密镶嵌结构越来越发育,大孔隙结构减少,表现为干密度增加,孔隙比减小,湿陷性减弱。室内试验和现场测试得到该场地的自重湿陷下限深度大致相当,在地面以下22 m左右。现场试验和室内试验测得的自...     

伊朗德伊高速铁路亚硫酸盐渍土盐胀特性试验研究

伊朗境内德伊(德黑兰—伊斯法罕)高速铁路沿线不同类型的粗颗粒盐渍土较多。采用德黑兰天然盐渍土制备土样,保持土样的最优含水率、颗粒级配、温度等基本物理参数不变,改变含盐量进行盐胀试验,研究亚硫酸盐成分构成对土样盐胀特性的影响。试验结果表明,当含盐量从0.5%增加到4.0%时,土样的盐胀量随亚硫酸盐含量的增高而降低,含盐量越高这一趋势越明显,特别是含盐量为4.0%时,亚硫酸盐土样与纯氯化钠土样的盐胀系数接近;通过拟合分析得出盐胀系数与含盐量、温度之间的关系。     

青海地区重塑黄土力学性能影响因素分析

为了研究黄土的抗剪强度指标与含水率和压实系数的关系,对不同含水率和不同压实系数下的重塑黄土进行了室内三轴剪切试验。试验结果表明:各种压实程度不同的重塑黄土黏聚力均随含水率呈抛物线形变化,可用二次多项式表示;内摩擦角随含水率增大呈线性减小;不论含水率的大小,重塑黄土黏聚力均随着压实系数的增大而增大,可用二次多项式表示。分析了重塑黄土力学特性影响因素,可为青海地区黄土工程的设计、施工提供指导。     

关岭组一段泥岩全风化层剪切力学试验研究

研究目的:三叠系中统关岭组第一段(T2g1)泥岩全风化层富水后易发生软化,导致剪切力学性能降低。为研究泥岩全风化富水后的力学性能,本文以三叠系中统关岭组第一段(T2g1)泥岩全风化层为研究对象,通过室内试验建立天然含水率及天然孔隙比与力学指标之间的关系。研究结论:(1)随天然含水率的增大,内摩擦角降低,且呈二次多项式关系;(2)天然孔隙比越小,随天然含水率增大,内摩擦角降低的幅度增大;(3)随天然含水率的增大,凝聚力呈线性降低;天然孔隙比越小,随天然含水率增大,凝聚力降低的幅度变大;(4)当天然含水率为40%～65%时,随天然含水率的增大,内摩擦角降低,且天然含水率越小,随天然孔隙比增大,凝聚力降低的幅度增大;(5)当天然含水率大于65%时,随天然孔隙比增大,内摩擦角呈先增大后减小二次多项式函数变化关系;(6)随天然孔隙比的增大,凝聚力呈线性降低;(7)当天然含水率为50%～55%时,随天然含水率增大,凝聚力降低的幅度较大;(8)本研究成果可为类似地层工程地质问题处理提供参考。     

关中地区重塑黄土强度特性三轴试验研究

利用应变控制式真三轴仪对陕西关中地区非饱和重塑黄土进行了固结排水常规三轴剪切试验,研究压实系数和含水率对重塑黄土强度变形特性的影响。研究结果表明:重塑黄土的抗剪强度随着压实系数和围压的增大而增强,应力应变曲线从弱硬化型向强硬化型转变并向应变软化型发展;抗剪强度随含水率的升高而降低,应力应变曲线以应变硬化型为主;压剪破坏形态呈剪胀性,压实系数和含水率越高,剪胀性越明显;压实系数对黏聚力和内摩擦角影响较大,对黏聚力影响尤为明显;含水率对黏聚力影响明显,对内摩擦角影响不大。     

黄土的透气性、气相运动及影响

研究目的:包气带黄土边坡等不良地质问题及独特地貌形态,均与土的含水率有密切关系,包气带铁路路基以及其它地基基础工程出现的变形等问题,亦往往与土的含水率变化有一定联系。本文旨在通过分析包气带液相水的运动、液相水与气相水分的转化、气相运动对含水率的影响,揭示包气带黄土含水率变化的机理及影响因素,深化对黄土以及其它土类物理力学性质变化原因的认识,为合理解释黄土地貌、工程地质方面表现出的特殊性提供新的观点和思路。研究结论:(1)包气带土的含水率受气相运动、降水渗入、液相水在重力作用下下渗等共同影响,并进而影响土的物理力学特征等;(2)影响包气带气相运动的主要因素是土的透气性、气相与大气的相对湿度、气相与大气的压力差等,西北黄土等地区半干旱-干旱气候环境下,包气带气相运动对含水率的影响一般占据主导地位;(3)土的透气性是土的渗透性、可压缩性等之外另一重要的特征;(4)黄土较高的孔隙比、所处干旱-半干旱的气候环境,导致具有较高的透气性与透水性、较强烈的气相运动、较低含水率、较高的强度,包气带黄土的气相运动影响黄土的强度等基本特征及各种不良地质作用,且是其独特地貌形成的主要原因之一;(5)本文研究内容主要用于工程地质与水文地质勘察等方面。     

基于热网络法的高速列车齿轮箱热平衡温度计算分析

将高速列车齿轮箱各零件转换为温度节点,建立高速列车齿轮箱热网络模型;计算高速列车齿轮箱零件热功率损失与热传递过程中的热阻,使用Matlab求解热网络模型,得到高速列车齿轮箱体内各节点的热平衡温度;并计算高速列车齿轮箱输入转速、润滑油粘度、箱体材料导热系数对高速列车齿轮箱关键零件热平衡温度的影响。结果表明:高速列车齿轮箱轴承、齿轮、润滑油的热平衡温度随着高速列车齿轮箱输入转速的增加而升高,随着润滑油粘度的增加而升高,但随着箱体导热系数的增加而降低。     

传热系数及围岩条件对寒区隧道温度场影响

研究目的:以2022年冬奥会重大交通保障项目金家庄特长螺旋隧道为依托,通过现场实测、理论分析和COMSOL数值模拟相结合的方法,建立隧道围岩区的随机裂隙模型,研究传热系数、围岩初始温度、导热系数和比热容对温度场的影响,并建立围岩初始温度与保温层设计厚度间的数学关系式.研究结论:(1)围岩导热系数和初始温度对径向温度场的...     

冻融循环作用对黄土力学性质损伤的试验研究

通过对陕西杨凌Q₃黄土进行不同初始含水量、不同低温温度及不同冻融循环次数条件下的静三轴剪切试验,揭示不同初始含水率、不同低温温度及不同冻融循环次数对黄土力学性质影响的过程与机理,基于极限平衡法建立冻融循环作用下强度参数的损伤模型。研究结果表明:黄土强度参数随冻融循环产生劣化,黄土的黏聚力c开始时冻融循环劣化效应强烈,在经过5⁷次冻融循环后,黏聚力达到一个稳定值,当含水量很高时黏聚力下降不明显,内摩擦角φ随冻融循环次数无明显变化;建立的强度参数值随冻融循环次数增加的损伤模型能够很好地反映冻融循环作用下黄土抗剪强度的折减劣化规律,该损伤模型对冻融损伤作用下黄土地区的工程设计与施工具有指导和借鉴意义。     

冻融环境浅埋砂质黄土隧道围岩变形规律研究

研究目的:黄土因其结构性工程性质特殊,其中砂质黄土受冻融作用的影响尤为敏感,浅埋砂质黄土隧道施工过程中在冻融循环作用下发生各类病害屡见不鲜.本文以银西高铁惠安堡黄土隧道洞口段现场监测结果为基础,进行冻融条件下砂质黄土的参数试验,配合数值模拟等方法,得到这种不良地质条件下隧道围岩变形规律及稳定性发展状况. 研究结论:(1...     

寒区隧道温度场和排水沟埋置深度研究

研究目的:寒区隧道冻害问题时有发生,防排水对策是冻害防控措施的重要组成部分,其中尤以排水沟的合理埋置深度最为重要,该深度受温度场控制,被气象环境、地质环境和工程措施三个因素影响。鉴于国内外对考虑热流固耦合效应的寒区隧道温度场和排水沟埋置深度的研究较少,本文结合实际工程对此问题进行研究,以期为寒区隧道冻害防治提供技术支撑。研究结论:本文采用理论分析、数值试验、现场测试三种手段,基于流固耦合传热理论,对寒区隧道温度场和排水沟的埋置深度进行研究,得到结论如下:(1)揭示了寒区隧道温度场的时空分布规律,发现了区域冻结深度与隧道排水沟埋置深度的差异性;(2)研究寒区隧道排水沟埋置深度时,应以热扩散系数作为控制指标,密度、导热系数、比热容均为二级指标;(3)提出了排水沟埋置深度计算公式,该公式基于最冷月平均温度,考虑了地表岩土体和隧道围岩的热扩散系数的差异性,为寒区隧道排水沟设计提供了依据;(4)通过对东北某隧道温度场监测数据的深入分析,验证了该计算公式的正确性,可为后续类似隧道工程的防寒工作提供借鉴或指导。     

纳米二氧化硅石灰固化黄土的物理力学性能及微观性质

以纳米二氧化硅(Nano-SiO₂)石灰综合固化的黄土为研究对象,通过标准击实试验、回弹模量试验、CBR承载力试验,研究了Nano-SiO₂掺量和养护龄期对固化黄土最大干密度、最优含水率、静回弹模量及CBR等物理力学性能的影响,并通过扫描电镜测试了固化黄土的微细观结构。结果表明：Nano-SiO₂石灰综合固化黄土随着Nano-SiO₂掺量的增加最优含水率逐渐增大、最大干密度减小,固化黄土的回弹模量和CBR随Nano-SiO₂掺量的增加而增大、随养护龄期的延长不断增长,养护前期(7～28 d)固化黄土的强度增长速度快、后期强度增长速度变慢;扫描电镜结果显示,Nano-SiO₂的掺入改善了土颗粒的团聚方式、填塞了土颗粒间的孔隙,从而达到了提高黄土强度和改善稳定性的效果。     

高速列车制动盘材料参数热敏感性分析

阐述了制动盘材料物理性能参数及其影响因素,以及参数高温变化关系;通过将材料物理性能参数如导热系数、比热系数以及线膨胀系数等进行定量浮动变化后进行制动盘同工况条件下热机耦合仿真分析,察看制动盘温度场和热应力场变化情况,定量分析制动盘材料物理参数热敏感性程度;通过敏感性分析,为制动盘工艺优化参数提供理论依据,降低制动盘在使用过程中的温升和最高应力数值,延长使用寿命。     

WJ-8型扣件弹性垫板低温动力性能及其影响研究

研究目的:为研究我国高速铁路WJ-8型扣件弹性垫板在莫喀高铁极低温环境中的适用性,本文利用配备温度箱的万能试验机测试WJ-8型扣件弹性垫板的低温动刚度和阻尼系数,并基于车辆-轨道耦合动力学模型,计算和分析莫喀高铁极寒气候和超高速行车条件下的安全性及平稳性,评价WJ-8型扣件在莫喀高铁中的适用性。研究结论:(1)WJ-8型扣件弹性垫板具有极强的低温敏感性,温度在-20℃之上时,弹性垫板动刚度和阻尼系数较为稳定,当温度低于-20℃时,弹性垫板的刚度迅速增大,而阻尼系数先增大后减小,在-45℃达到最大值;(2)考虑扣件系统动力特性随温度变化规律后,轮轨力和轮重减载率随温度的降低而增大,钢轨垂向动态位移随温度的降低而减小,车体平稳性Sperling指标受温度变化影响很小;(3)在莫喀高铁超高速客货混行和极低温气候条件下,只有高速客车轮重减载率无法满足规定的安全限值,成为影响WJ-8型扣件系统在莫喀高铁中适应性的关键因素;(4)本研究结论可为严寒地区高速铁路无砟轨道扣件系统弹性垫板的研发提供参考。     

温度及应变速率对高速车轮钢形变行为的影响

为高速车轮服役性能评价及失效分析提供依据,在-60~400℃温度及6.67×10-4~3 782s-1应变速率范围内对高速车轮钢进行拉伸及压缩试验,测量其屈服应力、抗拉强度、断面收缩率、伸长率、应变硬化指数、应变硬化系数等材料力学参量,研究材料力学参量随温度和应变速率的变化。结果表明:在试验范围内高速车轮钢的屈服应力、抗拉强度随应变速率常用对数的升高而线性增加,随温度的升高而基本呈线性降低;屈服应力在试验温度上升范围内下降了225 MPa,在试验应变速率增加范围内上升了270 MPa,而断面收缩率和伸长率则随温度的升高而增加、随应变速率的增加而略有降低;应变硬化指数基本不随温度的变化而变化,但随加载速率的增加而降低;应变硬化系数随温度和应变速率的增加而降低;温度及加载速率对高速车轮钢材料塑性本构关系的定量影响可通过包含温度和应变速率参数的Hollomon方程描述。     

边桩对PBA法黄土车站地表变形的影响分析

研究目的:边桩作为PBA法施工中主要的承重构件之一,其参数对控制车站变形具有重要意义。因此,本文以西安黄土地区某PBA法施工的地铁车站为背景,分别研究不同入土深度和直径对地表和边桩变形的影响规律,从而为黄土地区PBA法施工边桩参数选取提供参考。研究结论:(1)地表沉降曲线沿车站中线轴对称分布,中间沉降量最大,向两边减小;边桩水平位移曲线呈现"鼓肚"形式;(2)地表的沉降量及边桩的侧向位移随入土深度的增加而减小;随着直径的增加,地表下沉和边桩的侧向位移逐渐减小,减小速率随着相关参数的增加而减小;(3)从变化幅度来讲,入土深度达到承载力和稳定性要求后,增加入土深度对改善边桩位移影响较小;适当增加边桩桩径,可以有效改善边桩的水平位移;(4)入土深度对塑性区的分布范围具有重要意义,入土深度过小会产生较大的塑性区,影响结构的整体稳定性;(5)本研究成果可为日后黄土地区PBA法施工边桩参数选取提供一定的参考依据。     

南京地铁地基黏土物理力学参数相关性试验研究

通过大量的土工试验,对南京地铁地基黏土物理力学参数间的相关关系,特别是黏聚力、压缩模量、液性指数等与含水量、密度、孔隙比、标贯击数等的相关关系进行研究,并给出相应的数学回归方程式和相关系数。结果表明:南京地铁地基黏土的密度、孔隙比、压缩模量、压缩系数、液性指数、导热系数等物理力学参数与黏土含水量之间的线性相关程度好,相关系数达0.928以上,平均为0.975 7;黏土的压缩模量、黏聚力、导热系数随黏土的密度增大而增大,压缩系数随黏土的密度增大而减小,且这4个参数与密度的线性相关程度很好,相关系数达0.93以上,平均为0.953 5;压缩模量、黏聚力、液性指数、导热系数等与孔隙比的线性相关程度也较好,相关系数达0.89以上,平均为0.941 835;孔隙比、压缩系数、液性指数、内摩擦角、黏聚力、压缩模量、导热系数、标贯击数的线性相关程度很好,相关系数达0.947以上,平均为0.973 53。