冻融作用下石灰改良土微观特性研究

为研究冻融作用下石灰改良土的微观机理,使用扫描电镜(SEM)对最优石灰掺量(6%)的石灰改良土及素土的微观结构进行分析,探讨不同冻融次数对石灰改良土微观结构的影响。试验研究结果表明:随着冻融次数的增加,素土土体结构破碎,土颗粒粒径变小,大孔隙数目减少,但总的孔隙数量增多,土颗粒间接触点数目增多;石灰改良土在冻融次数较少时土体破碎,碎屑物质较多,孔隙被碎屑填充,团聚体数量减少但体积增大;冻融次数较多时,土体孔隙数量减少,碎屑与胶结物质结合充分形成大团聚体,土体多为整体嵌合的集合体。因此,在土体中掺入适量石灰拌和均匀,且压实度满足设计要求的石灰改良土,可减轻路基的冻胀现象。     

冻融作用下水泥改良盐渍土物理力学性质研究

为保证盐渍土地区路基工程质量,研究水泥剂量、含盐量、养生方式对冻融作用下水泥改良盐渍土冻胀率、颗粒组成和无侧限抗压强度的影响。结果表明,同一冻融次数下,随水泥剂量增加,改良土的冻胀率逐渐减小,比天然盐渍土减小31%～91%;水泥剂量对砂粒含量影响明显,水泥剂量由3%增加至8%,砂粒含量至少增大26.9%;水泥剂量6%时水泥对盐渍土抗压强度提升效果显著,水泥剂量每增加1%,抗压强度至少提高104%;冻融作用下水泥改良土的抗压强度随含盐量增加呈线性减小,含盐量对改良土抗压强度的降低幅度显著高于冻融作用的影响,抗压强度约降低49.6%;标准养生改良土的抗压强度约为室外风干改良土抗压强度的1.15倍。     

养护方法对含铁尾矿粉的高性能混凝土力学、耐久和微观结构影响

混凝土的高性能化和绿色化对原材料品质提出很高要求,而我国大量铁尾矿工业废弃物的处置是当下急需解决的问题。基于此,研究了标准养护、45℃温水养护与90℃蒸汽养护3种养护方法对含铁尾矿粉的高性能混凝土力学性能(抗压和抗折强度)、收缩性能和微观结构(组成成分和微观形貌)影响。结果表明,含15%铁尾矿粉的混凝土力学性能达到最佳值,温水养护和蒸汽养护可进一步提升其力学性能。此外,引入细小的铁尾矿粉可促进水泥颗粒水化,从而形成致密的微观结构,但铁尾矿粉自身活性有限,在蒸汽养护条件下可参与水化反应。研究成果可进一步开发绿色、低成本的高性能混凝土。     

粗粒盐渍土微观结构变化对溶陷的影响研究

不同地区的盐渍土的工程特性存在着较大差异,为揭示粗粒盐渍土的遇水溶陷性,文章采用扫描电子显微镜分析研究该地区盐渍土的微结构对溶陷性、无侧限抗压强度特性的相互关系。结果表明:盐渍土氯盐和硫酸盐含量大于30%,有的甚至超过了50%,主要以硫酸盐为主;矿物成分主要含石英、石膏、钾长石、钙长石等。     

酸性溶液对花岗岩力学特性及微观结构的影响

为探究酸性溶液作用下花岗岩力学特性损伤机制,在pH值分别为7、5、3的化学溶液中对花岗岩试件进行72 d饱和处理,然后对饱和试件和自然干燥试件进行三轴压缩试验、核磁共振试验、电镜扫描试验（〖WT５”《TNR》〗scanningelectron microscope, SEM〖WT５”ＢＺ〗）及X射线衍射试验,并对比分析不同化学溶液作用下花岗岩试件三轴抗压强度损伤、变形特征及力学参数的变化规律。试验结果表明： 1）花岗岩试件的三轴抗压强度、弹性模量及黏聚力随酸性溶液pH值降低而减小,泊松比随着pH值的降低而增大; 2）在酸性溶液的腐蚀作用下,试件内斜长石及方解石等矿物成分的消耗导致试件内部结构疏松程度增加,强酸作用下伴有微裂隙产生; 3）与自然干燥状态下的试件相比,在围压20 MPa的条件下经pH=3的酸性溶液酸化处理后的试件,其偏应力峰值强度降幅达39.94%; 4）花岗岩在酸性溶液作用下,部分矿物溶解、迁出,使得孔隙结构不断劣化产生大量次生孔隙,且酸性溶液pH值越低,中、大孔隙占比越高。     

循环荷载作用下粉砂土路基累积变形试验研究

为了对长期交通荷载作用下粉砂土路基累积不均匀沉降变形进行有效预测,必须合理描述其在不同应力及密实度状态下的变形规律.利用GDS动三轴仪,考虑不同初始密实度、不同初始围压及不同动应力水平,进行了一系列循环加载的三轴试验研究.动三轴试验表明,动应力水平越高、初始密实度越小、初始围压越低,则塑性应变增长率越高,但随着加载次数的增多,增长速率逐渐减缓.同时,粉砂土累积变形符合幂函数变化规律,在已有经验公式的基础上进行了改进,提出了粉砂土路基不均匀变形的预测公式及相应计算方法,可较好的反映上述4种因素的影响.     

沥青路面结构参数变化对结构特性的影响分析

结构层厚度和模量是沥青路面结构设计中的重要参数。该文采用三维有限元计算模型,分析了路面结构厚度和模量变化时的力学响应变化趋势。结果表明,随着沥青层厚度的增加与半刚性基层厚度的减少,最大弯拉应变呈明显的减小趋势;随着基层模量的增加,最大剪应力呈明显的增大趋势。分析结果为设计长寿命沥青路面提供了力学理论基础。     

结构参数对倒装式沥青路面力学响应影响分析

采用Bisar软件建立路面结构计算弹性层状体系模型,通过改变级配碎石（水稳）基层的厚度和模量,对倒装式沥青路面力学响应进行分析,揭示了级配碎石（水稳）基层的厚度和模量变化对沥青路面弯沉、沥青面层层底拉应力和水稳基层层底拉应力等路面力学响应的影响规律;结合正交试验,提出在基层结构参数中沥青路面弯沉主要受级配碎石基层模量和水稳基层厚度的影响,沥青面层层底拉应力基本不受基层厚度和模量的影响,因而应考虑面层与基层间的粘结情况,水稳基层层底拉应力主要受水稳基层厚度的影响。     

长寿命沥青路面结构材料参数变化的力学响应

在车轮荷载作用下,长寿命沥青路面结构层材料模量变化时,其力学响应有很大不同。文中选取合理路面结构与参数取值范围,采用有针对性的网格划分方法,建立了长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结了结构层材料模量变化时长寿命沥青路面力学响应的变化趋势,为长寿命沥青路面的实践、设计理论与设计方法的研究提供理论参考。     

细颗粒含量及含水率对粉砂土抗剪强度影响研究

依托某路基试验土样,通过不同细颗粒含量和含水率下的直剪试验,对粉砂土的黏聚力和内摩擦角进行分析.结果 表明:当含水率处于最优含水率左侧的过渡区时,随细颗粒含量增大,土体的黏聚力减小,当含水率大于最优含水率时,随着细颗粒含量增大,黏聚力增大;随着含水率增大,黏聚力呈现出先增大后减少的规律,当细颗粒含量为15％时该效应最为...     

基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响分析

基于有限元软件ABAQUS,建立沥青混凝土路面结构三维有限元模型,分析了基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响。揭示了基层厚度、基层模量和基层与面层或底基层接触条件变化,对路表弯沉、面层层底拉应力和基层层底拉应力等路面力学响应量的影响规律;结合正交试验,提出了在基层结构参数中,路表弯沉受基层厚度影响显著,面层层底拉应力受基层与面层之间的接触条件影响最为显著,基层层底拉应力受基层模量影响显著。     

冻融作用下水分迁移对压实黄土强度影响的宏微观试验研究

在季节性冻土区,冻融作用下土体的水分迁移及其伴生现象会诱发黄土路基发生病害,探明冻融作用下水分迁移对压实黄土强度的影响及其机制,对于黄土地区路基工程冻融病害防治非常必要.采用大尺寸设备对洛川黄土开展单向冻结-双向融化作用下的冻融循环试验,对土体温度场、水分场均加以监测,并在此基础上进行直剪试验和电镜扫描试验.结果表明:...     

高黏剂对高黏弹改性沥青宏观性能和微观结构的影响

通过常规性能试验、动力黏度试验、弹性恢复试验和Brookfield黏度试验,研究了高黏剂种类和掺量对高黏弹改性沥青宏观性能的影响,利用荧光显微镜探究了改性沥青微观结构变化,评价了自主研发的高黏剂制备的STC-10高黏弹沥青混合料路用性能。结果表明：不同类型高黏剂均能显著降低改性沥青针入度,提高软化点和延度,但对60℃动力黏度和135℃黏度有不同影响。高黏剂掺量提高导致改性沥青中零散的聚合物微粒向网络结构转变,网络结构间出现明显过渡区,对改性沥青高低温性能的增强具有重要作用。STC-10沥青混合料各项性能指标均满足相关规范技术要求,证明高黏弹改性沥青和STC-10级配在超薄罩面中应用具有可行性。研究成果为新型高黏弹改性沥青在同步超薄罩面中的应用提供了科学依据。     

大振次交通荷载对压实黄土微观结构变化的影响

长期交通荷载作用下路基土体累积应变的持续发展在引发路面沉降的同时也会影响土体的动力特性。当前研究大多停留在宏观角度,并未从微观上合理揭示其应变发展、动力参数变异的机理。在我国西北地区的公路交通建设过程中,黄土是应用最为广泛的路基填料。为了揭示长期交通荷载作用下压实黄土的宏观力学响应与其微观结构变化的内在联系,采用动三轴试验得到了长期交通荷载作用下压实黄土的累积应变和动模量随振次的发展规律,进而结合扫描电镜对振动前后压实黄土试样的微观结构进行了对比分析。研究结果表明,长期交通荷载作用下压实黄土的累积应变及动模量随振次的发展表现为明显的两阶段变化特征。按照塑性应变速率发展规律可以对其两阶段变化进行定义,分别为"对数下降段"和"稳定震荡段"。长期交通荷载作用前后压实黄土的微观结构变化主要表现为"凹坑"和贯通孔隙的闭合、颗粒之间胶结的断裂以及颗粒的破碎和重分布。推测"对数下降段"累积应变的快速发展和动模量的逐渐增加是"凹坑"和贯通架空孔隙闭合的宏观表现,"稳定震荡段"累积应变的持续发展和动模量的逐渐衰减则是颗粒之间胶结的断裂以及颗粒的破碎和重分布的宏观表现。建议在工程中通过预振等措施消除对数下降段的累积塑性应变,以期有效控制运营期沉降。     

自锚式悬索桥结构参数变化对结构静力特性的影响

自锚式悬索桥因其优美的造型受到人们越来越多的关注,近几年来已有多座自锚式悬索桥建成。文章以一座自锚式独塔悬索桥为例,运用MIDAS/CIVIL软件对整桥进行建模,并通过改变主缆矢跨比、加劲梁预拱度、加劲梁轴向和竖向刚度、主缆抗拉刚度,来分析结构参数变化对桥梁静力特性的影响。     

冻融作用下矿物掺合料混凝土力学性能研究

为研究矿物掺合料混凝土的抗冻性能,通过试验研究了水灰比、冻融循环次数、粉煤灰掺量和矿渣掺量对混凝土不同龄期的动态弹性模量和抗折强度力学指标的影响。试验结果表明,水灰比越大,冻融循环次数越多,混凝土不同龄期的动态弹性模量和抗折强度越低;龄期越长混凝土抗冻性能越好;在一定掺量范围内,粉煤灰的加入能明显改善混凝土的抗冻性,建议粉煤灰掺量不宜大于20%;动态弹性模量和抗折强度随矿渣掺量的增大表现出先增大后减小的变化趋势,当矿渣掺量为30%时,混凝土的抗冻性能最好。     

爆破荷载下岩质边坡结构面参数变化对边坡稳定性的影响分析

为研究爆破荷载下岩质边坡结构面参数变化对其稳定性的影响,以西商高速公路为依托,利用原始勘察的平面地形等高线图,采用Midas／GTs岩土数值分析软件,对岩质边坡在施工扰动和爆破动荷载2种工况下进行数值模拟,并分析考虑了覆盖层厚度、基层抗剪强度、岩体重度等结构面参数变化对边坡稳定性的影响,通过查询最危险滑动面的位置、最大位移、最大应力等关键指标,分析了上述参数对上述指标的影响规律。分析结果表明,爆破荷载增加了边坡的滑动力矩,稳定性受覆盖层和岩体重度的影响较其他参数的影响大,在坡脚范围内易发生失稳破坏,使该边坡的稳定性下降,从而使边坡的整体功能不能有效的发挥,应采取加固处理措施。     

结构参数变化对大跨度斜拉桥动力特性的影响分析

以武汉西四环汉江特大桥为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立斜拉桥空间动力学分析模型,分析二期恒载变化、拉索损伤和拉索断裂等结构因素变化对大跨度斜拉桥动力特性的影响。结果表明,二期恒载的变化和少数拉索的断裂对大跨度斜拉桥动力特性的影响很小,但拉索损伤会导致大跨度斜拉桥振动频率发生较显著变化,其中拉索有效面积的变化对斜拉桥动力特性的影响最显著。     

结构参数变化对斜靠式拱桥动力特性的影响

以广东省潮州市韩江北桥主跨钢管混凝土斜靠式拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,并考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土斜靠式拱桥动力计算的整体空间有限元计算模型;探讨了14种不同工况条件对桥梁动力特性的影响.计算结果表明:该钢管混凝土斜靠式拱桥为柔性结构,桥梁的竖向刚度相对较强,而钢管混凝土拱肋的面外刚度相对较弱;Ⅴ撑外端约束及系杆梁抗弯刚度的变化对该桥动力特性影响较小;稳定拱拱脚横向外移以及增加吊杆虽能增大该桥拱肋的横向面外刚度,但对全桥竖向及扭转刚度贡献不大;桥梁施工状态对该桥振型影响较大.     

结构参数变化对长寿命沥青路面力学性能的影响分析

选取合理的路面结构与参数取值范围,采用有针对性的网格划分方法,建立了科学的长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结出结构参数变化时长寿命沥青路面力学响应的变化趋势.