机场道基堆石体密实程度质量检测

鉴于堆石体颗粒非均质性与离散性特征,堆石体填筑密实程度质量检测评价中引入了不确定性分析置信水平理论.结合依托工程堆石体固体体积率现场检测数据和室内试验方法,研究了堆石体颗粒比重代表值的粒组区间分析方法,以及颗粒吸水率增幅统计特征.提出了堆石体颗粒比重代表值确定的简化实用分析方法,简化了固体体积率检测二粒组区间比重法,同...     

基于离散元的堆石体大粒径填料优化排布研究

为同时解决桥台跳车和大粒径挖方弃石的利用问题，一种堆石体法大粒径填料填筑山区高速公路路基技术被提出。针对堆石体大粒径填料优化排布问题，采用离散元分析方法，对不同粒径范围的大粒径填料在台背回填区域的不同排布方案进行了数值模拟和对比分析。结果表明，大粒径填料填充液态泥浆形成的堆石体结构具有良好的刚度和稳定性，能够实现桥台至路基沉降的平稳过渡，有效避免桥台跳车的出现，且在中大粒径填料填筑厚度为4 m时沉降量最小，工程中建议填筑厚度为3～5 m。离散元的颗粒接触力分析结果显示大粒径填料承担了堆石体受力骨架功能，力链图显示堆石体结构内部存在复杂的拉压应力状态，大粒径填料之间的填充泥浆可提供必要的黏结作用。研究成果已应用于延庆至崇礼高速公路河北段台背回填工程中，实测路面沉降与计算值基本吻合，解决桥台跳车问题的效果良好。     

液化土浆料填充大粒径堆石路基结构性能研究

为解决大粒径石料堆石体路基结构强度问题,开展了填料级配对大粒径堆石体结构空隙率的影响及大粒径堆石体结构强度试验。结果表明:当粒径比d_1:d_2=6,堆石体结构填充较密实,空隙率较小,可以降低注浆料的用量;大粒径堆石体结构强度较高,结构层次分明,在胶结处没有出现破坏,破坏主要是由大粒径石料脆断所引起;振动注浆法比普通注浆法制作的试件抗压强度高,埋管压力注浆法比振动注浆法制作的试件抗压强度高。研究结果可为大粒径石料堆积体路基结构的强度控制提供参考。     

机场场区基础工程中关键技术应用研究

项目主持单位:海军工程设计研究院项目合作单位:东南大学项目主要负责人:李忠平主要研究成果和技术创新点:誗安山岩岩体爆破堆石体具有细颗粒含量低(P5<5%),存在超限粒组(>800mm)的个体特征;以及颗粒质地坚硬(Rc=73.07~155.54MPa),难于破碎的基本特性。     

爆破堆石体填筑机场道基结构稳定性分析

围绕堆石体强度特征、压缩特性及边坡稳定开展了初步分析。依托工程堆石体颗粒岩性主要为安山岩,材质强度高,为极硬岩。600kPa设计控制荷载条件下,堆石体结构不会发生蠕变,道基沉降主要由地基沉降产生。通过汉森公式分析和孔穴扩张理论反演分析,可以得出堆石体摩擦角φ>40°。安山岩体爆破堆石体边坡稳定分析表明,边坡坡度1∶2.0时,整体滑动稳定安全系数满足设计要求,同时基岩表面坡度等边界条件对边坡稳定影响相对很小。     

堆石体填筑质量评价中物理状态指标辨析

岩体爆破堆石体颗粒存在显著差异,不同于均质细粒土,采用干重度归一化指标——压实度评价堆石体压实质量十分困难。固体体积率指标,避免了颗粒材性变化的影响,评价堆石体质量更加稳定,且规律性更好。但是,固体体积率评价标准为定值时,无法考虑试坑堆石体级配特征变化。运用Ziegler提出的最大干密度计算公式,延伸出相对固体体积率,考虑了级配特征对固体体积率的影响。两者相关性研究表明:同一固体体积率,不同试坑料级配差异,导致相对固体体积率相差6%～7%。固体体积率评价堆石体质量虽基本可行,但相对固体体积率则更加合理。     

道路工程中碎石散粒体材料极限二次松散系数试验研究

研究了碎石散粒体材料极限二次松散系数的测定方法并设计了测试装置.试验分析了不同粒径、颗粒形状、不同含水率、含泥量及级配对散粒体材料极限二次松散系数的影响.试验表明,随着碎石散粒体材料粒径的增大,极限二次松散系数呈现先增大后减小的趋势,且相同粒径的碎石相比卵石具有更好的松散能力.随着含水率的增大,碎石散粒体材料的极限二次松散系数先下降后增加.含泥量对碎石散粒体材料的影响很大,尤其是对于小粒径的碎石散粒体材料.级配碎石散粒体材料的松散性较单一粒径的松散性差.     

爆破硬岩堆石体填筑设计方案论证

岩体爆破堆石体作为一种填料应用于道(路)基填筑工程时,由于颗粒粒径大、强度高等基本特征,密实原理、填筑工艺等与一般细粒土填筑压实不尽相同。通过先导试验段研究,就强夯加固和冲击压实进行了对比分析,考虑了分区域、分层位、分能级和分遍数;整体抛填和分层堆填;不同补强方案等。提出了道槽区采用虚铺厚度4.0m,分4层(每层1m)的摊铺方案,3000kN.m级强夯主加固方案;土面区采用整体抛填5.0m,3000kN.m强夯主加固方案。同时,提出了25kJ冲压20遍和1000kN.m满夯表面补强方案。先导试验段检测成果表明,上述岩体爆破堆石体填筑方案技术可靠、经济合理、工艺简便。     

再生沥青混合料中集料的几何形态分析

文中通过数字图像处理分析回收集料以及新集料中粗集料的二维形态特征，研究不同岩性集料与回收集料二维形态特征变化，采用椭圆度、形态因子和异形指数三个指标参数分析回收集料和新集料的二维形态特征变化及对回收集料整体的影响。试验得出同种集料颗粒的形态因子、异形指数随着颗粒粒径的增大而逐渐增大，椭圆度随粒径的增大而减小；而回收花岗岩集料颗粒总体形状特征较圆形表面平滑、棱角性较小。     

含黏粒风积沙路用性能研究

为解决含黏粒风积沙作为沙漠边缘及绿洲区公路建设中常用筑路材料的应用受限问题，依托新疆G0612若羌至民丰沙漠高速公路工程项目，通过开展筛分试验、承载比(CBR)试验以及回弹模量试验，分析了不同黏粒含量对风积沙工程特性的影响。试验结果表明：1)随着黏粒含量不断增加，颗粒粒径差距逐渐增大，不均匀系数逐渐增大，风积沙颗粒级配逐渐转为良好；2)随着黏粒含量的增加，风积沙的CBR值逐渐提高，可满足高速公路路基承载比规定；3)随着黏粒含量的增加，风积沙的回弹模量逐渐升高，当风积沙中黏粒含量不小于8%时，可满足极重交通荷载路基顶面的回弹模量规定；4)不同黏粒含量风积沙路用性能试验给出了不同黏粒含量风积沙路基结构分类应用推荐表。该结果可供现场选用不同黏粒含量风积沙用作路基填料参考。     

土石混合料的颗粒分形特征及其工程应用研究

应用分形几何理论,阐述了土石混合料颗粒分布的分形特征。分维值(Dimen-sion)作为描述土石混合料粒度分布特征的一个序参量,其大小反映了颗粒的粗细程度和集中、不均匀特征,即颗粒分布的空间结构性,与土石混合料的工程性质必然存在内在的联系。土石混合料的颗粒组成分维值D求取方便,可以通过常规的颗粒分析试验结果直接确定。研究结果表明:相对细粒物质的含量越高,分维值越高;相对粗粒物质的含量越高,分维值越低;分维值与现行规范中反映土颗粒级配情况的不均匀系数Cu、曲率系数Cc存在固定的关系,可以用来替代Cu、Cc作为土石混合料的工程分类指标。     

砂地层孔径分析及其对泥浆在地层中渗透性的影响

为明确砂地层孔径分布特征及其对泥浆在地层中渗透的影响，采用压汞试验对5组均一粒径的砂地层孔径进行实测，并参考谢拉德等计算砂砾料滤层孔径的方法，基于等直圆管对砂地层孔径计算方法进行改进。同时配制9组不同性质的泥浆在不同孔径的砂地层中开展泥浆渗透试验，依据渗透试验结果讨论地层平均孔径与泥浆颗粒粒径之间的对应关系。以泥浆在砂地层中形成泥皮+渗透带的渗透试验为例，通过测试泥浆在地层中渗透流量的变化，并计算地层渗透系数的变化分析砂地层孔径对泥浆在地层中渗透的影响。研究结果表明：基于等直圆管进行计算的地层平均孔径与压汞法实测的孔径结果相符，即为地层中频率最大的孔隙的孔径；该计算方法考虑了对达西定律中渗透流速和渗径的调整，适用于颗粒粒径较为均匀，孔径较为单一的砂地层；泥浆在高渗透性地层发生渗透时，地层孔径越大，形成泥皮或泥皮+渗透带所需泥浆颗粒的粒径越大，地层孔径大小直接决定了通过孔隙的泥浆颗粒的粒径大小；渗入地层孔隙中的泥浆颗粒在地层中形成稳定淤堵，改变了地层的物理结构，降低了地层的渗透性，阻碍了泥浆的渗透过程；地层孔径与泥浆颗粒粒径之间的对应关系是影响泥浆渗透结果的关键因素。     

干湿循环作用下白云岩强度损伤试验研究

白云岩在干湿循作用下,其强度的损伤受到所处环境地下水pH值、白云岩内部构造(岩层层厚、颗粒大小、岩层产状)等多种因素的影响,其影响程度可用岩石饱和单轴极限抗压强度变化量作为判定标准。根据不同pH值环境、不同层厚、不同粒径、不同产状分组试验,将测试值与干湿循环次数进行拟合分析,呈现出一定相关性。研究表明：随地下水pH值的降低,其强度衰减速度加快;岩石层理越厚,其强度衰减速度越快;岩石颗粒越细,其强度衰减速度越快;岩层倾角越大,其强度衰减速度越快。     

南京地区砂砾卵石土压实特性的离散元模拟

为了探究南京地区砂砾卵石土的压实特性,基于离散元数值分析软件PFC2D,模拟了砂砾卵石土的击实试验及加州承载比(CBR)试验的试验过程,分析了砂砾卵石土含石量及颗粒粒径对其压实特性的影响.通过与室内试验的对比验证了离散元法分析砂砾卵石土压实特性的可行性,并根据模拟结果提出了工程中建议采用的土石比例区间.结果表明:砂砾卵石土的孔隙率随着含石量的增加先减小后增大,随着颗粒粒径的增大而不断减小;砂砾卵石土CBR值随着含石量的增加先增大后减小,随着颗粒粒径的增大而不断增大;砂砾卵石土含石率在70％～80％时,能达到最佳压实效果.     

碎石桩材料变形特征的试验研究

碎石桩体的材料是粒径较粗的碎石，粒间联结很小，其力学特性与其密度和侧压力有关，但以往研究多作为弹性材料看待。本文利用大型三轴试验和大型压缩试验研究了碎石材料的变形特点，并根据试验结果总结了碎石料的变形规律。在一般工程应变条件下，碎石料三轴剪切试验的应力应变关系可用双曲线拟合，体变曲线则接近于抛物线，单向压缩试验的轴向应力和轴向应变符合幂函数曲线。     

沥青混合料空隙率影响因素的灰关联分析

基于几种不同沥青材料及级配类型的沥青混合料马歇尔试验数据,利用灰关联分析法分析了矿料级配、沥青原材料的性质、沥青质量分数、毛体积密度、吸水率等指标对沥青混合料空隙率的影响程度,并得出各相关因素对沥青混合料空隙率影响程度的排序结果。研究结果表明:灰关联分析法用于分析诸因素对空隙率的影响能获得较好的结果。基于灰关联理论的排序结果表明:沥青质量分数是影响空隙率最主要的因素,粒径小于0.075 mm细集料颗粒尽管在沥青混合料中所占的分量很少,但其影响程度却很高,因此,级配中应注意粒径小于0.075 mm颗粒质量分数的重要作用;吸水率值的大小既反映试件的密实程度又反映对有效沥青含量计算的准确性,也是影响空隙率的重要因素。     

人工模拟堆石料的颗粒破碎特性分析研究

采用人工模拟堆石料代替天然堆石料进行试验研究,可以对颗粒形状等单一因素对堆石料力学特性和颗粒破碎特性的影响进行更加深入的研究。对人工模拟堆石料三轴试验结果进行了本构模型参数回归分析,统计了不同形状人工模拟堆石料的颗粒破碎情况,进而定量的研究了颗粒形状与颗粒破碎的关系,并就颗粒破碎对堆石体强度和变形的影响进行了探讨。研究表明,邓肯-张本构模型能够对人工模拟堆石料应力应变曲线进行较好的拟合,其模型参数符合天然堆石料的规律;颗粒破碎率与颗粒球度呈现较好的线性关系,并且在不同围压下颗粒破碎率随颗粒球度的变化规律基本一致;随着围压的升高,颗粒破碎逐渐增大并占据主导作用,使堆石体强度降低,变形加大。     

再生大骨料-自密实砂浆混凝土力学性能分析

为了研究再生骨料粒径、再生骨料强度和自密实砂浆强度对其力学性能的影响,运用ABAQUS对再生大骨料-自密实砂浆堆石混凝土试件单轴抗压试验进行细观模拟,对比了试验值、模拟值,并对模型的合理性进行验证。结果表明：以再生骨料粒径、再生骨料配制强度以及自密实砂浆配制强度为变量,采用二维正五边形的随机骨料模型进行单轴受压分析,研究上述三个因素对再生大骨料-自密实砂浆混凝土轴心抗压强度的影响,模拟结果与实验结果吻合度较好,进一步验证了细观模型的合理性。     

基于图像处理的集料形态特征定量评价

数字图像处理技术的引入,将会实现矿质集料颗粒形态特征的直接、客观的定量评价。通过对矿质集料数字图像进行噪声消除、图像分割、二值化形态学处理、边缘跟踪以及颗粒分析,得到了各个集料颗粒的面积、周长、拟合椭圆等形态特征参数。进一步对各参数进行统计分析,得到了针对集料的圆度、棱角性、表面纹理以及针片状颗粒含量等形态特征指标的分析结果。基于成像相关知识,采用基于LED光源的背光图像采集平台,对不同档位的集料颗粒形态特征进行定量评价和分析。试验结果表明:通过数字图像处理技术对不同档位集料颗粒形态特征参数进行图像描述,可以遴选出高效可行的有利于定量分析形态特征的参数;背光源采集方法可以更好提取集料颗粒图像边缘特征,使图像更有利于后续处理;不同档位下集料的圆度趋势比较明显,随粒径的增大而减小;棱角性变化与圆度截然不同,其中粗集料棱角性基本不变,而细集料随粒径的增大变化明显;粗集料的纹理指标值变化不大;粗集料的针片状颗粒含量为0,细集料的针片状颗粒含量大于1%。研究可以为矿质集料进场质量的过程控制提供快速高效的定量依据。     

土石混合料岩块骨架固体体积率的理论计算及结构分类

土石混合料由"硬质"岩块和"软质"土料组成,宏观层面上可将岩块作为"骨架",土料作为"填充体",二者之间比例不同会形成不同结构的土石混合料:悬浮-密实结构的多土类、密实-骨架结构的"中间类"、骨架-空隙结构的"多石类",三类混合料的工程特性截然不同,而三类混合料的分类界限不仅与含石量有关,还与块石级配、块石表面形状密切相关。基于球体堆积理论,考虑颗粒之间的干扰效应和块石形状,推导了岩块骨架的固体体积率计算公式,并对几种理想级配的块石体固体体积率进行了分析,并给出这几种理想级配块石对应土石混合料的结构分类界限,对土石混合料的工程特性研究具有一定的理论指导意义。