岩溶区隧道排水管道结晶沉淀水动力影响因素试验研究

为揭示岩溶区隧道排水管结晶致堵机理,并探究水动力影响因素对管道结晶沉淀发育的影响规律,设计了以管道水动力因素为观察变量的模型试验,具体为:排水管道铺设坡度为3%、4%、5%的对照试验,液面高度为7.2mm、10.2mm、13.3mm的对照试验,管道内壁摩擦系数为0.12、0.21、0.53、0.65、0.69、0.83的对照试验。岩溶区隧道排水管结晶沉淀规律具体表现为:随着管道铺设坡度的增大,结晶沉淀速率逐渐减小;随着排水管道内壁液面高度的增大而减小;随着排水管道内壁摩擦系数的增大而增大,且管道内壁摩擦系数对管道结晶沉淀速率的影响有限。通过试验分析表明:控制岩溶区隧道排水管道沉淀结晶的并不完全是DBL层厚度,而水动力因素中液体流速、液面高度以及排水管道内壁摩擦系数等因素也会对排水管道沉淀结晶速率产生重要影响。     

岩溶区隧道排水管结晶规律模型试验

针对隧道排水系统出现的岩溶地下水结晶堵塞问题,设计模型试验,研究了岩溶区隧道排水管结晶规律.首先,基于腐蚀性分析及饱和指数法,测试了隧道岩溶地下水的离子成分和浓度,分析了隧道排水管内结晶物的形成及结晶趋势.其次,基于供水系统、回水系统以及目标管道系统3个部分,设计组装了模型试验装置,模拟了隧道现场结晶现象.通过模型试验...     

基于磁处理法的隧道永磁体排水管防结晶试验

为预防隧道排水管结晶堵塞，提出永磁体排水管关键技术指标，通过自制的永磁体排水管开展室内试验和现场试验，研究磁场强度、流量、磁体布置间距对永磁体排水管内结晶的影响，根据不同条件下结晶物的质量变化和SEM图像进行试验分析。结果表明： 1）磁场强度为0.1~0.3 T时永磁体排水管具有较好的防结晶效果，磁场强度超过0.2 T后防结晶效果逐渐降低，当磁场强度为0.4 T时永磁体排水管内结晶量反而大于普通排水管； 2）随着试验管段内溶液流量增大，永磁体排水管的防结晶效果增强，但当流量超过450 mL/s之后，防结晶效果不再随流量增大而增强； 3）经永磁体处理后，管道内的结晶物由规则的立方体形状转变为粗糙松散的不规则体，由硬质块状转变为粉末状，有从方解石向文石、球霞石转化的趋势； 4）随着管道永磁体布置间距减小，管道内最终结晶量呈下降趋势，在10、40、70 cm 3种永磁体布置间距中，最佳布置间距为40 cm。     

碱性环境隧道排水管结晶规律室内试验研究

我国西南地区修建的隧道存在着日益突出的排水系统结晶堵塞问题。为研究该环境下排水管结晶规律,基于地下水和结晶物分析结果,在实验室以PVC 管模拟隧道排水管、以纯CaCl2 和NaOH 试剂配制4 种pH 值(8、9、10、11)饱和溶液,分别进行试验管半充水和满充水2 种状态下8 种工况的56 d 结晶生长试验; 通过对晶体质量、XRD 和SEM 图分析,得出结晶规律。结果表明: 排水管结晶量随pH 值增大而增加,但受pH 值和充水状态的耦合影响;当pH 值为8~10 时,半充水管结晶量更高,结晶量受充水状态影响较大;当pH 值为11 时,在试验开始23 d 后满充水管结晶量逐渐高于半充水管,结晶量受pH 值影响较大。结晶体均为方解石,pH 值越大,晶体晶型以纺锤形为主、堆积越紧密、晶粒尺寸越小且均匀。     

特长公路隧道火灾数值模拟

对于特长公路隧道,当火灾发生时,隧道内部的烟气扩散特征和诸多因素相关,如隧道纵坡、隧道横截面大小、火源功率大小、阻塞比、纵向通风风速等,不同因素对其烟气运动产生的影响各不相同,根据实际项目自身特点,确定其模拟仿真的数值参数,进行不同因素的影响分析对于分析隧道火灾特征有很重要的现实意义。结合米溪梁特长公路隧道设计参数文件确定PyroSim软件的隧道模型,分析了不同因素对隧道火灾临界风速、温度分布、烟气扩散的影响,发现火源功率越大所需的临界风速越大,当火源功率大于70MW时临界风速增长缓慢,当大于100MW时临界风速维持在4.3m/s不变。随着隧道负坡坡度的增加临界风速显著增大,随着隧道正坡坡度的增大临界风速逐渐减小。阻塞比对临界风速有一定影响。当阻塞比为0~20%时,随着阻塞比的增大临界风速显著下降,由3.2m/s降到2.6m/s;当阻塞比为20%~40%时,随着阻塞比的增大,临界风速缓慢下降由2.6m/s降为2.4m/s,当阻塞比大于40%时,对临界风速基本没有影响。火灾发生时,隧道纵向温度分布呈先升高后减小的变化趋势,火源附近的温度梯度也是先增大后减小,通风和纵坡条件下,温度最高断面逐步向下游移动,出现最高点温度漂移现象。在坡度绝对值小于1.0%时浮力效应不太明显,在坡度大于等于1.5%时随着坡度的增大隧道的浮力效应比较明显,"烟囱效应"形成。     

岩溶隧道衬砌施工缝疏水涂层长期工作性能研究

岩溶隧道排水系统中普遍存在岩溶水碳酸钙结晶堵塞反复出现的问题,从而引发隧道渗漏水加剧,危及隧道运营安全.在依托工程中,对岩溶地区运营公路隧道衬砌施工缝渗漏水进行了引排水处理,并在排水半管的混凝土基面上施作了疏水涂层以减少结晶的附着,针对该疏水涂层的长期工作性能进行了室内试验和现场监测.选取基面接触角作为表征指标,通过室...     

重型柴油车燃用生物柴油CO2和NOx排放影响因素分析

文章基于底盘测功机法以及中国货车行驶工况(CHTC-HT)测试了国六燃用生物柴油车CO₂和NOx的瞬态实际排放特征,评估了运行工况、冷热启动、环境温度和载荷下对实际排放的影响。在瞬态运行工况下,测试车辆CO₂的排放速率与加速度呈显著正相关,低速加速段的NOx的排放速率急剧增加。环境温度和冷热启动影响样车CO₂和NOx的排放,CO₂的排放主要受到车辆速度和负荷的影响,冷启动阶段、市区、城郊和高速的CO₂平均排放速率分别是3.84 g/s、2.69 g/s、4.92 g/s和7.52 g/s。冷启动阶段的NOx排放占整个测试循环排放的62.9%,急加速阶段,多次出现排放NOx的峰值。载荷对CO₂的比排放的影响并不十分显著,与空载相比,半载的NOx的平均比排放降低了27.1%。测试车辆在市区、城郊和高速的工况下CO₂的平均比排放差异并不显著。市区NOx的平均比排放达到6582.7mg/(kW·h)(空载)、5547.2mg/(kW·h)(半...     

轻型汽油车与纯电动汽车碳排放量比较研究

选取3辆国Ⅵ轻型汽油车和3辆轻型纯电动汽车在全球统一轻型车辆测试循环(World Light Vehicle Test Cycle,WLTC)、中国乘用车行驶工况(China Light-Duty Vehicle Test Cycle-Passenger,CLTC-P)及实际道路工况下进行能耗试验,将电耗折算为电力生产端的CO₂排放量,研究了两类车辆在不同测试工况下,车速、加速度、车辆瞬时比功率(Vehicle Specific Power,VSP)、行程动力学参数v.a_pos 和相对正加速度(Relative Positive Acceleration,RPA)对CO₂排放的影响及两类车辆CO₂排放特性的异同点。结果表明,两类车辆CO₂排放因子均随车速的升高先下降后上升;汽油车CO₂排放因子在≥30 km/h的车速区间随加速度增大波动较小,0～30 km/h低速段均有很高的值,且在>1 m/s2的低速急加速区间取得最大值,低速段平均CO_2...     

高浓度CO2下添加甲苯对正庚烷着火特性的影响

为了对柴油在CO₂-O₂环境下的着火特性进行研究,建立了以70%正庚烷-30%甲苯混合物作为柴油表征燃料的着火延迟时间模型。该模型考虑了高浓度CO₂对着火的阻燃效应,运用多元线性回归分析方法,得到了着火延迟时间与温度、密度以及浓度等之间的函数关系。结合正庚烷-甲苯耦合机理的仿真和可视化定容燃烧弹试验,对着火延迟时间模型进行了验证,并深入研究了不同工况下影响着火特性的重要因素。结果表明：该模型能较好地预测柴油在CO₂-O₂氛围下的着火延迟时间,且在50%CO₂环境下的平均误差为5.71%; CO₂的热效应对着火延迟时间的影响起主导作用,而当CO₂体积分数大于60%时,CO₂的第三体碰撞效应对着火发生的促进作用显著增强,另外,CO₂浓度变化对OH自由基产率的影响很大。     

岩溶区偏心荷载下路基承载力有限元极限分析

为探究偏心荷载下路基下伏溶洞对其不排水承载力的影响,基于有限元极限分析方法建立了相关数值模型,并将数值所得结果与已有研究进行对比,验证了有限元极限分析方法的合理性。在此基础上,用一个无量纲参数N_c来衡量溶洞对路基承载力的影响,通过一系列参数分析深入分析了不同变量(如路基与溶洞相对位置、溶洞尺寸、荷载偏心率e/B和土体抗剪强度变化无量纲参数kB/c_u0等)对路基极限承载力的影响。结果表明：N_c随e/B、R/B(洞径)的增大而减小,随α/B(溶洞偏心量)、β/B(溶洞埋深)、kB/c_u0的增大而增大,其中e/B和kB/c_u0是影响路基承载力的关键因素。此外,以剪切耗散云图为依据,对各工况下路基-溶洞系统的破坏机理进行探究,在分析各变量影响的同时,总结了3种典型破坏模式。     

砂性地层盾构隧道壁后注浆浆液扩散室内试验

为了探明盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理,基于对壁后注浆过程的分析,设计由试验模型箱、注浆系统、浆液配制系统、测试及数据处理系统组成的模型试验系统,试验前首先对水泥浆液的特性进行测试,然后通过该模型试验系统分别对3种不同级配的砂样地层（对应不同分维数）进行牛顿流体、宾汉姆流体、幂律流体的壁后注浆室内试验。根据试验结果分析注浆过程中浆液流速、土体密度及含水率的变化规律,并结合理论计算分析浆液的充填率λ,超挖系数和浆液压缩系数λ₁+λ₂,浆液损耗系数λ₃,浆液在土体中的渗透系数及压密系数m的变化规律。结果表明：盾构隧道壁后注浆过程中,水灰比大小对浆液的流速、渗透扩散时间影响较大,砂样分维数对地层可注入时间的影响较为明显;浆液的充填率λ与水灰比大小有关,浆液损耗系数λ₃ 与水灰比呈正相关关系,不同砂样的超挖系数和浆液压缩系数λ₁+λ₂ 的数值变化不大;浆液在砂样中的渗透系数及压密系数m与砂样的分维数呈负相关关系;3种不同的流体注浆结束后,管片周围土体的密度与土体所处的深度成反比,随着深度的增加,土体密度的变化率减小且纵向上的离散性降低;周围土体的含水率与土体所处的深度成正比,随着深度的变化,含水率的变化率亦减小且在纵向分布上趋于某一确定值。     

纳米SiO2和PVA纤维协同增强混凝土力学性能

为研究纳米SiO₂和PVA纤维对混凝土力学性能的影响,通过工作性试验和抗压试验,测得了混凝土拌和物的坍落度以及硬化混凝土的抗压强度和弹性模量。结果表明:在一定掺量范围内,纳米SiO₂和PVA纤维的掺入对混凝土的流动性和力学性能均有较大影响;随着纳米SiO₂掺量的增加,混凝土拌和物的坍落度逐渐降低,抗压强度和弹性模量均先增大后减小,在纳米SiO₂掺量为5%时达到最大值;随着PVA纤维体积掺量的增加,掺纳米SiO₂混凝土的坍落度逐渐降低,抗压强度和弹性模量也呈现先增大后减小的趋势,在PVA纤维体积掺量分别为1.5%和1.0%时达到最大值。纳米SiO₂提高了混凝土的抗压强度和弹性模量,PVA纤维提高了纳米混凝土的抗压强度,但降低了纳米混凝土的弹性模量。     

强降雨条件下岩溶地质环境因素对隧道安全性的影响序列研究

为探究岩溶地质环境因素对隧道工程安全性的影响序列问题,采用室内模型试验方法,考虑岩溶隧道的溶洞布置形态、节理面倾角、溶洞直径、溶洞与隧道间距等地质环境因素,以湘粤岩溶地区典型公路隧道为依托进行试验研究。主要结论如下： 1）隧道衬砌表面孔隙水压力主要受到节理面倾角和溶洞布置形态的影响,且节理面倾角的作用要强于溶洞布置形态,竖向正交布置溶洞截面孔隙水压力变化区间约为斜向布置截面的10倍,而衬砌0°测点位置孔隙水压力变化区间约为180°测点位置的10倍; 2）衬砌表面土压力的影响序列为溶洞布置形态、节理面倾角、溶洞直径、溶洞与隧道间距; 3）节理面倾角和溶洞直径的增大均导致土压力的减小,溶洞距离和倾角之间符合l<-0.4θ+30时,衬砌顶部有明显的受压增大趋势。研究结果对岩溶区隧道灾害的研究具有一定的参考意义。     

基于参数化建模思想的四心圆公路隧道洞形优化

合理的四心圆公路隧道断面形式有助于改善衬砌结构的受力状态,减少复合式衬砌的开裂病害,提高隧道结构的耐久性。该文通过Ansys软件APDL参数化编程平台,基于“曲率连续”的设计思想,构建了拱脚区局部洞形几何尺寸参数化建模方程,建立了锚杆加固区等效力学参数计算方法及数值模拟模型,揭示了四心圆公路隧道拱脚区域局部洞形参数设计对衬砌结构内力的影响规律,结合实际工程研究显示：隧道拱脚弧与中墙弧的半径和长度对于隧道复合式衬砌结构内力的影响较明显,增大拱脚弧半径对于抑制衬砌结构内塑性区发展的效果最为明显;为了减小衬砌结构的开裂风险,提出采用衬砌拉应力为控制目标进行局部形状优化思想,通过中墙弧圆心角θ₂、拱脚弧圆心角θ₃及中墙弧半径R₂对衬砌结构内力极值的敏感性及影响规律分析为皮家岭隧道洞形优化提供了理论依据。     

戈壁盐渍土地区水泥稳定碎石击实特性研究

戈壁盐渍土地区具有年温差较大、集料和拌合用水含盐量高等特征。为了分析温度、硫酸盐含量对水稳碎石击实特性的影响,首先通过击实试验分析了温度、硫酸钠含量对最佳含水率、最大干密度影响。其次,采用极差法分析了温度、硫酸钠含量对最大干密度的影响程度。基于此,通过SEM电镜扫描试验分析了击实后水稳碎石的微观结构。结果表明：温度<32.4℃且逐渐减小,最大干密度减小,最佳含水率增大;温度>32.4℃且逐渐增大,最大干密度增大,最佳含水率减小。硫酸钠含量增大,水稳碎石湿润性减小,最大干密度减小,最佳含水率增大;极差分析表明最大干密度受温度(0.055)影响比硫酸钠含量(0.016)大;温度>32.4℃,水稳碎石结构密实,孔隙最少,易击实;温度<32.4℃且逐渐减小,水稳碎石结构复杂,难击实。因此温度、硫酸钠含量可通过改变硫酸钠3种状态(Na₂SO₄溶液、Na₂SO₄·10H₂O、无水Na₂SO₄晶体)所占比例来改变水泥稳定碎石...     

大跨度PC连续梁桥预应力损失影响研究

为研究预应力损失对大跨度PC连续梁桥桥梁性能的影响,采用MIDAS/CIVIL对某跨径布置为(60+100+100+60)m的PC连续梁桥进行计算分析,研究了纵向预应力的顶、底、腹板钢束在发生单一损失类型、双重组合损失类型和三重组合损失类型情况下,预应力损失程度对桥梁主跨跨中下缘压应力σ_z、主跨跨中挠度f_l/2和桥梁一阶自振频率n的影响,结果表明：无论发生何种损失类型,预应力损失程度与σ_z、f_l/2的关系均为线性相关规律;预应力损失将导致σ_z减小和f_l/2增大,其中,σ_z减小主要由顶、底板钢束预应力损失所致,f_l/2增大主要由底板钢束预应力损失所致,三重和双重组合损失类型相对于单一损失类型时的σ_z和f_l/2结果表现为叠加关系;桥梁一阶自振频率n不受纵向预应力损失影响。     

冻融循环作用下黄泛区饱和含盐粉土动力性能及细观损伤演化规律

山东省黄泛区地处季节性冻土区,当地大量采用含盐粉土修筑公路路基,冻融循环作用后路基土动力性能受损,在车辆荷载作用下会发生路基翻浆病害。为研究冻融作用、盐分含量对饱和路基粉土动力性能及细观结构特征的影响,针对不同含盐量粉土开展有侧限封闭冻融试验,采用振动三轴试验测试多次冻融作用后解冻状态土样的骨架曲线、动模量和动阻尼比,同时采用核磁共振技术测试经历多次冻融循环后解冻状态饱和土样的横向驰豫时间T₂谱曲线。研究结果表明：冻融作用后动应力幅值与动应变幅值之间符合修正的Hardin-Drnevich模型,当冻融6次后骨架曲线趋于稳定;初始动模量损伤度随冻融循环次数呈双曲线型增大,氯化盐含量小于12%时,随含盐量增加初始动模量损伤度呈线性增大;阻尼比随动应变幅值增大增加明显,随盐分含量、冻融次数增加而增大;随冻融次数增多,T₂谱曲线主峰信号强度幅值减小,同时会产生横向驰豫时间长的波峰;T₂级配曲线趋于连续光滑,形态趋于相似,不均匀系数和曲率系数趋于稳定;无盐粉土T₂级配曲线的不均匀系数逐渐减小,并约稳定于5.6,曲率系数先减小后增大,并约稳定于0.986;当经历冻融6次后,随含盐量增加,T₂级配曲线不均匀系数先增大后减小,曲率系数先减小后增大。     

韶赣高速公路白山隧道水害机理与安全性评价

水害给隧道结构自身和隧道内行车安全带来极大的威胁,可导致运营隧道出现塌方等事故。以韶赣高速公路白山隧道的衬砌裂损及渗漏水等病害为例,研究水害产生机理,表明隧道周边地下水的泄、排水,导致周边围岩土体流失,进一步加剧了围岩状况的恶化,使得隧道所受的围岩压力增大,渗漏水通道扩大,进而引发水害。采用MIDAS/GTS大型有限元软件分别对隧道衬砌背后及围岩的脱空、积水等现象进行数值模拟,结果表明,衬砌断面安全系数由无空洞时的5.91降为2.57,安全性明显下降。针对隧道水害机理和模拟结果,给出了工程应对建议。     

基于交通冲突的城市地下互通左出匝道减速车道长度研究

为了确定城市地下互通左出匝道分流区减速车道长度的合理区间,研究减速车道长度与主线、匝道的交通量和设计速度的交互作用对左出分流区交通冲突的影响,该文以武汉市两湖隧道工程地下互通立交为例,开展VISSIM微观交通仿真试验,并提取冲突率(R_CR)和碰撞暴露时间(T_TET)指标进行分析。结果显示：(1)随着减速车道长度增加,分流区冲突率减小而T_TET增大;(2)随着主线交通量或匝道交通量的增大,分流区冲突率未呈现显著变化,而T_TET有不同程度的增大;(3)随着主线设计速度的增大或匝道设计速度的减小,分流区冲突率和T_TET均呈现增大的趋势;(4)方差分析和多重比较表明,减速车道长度是引起冲突率和T_TET变化的关键原因,且综合来看地下互通立交左出匝道分流区减速车道长度的一般合理区间应设置为120～170 m,考虑工程经济性最大长度宜控制在195 m以内。     

石灰石粉对水泥砂浆强度影响及作用机理

该文研究了石灰石粉掺量、细度对砂浆抗压强度的影响,并基于水化热测试和边界成核与增长模型计算了水泥浆体的水化动力学参数,通过毛细吸水测试以及压汞试验分析了砂浆的孔结构,揭示了石灰石粉对砂浆抗压强度的作用机理。结果表明：随石灰石粉掺量增加,砂浆抗压强度逐渐降低,掺量增加至30%时,7、28、56 d龄期砂浆的抗压强度降低均超过了20%;随石灰石粉细度增加,砂浆抗压强度逐渐增大,石灰石粉由1.084μm²/μm³增加到2.168μm²/μm³时,7、28、56 d龄期砂浆的强度分别增加了6.1%、4.2%、4.8%。石灰石粉减小了水泥浆体的水化放热速率、水化热和水化产物的成核速率K_N、增长速率K_G,进而降低了浆体的水化程度,从而增加了砂浆的毛细吸水量、空隙率、最可几孔孔径,最终导致砂浆抗压强度的降低。