UHPC在隧道衬砌裂损整治中应用的可行性及性能要求研究

为解决隧道二次衬砌裂损整治中面临的净空限制等问题,提出采用超高性能混凝土（UHPC）代替普通混凝土作为衬砌补强材料,并对其可行性及材料力学性能要求进行系统研究。基于异性材料叠合梁理论对裂损衬砌和加固层的共同受力机制进行研究,得到加固材料的力学性能与结构受力特征之间的关系,从而得到加固工程对加固层厚度及UHPC力学性能要求; 在此基础上,提出一种实体单元应力和内力换算的计算方法,并通过有限差分法数值模拟,对衬砌与加固材料之间结合面的受力特征进行分析,从而得到加固工程对UHPC和普通混凝土之间黏结强度的要求。研究结果表明： 对于承载力损失不超过40%的衬砌,可采用UHPC进行加固; 对于承载力损失不超过15%的衬砌,UHPC的使用可将加固层的厚度减小到10 cm左右。     

掘进机黏性渣土结泥饼机制及聚合物改良研究

针对掘进机在黏性地层中施工刀盘结泥饼的问题,以无锡地铁4号线某矩形顶管工程为例,通过添加不同质量的聚合物对不同含水率的渣土进行改良,测试改良前后渣土的黏附强度、不排水抗剪强度及高温环境下渣土的保水能力,并通过液塑限变化分析渣土改良的机制,借助泥饼形成风险分区图评估泥饼形成的风险与改良效果。研究表明： 1）添加聚合物和水对渣土黏附强度有一定影响,增大含水率能显著降低渣土的黏附强度,当渣土含水率为35%~45%时,添加聚合物能有效降低渣土的黏附强度; 2）含水率的增大会降低渣土的不排水抗剪强度,而添加聚合物能有效增强渣土的不排水抗剪强度,当添胶比达到0.15%后增强效果显著; 3）聚合物能提高渣土的液限和保水能力,保证渣土的流塑性满足施工需要; 4）结合泥饼形成风险分区图,比较渣土-金属界面的黏附强度和渣土的不排水抗剪强度,可以综合判断黏性渣土结泥饼的风险和改良效果。     

基于能量法的跟管钻进最大深度计算及应用

为解决潜孔锤跟管钻进最大深度难以确定的问题,基于能量法分析冲击功与应变能的转换情况,提出跟管钻进最大深度的假设条件和理论计算方法,并结合现有相关技术规范,通过类比法对跟管钻进的地层侧阻力取值进行完善和补充,然后应用相关实例分析和验证。通过研究和验证取得成果如下： 1）采用材料力学能量法理论,提出较系统、全面的跟管钻进最大深度计算方法; 2）给出单一地层最大深度的计算公式和多个地层的计算步骤; 3）提出套管与地层间动摩阻的取值依据和方法; 4）提出中和点概念,得出双冲击器作用下套管柱受到的应变能作用原理; 5）增大冲击功和增加套管壁厚均有利于提高跟管的最大深度,但影响幅度较小。     

基于分段单孔反演的隧址区多断层地应力分布特征

目前,针对具有多个原位地应力测试钻孔的隧址区初始地应力场反演,往往一次性将全部实测值用以计算值的回归反分析,没有考虑到隧道纵向长度远超其他方向且钻孔分布较远的特点,单个钻孔表征的临近区域地应力分布特征或反演精度被其余钻孔实测值“拉低”,导致整体反演结果容易陷入局部优解。依托拉林铁路桑珠岭隧道、叙毕铁路斑竹林隧道、沿江高速火山隧道、木寨岭公路隧道等工程,采用多元线性回归法结合最小二乘法寻优准则,分析了隧址区仅有单个钻孔反演精度较高的原因,提出了对具有多个钻孔的隧址区分段并分别进行单钻孔回归反演的新方法。在此基础上,重点讨论了木寨岭公路隧道断层破碎带区域地应力分布特征。结果表明：分段单孔反演较多孔反演进一步提高了反演精度;地应力的分布在断层前后呈现出先急剧增大后急剧减小的特征;除自重应力与埋深存在一定关联外,两项水平主应力随断层间距或厚度的增大突变性加剧;断层之间间距、断层倾角、断层厚度均是影响地应力方向偏转大小的重要因素,断层之间间距或断层倾角越小、断层越厚,地应力方向偏转越显著。     

粗细集料磨光值对沥青路面长期抗滑的影响

良好的路面抗滑性能是车辆安全行驶的重要保障,而集料品质是影响沥青路面抗滑性能的重要因素之一。集料的耐磨光性能直接决定路面抗滑性能的衰变规律和抗滑终值。因此,集料磨光值的表征和评价对沥青路面全寿命周期抗滑性能的研究具有重要意义。为充分明确粗、细集料对沥青路面长期抗滑性能的影响,引入了3种新的试验方法：①使用Wehner/Schulze (W/S)加速磨光试验对不同种类粗、细集料的磨光值进行评价;②使用自主研发的轮式加速磨光机对9组试样进行加速磨光试验;③使用W/S试验仪抗滑测试机体在速度为60 km·h^-1和水膜覆盖条件下测量试件磨光后的动摩擦因数。结果表明：①集料矿物成分是决定磨光值的重要因素,且磨光值越高沥青路面的长期抗滑性能越好;②密级配沥青路面细集料对路面长期抗滑性能的影响比粗集料更大;③W/S加速磨光试验不仅较Polished Stone Value (PSV)试验结果精度更高,还能评价细集料的抗磨光值;④不同抗滑检测设备与试验方法间具有较大的差异性,轮式加速磨光试验能对试件的全磨耗周期行为进行表征,W/S抗滑检测则可在高速动态旋转和水膜覆盖条件下进行检测(且不受人为操作影响和可重复性高),二者的工况模拟和工作原理具有较强的科学性与可靠性。未来工程应用中,应尽量提高细集料的磨光值,以进一步提高路面抗滑性能;同时,如需精确地表征集料磨光值差异性与路面抗滑性能之间的关系,建议使用W/S试验进行研究。     

考虑走滑断裂活动影响的公路隧道初始地应力场反演分析

为了使跨活动断裂带区域地应力反演结果更加符合实际,提出了考虑走滑断裂活动影响的公路隧道初始地应力场反演思路。通过在断裂带与两侧岩体之间建立接触单元,采用边界位移荷载实现了断裂带两侧岩体的相对挤压及滑动作用。依托华坪至丽江高速公路东马场1号隧道工程,对比分析了采用常规边界荷载和考虑走滑边界荷载2种情况下隧址区地应力场的反演结果。研究结果表明:考虑走滑边界荷载反演得到的地应力场更加符合实际且精度更高;常规边界荷载的最大残差为2.29 MPa,而走滑边界荷载的最大残差仅为0.66 MPa,其残差平方和也均小于常规边界荷载;在断裂带附近,考虑走滑活动影响的最大、最小水平应力值相对常规边界均有所减小,上盘岩体垂直应力也相对减小,下盘岩体受上盘岩体的影响垂直应力相对增大,符合跨断层岩体区域实际地应力场的分布规律;隧址区整体表现为水平应力大于垂直应力,以水平构造应力为主。     

考虑斜坡效应的地基水平抗力比例系数确定方法

水平地基抗力比例系数对桩基设计至关重要,基于平坦场地比例系数设计的斜坡基桩,常因忽视斜坡效应的影响而带来安全隐患。为研究斜坡效应对斜坡地基比例系数的影响,设计并完成了4组黏性土坡基桩水平静载模型试验,获得了0°、15°、30°及45°坡度下地基等效比例系数与地面处桩身水平位移曲线及桩顶荷载-位移梯度曲线等;建立了地基比例系数与坡度间的拟合关系式;对比分析了斜坡地基比例系数取值对基桩水平承载特性的影响。研究结果表明：黏性土坡地基比例系数随桩身水平位移增大而呈非线性关系减小,当地面处桩身水平位移小于6 mm时,地基比例系数急剧减小,而后减幅较小;基桩临界荷载和极限荷载均随斜坡坡度增加而减小,与平地相比,斜坡坡度每增加15°,基桩临界荷载和极限荷载约分别减小17%和16%;结合现有试验表明,斜坡坡度越大,地基比例系数越小;坡度每增加15°,对应的碎石土、砂土及黏性土坡地基比例系数m约分别减小38%、32%和31%;根据现有试验以及试验结果,建立了不同类型斜坡地基比例系数取值标准与斜坡坡度之间的经验关系,可为斜坡桩基设计提供参考依据。     

承台-群桩结构波浪力理论分析

目前桥梁基础的波浪力计算大多采用数值模拟的方式进行研究,但数值模拟存在计算成本高、耗时长等缺点。因此基于线性势流理论首次推导了承台-群桩结构的波浪绕射作用计算公式,求解得到了承台波浪力的半解析解。首先将承台-群桩结构简化为上层穿出水面、下层嵌入水底的双层多柱体结构,其中上层单柱体代表承台,下层多柱体代表群桩。然后将计算域划分为承台外侧和下侧2个子域,子域间的交界面函数通过傅里叶级数处理,通过匹配特征函数展开法对每一个子域的速度势函数进行求解,最终得到承台表面波浪力。在进行解的收敛性分析和与边界元软件进行大量的对比验证后,分析了桩半径和承台高度对承台表面波浪力的影响。研究发现：在小波数范围内,承台表面的量纲一的波浪力会随着群桩的存在而增大,并随着桩半径的增加而进一步增大;同时承台高度的增加会首先对波浪力的增加有促进作用,但在承台高度达到某一临界值后,承台量纲一的波浪力将会减小。首次基于势流理论推导的双层多柱体波浪作用的理论公式,为承台-群桩结构表面波浪力的求解提出了一种新的半解析方法,相较于数值模拟,其能在保证结果准确性的同时,也能使得计算更加方便快捷、成本低廉,为之后波浪作用理论的进一步完善提供有力支撑。     

汽油发动机润滑系统试验研究

发动机润滑系统的设计会影响发动机的燃油经济性,主要介绍了某自主研发42.1％热效率发动机润滑系统设计思路.通过试验研究了润滑系统机油流量,对比分析了不同设计方案对发动机润滑系统的影响以及对发动机倒拖摩擦功的影响.研究表明,通过使用全可变机油泵、低黏度发动机油、油道节流孔、低张力活塞环、合理的机油加注量等方式,能够降低整...     

基于激光视觉融合的帧间匹配方法

同步定位与地图构建(Simultaneous Location and Mapping, SLAM)是机器人在未知环境中实现自我导航能力的重要保证。目前SLAM算法使用的主传感器基本是激光雷达或视觉相机。二者各具优劣,激光雷达能更精确地进行测距,视觉相机能反映环境丰富的纹理信息。与使用单一传感器相比,将二者融合的SLAM算法能够获得更多环境信息,达到更好的定位和建图效果。文章提出一种融合激光雷达和视觉相机的帧间匹配方法,通过在SLAM帧间匹配过程中加入地面约束以及视觉特征约束,提高帧间匹配过程精度,增强算法鲁棒性,从而提升SLAM算法整体效果。文章最后利用采集的地下停车库数据进行结果验证,与开源算法A-LOAM进行对比。结果表明,相比A-LOAM的帧间匹配方法,文章提出的方法相对位姿误差提升约30%。