砂黏复合地层盾构掘进参数变化规律及掘进速率预测研究

为研究砂黏复合地层中复合比与盾构掘进参数之间的规律，依托石家庄地铁1号线白留区间隧道工程，基于现场盾构掘进试验，通过对盾构原始掘进参数的二次转换，建立标准推力-标准转矩特征空间，并对传统盾构掘进速率模型进行修正。研究结果表明： 1）正常掘进状态下，标准推力和标准转矩成对数关系，随着复合比的降低，标准推力和标准转矩增加； 2）根据参数点在特征平面的分布和对应的施工状态，将特征平面划分为Ⅰ区(正常掘进区)、Ⅱ区(转矩偏大区)和Ⅲ区(推力偏大区)，并依据复合比的不同，将正常掘进区进一步划分为Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3、Ⅰ4区； 3）基于标准推力和标准转矩，建立适用于砂黏复合地层的掘进速率预测模型。     

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。     

路用聚氨酯胶结料的抗紫外老化性能

路用聚氨酯（PU）胶结料在工程应用中不可避免地会遭受紫外照射的影响。为此，采用紫外老化试验箱模拟自然老化过程，以影响路用性能的拉伸性能和黏弹性（基于温度扫描和频率扫描的动态热力学性能）为评价指标，研究老化下路用PU胶结料性能的演化规律，并通过红外光谱和电子扫描显微镜揭示其老化机理；同时，通过调整PU的组分配比（多元醇/异氰酸酯的质量比为100/80，100/65，分别记为PU-Ⅰ，PU-Ⅱ），揭示不同异氰酸酯组分含量对PU紫外老化性能的影响规律与机理。试验表明：紫外老化对PU拉伸强度和断裂伸长率的影响主要表现在老化前期，老化中后期性能保持相对稳定甚至有所回升，如PU-Ⅰ的残余强度在老化28 d后恢复至98.8%；紫外老化并未明显降低PU的拉伸模量，反而提高了其拉伸模量，如老化28 d后PU-Ⅰ的拉伸模量提升了近一倍；紫外老化提高了PU的储能模量和玻璃化转变温度（T_g），增大了低频区PU的复数模量和黏弹比，降低了中高频区PU的复数模量和黏弹比，特别是PU-Ⅰ。上述PU性能的演化机理主要包括塑化、分子链断裂和物化交联，其中物化交联主要包括较强氢键形成而产生的物理交联、后固化以及水分子与未反应的-N=C=O官能团反应而引起的化学交联；异氰酸酯含量的适当增加，增强了物化交联作用，可以提高PU的抗老化能力。总之，研究成果为PU胶结料在道路工程领域中的应用奠定了一定的基础。     

不同因素对高黏复合改性橡胶沥青技术性能的影响

研究了石油树脂、脱硫剂、不同脱硫胶粉等添加剂和胶粉、SBS改性剂对高黏复合改性橡胶沥青性能的影响,最后拟定高黏复合改性橡胶沥青的不同掺配方案,分析了不同方案下高黏复合改性橡胶沥青的综合性能。结果表明,制备脱硫胶粉时石油树脂最佳掺量为10%,脱硫剂掺量宜为0.3%;2%SBS+15%胶粉的复配方案可用于AC类连续级配,3%SBS+15%胶粉的复配方案可用于SMA类间断级配,4%SBS+20%胶粉的复配方案可用于OGFC类开级配。     

扬州瘦西湖盾构隧道工程施工关键技术

扬州下穿瘦西湖盾构段采用直径为14.93 m的泥水盾构施工,成功穿越1 275 m硬塑膨胀性黏土地层,有效解决盾构刀盘结泥饼、泥水舱及管道易堆积堵塞、刀盘扭矩大、盾构推进速度慢、泥水分离困难等一系列施工难题,是我国迄今为止在膨胀土地区进行的最大直径的泥水盾构施工工程。从扬州瘦西湖隧道的工程重难点出发,结合现场具体情况,系统总结隧道盾构施工中的全断面黏土地层高效环流及出渣技术、膨胀土地层盾构适应性改造技术、硬塑黏性土地层的盾构施工技术与开挖面稳定性控制技术,0.42 MPa高压气环境下动火焊接技术、小半径曲线精准接收技术和双层大直径隧道内部结构快速施工技术等,对我国膨胀性黏土地区大直径泥水盾构技术的发展具有重要的参考意义。     

基于直剪试验的黏层黏结效果影响因素研究

为了给沥青路面黏层设计提供依据,揭示黏层黏结效果的影响规律,采用直剪试验方法评价了沥青黏层的黏结效果,针对影响黏层抗剪强度的几个因素,如乳化沥青性质、洒布量、沥青混合料类型、水环境、荷载及老化作用等对黏层黏结效果的影响进行了测试分析.试验结果表明:(1)乳化沥青最佳洒布量在0.4-0.6 kg/m2,此时黏层抗剪强度和...     

钢筋混凝土柱式桥墩的弹塑性抗震分析

针对在强震作用下钢筋混凝土柱式桥墩会进入塑性状态的特性,采用有刚度退化的武田三线型滞回模型(弯矩—曲率关系),编制了非线性时程有限元程序,对一典型的双柱式桥墩进行了弹塑性抗震分析,得出了一些有益的结论。     

高黏改性沥青的低温性能及黏附特性研究

高黏沥青的低温与黏附特性是保证透水沥青路面服役功能的关键性能。为准确表征高黏改性沥青的低温抗裂与黏附性能,采用劲度模量、m^-值、综合柔量参数J_c对比评价了高黏沥青的低温松弛与黏弹特性。基于表面能(SFE)理论开展了高黏沥青、集料的接触角试验,以黏附功、剥落功、能量比为指标评价了高黏沥青-集料体系的黏附特性与水稳定性。从微观尺度进行原子力显微镜(AFM)试验,分析高黏沥青的形貌特征及粗糙状况,结合微观黏附力描述其黏附特征。结果表明：大掺量高黏改性剂导致沥青的黏性成分减小,松弛能力降低,低温性能大幅降低,J_c值、劲度模量和m^-值表现出一致性规律;SBS与HVA-U的复合改性作用大幅改善了沥青的黏附性能,但相对降低了沥青-集料体系的水稳定性;高黏沥青的AFM高度图呈现数量多、尺寸小、高度差小的蜂状结构,其微观黏附力与黏附功具有强相关性。     

基于网格截面法的非线性梁单元

为准确描述材料进入非线性阶段后的应力状态,针对采用梁单元时框架结构材料非线性的有限元分析问题,提出了基于分布式塑性理论的三维材料非线性梁单元分析方法--网格截面梁单元法,并通过算例对其有效性和准确性进行了验证.这种方法采用平面等参单元将梁单元截面网格化,通过引入材料本构模型,由截面网格材料的应力-应变关系和应力分别积分得到梁单元的截面刚度矩阵和截面抗力,再通过位移插值函数计算梁单元在材料进入非线性阶段时的单元刚度矩阵和节点抗力.     

纤维沥青混合料的增强作用机理研究与应用

沥青混合料是多相、多组分、非均质的颗粒型黏弹塑性复合材料,受温度影响明显．抗压拉比低;极限拉伸变形小,尤其是极限低温变化中,尤其动载和静载的作用．易引起拉裂破坏：高温下．其黏接性敏感而高温抗变形能力差,极易产生高温塑性变形。为了改善提高抗高温流动性和增强其低温阻裂性能;在混合料中掺入短纤维可明显改善混合料的性能。