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岩石力学与工程学报 2025年第5期44卷 1166-1179页

作者：尹乾陶志刚朱强何满潮王丰年吴疆宇浦海任树林吕中玉中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室山西省交通科技研发有限公司黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室广西路桥工程集团有限公司

锚索–锚固剂–围岩界面是锚固系统中的薄弱环节，针对其在循环扰动作用下的脱黏失效特性，建立锚固系统等效剪切力学模型，并开展循环剪切试验。研究围岩岩性、法向荷载（Fs）、循环剪切位移幅值（ud）及循环次数（N）对锚固系统剪切... 详细信息

锚索–锚固剂–围岩界面是锚固系统中的薄弱环节，针对其在循环扰动作用下的脱黏失效特性，建立锚固系统等效剪切力学模型，并开展循环剪切试验。研究围岩岩性、法向荷载（Fs）、循环剪切位移幅值（ud）及循环次数（N）对锚固系统剪切力学特性的影响。试验结果表明，锚固系统在循环剪切阶段损伤渐进累积，最大剪切力(Fhpeak)随N整体呈现递减趋势。随着ud的增加，锚固系统达到最大剪切力阶段逐渐由直剪阶段向循环剪切阶段过渡，峰值剪切力(Fhmax)与残余剪切力(Fhres)分别减小28.46%～54.13%与21.22%～49.25%，而围岩强度与法向荷载的增加强化了锚固系统的抗剪特性。循环剪切阶段，界面持续磨损劣化导致锚固系统法向剪缩加剧，而直剪过程中贯通破裂面爬坡效应导致法向剪胀逐渐凸显；锚固系统整体剪缩随ud与Fs的增大逐渐增强，随围岩强度的增加逐渐弱化。识别出3种典型剪切破坏模式：煤基质内部剪切贯通破裂，锚固剂–砂岩界面脱黏失效与锚固剂断裂，灰岩锚固系统锚索–锚固剂界面脱黏滑移，并基于数字照相探讨锚固系统剪切破裂面形成与脱黏失效演化全过程。

关键词：岩石力学锚固系统异性界面循环剪切法向变形脱黏失效

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流态多源固废固化黄土固化剂配比优化及强度形成机理

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中国公路学报 2025年第3期38卷 250-263页

作者：肖杰刘静向家骏刘朝晖刘财壮荣亚鹏刘志勇常锦张红日何建刚长沙理工大学交通学院湖南长沙410114 山西省交通科技研发有限公司黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室山西太原030006 中国公路工程咨询集团有限公司北京100089 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 长沙学院土木工程学院湖南长沙410022 广西交科集团有限公司广西南宁530007 湖南人健宝固高新科技发展有限公司湖南长沙410201

为研究流态工业固废固化黄土在路基工程中应用的可行性,基于响应面法(RSM),以粒化高炉矿渣粉(GBFS)、循环流化床脱硫粉煤灰(CFBFA)、烟气脱硫石膏(FGD)为影响因素,试件7、28 d无侧限抗压强度(UCS)为响应值建立响应面模型,开展了固化剂中... 详细信息

为研究流态工业固废固化黄土在路基工程中应用的可行性,基于响应面法(RSM),以粒化高炉矿渣粉(GBFS)、循环流化床脱硫粉煤灰(CFBFA)、烟气脱硫石膏(FGD)为影响因素,试件7、28 d无侧限抗压强度(UCS)为响应值建立响应面模型,开展了固化剂中掺10%水泥(OPC)时,各固废材料交互作用对流态固化黄土强度的影响研究;优化了固化剂配合比,并结合XRD、FTIR、TG-DTG和SEM微观试验分析了其强度形成的水化作用机理。结果表明:随GBFS掺量增加,CFBFA掺量减小,7、28 d UCS明显增大,GBFS与CFBFA交互作用对UCS的影响显著;随FGD掺量增加,7 d UCS先增后减,而28 d UCS减小,FGD与GBFS交互作用对UCS的影响从7~28 d由显著变为不显著,而与CFBFA交互作用的影响则相反;基于RSM确定的最佳配比,并考虑强度要求及原材料成本,提出当灰土比为0.15、水固比为0.51,固化剂中掺10%OPC时,GBFS、CFBFA和FGD建议的掺量范围分别为43%~50%、25%~32%和8%~15%;在反应初期,OPC水解产生的OH-与FGD溶解出的Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)可激发GBFS与CFBFA表面的火山灰活性,生成钙矾石(AFt)与水化硅(铝)酸钙(C—S—(A)—H)连结黄土颗粒并填充颗粒间孔隙,使试件7 d UCS增大;在反应中后阶段,GBFS、CFBFA持续溶解出Ca^(2+)、[SiO_(4)]^(4-)和[AlO_(4)]^(5-)发生火山灰反应,生成更多C—S—H填充结构孔隙和裂缝,试件28 d UCS进一步增大。实际工程应用中,通过调整固化剂原材料配比或灰土比等制备出的流态固化黄土完全能满足一般台背、涵背回填和一般公路路基对强度的要求。

关键词：路基工程流态固化土粒化高炉矿渣粉循环流化床脱硫粉煤灰烟气脱硫石膏黄土

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水分在沥青膜中的扩散特征

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建筑材料学报 2021年第2期24卷 399-404页

作者：成志强张晓燕孔繁盛山西交通科学研究院集团有限公司黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室山西太原030006 山西省交通科技研发有限公司山西太原030032

为研究水分在沥青膜中的扩散特性以及水分扩散行为参数与沥青组分间的关系,用重量法测定了沥青膜在不同浸水时间下的吸湿曲线,并分别基于Fick、Langmuir扩散模型对其吸湿曲线进行拟合,分析了水分扩散行为参数与沥青组分间的相关性.结果... 详细信息

为研究水分在沥青膜中的扩散特性以及水分扩散行为参数与沥青组分间的关系,用重量法测定了沥青膜在不同浸水时间下的吸湿曲线,并分别基于Fick、Langmuir扩散模型对其吸湿曲线进行拟合,分析了水分扩散行为参数与沥青组分间的相关性.结果表明:水分在沥青膜中存在自由态和结合态2种形态,其扩散行为符合Langmuir扩散模型;浸水初期沥青膜中的水分扩散以吸收自由态水分为主,随着浸水时间的延长,沥青膜中结合态水分逐渐增加而后趋于饱和;沥青膜饱和吸水率、水分吸附系数与沥青质含量呈正相关关系,吸附系数与解吸附系数之比与沥青膜饱和吸水率呈较强的线性关系.

关键词：沥青组分水分扩散重量法扩散模型

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二灰稳定再生集料混合料力学及疲劳性能研究

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硅酸盐通报 2021年第5期40卷 1638-1645页

作者：边伟李亚龙高学凯荣亚鹏山西省交通科技研发有限公司太原030032 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原030032

本文分析了二灰稳定再生集料(LFSRCA)混合料的击实特性,研究了LFSRCA混合料无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度以及抗压回弹模量等力学性能的增长规律,建立了LFSRCA混合料的疲劳寿命预估模型,分析了LFSRCA混合料的疲劳特性。结果表明:... 详细信息

本文分析了二灰稳定再生集料(LFSRCA)混合料的击实特性,研究了LFSRCA混合料无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度以及抗压回弹模量等力学性能的增长规律,建立了LFSRCA混合料的疲劳寿命预估模型,分析了LFSRCA混合料的疲劳特性。结果表明:随着再生集料(RCA)掺量的增大,LFSRCA混合料的最大干密度随之减小,最佳含水率随之增大;随着养生龄期的增长,LFSRCA混合料的各项力学性能均表现出相同的规律,在0~28 d内强度增长较慢,在28~60 d内迅速增长,在60~90 d内增长速度减慢,当养生龄期超过90 d后增长趋于平缓;LFSRCA混合料的各项力学性能以及疲劳寿命均随着RCA掺量的增大而减小;在低应力水平下,RCA掺量对LFSRCA混合料的疲劳寿命影响较大,在高应力水平下则影响减小。

关键词：石灰粉煤灰再生集料掺量击实特性力学性能疲劳寿命

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基于物理模拟试验的房柱式采空区变形特征研究

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煤炭科学技术 2024年第S1期52卷 30-36页

作者：刘亚明谷天峰王闫超杨烜宇山西省交通科技研发有限公司山西太原030032 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室山西太原030032 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

房柱式采空区具有采出率较小、留设煤柱较大的特点,其覆岩移动规律及地表变形规律与长壁式采空区差别较大,在煤柱失效情况下,地表会产生较大变形,威胁地面建构筑物的安全。为研究浅埋缓倾房柱式采空区覆岩和松散层的变形发育机制,基于PI... 详细信息

房柱式采空区具有采出率较小、留设煤柱较大的特点,其覆岩移动规律及地表变形规律与长壁式采空区差别较大,在煤柱失效情况下,地表会产生较大变形,威胁地面建构筑物的安全。为研究浅埋缓倾房柱式采空区覆岩和松散层的变形发育机制,基于PIV图像处理技术和模块化组装思路,在室内建立物理模型开展物理模拟试验,反演了房柱式采空区覆岩和松散层的变形发育过程,分析了房柱式开采和煤柱失稳条件下覆岩和松散层的变形机制。研究结果表明:①房柱式开采条件下,浅埋缓倾采空区覆岩变形可划分为3个区域:“条带状”变形区域、“梯形状”变形区域和“倒漏斗型”变形区域。松散层中的变形呈“梯形状”发育。②煤柱失稳条件下,覆岩变形规律保持不变,松散层变形特征由“梯形状”发育为“漏斗型”,且随着失稳煤柱的增加,松散层变形增大,“漏斗型”变形区域由中心向两端逐渐扩展。③房柱式开采结束后,采空区顶板受力可简化为承受均布荷载的简支梁,在煤柱持续失稳的情况下,覆岩和松散层的静载将导致采空区顶板达到极限平衡状态,顶板破坏模式为拉破断,在拉应力作用下产生裂缝,但顶板并未完全断裂,采空区顶板形成一种带裂缝的悬臂梁结构。浅埋缓倾房柱式采空区煤柱失稳对地表变形影响剧烈,松散层变形与覆岩变形基本处于同一量级。

关键词：房柱式采空区覆岩移动松散层地表变形

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超薄磨耗层SAC-5沥青混合料设计及性能

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科学技术与工程 2022年第8期22卷 3309-3314页

作者：李亚龙成志强山西省交通科技研发有限公司太原030006 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原030006

为提供一种路用性能优良的沥青混合料作为超薄磨耗层用于预防养护工程,采用多碎石沥青混合料(stone asphalt concrete,SAC)级配设计方法设计了SAC-5沥青混合料。通过室内试验,对比分析了4%、6%、8%3种空隙率下混合料的路用性能。结果表... 详细信息

为提供一种路用性能优良的沥青混合料作为超薄磨耗层用于预防养护工程,采用多碎石沥青混合料(stone asphalt concrete,SAC)级配设计方法设计了SAC-5沥青混合料。通过室内试验,对比分析了4%、6%、8%3种空隙率下混合料的路用性能。结果表明:SAC-5沥青混合料中粗集料含量占比达70%以上,当目标空隙率由4%增大8%时,混合料中矿料级配变化不大,最佳油石比减小;随着空隙率的增加,SAC-5沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、残留强度比、构造深度及摆值均增加,低温弯曲应变减小,但仍满足规范要求;对于急弯陡坡等对抗滑性能要求较高路段,推荐使用目标空隙率8%的沥青混合料作为超薄磨耗层。

关键词：道路工程超薄磨耗层多碎石沥青混合料(SAC)-5 沥青混合料路用性能

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基于CAM模型的热再生沥青混合料动态粘弹特性研究

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硅酸盐通报 2021年第7期40卷 2454-2460页

作者：兰建丽高学凯孔繁盛山西省交通建设工程质量检测中心(有限公司) 太原030006 山西省交通科技研发有限公司太原030006 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原030006

为研究再生剂对沥青混合料动态粘弹特性的影响,分别选用重石油基与生物油基两种再生剂制备再生沥青及沥青混合料,并分别在不同掺量下进行沥青三大指标试验以及沥青混合料动态模量试验,根据时温等效原理及改进的Christensen-Anderson-Mar... 详细信息

为研究再生剂对沥青混合料动态粘弹特性的影响,分别选用重石油基与生物油基两种再生剂制备再生沥青及沥青混合料,并分别在不同掺量下进行沥青三大指标试验以及沥青混合料动态模量试验,根据时温等效原理及改进的Christensen-Anderson-Marasteanu(CAM)模型分析了再生沥青混合料的动态粘弹特性。结果显示,随着再生剂掺量的增加,沥青混合料回收料(RAP)的沥青针入度、延度升高,软化点下降,再生剂的掺入显著提高了沥青的延展性,综合考虑经济与路用性能,以12%(质量分数)作为再生剂最佳掺量并进行混合料动态模量试验。两种再生剂均改变了RAP的感温性与粘弹特性,使再生沥青混合料动态模量降低而相位角升高;改进的CAM模型能够良好拟合再生沥青混合料的动态模量和相位角随频率的发展变化,拟合精度均在0.950以上。两种再生沥青混合料动态模量与相位角大小关系受加载频率影响,当加载频率高于10 Hz后,生物油基再生沥青混合料动态模量更低而相位角更高,当加载频率低于0.01 Hz时则相反,这对于同时提高沥青混合料高温稳定性及低温抗裂性是有利的。

关键词：再生剂动态模量相位角 CAM模型粘弹特性

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基于透明土技术的加筋碎石桩承载特性试验研究

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铁道科学与工程学报 2023年第12期20卷 4582-4591页

作者：郝耀虎周杨王闫超刘少炜山西省交通科技研发有限公司山西太原030032 黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室山西太原030032 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 山西省交通新技术发展有限公司山西太原030006

加筋碎石桩是软土地基处理的重要手段之一,荷载作用下,加筋碎石桩桩体径向鼓胀变形及桩与桩周土体相互作用特性是影响桩基整体承载能力的关键因素。基于人工合成透明土材料及PIV图像处理技术,开展了非嵌入式加筋碎石桩承载特性试验研究... 详细信息

加筋碎石桩是软土地基处理的重要手段之一,荷载作用下,加筋碎石桩桩体径向鼓胀变形及桩与桩周土体相互作用特性是影响桩基整体承载能力的关键因素。基于人工合成透明土材料及PIV图像处理技术,开展了非嵌入式加筋碎石桩承载特性试验研究。连续观测不同荷载作用下加筋碎石桩桩体鼓胀变形的发展过程,以及桩周土体位移变形情况,探讨加筋长度及刚度等因素对桩体鼓胀变形及承载特性的影响。研究结果表明:与普通碎石桩相比,加筋长度的增加会使桩体承载力显著提升。筋材刚度一定时,加筋长度由1D分别增加2倍、4倍时,即加筋长度为3D、5D时,桩体承载力分别提高约37.7%和62.3%,桩体承载力的提高幅度与加筋长度呈现非线性关系;碎石桩加筋长度最优范围为3D~5D。本试验单元体单桩加载情况下,加筋长度为3D时,桩体径向鼓胀变形量较常规碎石桩减少约44%;加筋刚度一定时,桩顶荷载增加,桩体主要鼓胀变区域z/D逐渐下移且鼓胀量增大,桩顶荷载为204kPa时,桩体最大鼓胀变形量δ/D为5.9%。荷载作用下,沿桩深方向,桩周土体变形扰动区主要集中在加筋段以下部分。利用透明土与PIV图像处理技术进行试验,可对加筋碎石桩加固地基设计施工提供参考依据。

关键词：加筋碎石桩承载特性模型试验透明土位移场

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热塑性聚氨酯/石墨烯改性聚氨酯注浆材料的制备与性能研究

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中国塑料 2023年第1期37卷 54-59页

作者：周新星郑玉婴陈乘鑫孔繁盛山西省交通科技研发有限公司黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室太原030032 福州大学材料科学与工程学院福州350108

采用石墨烯、热塑性聚氨酯(TPU)复合改性聚氨酯注浆材料,并添加少量的粉煤灰、炉底渣及碱性激发剂制备一种低密度、高强度、快硬性的TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料。借助聚氨酯弹性体材料密度测试仪、万能材料试验机、渗透系数测试仪、... 详细信息

采用石墨烯、热塑性聚氨酯(TPU)复合改性聚氨酯注浆材料,并添加少量的粉煤灰、炉底渣及碱性激发剂制备一种低密度、高强度、快硬性的TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料。借助聚氨酯弹性体材料密度测试仪、万能材料试验机、渗透系数测试仪、荧光显微镜对TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料的密度、膨胀倍数、抗压强度、阻燃性能、渗透系数及微观形貌进行表征,深入分析了石墨烯和TPU的种类和含量对聚氨酯注浆材料基本物理性能、力学性能及微观结构的影响。结果表明,TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料的密度为0.24~1.25 g/cm^(3),膨胀倍数最高可达38倍,抗压强度为15.0~43.8 MPa,相比普通聚氨酯注浆材料,改性聚氨酯注浆材料抗压强度提升1倍以上。酒精灯燃烧试验显示注浆材料无焰燃烧时间均小于20 s。石墨烯和TPU均可提高聚氨酯的强度和耐久性,改善TPU的微观形貌。TPU/石墨烯改性聚氨酯注浆材料表现出良好的强度、耐久性及弹性,是一种性能优异的注浆材料。

关键词：聚氨酯注浆材料石墨烯热塑性聚氨酯粉煤灰微观形貌

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沥青砂浆疲劳性能试验方法研究

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2023年第1期42卷 68-76页

作者：周维锋山西省交通科技研发有限公司公路工程研究院山西太原030006 山西交通科学研究院集团有限公司黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室山西太原030006

为探究加速疲劳试验方法在评价沥青砂浆疲劳性能方面的适用性与可行性,对水性环氧乳化沥青砂浆(AC5-WEREA)、改性沥青砂浆(AC5-SBS)和基质沥青砂浆(AC5-70#)在弯拉受力模式下分别进行频率扫描试验、动态力学分析切片试验、线性振幅扫描... 详细信息

为探究加速疲劳试验方法在评价沥青砂浆疲劳性能方面的适用性与可行性,对水性环氧乳化沥青砂浆(AC5-WEREA)、改性沥青砂浆(AC5-SBS)和基质沥青砂浆(AC5-70#)在弯拉受力模式下分别进行频率扫描试验、动态力学分析切片试验、线性振幅扫描试验和四点弯曲疲劳试验,并对试验结果进行对比分析。试验结果表明:动态力学分析切片试验、线性振幅扫描试验和四点弯曲疲劳试验确定得到的沥青砂浆疲劳寿命结果变化趋势一致,进一步得到加速疲劳试验方法在评价沥青砂浆疲劳性能方面不仅具有可行性和适用性,而且动态力学分析切片试验所需试件尺寸较小,能有效降低试验结果的变异性。

关键词：道路工程沥青砂浆疲劳性能线性振幅应变扫描动态力学分析

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