检索结果-内蒙古大学图书馆

岩土力学 2024年第6期45卷 1720-1730页

作者：张杰聂如松黄茂桐谭永长李亚峰中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

有砟轨道道砟嵌入对路基服役性能具有显著影响。基于此设计上层为道砟、下层为路基土的单元试样,通过室内动三轴试验和离散元法(discrete element method,简称DEM)数值仿真研究了动荷载作用下道砟嵌入路基土的宏观变形行为和局部变形特... 详细信息

有砟轨道道砟嵌入对路基服役性能具有显著影响。基于此设计上层为道砟、下层为路基土的单元试样,通过室内动三轴试验和离散元法(discrete element method,简称DEM)数值仿真研究了动荷载作用下道砟嵌入路基土的宏观变形行为和局部变形特征。研究结果表明:在动荷载作用下,道砟与路基土之间仅通过接触面上有限数量的离散接触传递应力,随动应力幅值增加,道砟嵌入深度也不断增加,嵌入深度与动应力呈指数函数变化。道砟嵌入路基土变形过程分为局部挤压阶段、剪切带形成阶段及剪切带发展阶段,道砟嵌入会使得道砟−路基土接触界面的土样孔隙率显著增加,同时也会使得接触界面发生显著的侧向变形。孔隙率较高的饱和试样在较低的动应力作用下会发生翻浆冒泥现象,道砟嵌入导致的路基面孔隙率升高是既有路线发生翻浆冒泥的重要原因,防治翻浆冒泥需重点防止道砟嵌入导致的土样局部孔隙率升高。该研究成果可加深对道砟嵌入现象以及由此引发的路基表层变形行为的认识。

关键词：有砟轨道道砟嵌入变形特征动三轴试验离散元模拟

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基坑倾斜桩支护稳定特性及分析方法研究

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岩土工程学报 2022年第2期44卷 271-277页

作者：周海祚郑刚何晓佩刘鑫菊田帅刘照朋滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

工程实践已证明基坑倾斜桩无支撑支护具有良好的变形和稳定控制性能。然而,倾斜支护桩稳定特性和分析方法尚缺乏研究。通过数值模拟研究了倾斜支护桩在基坑开挖过程中变形到破坏的全过程,分析了倾斜角、插入比以及土体强度对安全系数的... 详细信息

工程实践已证明基坑倾斜桩无支撑支护具有良好的变形和稳定控制性能。然而,倾斜支护桩稳定特性和分析方法尚缺乏研究。通过数值模拟研究了倾斜支护桩在基坑开挖过程中变形到破坏的全过程,分析了倾斜角、插入比以及土体强度对安全系数的影响。推导了基坑倾斜桩支护的抗倾覆与整体稳定安全系数计算方法,并与离心机试验结果进行了对比分析。结果表明:(1)针对常规倾斜角度(≤20°),倾斜支护桩临界破坏模式为倾覆失稳;(2)倾斜桩支护的稳定性能随倾斜角,插入比和土体强度的增大而显著增强;(3)倾斜桩的重度影响倾覆破坏时旋转点位置,桩身重度及旋转点位置导致抗倾覆力矩增大,使之具备良好的抗倾覆稳定性。

关键词：倾斜支护桩稳定特性抗倾覆整体稳定

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矿渣粉对钢纤维自密实混凝土性能的影响

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建筑材料学报 2022年第1期25卷 24-30页

作者：赵云毕继红王照耀霍琳颖段逸辰天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

研究了矿渣粉掺量对钢纤维自密实混凝土(SFRSCC)工作性能和力学性能的影响,并从微观层面阐释钢纤维和矿渣粉对混凝土基体的增强作用.结果表明:采用10%掺量的矿渣粉代替水泥能有效提高新拌混凝土的工作性能,增加钢纤维体积分数会减弱自... 详细信息

研究了矿渣粉掺量对钢纤维自密实混凝土(SFRSCC)工作性能和力学性能的影响,并从微观层面阐释钢纤维和矿渣粉对混凝土基体的增强作用.结果表明:采用10%掺量的矿渣粉代替水泥能有效提高新拌混凝土的工作性能,增加钢纤维体积分数会减弱自密实混凝土的工作性能;矿渣粉与钢纤维的协同作用能够显著提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度;采用矿渣粉替代水泥有助于生成更致密的微观结构.

关键词：端钩钢纤维自密实混凝土工作性能矿渣粉微观结构

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透明黏土盾构隧道开挖面失稳扩展过程和失稳特征研究

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岩石力学与工程学报 2022年第6期41卷 1235-1245页

作者：雷华阳刘敏程泽宇钟海晨天津大学建筑工程学院天津300354 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300354

基于透明黏土盾构隧道开挖面失稳模型试验,探究开挖面失稳扩展过程和失稳特征。在验证透明黏土可用于盾构隧道开挖面失稳破坏试验研究的基础上,从土体运动的角度分析不同埋深比条件下开挖面失稳演化过程,研究失稳分阶段、分区和形态特... 详细信息

基于透明黏土盾构隧道开挖面失稳模型试验,探究开挖面失稳扩展过程和失稳特征。在验证透明黏土可用于盾构隧道开挖面失稳破坏试验研究的基础上,从土体运动的角度分析不同埋深比条件下开挖面失稳演化过程,研究失稳分阶段、分区和形态特征以及地表沉降变化规律。基于土体运动的变化,提出盾构开挖面失稳过程实质是开挖面正前方松动土体带动上方土体向隧道内部同步运动,伴随着周围土体受扰动产生运动,并不断扩展变化,最终土体快速滑移发生整体失稳。开挖面失稳呈现明显的分区特征,影响区域包括整体滑移形成的失稳区和产生明显位移形成的扰动区,并提出失稳区的确定标准。开挖面失稳滑移时,纵截面处失稳区土体向隧道内部“流动”,横截面处失稳区呈椭圆状形态。利用对数螺旋线模型和Torus模型对黏土体失稳形态进行描述时,模型底部拟合很好,上部的偏差均较大。开挖面整体失稳前的横截面地表沉降符合高斯沉降曲线,整体失稳后与高斯沉降曲线偏差较大。

关键词：土力学透明土盾构隧道开挖面失稳失稳过程地表沉降

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钢纤维增强地聚物再生混凝土单轴受压全曲线试验

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建筑结构学报 2022年第11期43卷 255-265页

作者：赵秋红董硕谢萌天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

为增强再生混凝土的抗压强度及延性,并进一步减少水泥制备造成的碳排放,采用粉煤灰/矿渣基地聚物100%取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥,并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能,配制得到再生粗骨料取... 详细信息

为增强再生混凝土的抗压强度及延性,并进一步减少水泥制备造成的碳排放,采用粉煤灰/矿渣基地聚物100%取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥,并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能,配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%,及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明:随着钢纤维的掺入,SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变;立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加;立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低,但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率,对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正,提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型,其计算结果与相应试验结果均吻合良好。

关键词：钢纤维增强地聚物再生混凝土钢纤维体积掺量再生粗骨料取代率单轴受压试验应力-应变全曲线本构模型

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基于柔性边界的非饱和土三轴试验及离散元分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 208-222页

作者：张杰聂如松李列列李亚峰杜炜黄茂桐中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

非饱和土三轴试验的离散元模拟,对于从细观角度揭示其力学特性至关重要,但目前研究多采用刚性边界条件.使用黏结球颗粒代替橡胶膜,实现围压柔性加载.在此基础上,提出非饱和土三轴数值试验模拟流程,并进行不同围压下的三轴数值试验.从宏... 详细信息

非饱和土三轴试验的离散元模拟,对于从细观角度揭示其力学特性至关重要,但目前研究多采用刚性边界条件.使用黏结球颗粒代替橡胶膜,实现围压柔性加载.在此基础上,提出非饱和土三轴数值试验模拟流程,并进行不同围压下的三轴数值试验.从宏观破坏形态和细观剪切带、配位数、接触力等方面研究不同围压下非饱和土的力学特征.结果表明:非饱和土力学特性受围压影响较大,峰值应力和弹性模量随围压增大而增大,围压越大,剪胀性越小;试样主要表现为鼓胀破坏,破坏后剪切带在形态上呈对称的“X”形,剪切带的形成开始于颗粒的转动,到达峰值应力时,内部转动颗粒发生贯通,剪切带基本成型,围压越大,剪切带上转动颗粒数目和转动角度越小;配位数先增加后减少,与体应变变化趋势一致,且随围压增大而增大;剪切使法向接触力概率密度函数峰值左移,并且使法向接触力不均匀性增大,围压越大,法向接触力分布越均匀.该研究成果可为从细观认识非饱和土的力学行为提供途径.

关键词：非饱和土粒间吸引力三轴试验剪切带柔性边界离散元分析

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基于数据驱动的盾构竖向姿态预测深度学习模型

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 485-499页

作者：王树英汪来潘秋景中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学隧地工程研究中心湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

在盾构掘进过程中,竖向姿态控制难度较大,盾体常与设计轴线产生偏差。为解决既有盾构姿态预测模型无法准确提取数据特征和有效去除数据噪声的问题,充分挖掘盾构掘进实测数据时间序列信息,依托合肥地铁7号线耕耘路站—清潭路站区间盾构... 详细信息

在盾构掘进过程中,竖向姿态控制难度较大,盾体常与设计轴线产生偏差。为解决既有盾构姿态预测模型无法准确提取数据特征和有效去除数据噪声的问题,充分挖掘盾构掘进实测数据时间序列信息,依托合肥地铁7号线耕耘路站—清潭路站区间盾构隧道工程,对收集的掘进数据进行预处理,包括去除停机状态数据及异常数据,提出用于盾构竖向姿态预测的CNN-LSTM组合模型,并将测试集上的模型预测结果与传统回归模型进行对比,最后对不同样本数量及固定网络参数时的模型性能进行研究。研究结果表明:CNN-LSTM组合模型对盾构竖向姿态的预测效果较好,在测试集上的预测平均绝对误差E_(MA)和均方根误差E_(RMS)较低,同时预测的决定系数R^(2)较高,表明模型具有较小的预测误差和较高的预测精度;与ARIMA、LSTM和SVR模型相比,CNN-LSTM模型在测试集上预测的R^(2)分别提高了1.04%、19.75%和79.63%,此外,模型的预测E_(MA)和E_(RMS)较低,并且训练耗时显著降低;不同训练集样本数量对CNN-LSTM模型性能有一定影响,当训练集样本数量与测试集样本数量之比为4:1时,模型预测的R^(2)最高,表明此时模型具有最佳的预测性能;增加训练集样本数量可能导致过拟合问题,降低模型的泛化能力,减少训练集样本数量则可能导致欠拟合问题,使模型在测试集上的预测精度下降;固定部分网络参数可以有效减少训练参数量和训练时间,同时提高模型的预测精度,当固定4层网络参数时,模型预测性能最佳,预测的R^(2)为0.93,预测的E_(MA)和E_(RMS)分别为0.029和0.048,训练耗时为46 s。

关键词：盾构隧道盾构竖向姿态停机状态 CNN-LSTM组合模型

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道砟嵌入路基土试样离散元虚拟三轴试验

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交通运输工程学报 2024年第2期24卷 137-151页

作者：张杰聂如松李列列黄茂桐谭永长中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

采用离散元法(DEM)从宏细观角度研究了有砟轨道道砟嵌入对路基土变形特性的影响;基于三维结构光扫描系统对道砟颗粒外形进行重构,实现道砟颗粒的精细化建模;基于DEM软件PFC3D V6.0建立高度为600 mm、直径为300 mm的道砟嵌入试样与纯土... 详细信息

采用离散元法(DEM)从宏细观角度研究了有砟轨道道砟嵌入对路基土变形特性的影响;基于三维结构光扫描系统对道砟颗粒外形进行重构,实现道砟颗粒的精细化建模;基于DEM软件PFC3D V6.0建立高度为600 mm、直径为300 mm的道砟嵌入试样与纯土试样三轴计算模型;通过有限差分法(FDM)与DEM耦合,实现三轴围压柔性加载,分别对2种试样进行三轴试验模拟;对比分析了道砟嵌入试样与纯土试样的模拟结果,明确道砟嵌入对路基土变形特性的影响。研究结果表明:围压为30 kPa时,道砟嵌入试样峰值强度为257 kPa,纯土试样峰值强度为199 kPa,相比于纯土试样,道砟嵌入会使土体承受荷载的能力降低;剪切结束时纯土试样体应变为-3.24%,道砟嵌入试样为-14.59%,道砟嵌入试样剪胀效应更为明显;纯土试样与道砟嵌入试样侧向变形机理不同,纯土试样中部产生鼓胀变形是因为其中部区域不受约束,颗粒可自由运动,道砟嵌入试样土样表层发生侧向鼓胀是因为道砟-土界面处发生的道砟嵌入对表层土颗粒向两侧挤压的排挤作用;2种试样土颗粒配位数变化趋势一致,均表现出随轴向应变先增加、后减小、最后趋于平缓的趋势,但纯土试样土颗粒配位数明显高于道砟嵌入试样;纯土试样力链沿轴向发展且分布均匀,道砟嵌入试样会在道砟-土接触界面出现明显接触力集中。

关键词：铁道工程有砟轨道离散元法模拟虚拟三轴试验道砟嵌入柔性加载

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C型开口聚能管爆破机理与隧道光爆优化效果研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第10期55卷 3849-3863页

作者：朱凯张学民龙立敦武朝光周贤舜万正伍福寿中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 贵州省公路工程集团有限公司贵州贵阳550000

超欠挖是钻爆法隧道施工的常见问题,与光面爆破效果密切相关。为有效解决隧道掘进超欠挖及常规聚能管不利于光爆层岩体破碎的问题,以优化调节爆轰能量为思路,采用理论分析和数值模拟方法研究C型开口聚能管的裂岩机理。研究结果表明采用... 详细信息

超欠挖是钻爆法隧道施工的常见问题,与光面爆破效果密切相关。为有效解决隧道掘进超欠挖及常规聚能管不利于光爆层岩体破碎的问题,以优化调节爆轰能量为思路,采用理论分析和数值模拟方法研究C型开口聚能管的裂岩机理。研究结果表明采用C型开口聚能管与采用常规聚能管和常规药包的光面爆破相比具有以下显著优势:1)聚能管开口能显著提高光爆层岩体应力,使光爆层岩体率先损伤,引导岩体充分破碎;2)开口的存在间接增大了聚能方向上的拉应力,裂纹沿聚能方向定向扩展,超欠挖控制效果良好;3)与常规聚能管相比,非聚能方向的岩体应力降低更多,裂纹拓展更少,这更易于保护开挖轮廓线外侧围岩;4)C型开口聚能管可提高周边孔孔距和光爆层厚度,有利于提高光面爆破的效果;C型开口聚能管与常规爆破相比,超挖量降低83%,欠挖量降低68%,半孔率更高且开挖轮廓更平整,并可在一定程度上降低钻孔量和炸药单耗。总体上,C型开口聚能管的应用有利于提高隧道钻爆法施工的效率和质量。

关键词：钻爆法隧道超欠挖优化聚能爆破 C型开口聚能管光面爆破

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钢管柱-H形钢梁双向受弯中柱铸钢节点抗震性能研究

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建筑结构学报 2025年

作者：吕文斌刘铭劼芦燕朱海涛单辰武国家地震工程科学中心天津大学天津大学建筑工程学院天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室

为研究钢管柱-H形钢梁双向受弯中柱铸钢节点的抗震性能，本文对方钢管柱中柱节点和圆钢管柱中柱节点7个试件进行了双向梁端加载拟静力试验。结果表明，在双向受弯作用下，随着一个方向加载比例逐渐增大，该方向承载力逐渐增大，两个方... 详细信息

为研究钢管柱-H形钢梁双向受弯中柱铸钢节点的抗震性能，本文对方钢管柱中柱节点和圆钢管柱中柱节点7个试件进行了双向梁端加载拟静力试验。结果表明，在双向受弯作用下，随着一个方向加载比例逐渐增大，该方向承载力逐渐增大，两个方向刚度和刚度退化速度逐渐减小。参数化有限元数值模拟结果表明，方钢管柱节点双向受弯耦合效应比圆钢管柱节点强，当加载比例为1:1时，耦合效应最为明显；圆钢管柱中柱节点与方钢管柱中柱节点承载力相对于平面节点折减率分别为22%和11%，二者折减率均随壁厚的增加而降低。

关键词：钢管柱双向受弯中柱节点铸钢节点拟静力试验有限元数值模拟抗震性能

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