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湖南大学学报(自然科学版) 2025年第1期52卷 239-248页

作者：朱谭谭朱焕焕李昂宗西垒孙旭亮宿钟鸣何信长安大学公路学院陕西西安710064 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

岩体破裂面的形态特征是影响其剪切滑移破坏的重要因素,法向应力是岩体剪切破裂面形态特征的重要影响因素.为研究法向应力对砂岩剪切破裂面形貌特征和粗糙度的影响,首先开展了砂岩双面剪切试验,获得不同法向应力作用下砂岩剪切破裂面,... 详细信息

岩体破裂面的形态特征是影响其剪切滑移破坏的重要因素,法向应力是岩体剪切破裂面形态特征的重要影响因素.为研究法向应力对砂岩剪切破裂面形貌特征和粗糙度的影响,首先开展了砂岩双面剪切试验,获得不同法向应力作用下砂岩剪切破裂面,然后对直剪试验中形成的剪切破裂面进行三维光学扫描,最后对不同法向应力作用下砂岩剪切破裂面进行三维重构.分析了法向应力对剪切破裂面粗糙高度特征参数的影响,基于各向异性参数研究了砂岩剪切破裂面粗糙度各向异性特征,研究了砂岩剪切破裂面分形特征与粗糙度的关系.结果表明,砂岩剪切破裂面粗糙高度期望值、标准差、均值和最大起伏差都随法向应力的增大而增大;剪切破裂面粗糙度表现出显著的各向异性,随着与剪切方向夹角的增大,砂岩剪切破裂面粗糙度先减小后增大;法向应力为压应力时,剪切破裂面粗糙度在与剪切方向成75°~90°时取得最小值;剪切破裂面粗糙度极差和各向异性参数随法向应力的增大逐渐增大,剪切破裂面各向异性特征增强;砂岩剪切破裂面分形维数与粗糙度呈幂函数关系.

关键词：剪切破裂面形貌特征粗糙度各向异性分形维数

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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S01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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植物油再生沥青流变特性及机理分析

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材料科学与工艺 2023年第6期31卷 44-50页

作者：李永琴梁春雨高学凯山西工程科技职业大学山西晋中030619 吉林大学交通学院长春130015 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

针对传统石化油基再生剂价格高昂且性能不稳定等问题,本文以棕榈油为基础油分,添加增塑剂、抗老化剂制备了一种新型再生剂,分别采用动态剪切流变实验、小梁弯曲流变实验和傅里叶红外光谱实验,分析了该再生剂对老化沥青流变特性的影响以... 详细信息

针对传统石化油基再生剂价格高昂且性能不稳定等问题,本文以棕榈油为基础油分,添加增塑剂、抗老化剂制备了一种新型再生剂,分别采用动态剪切流变实验、小梁弯曲流变实验和傅里叶红外光谱实验,分析了该再生剂对老化沥青流变特性的影响以及对老化沥青的再生机理,并进一步利用再生混合料综合路用性能实验验证了该再生剂在工程应用的可行性。研究表明:随着再生剂掺量的增加,沥青高温性能减弱而低温抗裂性提升,建议根据再生混合料应用层位、交通荷载、气候条件等因素,综合考虑混合料性能需求,确定适宜的再生剂掺量。CA函数可以用于构建再生沥青复数模量与相位角主曲线,随着再生剂掺量的增加,再生沥青复数模量及位移因子降低而相位角增大,再生剂的掺入改善了沥青的感温性。Burgers模型能够定量分析再生沥青粘弹性变化,随着再生剂含量的增大,沥青的松弛时间缩短而延迟时间延长,再生剂提高了沥青的黏性比例。该植物油再生剂与老化沥青混合未发生化学反应,主要通过补充轻质油分并调节组分比例以恢复老化沥青的流变性能,且再生沥青混合料具有良好的高温抗车辙、低温抗开裂及抗水损坏能力,工程应用前景广阔。

关键词：道路工程植物油再生剂流变特性再生机理路用性能

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煤柱失稳条件下浅埋房柱式采空区上覆地层变形特征

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兰州大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 494-500,508页

作者：刘亚明谷天峰杨烜宇王闫超山西路安交通科技有限公司太原030800 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 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069

在煤柱失稳引起房柱式采空区顶板变形但未塌落的情况下,地表产生较大变形,威胁地面建筑物的安全.采用物理模拟和理论分析研究该条件下房柱式采空区上覆地层变形的发育机制,结果表明,房柱式采空区煤柱失稳后地表最大变形点与初期失稳煤... 详细信息

在煤柱失稳引起房柱式采空区顶板变形但未塌落的情况下,地表产生较大变形,威胁地面建筑物的安全.采用物理模拟和理论分析研究该条件下房柱式采空区上覆地层变形的发育机制,结果表明,房柱式采空区煤柱失稳后地表最大变形点与初期失稳煤柱位置、采空区顶板裂缝处三者在竖直方向上相对应;在采空区顶板变形但未塌落的情况下覆岩变形可划分为“条带状”、“梯形状”和“漏斗型”变形区域.松散层变形为“漏斗型”发育;采空区顶板发生断裂前可视为均布荷载作用下的固支梁模型.在煤柱失稳条件下,岩梁跨中下表面拉应力区产生竖向裂缝,并垂直向上扩展,煤柱的持续失稳会导致岩梁沿原裂缝薄弱面发生破坏,最终导致岩梁发生拉破断.基岩变形发展至交界面时,松散层逐渐发生滑移-拉裂-剪切破坏,最终形成“漏斗型”破坏形态.

关键词：房柱式采空区煤柱失稳物理模型

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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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公路黄土隧道仰拱结构力学特性现场试验研究

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河北工程大学学报（自然科学版） 2024年第4期41卷 67-72,81页

作者：何信孙旭亮宿钟鸣朱谭谭朱焕焕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 长安大学公路学院陕西西安710064

为研究公路黄土隧道仰拱结构受力特性,以丰收岭公路黄土隧道为工程背景,选取两个不同埋深隧道断面,通过埋设压力盒、混凝土应变计、钢筋计、表面应变计等传感器,研究了公路黄土隧道仰拱围岩压力、喷射混凝土应力、钢架应力、初期支护和... 详细信息

为研究公路黄土隧道仰拱结构受力特性,以丰收岭公路黄土隧道为工程背景,选取两个不同埋深隧道断面,通过埋设压力盒、混凝土应变计、钢筋计、表面应变计等传感器,研究了公路黄土隧道仰拱围岩压力、喷射混凝土应力、钢架应力、初期支护和二次衬砌间接触压力、二次衬砌混凝土应力、钢筋应力等的演化规律,分析了黄土隧道仰拱结构受力特性。试验结果表明:不同埋深条件下黄土隧道仰拱结构受力特征存在显著差异;埋深较大断面的仰拱围岩压力明显大于埋深较浅断面的仰拱围岩压力;不同埋深条件下,相同横断面形式和相同围岩条件的黄土隧道仰拱结构受力特征不同,但拱脚位置均易出现拉应力;埋深较大的隧道仰拱结构易呈现上部受压下部受拉状态;黄土隧道仰拱地基承载力对仰拱受力特征影响显著。

关键词：黄土隧道仰拱受力特征试验研究演化过程

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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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掺沥青路面回收料再生水泥混凝土抗冻性能研究

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公路 2024年第1期69卷 48-52页

作者：边伟高晋彪张艳聪贾嘉豪黄斐山西省交通科技研发有限公司太原市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市030032 山西大成高速公路有限公司忻州市034209

为研究掺沥青路面回收料(RAP)再生水泥混凝土的抗冻性能,采用慢冻法研究了冻融循环下RAP掺量(20%、30%、40%、50%)和水灰比(0.4、0.5、0.6、0.7)对再生水泥混凝土外观形貌和抗压强度损失率的影响。结果表明:在冻融循环下,掺沥青路面回... 详细信息

为研究掺沥青路面回收料(RAP)再生水泥混凝土的抗冻性能,采用慢冻法研究了冻融循环下RAP掺量(20%、30%、40%、50%)和水灰比(0.4、0.5、0.6、0.7)对再生水泥混凝土外观形貌和抗压强度损失率的影响。结果表明:在冻融循环下,掺沥青路面回收料再生水泥混凝土外观形貌表现出表面裂缝出现-裂缝延伸扩展-裂缝遍布表面-表面浆体胀落-试件彻底解体等发展历程。冻融早期再生水泥混凝土的抗压强度损失较为缓慢,随着冻融次数的不断增加,再生水泥混凝土的强度损失速度也随之加快。随着RAP掺量和水灰比增大,再生水泥混凝土抗压强度损失率随之增大,冻胀解体时承受的循环次数随之减小,抗冻性能随之减弱。

关键词：道路工程再生水泥混凝土冻融循环沥青路面回收料掺量水灰比抗压强度损失率

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ZIF-8/GO协同聚磷酸铵复合改性沥青阻燃性能及机理

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公路交通科技 2024年第6期41卷 18-27页

作者：李永琴高学凯贾丽涛山西工程科技职业大学山西晋中030619 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 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室山西太原030001

为探究沥青路面的火灾安全问题,设计并制备了沸石类咪唑框架材料/氧化石墨烯(ZIF-8/GO)阻燃剂,并将其与聚磷酸铵(APP)进行复配应用于沥青的阻燃抑烟改性。采用FTIR,XRD,Raman和XPS对ZIF-8/GO的结构进行表征。采用氧指数法、锥形量热仪... 详细信息

为探究沥青路面的火灾安全问题,设计并制备了沸石类咪唑框架材料/氧化石墨烯(ZIF-8/GO)阻燃剂,并将其与聚磷酸铵(APP)进行复配应用于沥青的阻燃抑烟改性。采用FTIR,XRD,Raman和XPS对ZIF-8/GO的结构进行表征。采用氧指数法、锥形量热仪和热重红外气质联用仪对复合改性沥青的阻燃性能进行表征。结果表明:ZIF-8/GO与APP的复配存在良好的协同效应,对沥青具有良好的抑烟效果。当添加质量分数为3%的ZIF-8/GO和质量分数为7%的APP时,复合改性沥青试样已符合相关标准规范中复合改性沥青难燃的规定;复合改性沥青试样的热释放速率曲线较为平缓且范围变宽,峰值热释放速率较沥青降低了44.97%,复合改性沥青试样的总生烟量值也明显降低,ZIF-8/GO和APP的添加能显著减缓复合改性沥青的燃烧速率,使得燃烧相对缓和地进行,有效地减少烟雾的排放及降低燃烧过程中释放的热量;复合改性沥青试样燃烧后生成连续且致密的炭层,可以起到良好的阻隔作用。APP和ZIF-8/GO的复配实现了凝聚相和气相共同阻燃,因而表现出良好的阻燃性能。此外,添加ZIF-8/GO和APP复配阻燃剂对复合改性沥青试样的基本路用性能有所影响,但均在标准规范范围之内。

关键词：道路工程阻燃抑烟剪切共混沸石类咪唑框架材料(ZIF-8) 氧化石墨烯(GO) 聚磷酸铵(APP)

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高原复杂环境下水泥基材料微结构及性能研究进展

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湖南大学学报(自然科学版) 2025年

作者：吴泽媚毛浩宇郑新颜解静王振地张艳聪湖南大学土木工程学院湖南大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室山西省交通科学研究院黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室

针对高原低气压、低湿度、低温和大温差等复杂环境对混凝土的加速劣化作用，高原地区混凝土气泡稳定性及引气效果、力学性能、收缩特性、抗冻性等备受关注，而相关研究现状尚待分析总结. 本文首先对比分析了我国典型高原和平原城市的气... 详细信息

针对高原低气压、低湿度、低温和大温差等复杂环境对混凝土的加速劣化作用，高原地区混凝土气泡稳定性及引气效果、力学性能、收缩特性、抗冻性等备受关注，而相关研究现状尚待分析总结. 本文首先对比分析了我国典型高原和平原城市的气压、温度和湿度等特点，然后综述了低气压、低湿度、大温差等关键环境因素对水泥基材料工作性能、微观结构、力学性能、收缩特性及抗冻性的影响规律，明确了水泥基材料在关键环境因素下的劣化程度及作用机理. 本文可为高原地区混凝土的设计、制备及应用提供理论指导和技术支撑，以提升混凝土基础设施的耐久性及服役寿命.

关键词：水泥基材料高原环境微观结构力学性能收缩性能抗冻性

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