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关键词： 陶粒泡沫混凝土   分布拟合   卡方检验   抗压强度   抗拉强度  

摘要： 陶粒泡沫混凝土(CFC)力学性能受原材料性能波动及配合比工艺影响显著,为揭示CFC强度的概率分布规律,系统分析了在不同干密度(CFC800、CFC900)及不同粒径组合(LCFC、SCFC)条件下,CFC立方体抗压强度与劈裂抗拉强度分布特征。首先通过均值、标准差、极值及变异系数等指标描述CFC强度的基本分布特性;随后采用正态分布(Gauss)、对数正态分布(LogNormal)及威布尔分布(Weibull)对试验数据进行概率拟合。结果表明,不同力学指标及分组方式对CFC强度统计分布特征具有显著影响;CFC抗压强度总体更服从Gauss分布;在显著性水平α=0.05下,CFC800抗压强度服从F~N(6.87, 1.16),CFC900抗压强度服从F~N(7.95, 1.28);LCFC、SCFC抗拉强度总体更加服从LogNormal分布。

关键词： 剪力连接件   钢-混组合结构   推出试验   荷载-滑移曲线   声发射  

摘要： 剪力连接件是保证钢混组合梁桥协同工作的关键,其性能直接关系到整体结构的安全性与耐久性。为研究剪力钉群的抗剪性能及损伤机制,本文采用声发射技术对6组推出试件进行动态监测,分析了剪力钉数量与竖向间距对声发射特征参数的影响。通过对比荷载-滑移曲线与声发射能量历程,揭示了连接件内部损伤的发展过程及各阶段的能量水平与信号特征,并应用k均值聚类对信号类型进行识别。结果表明:弹性阶段后期声发射事件数显著增加;塑性阶段中钢混界面持续脱落,剪力钉剪断时累积振铃计数增速最大;破坏阶段前期信号发生突变,后期信号数量增多,并在剪力钉断裂时出现最高能量释放。基于k均值聚类可将声发射信号根据钢-混凝土组合梁的破坏形式划分为三类。

关键词： 深埋隧道   岩爆   地应力反演   多元线性回归分析方法   分级支护  

摘要： 针对高地应力条件下深埋TBM隧道施工中岩爆与应力型塌方频发的问题,围绕围岩破坏特征识别、初始地应力场反演及岩爆分级防控开展研究。基于对139个现场工程概况与高应力破坏案例的调研,研究表明:爆坑/塌腔的形成是高地应力、岩体结构面及围岩性质共同作用的结果,其具体轮廓形态则主要受控于结构面的数量、尺度及空间组合关系。进一步构建考虑地表地形与断层—分层结构的三维地质模型,以水压致裂法获得的8个测点地应力为约束,设置自重、水平挤压与剪切等5类边界工况,并采用多元线性回归实现区域三维初始地应力场反演,反演结果与实测值复相关系数R为0.91,吻合度较高。沿隧道轴线提取应力分布规律,识别断层邻近应力突增区并完成施工区间风险分级;以最大埋深约1 687 m典型断面为例,提取TBM护盾内掌子面前后不同位置的应力响应,表明掌子面附近应力集中显著,开挖后围岩应力释放并随时间发生重分布,围岩出护盾后及时支护可有效抑制应力释放与岩爆风险。最后提出“超前预报-分级防控-动态监测-安全防护”的施工原则,并给出轻微-中等-强烈岩爆的分级治理与支护组合措施。研究成果可为深部复合地层TBM隧道岩爆风险评估与支护设计提供参考。

关键词： 地质聚合物   软土   强度   微观结构   加固机理  

摘要： 为评估工业固废在软土地基加固中的适用性,采用不同掺量的碱激发矿渣作为胶凝材料,系统分析了固化土的力学性能与微观结构,以揭示其强度增长规律及微观作用机制。结果表明,碱激发矿渣掺量为2.0%时,土体压实性能最佳,固化土28 d无侧限抗压强度与变形模量分别达到535 kPa与22.35 MPa。CT扫描结果表明,2.0%掺量的碱激发矿渣使土体孔隙体积分数和孔隙连通度分别降至2.43%和7.54%,反映出碱激发矿渣对土体微观结构的致密化作用。微观结构分析结果表明,碱激发反应促使矿渣中活性铝硅酸盐发生溶解与聚合,生成的三维网状凝胶结构有效填充孔隙并增强土颗粒间的胶结作用。本研究证实碱激发矿渣可作为软土地基的高效低碳加固材料,为软土地区基础设施建设提供一种可持续的工程解决方案。

关键词： BP神经网络   遗传算法   单轴抗压强度   钾盐矿   胶结材料  

摘要： 地下固体钾盐矿采选后产生大量固体尾盐和老卤溶液,为研究不同配比条件下镁基固液尾废胶结体强度,采用实验室实验、灰色相关性分析、智能算法耦合建模等研究方法,开展了固态尾盐-液态老卤-复合胶结剂胶结试样单轴压缩力学试验,分析了不同影响因素的灰色相关性,建立了3-11-1(输入层-隐藏层-输出层)神经网络结构的GA-BP耦合预测模型,实现了镁基尾废胶结材料强度的智能预测。研究表明:复合胶结剂与MgCl2的质量比、老卤尾盐质量比、复合胶结剂中的粉煤灰质量比3种因素的灰色关联度分别为0.690、0.639、0.596,三者均具有有效性且复合胶结剂与MgCl2的质量比为胶结材料强度的最显著影响因素;GA-BP耦合模型预测结果的相关系数为0.9775,平均绝对误差为0.1625,均方根误差为0.1771,平均绝对百分比误差为5.24%,相较于传统BP模型分别提升了8.15%、44.63%、50.74%和59.09%,说明该模型有效性和精确性均较优,为镁基尾废胶结体强度预测提供一种新途径。

关键词： 螺栓轴向应力   电磁超声   无损检测  

摘要： 围绕火箭发射平台钢结构中双头螺栓的轴向应力检测问题,提出了一种服役螺栓轴向应力电磁超声检测方法。针对螺栓结构采用横波激发机制,构建了基于声弹性理论的传播时间应力模型;设计了适用于双头螺栓的电磁超声换能器结构并通过参数优化提升激励效率与信号灵敏度;分析了螺栓夹紧长度这一关键几何形状参数对检测系数的影响,提出检测系数校正方法。实验验证了所提出的模型线性关系及系数校正稳定性并在螺栓上开展实测,结果表明,本方法在考虑夹紧长度差异后,能够实现双头螺栓轴向应力的准确量化,为钢结构连接质量监测开拓了一种非接触、快速且适用性强的技术路径。

关键词： 变刚度螺旋弹簧   智能材料   形状记忆合金   刚度双向调控   旋向匹配  

摘要： 针对传统螺旋弹簧缺乏刚度主动调控能力以及复合材料在热-力耦合环境下性能演化复杂的难题,以形状记忆合金混杂复合材料(Shape memory alloy hybrid composite, SMAHC)螺旋弹簧为研究对象,提出一种基于旋向匹配策略的材料与结构的一体化设计方法,以实现热激励下弹簧刚度的双向调控。采用二维混编工艺,将聚酯纤维与合金丝按不同旋向编织完成样件制备,并基于细观力学构建刚度解析模型;通过设计Cr20Ni80对照实验,进行基体热软化与形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)相变增强效应的定量解耦分析。结果表明:构建的刚度解析模型具有良好的预测能力,理论计算结果与实验结果的整体误差控制在2.5%以内。SMA植入方向与弹簧宏观螺旋方向的旋向匹配关系对刚度调控具有决定性影响:正向植入可利用相变回复力补偿基体热软化,使刚度相对提升15.6%;而反向植入则与基体热软化协同作用,导致刚度下降37.4%。该研究揭示了基于旋向匹配与力矩矢量叠加的螺旋弹簧刚度双向调控机理,为汽车智能悬架系统的轻量化设计与环境自适应控制提供了新的设计思路与理论参考。

关键词： 钢-超高性能混凝土组合结构   组合梁负弯矩区   新型钢混连接件   试验研究   抗裂性能  

摘要： 为解决传统混凝土箱梁自重大、耐久性差以及钢箱梁造价高、碳排量大等问题,本文提出一种“带钢榫的钢箱-UHPC组合梁”。该结构以钢榫一体化剪力连接替代传统栓钉,实现钢-UHPC界面高效传力;并在负弯矩区充分发挥UHPC 薄板的抗拉性能,实现钢与UHPC协同受拉,共同承担拉应力,实现了41m简支梁桥的实桥应用。以上述实桥为基础进行1:2缩尺模型负弯矩破坏试验研究;采用ABAQUS有限元模型对UHPC翼板厚度、钢箱腹板及底板厚度等进行参数分析;且编制了基于条带法的MATLAB非线性分析程序,通过迭代求解截面受力平衡,实现了负弯矩下弯矩-曲率关系及钢筋应力的全过程模拟。研究结果表明:试验梁的裂缝几乎全部分布在跨中纯弯段区域内,UHPC板的主裂缝均位于跨中且横向贯通,其余裂缝呈现出密集分布且纤细的特点;其中UHPC板表面最大裂缝宽度为0.054mm。有限元结果表明,底板厚度是影响负弯矩区受力性能的核心因素,增加厚度可显著抑制受压区局部失稳。在考虑钢筋应变不均匀系数和平均裂缝间距的基础上,由MATLAB得出的钢筋应力曲线可得出钢箱-UHPC组合梁的最大裂缝宽度计算值,上述裂缝宽度计算值与试验值吻合良好。

关键词： 页岩油藏   重复压裂   四维地应力   渗流-应力耦合   时机优化   长7段   三叠系   庆城油田   鄂尔多斯盆地  

摘要： 基于地质工程一体化理念,建立了适用于鄂尔多斯盆地庆城油田页岩油藏老井全开发周期的缝网-渗流-应力的多物理场耦合模型,开展了页岩油水平井重复压裂多场耦合数值模拟研究,提出了应力恢复指数及重复压裂时机优化方法。研究结果表明:(1)通过建立渗流模型与应力模型及其数据接口程序,同时采用交叉耦合迭代算法,求解缝网-渗流-应力多物理场耦合模型,历史拟合符合率达93%,验证了模型的准确性,能有效应用于鄂尔多斯盆地庆城油田的页岩油藏的开发生产。(2)庆城油田的目标井生产6年后,裂缝附近压力下降了1 MPa,最大、最小水平主应力分别降低了2.6 MPa和4.2 MPa,最大主应力方向偏转达84°;实施压前补能10 000 m3后,最大主应力偏转角由84°减小至20°,重复压裂的裂缝长度和体积显著增大,进一步证明了实施压前补能的重要性。(3)应力恢复指数可用于表征庆城油田开发过程中应力场的恢复程度,应力恢复指数为0.70可作为重复压裂实施的最佳时机。重复压裂时机的影响因素包括天然裂缝密度、基质渗透率和初次压裂规模。

关键词： 加筋膨胀土   小尺寸   干湿循环   强度   裂隙  

摘要： 为分析加筋对干湿循环下膨胀土强度的影响,采用两次压样法制得中间竖向加筋的小尺寸常规环刀试样,沿垂直于加筋网的方向进行剪切试验。对素膨胀土及加筋膨胀土试样开展了5次干湿循环下考虑低应力段的直剪试验,并观察循环过程中膨胀土裂隙的变化。试验结果表明:加筋后形成的复合体黏聚力得到显著提高,且在干湿循环下基本保持不变,而加筋后内摩擦角变化幅度较小。提出了干湿循环下常规大尺寸格栅加筋膨胀土强度预测方法,分析了表面裂隙率和体积裂隙率在干湿循环过程中的变化规律,以及加筋在抑制裂隙发育及强度衰减方面的作用;建议采用体积裂隙率对土体强度参数进行预测。研究成果可为进一步揭示加筋提高膨胀土边坡稳定的机理提供参考。