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摘要： 《岩土力学》是中国科学院武汉岩土力学研究所主办的综合性岩土力学与工程学术期刊。为全国中文核心期刊，中国科学引文数据库、中国学术期刊综合评价数据库、中国科技论文统计源期刊，《中国期刊网》、《中国学术期刊（光盘版）》全文收录，也是国际三大检索系统之一的美国《工程索引》（EI compendex）文摘收录期刊（光盘版）。

ISBN: (纸本)9787562964674

关键词： 工程地质与土力学   课程思政   教学反思   教学效果  

摘要： 《工程地质与土力学》是一门较为重要的基础课程,对培养学生的相关知识体系和职业技能均有非常重要的作用,但现有的教学模式不能满足培养学生职业素质和职业技能的需求。笔者在分析高职院校的教学特点的基础上,充分利用本地区案例,运用现代信息技术,引入紧跟工程技术发展和需要的教学内容,同时增加有效的课程思政,以期把学生培养成有理想、有担当的高素质建设者。

关键词： γ相纳米Al2O3   混凝土   力学性能   抗冻性能   微观分析  

摘要： 在建筑领域,为了使混凝土的性能能够适应建筑结构的发展需要,众多国内外学者进行了大量的探索,提出了利用纳米材料来改性混凝土从而提升性能的方法。经研究,γ相纳米Al2O3比表面积大,拥有高催化活性,将之应用到混凝土材料中进行改性将带来独特的性能提升。本文选用γ相纳米Al2O3作为混凝土改性材料,掺量为水泥质量的1.5%、3.0%和4.5%,制作试验组γ相纳米Al2O3改性混凝土与对照组普通混凝土,并对其进行坍落度试验、立方体抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验以及快速冻融试验,从宏观角度分析不同掺量的γ相纳米Al2O3对混凝土工作性能、力学和抗冻性能的影响;利用XRD（X射线衍射物相）和SEM（扫描电子显微镜）手段从微观角度分析其改性机理。本文从宏观与微观两个角度研究了γ相纳米Al2O3对混凝土的改性效果,探讨了γ相纳米Al2O3在提升混凝土力学与抗冻性能方面的表现,以满足行业发展对混凝土材料性能提出的新要求,提高寒冷气候下混凝土受冻融破坏的能力,为在新的发展要求下如何提高混凝土性能提供了一个新思路。本次研究结果如下:（1）通过坍落度试验,发现掺入γ相纳米Al2O3会降低混凝土拌合物的坍落度,影响其流动性,对照组普通混凝土与1.5%、3.0%、4.5%掺量的改性混凝土坍落度分别为62mm、51mm、34mm与10mm,而对混凝土拌合物的粘聚性和保水性影响不大。（2）通过抗压强度试验与劈裂抗拉强度试验,发现γ相纳米Al2O3能够提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和韧性,并对早期强度发展较为有利。当掺量为3.0%时,γ相纳米Al2O3改性混凝土的力学性能最好,3、7d的抗压强度与劈裂抗拉强度较对照组均能提升30%以上,14、28、60d龄期时也能提高15%以上。（3）通过XRD与SEM试验,发现适量的γ相纳米Al2O3能够促进水泥水化平衡向右移动,提高水化产物含量,增加混凝土密实度;过量则会导致纳米颗粒在混凝土内部形成团聚堆积,产生缺陷,降低混凝土强度。（4）通过快速冻融试验,发现γ相纳米Al2O3能够降低混凝土因冻融破坏造成的质量损失与相对动弹性模量损失,有效提高混凝土的抗冻性能。本次研究增强混凝土抗冻能力的γ相纳米Al2O3的最优掺量为3.0%,在100次冻融循环时3.0%组的质量损失率较对照组降低了0.82%,相对动弹性模量较对照组提高了9.40%。

关键词： 三峡库区紫色土   抗剪强度特性   渗透-应力耦合   根-土复合体   三轴试验   水敏性  

摘要： 工程环境中的紫色土,常受到地下水渗流、自重等多种因素的耦合作用,紫色土是一种具有独特水敏感性和湿陷性的特殊土,若在未经处理直接裸露的紫色土上进行工民建设活动,一旦发生遇水入侵,容易引起湿陷,降低其强度,诱发边坡失稳、路面路基塌陷、地基不均匀沉降等工程事故。本文研究了多因素影响下三峡库区紫色土的力学性质变化,分析紫色土在不同含水率和固结度作用下的遇水崩解特性;三轴剪切作用和植物根系加固作用下紫色土的抗剪强度特性;借助SLB-1A型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪,分析多因素作用下,紫色土应力-渗流耦合时的渗透特性和抗剪强度特性,探究紫色土应力-渗流的耦合关系,多尺度分析了三峡库区紫色土的力学性能及水敏感性,得出的主要成果如下:(1)探究了三峡库区紫色土的不同含水率状态和不同固结度下的崩解规律,分析了紫色土的不同固结度下的压缩变形量,得出紫色土在固结压力下的最优含水率;指出三峡库区紫色土的平均崩解速度可划分为3个阶段;相同固结压力下,增大含水率有利于降低紫色土的平均崩解速度,随着含水率的逐渐增大,平均崩解速度显著降低,含水率作用会抑制紫色土的崩解;当含水率达到一定值之后,再增大含水率,抑制土体崩解的作用不再显著。(2)通过开展不固结不排水试验,探究了三峡库区紫色土在含水率和围压影响下的纯剪切作用,从应力-应变关系角度对其抗剪强度产生的变化进行了分析,指出,紫色土的应力-应变过程存在“持续硬化”甚至“加速硬化”的过程;对其抗剪强度指标进行了分析,指出紫色土的黏聚力c随含水率增加先增大后减小并有明显峰值,存在临界含水率;内摩擦角φ随含水率增大而减小,三峡库区紫色土的抗剪强度具有水敏性。(3)探究了渗透—剪切作用下,各因素作用对紫色土抗剪强度特性、渗透特性的影响,包括含水率、固结度、围压、渗透压、主应力差的控制作用,系统研究了多因素作用对紫色土抗剪强度特性、渗透特性的影响,探明了各因素作用对紫色土渗透性影响的贡献率大小,指出紫色土受水作用时的水敏性特征;同时以非饱和土渗透理论为指导,建立紫色土水-力耦合机制,探究了三峡库区紫色土渗流-应力的耦合关系。(4)通过开展单根拉伸试验和紫色土根-土复合体的直剪试验,一方面阐明了试验根系的基本力学性质,抗拉力和抗剪强度的大小;另一方面同时配置不同含水率紫色土试样,探究了植物根系对紫色土抗剪强度的影响,丰富了影响紫色土力学性质的因素,揭示了根-土复合体的水敏性特征;同时阐明了草本植物的贡献大小,提出维护紫色土边坡稳定性的关键草本。

关键词： 土力学   饱和盐渍黏土   渗透吸力   三轴压缩试验   应力–剪胀行为   UH模型  

摘要： 为了研究孔隙溶液种类和浓度、超固结程度对饱和黏土应力–应变曲线和剪胀行为等力学性能的影响，开展一系列控制含盐条件和超固结比(OCR)的三轴压缩试验。试验结果指出，孔隙盐溶液的成分和浓度的变化会改变黏土的超固结程度、变形能力、剪胀比和临界状态线斜率，但对弹性模量的影响较小。因此，为了模拟饱和盐渍黏土的弹塑性行为，在UH模型的基础上建立一个新的化学弹塑性模型。该模型考虑渗透吸力对黏土力学特性的影响，可用于刻画不同含盐条件下饱和黏土的应力–应变行为。新模型首先借助等效应力的概念明确渗透吸力的贡献，给出饱和盐渍黏土的化学弹性理论。然后，借助渗透吸力推导饱和盐渍黏土的屈服面、硬化模量、应力–剪胀方程和本构关系。研究发现随着渗透吸力的增加，饱和盐渍黏土的屈服面在三维应力空间中变得愈加“矮胖”，超固结程度逐渐减弱，剪胀比也逐渐增大。此外，通过模型对不同渗透吸力下饱和盐渍黏土试验结果的模拟和对比分析验证模型的普适性和预测能力。

关键词： 全再生混凝土   硅酸钠   金刚砂   性能强化   机理分析  

摘要： 再生骨料具有来源广泛、价格低廉等优点,因此关于再生混凝土的研究得到了众多学者的广泛关注。然而,相比普通混凝土而言,再生混凝土性能较差,很大程度上限制了再生混凝土的推广应用。为拓宽再生混凝土的应用范围,可对其进行改性处理,使其性能足以媲美普通混凝土,甚至更高,进而实现固废资源化的高效利用。本文通过硅酸钠改性、金刚砂改性及硅酸钠-金刚砂复合改性的方法对全再生混凝土(再生粗骨料和细骨料取代率均为100%)进行改性处理,讨论了三种改性方法对全再生混凝土力学及断裂性能的改善状况,并从微观层次分析了相应的改性机理,从而找到了最优改性方案,可为全再生混凝土应用于实际工程提供参考依据。论文主要研究内容及结论如下:(1)通过立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉及抗折强度试验测定普通混凝土及改性前后全再生混凝土的有关强度,以此为基础,研究不同的改性方法对全再生混凝土力学性能的改善状况。研究结果表明:硅酸钠改性、金刚砂改性及硅酸钠-金刚砂复合改性均可提高全再生混凝土的力学性能,并且硅酸钠-金刚砂复合改性的强化作用优于硅酸钠、金刚砂单一改性。(2)采用三点弯曲试验和数字图像相关方法对普通混凝土和改性前后全再生混凝土的断裂能、断裂韧度等参数进行测定,以此来研究不同的改性方法对全再生混凝土断裂性能的改善状况。研究结果表明:硅酸钠改性、金刚砂改性以及硅酸钠-金刚砂复合改性均可提高全再生混凝土抗断裂能力,延缓裂缝的起裂、扩展,减慢试件破坏速度,并且硅酸钠-金刚砂复合改性对全再生混凝土断裂性能的改善作用优于硅酸钠、金刚砂单一改性。此外,根据数字图像相关方法能够追踪并预测混凝土试件断裂过程区的裂缝扩展最终走向。(3)使用扫描电镜对改性前后全再生混凝土内部微观结构中的界面过渡区及砂浆浆体结构进行观测,以此来研究不同的改性方法对全再生混凝土内部微观结构的改善状况,分析相应的改性机理,探究微观结构与宏观性能的关系。研究结果表明:硅酸钠改性、金刚砂改性以及硅酸钠-金刚砂复合改性均可改善全再生混凝土内部微观结构,其中硅酸钠-金刚砂复合改性再生混凝土内部微观结构形貌最好,解释了硅酸钠-金刚砂复合改性再生混凝土力学及断裂性能优于硅酸钠改性再生混凝土和金刚砂改性再生混凝土的原因。

关键词： 养护制度   自燃煤矸石集料   力学性能   显微硬度   界面过渡区  

摘要： 随着资源环境约束的持续加重,寻求天然集料的替代物成为混凝土行业发展亟待解决的紧迫问题。自燃煤矸石作为一种轻集料,以其储量大、易开采、价格低廉的特点,在轻集料家族中占一席之地。课题组前期大量试验研究表明,养护制度对自燃煤矸石集料混凝土力学性能的影响与普通混凝土不同,且差异明显。在低碳减排和大宗固废综合利用的大背景下,各种固废集料混凝土不断涌现,不同养护制度对混凝土微结构和性能的影响也需加强研究,开展相关工作对促进固废集料混凝土应用具有重要意义。本文首先制备出C30自燃煤矸石全轻混凝土(LWC-SCCG),然后选择标准养护、自然养护、水中养护和密封养护四种不同养护制度,研究养护制度对混凝土不同龄期混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度、轴压强度、抗折强度、弹性模量及应力-应变曲线)的影响,之后对水中养护下的混凝土试件进行了耐水性分析;为揭示养护制度对混凝土力学性能的影响,建立混凝土宏观性能和细观形貌之间的关系,进行了细观层面上的水泥砂浆基体和界面过渡区的显微硬度分析,采用Peal模型研究了四种养护制度下自燃煤矸石集料-基体间界面过渡区宽度变化,应用扫描电镜观察了界面过渡区微观形貌。取得以下主要研究结果:(1)养护制度对LWC-SCCG的抗压强度和轴心抗压强度的影响规律基本一致,总趋势为:自然养护>密封养护>标准养护>水中养护;对劈裂抗拉强度的影响次序为:密封养护>标准养护>自然养护>水中养护;对抗折强度的影响次序为:标准养护>水中养护>密封养护>自然养护;养护制度对LWC-SCCG弹性模量影响不显著,那么意味着对于LWCSCCG而言,已有的利用混凝土抗压强度预测混凝土弹性模量的公式不再适用。(2)通过应力-应变曲线分析发现,LWC-SCCG在单轴受压下弹性变形阶段变形较大,弹性模量较小,在超过峰值应力进入破坏阶段后,LWC-SCCG的变形能力更差、脆性更大。由于LWC-SCCG破坏的随机性更大,导致应力-应变下降段曲线波动较大。其中水中养护下LWC-SCCG受软化现象影响韧性增大。(3)通过界面过渡区微观结构和显微硬度及宽度变化研究发现,自然养护和密封养护下SEM显示LWC-SCCG界面过渡区水化产物最多,出现AFt富集现象,界面过渡区宽度随着龄期的延长明显缩小。(4)LWC-SCCG在标准养护,特别是水中养护制度下,混凝土的抗压强度、劈拉强度、轴压强度和抗折强度较自然和密封养护制度下均有不同程度的降低,但降幅不同,其中抗折强度的降幅最小。适当的湿度对LWC-SCCG力学性能的发展是更有利的。该论文有图47幅,表22个,参考文献53篇。

关键词： 海水海砂混凝土   压缩浇筑   力学性能   应力-应变关系   微观结构   硫酸盐侵蚀  

摘要： 海洋土木工程基础设施面临原材料短缺和服役环境严峻的问题。天然海水和海砂制备混凝土实现就地取材,能缓解天然砂石短缺的问题。同时,压缩浇筑(compression cast,简称CC)技术能大幅提升混凝土的强度和密实性,有利于应对海洋环境。因此,压缩浇筑海水海砂混凝土(seawater sea sand concrete,简称SSC)能够较好地满足海洋基础设施的建造和服役要求。本文首先研究了压缩浇筑海水海砂混凝土(CC-SSC)在不同的压缩压力、压缩时间和水灰比条件下的应力-应变行为。基于发现的压缩浇筑提升强度的机理,提出了考虑压缩压力和初始混凝土强度的CC-SSC应力-应变本构模型。此外,从混凝土微观形貌、水化反应、孔隙率以及界面过渡区等角度出发,探究CC对于SSC微观结构的影响机制和规律。最后,开展了硫酸盐侵蚀与干湿循环共同作用下的CC-SSC损伤劣化规律的研究。主要研究内容如下: (1)进行了69个标准圆柱体试件(48个CC试件和21个普通浇筑试件)的轴压试验,主要试验参数包括压缩浇筑时的压应力大小(1.5 MPa、3 MPa、5 MPa、10 MPa、15 MPa、24 MPa和30 MPa)、水灰比(0.63、0.51和0.40)和压缩时间(8分钟和1440分钟)。分析上述参数对CC-SSC的抗压强度、弹性模量、峰值应变、极限应变、韧性、比韧性、应力-应变关系和破坏模式等的影响规律。试验结果表明,CC可以有效提升混凝土的抗压强度和弹性模量,但是试件的峰值应变和韧性会相对减小。 (2)对现有压缩浇筑混凝土应力-应变模型和强度模型进行评估,提出了新的、更准确的强度模型、弹性模量模型和峰值应变模型。此外,在现有的应力-应变模型上进行修正,提出了预测CC-SSC的应力-应变行为。该模型最新颖的特点是通用型、连续性和简单性。当压力为零时(即为普通混凝土时),提出的新模型回到初始基础模型,使其将压缩浇筑混凝土和普通混凝土的应力-应变模型统一起来。 (3)从微观形貌、水化反应、孔隙率以及界面过渡区等角度出发,探究了CC对于SSC微观结构的影响机制,从微观的角度及时压缩浇筑对混凝土宏观力学性能的影响。同时,对比海水海砂混凝土与淡化海砂混凝土在微观结构上的异同。 (4)开展了硫酸盐侵蚀与干湿循环共同作用下的耐久性试验,综合分析了水灰比、压缩压力和溶液浓度对CC-SSC宏观力学性能的影响。从混凝土的质量、相对动弹性模量和抗压强度这三个方面分析压缩浇筑混凝土的劣化规律。