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关键词： 钢渣粉   矿渣粉   高强混凝土   力学性能   耐久性  

摘要： 超细矿渣是制备高强混凝土的优质矿物掺合料,但是超细矿渣水化放热量较大、凝结较快,不利于高强混凝土的强度和耐久性发展。而钢渣粉具有延缓水泥水化、降低水化放热的作用,可以充当“缓凝剂”。通过在高强混凝土中复掺钢渣粉和超细矿渣,研究了钢渣粉对高强混凝土性能的影响。结果表明复掺15%钢渣粉时初凝时间和终凝时间分别比纯水泥组延长53.0%和35.9%。同时早期强度降低,但与超细矿渣复掺后28 d和90 d强度分别为77.3 MPa和84.6 MPa,比对照组高4.3%和8.6%。此外,钢渣粉有效降低了高强混凝土的绝热温升和自收缩率。单掺15%超细矿渣时7 d自收缩率为1189.63×10^(-6),约为纯水泥组的2.5倍;复掺15%钢渣粉时自收缩率为211.62×10^(-6),比纯水泥组降低了52%。复掺钢渣粉的高强混凝土与纯水泥制备的混凝土的抗氯离子渗透性等级均为“低”。

关键词： 杨柳纤维混凝土   力学性能   正交试验   直观分析   极差分析   方差分析   有限元数值模拟  

摘要： 压强拉弱是混凝土材料的显著特征,使用具有优异抗拉性能的纤维来弥补混凝土的抗拉缺陷是一种传统的方法。文章提出一种新型混凝土材料,该材料是在普通混凝土中掺入经特定方式处理的杨柳纤维制作而成的,并将其称为“杨柳纤维混凝土”。通过设计正交试验对杨柳纤维混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度进行了试验研究,并通过直观分析、极差分析和方差分析可知,杨柳纤维混凝土材料在强度和耐久性方面的表现均优于普通混凝土,可有效抑制混凝土裂缝的产生和扩展。最后运用有限元软件分别建立杨柳纤维混凝土梁和同尺寸的素混凝土梁的数值模型,对二者的极限荷载和跨中挠度进行了对比分析,进一步验证了杨柳纤维混凝土良好的抗拉阻裂性能。

关键词： 土力学   黄土隧道   液化   动剪应力修正系数   动孔隙水压力   动三轴试验   静剪比   动剪比   振动台试验  

摘要： 我国黄土广泛分布,其大多数处于高烈度地震区,历史上多次强震都曾由于触发饱和黄土液化所致系列重大灾害。同时近年来铁路隧道运营事故频发,其中已有的黄土隧道翻浆冒泥、错台及拱顶掉块等病害引起众多学者重视。目前对振动作用(地震振动和列车振动)触发隧道饱和黄土围岩液化问题的认知不足,对围岩液化引起隧道结构次生风险病害的预判缺失。本研究以铁路隧道频发的翻浆冒泥、仰拱开裂及错台等病害为启示,以饱和黄土振动液化该土动力学热点科研问题为切入点,重点依托在建兰州至合作铁路某隧道黄土段,综合采用理论分析、动三轴试验、室内土工测试、大型振动台试验、隧道现场监测和数值模拟等多种方法,研究了影响地震荷载作用下隧道饱和黄土围岩液化的主要因素,分析了隧道饱和黄土围岩在地震荷载或列车荷载作用下的液化机制,得出了隧道围岩液化的特征,并给出了围岩液化可能引起的隧道结构致灾风险等级。通过研究得出:(1)隧道结构的存在显著提高了其围岩土体的动剪应力修正系数rd,其中明挖法施工隧道主要在拱顶和起拱线位置,矿山法施工隧道主要在拱顶和仰拱位置;隧道等效直径D是影响rd最显著的因素,隧道跨度B和土体变形模量Es对rd影响显著,隧道衬砌的厚度t和弹性模量Ec较显著,衬砌材料重度γ影响不显著;对修正系数rd的影响随隧道埋深h的增加而减小,且减小速率逐渐减小,当h>60 m时趋于稳定。(2)土样最大破坏面上的静剪比αs和动剪比αd是影响土样液化的关键因素,随着其增大,饱和黄土样的液化势被显著提高;在低频动荷载作用下饱和黄土更易产生液化破坏;在振动荷载作用下孔压的增长规律和消散规律,推导出地震荷载和列车振动荷载叠加作用下的液化判别公式,和前后列车叠加作用下的液化判别公式。(3)在地震作用下,黄土颗粒发生剪切收缩,孔隙水压力增加,土颗粒间的有效应力进一步减小,导致土体抗剪切能力迅速下降而产生液化。土–结构相互作用显著提高了隧道结构周围黄土的液化势。在地震作用下,隧道周围的土体会先于远离隧道的土体液化,而液化黄土层又减弱了地震荷载从底部向顶部的传递,进而影响土体的加速度、动剪应变和动压应力随地震荷载加速度的变化。液化黄土的流动性与刚拌合好的普通C30混凝土的流动性相似,与其初始状态相比,液化黄土密度减小,稳定性丧失。(4)大地震(汶川地震)的隧道围岩比中震(夏河地震)的隧道围岩更容易触发液化,且液化范围也更大;地震荷载相同条件下,隧道断面整体处于饱和状态时比隧道断面仰拱以下部位黄土处于饱和状态时更易液化,产生的液化范围也更大。(5)在列车振动荷载作用下:隧道研究断面的围岩应力条件下,仰拱厚度满足设计要求时,普通列车振动荷载不会引起仰拱基底饱和黄土的液化;仰拱厚度不满足设计要求时,在仰拱基底中心部位先产生液化,后序列车荷载作用使得液化部位逐渐扩展,最终致使仰拱基底饱和黄土全部液化。(6)地震动荷载引起隧道基底饱和黄土围岩局部液化时,后序列车荷载使得液化区域逐步扩张,最终使得整个仰拱基底围岩触发液化。在列车循环荷载作用下失去支撑的隧道基底振动剧烈,使得隧道产生衬砌开裂、错台、翻浆冒泥和整体道床下沉等病害,严重影响列车运行安全。最后根据地震荷载、列车振动荷载,及其叠加作用引起隧道饱和黄土围岩可能致灾程度划分出风险等级。

关键词： Compressive strength  

摘要： Due to seasonal water supply & shutdown and temperature change, the expansive soil canal of the first phase project of water supply in northern Xinjiang has been in the drying-wetting-freezing-thawing cycles for a long time and is very easy to cause the instability of canal foundation slope. Based on previous research results of alkali activated fly ash mineral powder co curing expansive soil of the canal foundation, unconfined compressive strength, direct shear, compression and SEM scanning electron microscopy tests were conducted on the improved soil after drying-wetting-freezing-thawing cycles. The influence of the drying-wetting-freezing-thawing cycles on the mechanical properties of improved soil and its physical mechanism were emphatically analyzed. The results show that: With the increase of the number of drying-wetting-freezing-thawing cycles, the unconfined compressive strength of the unmodified expansive soil decreases significantly, and the strength decreases by 51.8% after 9 cycles;However, compared with the unmodified expansive soil, the strength of alkali activated fly ash mineral powder improved soil increases by 8~12 times, and the stress-strain curve changes to strain hardening type, showing obvious brittle failure characteristics. With the increase of the number of cycles, the value of the unmodified expansive soil undergoes three stages of extremely sharp reduction-slow reduction-steady change, and tends to be stable after 3 cycles with no obvious change rule;The change value of the improved soil with the number of cycles tends to be constant, but fluctuates up and down, and the shear failure is relatively more stable. After 9 cycles, the fluctuation amplitude is about 6.72%, basically unchanged. With the increase of the number of cycles, the pores of the unmodified expansive soil are obviously affected by the overburden pressure, and the compression coefficient and compression index increase steadily, resulting in larger settlement deformation an

摘要： 为进一步推动黄土力学与工程防灾减灾相关的科学研究和工程实践,第二届黄土力学与工程防灾减灾学术研讨会将由西安交通大学人居环境与建筑工程学院和长安大学地质工程与测绘学院联合承办,定于2024年9月6-8日在陕西省西安市召开.会议源自2020年11月在西安召开的黄土力学的理论与实践专题学术研讨会.本次会议将聚焦于新时代背景下黄土力学与工程防灾减灾领域的最新研究成果、前沿技术以及实践经验,会议主题为"智慧、低碳、可持续",旨在为从事黄土力学和工程防灾减灾相关领域的专家学者、研究机构开展深入研讨提供平台,促进学术交流、深化合作,进一步推动该领域相关理论和工程防灾减灾水平的提升.我们热忱邀请国内外从事该领域研究和实践的相关专家学者和技术人员参加本次研讨会.

关键词： 纤维加筋固化轻质土(BF-SLS)   界面作用力   全曲线方程   剪切力学特性   修正SCC模型  

摘要： 纤维与土体界面间的相互作用是制约纤维加筋效果的关键因素，了解筋/土接触面间力的产生和传递过程对于合理高效利用纤维加固土体的工程性质具备重要现实意义。首先，借助提出的单/多根纤维拉拔试验方法及装置，定量化分析纤维与固化轻质土基体界面间相互作用的力学行为；其次，通过一系列三轴剪切试验，揭示不同纤维掺入比与长度对纤维加筋固化轻质土应力-应变关系及抗剪强度指标的影响；最后，以结构性剑桥模型为理论框架，进而提出一个能够准确表征纤维增强固化轻质土基体效果的本构模型，讨论其有效性。研究结果表明：不同埋置长度和铺设角度下的单纤维拉应力-位移曲线均表现出典型的单峰特征，28d、60d龄期下大量试样发生纤维断裂破坏，而多纤维数量下的筋/土界面拉应力-位移曲线则呈多峰衰减特征。纤维的掺入使得应力-应变曲线形态由弱软化型向硬化型转变，其中，纤维加筋固化轻质土抗剪强度包线为“上翘型”折线，存在明显的转折点。在此基础上，通过引入能够描述固化轻质土和纤维加筋效应影响的几何参数到结构性剑桥模型（SCC）中，进一步构建了能够反映纤维加筋固化轻质土硬化和软化行为的修正SCC弹塑性本构模型。研究成果可为实际工程中加筋土的优化设计提供理论参考。

关键词： 混凝土   钢纤维   纳米SiO   微观形貌   改性机理  

摘要： 为了提高煤矸石地聚物混凝土的力学性能，探索其工程应用潜力，文本以煤矸石、矿渣为原料制备地聚物混凝土，研究纳米SiO2（0-2.5wt%）和钢纤维（0-1.25vol%）单独及复合对地聚物混凝土力学性能的影响，并用扫描电子显微镜研究了地聚物混凝土的微观形貌。结果表明，适量的钢纤维和纳米SiO2均能显著提高地聚物混凝土的力学性能，其中混合使用改性效果最好。在此基础上，进一步分析了纳米SiO2和钢纤维对地聚物混凝土进行单次和协同改性的机理。研究结果丰富了纳米SiO2和钢纤维改性地聚合物复合材料性能的知识体系，指导煤矸石地聚合物混凝土的进一步推广应用。

关键词： 固废基胶凝材料   水化特性   混凝土   力学性能   固废资源化  

摘要： 通过粒度分析、力学性能测试及XRD、SEM、热分析手段，考察了固废基胶凝材料基本物理性能及水化特性，在此基础上进行混凝土试配，考察了固废基胶凝材料掺量对C30混凝土力学性能的影响。结果表明：固废基胶凝材料粒度比水泥细，7d水化放热量184.8J/g，初凝、终凝时间分别为322min和453min，28d抗压强度为47.6MPa，水化产物主要为AFt和C-S-H凝胶。固废基胶凝材料用量360～400kg/m3时，混凝土28d抗压强度36.9～40.4MPa。与水泥双掺且水泥用量80kg/m3时，混凝土28d抗压强度43.7MPa。与水泥、粉煤灰三掺时，混凝土具有较好的28d抗压强度保证率。与粉煤灰双掺时，混凝土整体强度较差。

关键词： 冻融循环   冲击荷载   碳纤维   混凝土   动态峰值应力   韧性   能量耗散  

摘要： 基于试验探究碳纤维应用方式及冲击荷载作用对冻融损伤混凝土力学性能影响规律，利用霍普金森压杆(SHPB)对不同冻融循环次数(0、25、50、75、100)作用后四种混凝土(素混凝土、碳纤维混凝土、碳纤维布混凝土、碳纤维与纤维布混凝土)试件开展不同加载率下的冲击压缩试验，分析冻融循环次数、碳纤维应用方式及加载率对混凝土材料动态应力应变曲线、峰值应力、韧性及耗能效果影响规律。结果表明：(1)冻融循环0次、0.3 MPa冲击气压下碳纤维混凝土、碳纤维布混凝土及碳纤维与纤维布混凝土峰值应力是素混凝土的1.30、1.63、1.95倍，碳纤维及碳纤维布均能够有效提升混凝土材料动态抗压强度，碳纤维布提升效果更显著。(2)相较于未冻融试件，冻融循环25、50、75、100次时素混凝土试件峰值应力降幅3.93%、19.01%、28.52%、41.95%，四种混凝土试件峰值应力均与冻融循环次数间呈线性负相关。(3)冲击气压0.3 MPa、冻融循环100次时碳纤维及纤维布混凝土、碳纤维布混凝土、碳纤维混凝土试件韧性分别为素混凝土的3.78、2.44、1.81倍，碳纤维及碳纤维布不仅能够增强试件韧性，同时能够增强试件的抗冻性能。(4)冻融循环25、50、75、100次时，碳纤维及纤维布混凝土试件单位体积耗散能降幅分别为1.70%、3.64%、6.07%、12.14%，素混凝土试件单位体积耗散能降幅为21.43%、35.71%、53.57%、73.21%，碳纤维的存在对混凝土抗冻融损伤存在一定的提升作用。