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关键词： 土力学   饱和土   热弹性波   双相位滞后模型   波速   传播特性  

摘要： 基于饱和多孔介质的研究成果,考虑热效应的影响,研究饱和多孔热弹性介质中体波的传播特性。利用饱和土中耦合热的动量平衡方程、渗流连续方程和双相位滞后传热模型,建立问题的热弹性波动方程。通过引入势函数,经过理论推导给出饱和多孔热弹性介质中体波的弥散特征方程。结合数值算例分析4种热弹性体波（P;波、P;波、S波和热波）的波速随频率、孔隙率、渗透系数、热膨胀系数、热传导系数和热通量与温度梯度的相位延迟时间等热物性参数的变化规律。结果表明:热膨胀系数的增大将引起P;波和P;波的波速增大以及热波的波速减小;热传导系数和温度梯度的相位延迟时间的增加仅引起热波的波速增大;热通量的相位延迟时间的增加仅造成热波的波速减小;频率、孔隙率和渗透系数等物理参数对各类热弹性波的波速均有较大影响,不可忽视。

关键词： 透水混凝土   纳米硅   聚丙烯纤维   力学性能   抗冻性能  

摘要： 近年来国家大力推行“海绵城市”建设,透水混凝土作为透水型铺面材料得了越来越广泛的应用。其内部的空隙具有吸水、蓄水的作用,可缓解城市的热岛效应以及补充地下水,但大量空隙的存在影响了透水混凝土的强度和耐久性。本文将纳米硅和聚丙烯纤维掺加于透水混凝土,研究了两者对透水混凝土性能的影响,主要研究内容如下:(1)以单一空隙率23%为基础,制备了两种粗细不同的骨料级配G1和G2试件,通过物理力学性能确定最优级配。试验数据表明:空隙率相同的基础上,粗级配G2试件的抗压强度优于细级配G1试件的抗压强度。(2)通过水泥净浆试验,确定掺加四种不同比例的纳米硅颗粒后标准稠度用水量,从而确定合适的水胶比,进而通过物理力学性能试验确定纳米硅最优掺加比例。试验数据表明,掺加纳米硅后用水量显著增加,且水胶比越大,试件的性能更优,且纳米硅掺加比例为0.5%时,试件的抗压强度最高。(3)在掺加0.5%纳米硅基础上,研究聚丙烯纤维长度、掺量对透水混凝土的抗压和抗折强度的影响。分析表明:掺加纳米硅和聚丙烯纤维可以较好的提高透水混凝土的力学性能,且随着掺加聚丙烯纤维比例增多,空隙率随之增大。在抗压强度方面,当掺加0.5%纳米硅+1.0kg/m3的18mm聚丙烯纤维时,抗压强度最高,在抗折强度方面,单掺0.5%纳米硅对透水混凝土的抗折强度影响较小,当掺加0.5%纳米硅+1.5kg/m3的18mm聚丙烯纤维时,聚丙烯改性纳米硅透水混凝土抗折强度最高,达到了 4.43MPa。(4)对聚丙烯纤维改性纳米硅透水混凝土开展了抗冻性能研究。试验结果表明,单掺纳米硅和掺加纳米硅+聚丙烯纤维能显著的提升透水混凝土的抗冻性能。冻融循环75次后,各组试件力学性能均下降较为缓慢,此时掺加0.5%纳米硅+1.0kg/m3聚丙烯纤维透水混凝土的抗冻性能最优;冻融循环300次后,各组试件均出现不同幅度降低,普通透水混凝土力学性能下降最快,掺加0.5%纳米硅+1.5kg/m3聚丙烯纤维透水混凝土抗冻性能最优。

关键词： ceramsite   durability   lightweight aggregate concrete   marine environment   strength   强度   海洋环境   耐久性   轻骨料混凝土   陶粒   Language of Keywords: English   Chinese  

摘要： 为解决轻骨料混凝土在海洋混凝土平台上的应用问题，分析陶粒种类和矿物掺合料对轻骨料混凝土性能的 影响，研究海洋“三高”环境下轻骨料混凝土力学和耐久性能的演化。结果表明，在海洋' 三高' 环境作用下，大气 区的轻骨料混凝土强度和耐久性均高于同龄期潮汐区的轻骨料混凝土强度和耐久性，潮汐对轻骨料混凝土性能退化 的影响更加显著。 [ABSTRACT FROM AUTHOR]

关键词： 废弃橡胶:膨胀土   动三轴试验   动力特性分析  

摘要： 随着我国经济的飞速发展,物质更新换代的速度大快于从前。其中以汽车行业为代表,废旧零件的数量在逐年增加,而这些之中更以轮胎为甚。废旧轮胎的处理在目前为止都是各国的难题。难降解,焚烧有污染的问题等导致废弃橡胶被称为难以处理的黑色垃圾。另一方面,膨胀土作为特殊土、问题土,因其膨胀性和其他物理力学指标通常无法达到公路路基的最基本需求,而工程的现实应用情况表明,通常会加入外加剂来改变土体的性质,例如砂砾、石灰等,而这些外加剂的需求量又会很大,这样会很大程度上提高成本,而且施工效率又会下降。因此考虑将经过机械粉碎后的废弃橡胶粒加入到膨胀土中,形成改良膨胀土,对其动力特性研究,获得动应力等动力参数,将其应用到实际工程中,为建筑工程设计提供一个参考和出路。根据国内学者一些试验研究,发现膨胀土的主要成分为蒙脱石、高岭石还有伊利石[1]。故本次试验的研究对象为将高岭土和膨润土按照一定比例混合后再掺入橡胶粒和水泥,采用理论分析和室内静动力试验等方式,分析了废旧轮胎橡胶粒和水泥对膨胀土的基本物理力学性质和动力特性的影响,在此基础上,得出主要研究结论如下:（1）通过改性膨胀土界限击实试验,分析出了在加入橡胶粒之后的膨胀土各项物理性质有所改变,具体有塑限的增加,液限基本保持不变,进而导致土体的塑性指数留有下降。随着橡胶粒含量增加,改性膨胀土密度减小,无侧限抗压强度先增加后降低,所以改良膨胀土在实际工程的得到应用时需注意。（2）通过不同橡胶含量的膨胀土的动三轴试验,随着橡胶粒含量的增加,改性膨胀土动应力-应变曲线下降趋势明显,动剪切模量-动剪应变曲线线性特征明显增强,表示能量损耗的阻尼比也会随着增大。而随着动应变的增大,动应力-应变曲线呈增长趋势,动应力-应变曲线和动剪切模量的模型符合Hardin-Dmevich模型,阻尼比符合修正陈国兴模型描述。（3）通过不同水泥掺量下的改性膨胀土动力三轴试验结果分析可得出,随着水泥掺入比的增大,改性膨胀土的动剪切模量增大,阻尼比也有所提高,反映在分析曲线上为土体的动应力-应变曲线、阻尼比曲线和动剪切模量曲线均与水泥掺入比呈正相关。（4）通过不同围压下的改性膨胀土进行的动力三轴试验,围压增大,导致了改性膨胀土的动剪切模量随着增加,阻尼比随着减小,以及动应力-应变的曲线则会偏下移动。

关键词： 混杂纤维混凝土   力学性能   弯曲韧性   截面设计   数值模拟  

摘要： 近年来，纤维增强混凝土（FRC）作为混凝土领域的新兴技术在建筑行业中变得越来越流行。混凝土是一种常见的建筑材料，抗拉强度低，经常由于塑性收缩和干燥收缩而开裂。如在盾构隧道建设中，传统钢筋混凝土管片在生产、运输、安装、服役等过程中容易开裂或损坏，严重影响隧道的寿命与使用性。将短切的离散纤维掺入混凝土可用于抵消和防止裂纹的发展，具有较好的控制裂缝与耐腐蚀性能，近年来被广泛地应用于地下结构，特别是盾构隧道的建设中。纤维混凝土不仅可以有效控制结构构件的裂缝发展，还具有较为可观的结构承载力。而现有纤维混凝土结构的应用主要集中于抗裂，并未考虑其力学贡献。　　以往研究主要集中分析钢纤维作为结构纤维的纤维混凝土力学性能，但钢纤维易锈蚀且价格相对较高，而聚丙烯粗纤维耐腐蚀性好且价格低廉，作为一种新型替代结构纤维得到了众多研究人员的关注。另外，不同几何尺寸或不同种类的两种或两种以上的纤维混掺制作的混杂纤维混凝土(Hybridfiberreinforcedconcrete,简称HyFRC)，期望能够结合不同纤维的优势提高纤维混凝土的综合性能，成为被寄予希望的新型建筑材料。　　因此，为了推动混杂纤维混凝土在地下结构的应用，深入分析混杂纤维混凝土的力学特点，本研究采用理论分析、试验研究与数值模拟相结合的方法，对混杂纤维混凝土材料的力学性能展开了研究，主要进行了以下工作：　　（1）综合分析了当前研究成果中关于纤维混凝土的力学性能，物理和耐久性特征，全面分析纤维混凝土裂纹的形成和扩展机理，抗压强度，弹性模量，应力-应变曲线，抗拉强度，抗弯强度，干燥收缩率，蠕变，和抗渗等方面性能。对当前的相关研究成果进行了总结归纳和分析。　　（2）对当前比较成熟的纤维增强理论及其发展进行了梳理和相关基本公式的推导，从不同的角度分别分析了纤维对混凝土的增强增韧机理。　　（3）设计了十组不同配合比的纤维混凝土，分析了单掺、双掺以及三掺纤维混凝土在立方体抗压性能、轴心抗压性能、抗压弹性模量等抗压性能，并根据劈裂抗拉试验和切口梁三点弯曲试验分析了纤维混凝土的抗拉方面性能，并对不同纤维混凝土的弯曲韧性进行了全面评价。　　（4）通过数值模拟的方法，研究了国外现行规范中的纤维混凝土本构关系的差异，并结合承载力极限状态下的设计思路提出了正常使用极限状态下纤维混凝土正截面设计方法，并验证了其可行性。

关键词： 软黏土   蠕变   固结   含砂率   率效应  

摘要： 在软黏土地基上修筑结构物时,其沉降计算的方法一直以来都受到众多学者和工程师的特别关注。我国软黏土分布广泛,主要分布于沿海沿江、内陆湖盆及平原等地区,具有天然含水率大、压缩性高、抗剪强度低等不良特点。软黏土的变形特性与时间息息相关,既包括超静孔隙水的排出使土体体积减小的固结作用,也包括土体颗粒在固结压力下重新排列的蠕变作用,土体的长期沉降由固结作用和蠕变作用共同决定。因此,如何准确把握土体变形的时效特性,是目前众多学者和工程师共同关注的热点问题。本研究通过进行大量室内试验,对软黏土与时间相关的力学特性进行了深入的综合研究分析,主要研究内容及成果如下:(1)开展了多种软黏土及不同含砂率软黏土的一维K侧限固结试验,分析了软黏土变形的时效性特征和变形机理。试验成果表明:土体的次固结系数随着预压作用而减小,且随固结压力的增大预压的效果逐渐降低;次固结系数受排水距离的影响不大;次固结系数随固结压力的增加而增大,增大的幅度与软黏土的固结状态有关,次固结系数随固结压力变化曲线的转折点出现在与先期固结压力p有关的某一范围处。(2)开展了一系列不同排水距离的一维K侧限固结试验,通过试验得到多种不同厚度软黏土样的?-lgt曲线及主固结完成时的应力-应变曲线(E-O-P曲线),验证了假说B的正确性。随着排水距离的增加,土样的主固结完成时间增加,主固结完成时的应变值增加,但次固结系数变化不大。针对不同含砂率的软黏土开展了不同排水距离的一维K侧限固结试验,试验结果进一步表明,影响土体主固结阶段蠕变变形量的主要因素是次固结系数及主固结完成时间。(3)开展了多种不同含砂率软黏土的三轴固结不排水剪切试验,试验成果表明:软黏土应力-应变关系都呈现出显著的率相关性,随着剪切速率增大,软黏土的固结不排水抗剪强度也随之增大;随着围压和含砂率的增大,这种率相关性会有所减弱;土样在剪切过程中,超静孔压随应变的发展呈现出明显的滞后性,随着剪切速率的增大,这种延迟效应越来越明显;含砂率在一定范围内,软黏土的固结不排水抗剪强度随含砂率的增大反而有所减小,当含砂率继续增大到某一临界值时,固结不排水抗剪强度则会随含砂率增大而增大。

关键词： PVA纤维   正交试验   28d抗压强度   28d劈裂抗拉强度   冻融循环试验   核磁共振试验  

摘要： 近年来内蒙古等北方严寒地区因混凝土冻融损伤而导致建筑物使用年限缩短的现象越发严重。为改善混凝土早期力学性能及抗冻性,本文通过制备PVA纤维轻骨料混凝土,以PVA纤维长度(3mm,6mm,9mm)、PVA纤维掺量(体积分数的0.1%,0.2%,0.4%)、水胶比(0.4,0.42,0.45)为研究对象,研究PVA纤维对轻骨料混凝土各项性能的改善作用。通过测定其3d、7d、14d、28d的抗压强度和28d劈裂抗拉强度对其早期力学性能进行研究,通过对清水冻融试验下混凝土质量损失率及相对弹性模量的变化评价混凝土的抗冻性能。借助核磁共振、SEM扫描电镜等技术手段对PVA纤维轻骨料混凝土内部结构进行研究。并采用极差分析手段和灰色系统分析手段对试验数据进行分析。1.通过SEM扫描电镜技术,对PVA纤维轻骨料混凝土的内部微观结构进行观察,分析混凝土内部微观结构对其抗压强度及抗冻性能的影响。2.通过NMR核磁共振技术,对PVA纤维轻骨料混凝土的内部孔隙结构进行研究,分析孔隙度、孔径分布等不同的孔隙特征对其抗压强度及抗冻性能的影响。3.运用灰色关联分析手段分析混凝土抗压强度与NMR孔隙特征参数之间的内在联系。4.运用MATLAB对混凝土早期抗压强度进行对数拟合,建立PVA纤维轻骨料混凝土早期抗压强度与龄期的适用性公式。5.根据冻融循环试验结果建立混凝土冻融损伤模型,并根据不同地区的实际服役情况对PVA纤维轻骨料混凝土进行冻融循环寿命预测。

关键词： 风积沙   正交试验   自密实混凝土   基本力学性能   细微观分析  

摘要： 随着2020年的到来,我国将全面建成小康社会,完成第一个一百年奋斗目标,迈出建成社会主义现代化的步伐;混凝土作为现代化建设工程中比不可缺少的材料之一,其产量将持续增加,因此砂石骨料的需求也将与日俱增。我国作为砂资源缺乏且土地沙化较严重的国家之一,沙化面积约占国土面积的18.1%,其中西部地区占比较大;沙漠地区贮藏着丰富的风积沙,若能将其替代部分河砂运用到西部地区的实际工程中制备自密实混凝土,不仅实现了就地取材,还可以实现保护环境,节约资源等国家绿色发展的理念,也在一定程度上落实了绿色生产。故本文选择沙漠边缘地区颗粒较细的风积沙,制备风积沙自密实混凝土（Aeolian sand self compacting concrete）,围绕风积沙自密实混凝土的最佳配合比、风积沙自密实混凝土的基本力学性能和微观等方面分别进行正交试验研究、单因素试验研究及微观试验分析研究。具体研究内容为:首先通过正交试验的方法考虑风积沙取代率、水胶比、粉煤灰取代水泥率、风积沙级配、混合砂率五个因素同时作用下对风积沙自密实混凝土力学性能及工作性能的影响及各因素影响顺序,并确定最佳配合比;其次以正交试验中确定的最佳配合比为基准配合比,设计单因素试验配合比,因素的选择主要考虑在正交实验中对立方体抗压强度影响排名靠前的三个因素,探究三个因素单独作用下分别对风积沙自密实混凝土力学性能及工作性能的影响规律;最后将单因素试验的混凝土碎片制样后进行微观分析,并将分析结果与宏观力学指标进行比对,研究结果表明:（1）利用风积沙替代部分河砂细骨料可以制备出力学性能及工作性能符合规范要求的自密实混凝土;28d龄期条件下各因素对风积沙自密实混凝土立方体抗压强度影响由大到小排序为:颗粒级配、风积沙取代率、粉煤灰取代水泥率、砂率、水胶比;对于工作性能影响由大到小排序为:水胶比、粉煤灰取代水泥率、砂率、颗粒级配、风积沙取代率。为了更好地保证风积沙自密实混凝土的强度及耐久性能,建议风积沙取代率最大不宜超过40%,粉煤灰取代率不宜超过40%,级配中风积沙0.075-0.15mm及0.15-0.3mm范围颗粒的增加及减少量不宜超过30%。（2）相较于普通自密实混凝土,风积沙自密实混凝土有着类似的破坏过程与破坏形态,如果利用风积沙取代部分河砂可以在一定程度上降低自密实混凝土的塑性。随着风积沙取代率以及级配中粗颗粒的增加,风积沙自密实混凝土的基本力学性能指标基本呈现出先增后减的趋势,并且工作性能变差。随着粉煤灰取代水泥率的增加,混凝土强度逐渐降低但工作性能有所提升。（3）风积沙的填充作用主要体现在风积沙颗粒对界面过渡区孔隙的填充及水泥基体部分孔隙的填充;活化效应主要体现为风积沙中含有大量酸性氧化物Si O2及Al2O3活性物质,在与水泥的水化产物Ca（OH）2发生水化反应的同时促进了强度较高的C-S-H凝胶及C4A4S水化产物的生成,即提升了水泥基体的密实程度,也提升了水泥基体与骨料界面过度区的粘结强度。（4）风积沙自密实混凝土的宏观力学指标与微观指标可以建立二元二次曲线参数模型,曲线模型中参数a0～a5分别为73.199,2.805,-7.528,0.105,0.501,0.457。

关键词： 土力学   课程改革   专业认证   工程教育  

摘要： 本文从工程教育专业认证角度出发,分析新疆大学土力学教学现状,总结目前我校土力学教学中存在的不足之处。针对存在的问题,本文依托专业认证理念,提出符合我校土力学教学发展的几点建议和措施,希望对我校土木专业的长远健康发展具有一定的意义。

关键词： 纤维素纤维混凝土   硫酸盐侵蚀   干湿循环   单轴受压上升段本构模型   劣化规律  

摘要： 混凝土遭受硫酸盐环境侵蚀的问题是导致混凝土劣化失效的一大重要原因,主要集中在我国沿海地带和西北盐湖盐渍土地区。其影响因素复杂,特别是位于含有硫酸盐的浪溅 水位变动区等环境中,混凝土的劣化程度更加严重,严重影响了我国混凝土建筑物的安全使用和寿命。纳子峡水利枢纽位于西北盐渍土地区,地下水中硫酸盐含量可达4200mg/L以上,整体库区的混凝土结构都采用纤维素纤维混凝土浇筑而成。因此,研究硫酸盐侵蚀下纤维素纤维混凝土的退化规律和劣化机理,对纳子峡库区和以后使用纤维素纤维混凝土工程的硫酸盐耐久性安全评估具有重要意义。本文采用室内试验与理论分析相结合的研究方法,在硫酸盐侵蚀与干湿循环共同作用下,分别研究了纤维素纤维混凝土的劣化机理和性能退化规律,建立了抗压强度和劈裂强度随干湿循环次数的衰减模型,并基于过镇海模型和Carreia J模型的对其进行了上升段应力—应变关系的分析。主要研究内容如下:(1)开展了硫酸盐侵蚀与干湿循坏共同作用下的纤维素纤维混凝土的耐久性试验研究,对不同硫酸盐浓度和不同粉煤灰掺量两种情况考虑进行考虑,分别用表观现象、质量损失率、抗压强度耐蚀系数和劈裂强度耐蚀系数四个指标评价其抗硫酸盐侵蚀性能。(2)分析了硫酸盐侵蚀与干湿循环共同作用下硫酸盐浓度和粉煤灰掺量对纤维素纤维混凝土劣化规律的影响,建立了力学损伤模型;建立了质量、抗压强度和劈裂与循环系数之间的关系。(3)开展了硫酸盐侵蚀与干湿循环共同作用下纤维素纤维混凝土的单轴受压试验,分别研究硫酸盐浓度和粉煤灰掺量两个方面的影响,建立了峰值应力、峰值应变和弹性模量与循环次数之间的关系。(4)对硫酸盐侵蚀与干湿循环共同作用下纤维素纤维混凝土的应力—应变关系进行了研究,在过镇海模型和Carreia J模型的基础上,拟合了纤维素纤维混凝土的损伤应力—应变关系上升段模型。