岩土与地下工程

  • 基于SPH-FEM耦合的地震诱发滑坡启滑过程及其堆积形态模拟研究

    张卜;杜勇辉;赵密;杜修力;

    历史震害经验表明,地震灾害和地震链生滑坡灾害严重威胁坡体安全,尤其是高山峡谷工程区地震诱发滑坡问题日益突出。因此,为模拟地震诱发滑坡启动了滑动的堆积全过程,提出了一种光滑粒子流体动力学方法(SPH)与有限元方法(FEM)耦合的数值模拟方法,建立了静动力分析步骤;结合自编残余黏聚强度随等效塑性应变软化用户子程序,实现了地震诱发坡体滑动大变形过程模拟。开展了滑体不同衰减黏聚强度参数下、滑坡下的监测点位移时程、速度时程和堆积形态研究。研究结果表明,滑坡启动滑动堆积全过程可划分为初期缓慢位移阶段、中期加速位移阶段、后期减速至零阶段;不同残余黏聚强度滑坡中残余黏聚强度越低、滑坡体位移值越大、滑坡体速度峰值越高,变化就越剧烈,且位移增长趋势越明显;随着残余黏聚强度的增加,滑坡堆积范围逐渐减小,形态由分散趋向集中。

    2025年11期 v.43;No.278 1-9+17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1895K]
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  • 光伏支架微孔灌注桩倾斜抗拔承载特性研究

    李睿智;陈道林;俞东波;刘海峰;马发明;许杨洵;

    光伏支架受风荷载影响,会对其微孔灌注桩基础产生倾斜抗拔力,长期作用将对其服役性能产生影响。通过现场抗拔试验,分析了微孔灌注桩抗拔作用下的荷载-位移变化规律,并基于该规律构建了室内模型缩尺试验。研究结果表明:微孔灌注桩现场抗拔荷载-位移曲线整体呈陡变形,加载初期,桩顶位移随上拔荷载增加呈线性增长;随着上拔荷载的持续增大,桩顶位移增幅明显变大;抗拔荷载相同时,随着桩长的增加,桩身位移逐渐减小。室内模型试验中,荷载倾角直接影响荷载-位移曲线的形态、桩身受力和桩的失稳模式。当荷载倾角为45°、90°时,对应曲线均呈现出上升—峰值—下降的非线性曲线形态特征。当荷载倾角为0°时,对应曲线呈线性增长特性。相同桩长条件下,荷载倾角较小时,曲线无峰值;荷载倾角较大时,曲线峰值特征明显。荷载倾角相同时,相同荷载条件下均表现出桩长越长、桩身位移越小的变化规律。

    2025年11期 v.43;No.278 10-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1369K]
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  • 综合管廊预制混凝土内衬片安装6自由度机械臂设计和运动学建模研究

    邵风行;杜海洋;杨哲辰;张慧娟;

    为替代人工以提高地下综合管廊预制混凝土内衬片施工安全性、改善恶劣施工环境并提高施工质量,针对综合管廊有限空间设计了一种基于液压驱动的预制混凝土内衬片安装6自由度机械臂。首先,分析了综合管廊预制混凝土内衬片的安装过程与要求,利用SolidWorks软件对6自由度机械臂进行三维建模。随后,通过D-H法建立运动学模型,推导了机械臂的运动学方程并进行逆运动学求解。接着,应用MATLAB/Robotics对机械臂的正运动学和逆运动学模型进行了仿真验证,并对6自由度机械臂的工作空间进行了分析。最后,使用机械臂样机进行验证。结果表明:该6自由度机械臂的结构设计可靠,运动学理论方程正确,满足综合管廊预制混凝土内衬片的安装要求。

    2025年11期 v.43;No.278 18-28+35页 [查看摘要][在线阅读][下载 2297K]
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  • 渗流侵蚀作用下土体力学性能劣化机制研究

    张程;

    笔者针对渗流侵蚀对土体力学性能的影响开展了系统性试验研究,旨在揭示细颗粒流失条件下土体应力-应变特性、破坏强度和抗剪强度参数的劣化机制。通过盐颗粒替代法制备不同渗流侵蚀程度的饱和重塑试样,并进行不固结不排水三轴压缩试验,系统分析其力学响应规律。试验结果表明:1)渗流侵蚀显著改变了土体的应力-应变曲线,曲线表现为应变硬化型,且随着细颗粒流失质量分数的增加呈系统性下移,表明土体刚度与强度同步劣化;2)破坏强度与细颗粒流失质量分数呈近似线性负相关关系,且围压增强效应在渗流侵蚀加剧时逐渐减弱;3)抗剪强度参数对渗流侵蚀高度敏感,黏聚力和内摩擦角的最大降幅分别达到10.24%和48.28%。研究成果量化建立了渗流侵蚀程度与力学参数劣化之间的关系,阐明了围压与渗流侵蚀共同作用下土体强度的演化机制,并为工程中渗流侵蚀灾害的评估提供了关键试验依据。

    2025年11期 v.43;No.278 29-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
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  • 重塑洞庭湖软土应力路径试验研究

    王康康;云宇;

    为深入研究应力路径对重塑软土力学特性的影响,以重塑洞庭湖软土为研究对象,通过固结不排水剪切试验,分析了重塑洞庭湖软土的力学特性。研究结果表明:等压固结条件下,正常固结土和超固结土的剪应力均随着轴向应变的增加而逐步增大,但增长速率随着轴向应变的增加逐渐放缓,最终趋于稳定;偏压固结条件下,超固结比和静止土压力系数的增大均会提升剪应力水平;等压固结条件下,正常固结土的超孔隙水压力呈现出先上升后轻微下降的变化趋势;不同固结压力下,正常固结土的有效应力路径形态相似。基于试验结果,得到了洞庭湖软土的邓肯-张模型相关参数,并修正了破坏比。通过双曲线函数拟合侧向应变与轴向应变关系,发现应变比与侧向应变之间呈现近似线性关系,并基于此建立了邓肯-张模型的切线模量和切线泊松比表达式。修正破坏比之后的模型更能体现超固结比对软土变形特性的影响。

    2025年11期 v.43;No.278 36-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1942K]
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  • 超浅覆淤泥地层泥水盾构下穿老旧建筑物地层与建筑物变形规律研究

    张涛涛;

    为研究超浅覆淤泥地层泥水盾构下穿老旧建筑物时地层与建筑物的变形规律,以广州市轨道交通地铁10号线广钢新城车辆段出段线盾构隧道为工程背景,通过数值模拟与工程现场监测,研究了盾构下穿老旧建筑物时的地层沉降、隆起与建筑物变形规律。研究结果表明:1)土体竖向应力增量随深度的加深,形成以建筑物为核心的径向衰减应力场。2)隧道拱顶沉降与底部(含建筑物基底)隆起是主要变形模式,即:最大沉降点固定于第1环,最大隆起点紧随开挖面下方;地表与建筑物表现为近隧道沉降、远隧道隆起的变形格局。3)实测地表沉降曲线与数值模拟结果高度同步,最大沉降与隆起误差分别仅为2%和4%。这些发现为有效管控淤泥地层盾构施工扰动以及老旧建筑物沉降风险奠定了坚实的理论基础,并提供了直接参考。

    2025年11期 v.43;No.278 46-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 2309K]
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  • 无导洞竖井盾构双向大分体始发技术

    陶治军;

    以深圳机场—大亚湾城际铁路隧道工程1标三工区石岩中心站—龙胜站区间为背景,针对1号工作井(深63.7 m,内径33.0 m,井底横向净距仅27.9 m)无导洞条件下,同时完成2台大直径盾构机双向始发的空间极端受限难题,开发了无导洞竖井盾构双向大分体始发技术。该技术核心包括:1)无设备连接桥掘进技术。采用集成泡沫/油脂平台和管片吊机的临时桥架替代传统连接桥。2)垂直分层台车布置技术。在井底洞门中间区域搭建多层钢平台,分层摆放必要的后配套台车,最大化利用垂直空间。3)双向协同分体始发工艺。首创同井双向同步分3个阶段(主机+临时桥架→整编1号台车→整机编组)的始发流程。应用结果表明:该技术成功实现了2台盾构机双向始发,节省导洞暗挖工程量约4 937.7 m~3,工期缩短至160 d(较常规方案节约约28.6%),第2阶段推进工效和拼装工效相较于第1阶段分别提升了41.0%、17.2%,并显著降低了施工风险与成本。该技术为超深狭小竖井盾构工程施工提供了标准化解决方案。

    2025年11期 v.43;No.278 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2028K]
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  • 考虑土体刚度硬化的深基坑桩-撑支护结构侧向变形计算方法

    魏巍;

    围护结构侧向变形计算是深基坑工程设计的重要内容,弹性地基梁模型常用于计算基坑侧向变形,但现有模型大多基于极限土压力,同时忽略了土体刚度硬化特性。依托厦门地铁6号线官浔站基坑工程,基于Winkler弹性地基梁理论框架,考虑基坑主动土压力和被动侧土体刚度非线性硬化特征,改进了深基坑桩-撑支护结构侧向变形计算方法。通过与基坑监测数据对比,验证了所提计算方法的合理性与准确性,进而对参数敏感性进行分析,结果表明:相比于常规计算方法,所提方法计算得到的桩体侧向位移与现场监测数据更加吻合;相比于钢支撑轴向刚度,支护桩抗弯刚度对基坑围护结构侧向位移的影响更显著;坑外地下水位较浅时,基坑围护结构侧向位移较大。所提计算方法可为软土深基坑工程设计方法优化提供参考。

    2025年11期 v.43;No.278 63-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 2222K]
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  • 综合管廊电缆舱防火分区长度研究

    王发玲;龚哲;

    针对现行规范中综合管廊电缆舱200 m防火分区长度的相关规定对工程设计与城市景观的影响问题,通过火灾动力学模拟与多因素系统分析,探讨了防火分区长度的科学设置方法。基于FDS软件建立全尺寸电缆舱火灾模型,并设置了4种典型工况(200 m/400 m防火分区长度、中/端部火源),从火灾损失控制、人员逃生、舱室通风、配电等角度,系统地研究了火灾损失控制、人员疏散安全、通风与配电协同等关键因素对综合管廊电缆舱防火分区长度的影响。研究结果表明,沿着电缆舱纵向的分隔对减小火灾的影响有限,而防止电缆之间相互引燃的分隔措施才是减少火灾损失的关键。在4种典型工况下,综合考虑火灾时的人员逃生需求以及防火分区与通风分区、配电分区统筹布置后,防火分区长度可以超过400 m。

    2025年11期 v.43;No.278 73-80+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 3198K]
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  • 装配式明挖隧道建造关键技术研究综述

    过勇;秦苗珺;石峰;张强;

    在城市更新战略推动与建筑工业化转型背景下,城市市政基础设施成为基本的发展条件。装配式明挖隧道凭借施工高效、绿色环保等优势,在市政工程领域获得了广泛应用。基于此,系统综述了装配式明挖隧道的关键技术,包括接头选型、接头力学性能、整体结构拼装设计方法、整体结构的力学性能、防水材料和防水体系等。研究结果表明,合理的接头选型与力学性能设计、科学的拼装设计、精确的力学性能分析以及高效的防水材料和体系是确保隧道安全性与耐久性的关键要素。对以上关键技术的系统分析,为装配式明挖隧道的设计优化与施工提供了理论依据和技术指导,有效推动了装配式隧道技术的发展与应用。但是,未来还需在接头性能优化、构件整体协同机制、材料耐久性提升与施工智能化管控等方面深化研究,以进一步推动隧道建造技术的创新发展。

    2025年11期 v.43;No.278 81-91+100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2236K]
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道路与交通

  • 基于视觉评价的高速公路景观设计要点分析

    曲魁;

    近年来我国的基础设施建设飞速发展。高速公路景观作为景观设计的一个门类,长期以来其设计普遍较为粗放,以定性分析为主,缺少较为科学系统的理论支撑和应用评价。笔者以北方地区建成高速公路为研究对象,以心理物理学派的评分法(SBE法)为基础,设计了高速公路景观视觉评价方案。通过问卷调查公众对高速公路景观的视觉评价意见,获取对高速公路景观视觉影响较大的环境因素,并进行分类分析。将问卷调查结果与高速公路视觉理论进行对照分析,对问卷调查结论进行验证和修正,总结出高速公路景观视觉评价要点和设计要点:公众喜欢具有良好自然环境和连续植物绿带的高速公路景观;在高速公路下坡和转弯路段,驾驶者对环境的感知范围更大,是景观设计需要重点处理和推敲的地方;设计时应考虑安全性、地域特点和历史文化特色。

    2025年11期 v.43;No.278 92-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1942K]
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  • 复杂山区线性工程土石方量计算和智能调配应用研究

    王利伟;王祥;刘坡;

    G312线西峡内乡界至丁河段公路工程位于山岭重丘区,路线全长56.806 km,路基填挖方工程量大。为了提高复杂山区长大线性工程的路基土石方量计算效率,整体统筹策划土石方智能调配方案,实现过程动态管控目的,利用无人机倾斜摄影技术对全线地形数据进行了采集,并建立了三维实景地形地貌模型,开展了土石方量计算,提高了长大线性公路工程土石方量的计算效率。以进度和成本双目标的土石方智能调配算法为核心,自主研发了土石方调配智能管理系统,并基于该管理系统实现了土石方挖填区域规划、土石方调配方案制定与优化、过程动态管控,解决了复杂山区长大线性工程土石方调配方案统筹策划难的问题。

    2025年11期 v.43;No.278 101-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2011K]
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  • 城市道路智能巡检系统的设计与应用

    田仲超;

    传统的城市道路巡检主要依赖人工目视检查,存在效率低、主观性强、覆盖范围有限等问题,难以满足现代道路养护对高效性和科学性的需求。为此,笔者设计并实现了一套城市道路智能巡检系统,构建了边缘端-云端协同架构,融合激光雷达、可见光相机、GPS、IMU、车轮编码器等多源传感器,实现了路面病害与障碍物的自动检测、定位和信息管理。在系统方案设计上,集成了二维图像识别与三维点云处理方法,采用多层次的数据融合策略提升了检测结果的准确性和稳定性。在应用方面,该系统不仅能够实现裂缝、坑槽等典型病害和障碍物的实时识别,还支持路面损坏状况指数(PCI)、路面行驶质量指数(RQI)和路面技术状况指数(PQI)的自动评估,并将结果上传至云端信息管理平台,为养护部门提供直观、科学的决策依据。实际应用表明,该系统具有良好的检测精度、实时性与能效表现,能够有效降低人工依赖,提升城市道路巡检与养护的智能化水平,具有较高的工程应用价值和推广潜力。

    2025年11期 v.43;No.278 114-123+141页 [查看摘要][在线阅读][下载 2343K]
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桥梁与结构

  • 内衬橡胶垫受力特性与钢抱箍承载力试验研究

    陈伟旺;窦国涛;胡红伟;王峰;

    为研究钢抱箍内衬橡胶垫竖向承载力机制,采用试验和理论分析方法,进行了钢抱箍内衬橡胶垫竖向承载力研究。研究结果表明:1)钢抱箍内衬橡胶垫竖向承载力随着预紧力的增大而增大。2)相同预紧力下,钢抱箍有内衬橡胶垫比无内衬橡胶垫竖向承载力减小明显;在预紧力为20、30、40 kN的工况下,竖向承载力分别减小了40.3%、59.5%、64.1%。3)钢抱箍内衬橡胶垫竖向荷载达到峰值时的位移值大于无内衬橡胶垫工况的位移值。4)钢抱箍内衬橡胶垫承受竖向荷载时,总体受力机制和无橡胶垫工况类似,其破坏形式分为2种模式,即:模式1,当预紧力较小时,仅产生滑移破坏;模式2,当预紧力较大时,发生滑移耦合橡胶垫剪切破坏,是工程中常发生的破坏形式。

    2025年11期 v.43;No.278 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K]
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  • 市域快线钢-混组合槽型梁结构设计与优化研究

    刘魁刚;李倩倩;李盼到;彭勃阳;杨世鹏;贾云飞;

    轨道交通是支撑城市高效运营的关键基础设施,其中高架线路通过立体化布局增强了城市交通网络的功能。然而,传统桥梁结构形式难以满足市域轨道交通高架线路大跨节点工程等复杂场景对结构性能与建造效率的更高需求。为此,笔者提出一种新型钢-混组合槽型梁结构,该结构具有自重轻、承载能力高、跨越能力强、适合装配化施工等优势。围绕组合槽型梁结构设计与优化需求,通过理论计算对比分析了关键设计参数对结构力学性能和经济性指标的影响规律;在此基础上,建立了钢-混组合槽型梁三维精细化有限元数值模型,对结构的静力性能、整体稳定性、疲劳性能和温度效应指标进行了综合验算。研究结果表明,该新型钢-混组合槽型梁的各项技术指标均满足相关规范要求,研究成果可为市域轨道交通高架桥梁的优化设计提供参考。

    2025年11期 v.43;No.278 131-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 2389K]
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  • 基于自适应控制法的人行天桥施工监测与分析研究

    周婕;许辉;陈斌;

    以湖州市某人行天桥工程为案例,针对钢箱钢拱组合体系桥梁,提出了一种基于自适应几何控制法的施工监控与分析方法;并通过Midas/Civil软件模拟建立了主梁理论线形模型;在施工全周期内分阶段动态调整了钢拱肋、主梁挠度等控制参数;结合实时监测数据与理论计算结果,预测了结构状态并修正了施工误差;通过引入时间与环境参数的自适应优化模型,有效控制了施工过程中结构内力与变形的安全阈值,确保了成桥状态符合设计目标。案例验证表明,该方法使主梁线形偏差控制在±7 mm以内,关键截面应力误差不超过6%,索力调整精度达到±8.5%。该方法能精准反映各阶段结构受力特性,有限元软件模拟的理论值与实测值的对比分析也进一步证明了控制策略的可靠性。该研究成果可为同类桥梁工程的施工监测提供可复用的理论框架与实践参考。

    2025年11期 v.43;No.278 142-151+161页 [查看摘要][在线阅读][下载 2483K]
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  • 基于长期服役桥梁提升后的组合式护栏防撞性能研究

    刘国东;马晓蕾;

    为提高城市快速路桥梁的安全防护能力,以北京市顺义区安立路温榆河马坊桥为工程背景,依据JTG/T D81—2017《公路交通安全设施设计细则》等相关规范和技术标准,基于屈服线理论,对升级改造后的SS级组合式护栏进行结构设计与防撞能力验算,并对在不同荷载组合状态下的桥梁桥面板悬臂进行了设计优化。计算结果表明:改造后的组合式护栏防撞性能表现优异,总抗力最小值为787 kN,相比规范所要求的承载能力提升了51.3%;锚固系统设计满足安全裕度;护栏改造升级后,原有桥梁桥面板悬臂处的承载能力不足以承受碰撞荷载所造成的破坏弯矩,增加悬臂处受拉钢筋截面面积后,其承载能力满足要求。该研究成果可为同类桥梁防撞护栏的强度提升和改造提供技术参考。

    2025年11期 v.43;No.278 152-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1894K]
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  • 钢混组合梁桥桥面连续构造力学分析与试验研究

    赵文浩;王虎猛;周经财;王宇;齐琳;赵羿诚;

    针对钢混组合梁桥桥面连续构造易发生开裂破坏的问题,进行了系统的力学理论推导、有限元数值模拟与缩尺试验研究,即:建立了基于结构力学简支梁理论的桥面连接板受力解析模型,推导了在活载作用下由主梁梁端转动引起的桥面连接板内力响应;建立ANSYS有限元模型开展了数值模拟,分析结果表明连接板混凝土上缘呈现出显著的拉应力集中现象,峰值拉应力位于连接板中部区域,并沿纵桥向不断衰减;设计实施了基于实际工程的桥面连续构造缩尺试验,得到了连接板开裂破坏模式与应力变化规律,且明确了连接板的破坏呈现出典型负弯矩区受拉破坏模式,表现为出现4条不可闭合的贯穿裂缝以及较多的细小裂缝,严重影响了桥面连接板的耐久性。该研究成果为推导探究桥面连续构造区域力学机理提供了相关理论依据,对研究桥面连接板受力优化与预防开裂具有一定的工程意义。

    2025年11期 v.43;No.278 162-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 2174K]
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  • 钢-混组合槽型梁在轨道交通中的应用研究

    陈功;刘魁刚;李盼到;贾云飞;李元凯;李倩倩;

    为解决以预应力混凝土槽型梁为标准梁型的轨道交通高架线路跨越非标准节点时传统梁型(预应力混凝土山形梁、连续箱梁)施工工期长、造价高、景观效果差等问题,提出了一种新型钢-混组合槽型梁结构。从景观效果、结构受力、跨越能力、施工工艺和施工工期、对现状交通的影响等方面与预应力混凝土山形梁、连续箱梁展开对比,钢-混组合槽型梁可以实现架桥机连续施工,对现状交通基本无影响,可缩短工期且造价较低,社会效益与经济效益明显。通过建立钢-混组合槽型梁三维有限元模型,对其静力受力、稳定性能、疲劳性能、车-桥耦合动力性能进行系统性研究,结果显示其各项指标均满足规范要求,且有较大的安全储备。研究成果可为轨道线路跨越道路节点的方案设计提供一种新的思路。

    2025年11期 v.43;No.278 171-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 2590K]
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测量与检测

  • 基于信号级联深度网络与多相非均质模型的市政道路脱空检测方法

    顾小建;黄炜;侯兆军;童峥;

    内部脱空是市政道路常见的损伤类型,易引发道路塌陷问题。现有探地雷达无损检测方法依赖雷达图谱与深度学习分析,但存在2个突出问题:图像级深度学习方法存在固有局限性与现有探地雷达数据集不完善。针对上述问题,提出了基于信号级联深度网络与多相非均质模型的市政道路脱空检测方法。首先,构建了基于探地雷达信号的级联深度网络,用于分析脱空引发的信号异常类型及其分布区域;其次,构建了多相非均质市政道路脱空模型,并采用有限差分模拟技术模拟复杂情况下探地雷达信号传播仿真数据;最后,融合仿真数据与实测数据,训练级联深度网络,从而实现市政道路脱空深度与宽度的精确检测。南京与苏州市政道路的试验结果表明,有限差分模拟生成的信号有效提升了数据集的泛化能力,所提出的网络在空洞检测性能上显著优于现有的图像级深度学习方法。

    2025年11期 v.43;No.278 183-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 2586K]
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  • 地质雷达探测复合式隧道衬砌图像特征研究

    占文锋;

    地质雷达检测复合式隧道衬砌时,多层钢筋网的多波反射与缺陷波形叠加导致检测结果判读困难。通过数值模拟与相似材料试验,构建了双层钢筋-脱空-含水/不含水介质模型,分析了主频变化下复合式衬砌的雷达成像特征,并将其应用于现场检测。模拟结果显示:主频越高,纵、横向分辨率越高,钢筋间距越密,反射双曲线叠加现象就越显著,识别难度也就越大;主频降低时,钢筋与脱空区反射波相互干扰加剧,既影响脱空区识别,也会导致其下方初衬钢筋成像质量下降,其中不含水脱空区的影响相对较小,且衬砌分界面与钢筋成像位置随主频降低而加深。因此,需综合选择雷达天线频率并配合反演处理以降低钢筋反射干扰。现场检测中发现,衬砌内钢筋直径小、分布密集,故双曲线反射不明显,呈强点状反射;随着二衬施工,总厚度增加,初衬成像质量弱于二衬,钢拱架则呈显著月牙形反射。通过对比不同衬砌结构、脱空区和频率下的雷达成像特征,为复合式衬砌检测提供了重要参考依据。

    2025年11期 v.43;No.278 193-202页 [查看摘要][在线阅读][下载 2813K]
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材料

  • 3种预处理钢渣骨料在沥青混合料中的膨胀性抑制与经济性分析

    王智超;尹维杜;刘东海;

    预处理后的钢渣可作为天然集料的替代材料应用于道路沥青混合料中,能够有效缓解我国公路建设对天然砂石资源的过度依赖。通过系统评估湘钢钢渣在3种不同预处理工艺下的体积稳定性控制效果,证实了预处理技术的可靠性,并针对预处理的钢渣集料沥青路面进行了全寿命周期的经济性评估,同时与传统玄武岩沥青混合料进行成本比对。研究结果表明:自然陈化与表面改性工艺展现出更优的工程实践优势。在AC-10C和AC-16C路面结构中,采用自然陈化钢渣沥青混合料的总体建设成本相较于玄武岩沥青混合料分别降低了14.6%、12.7%;而采用改性钢渣沥青混合料的建设成本增幅仅为1.71%、1.67%,证实了钢渣替代粗骨料具有显著的经济可行性。此外,钢渣粗骨料的应用不仅产生经济效益,更在生态效益方面表现突出,可有效减小天然石料开采对生态环境的负面影响。该研究成果证实了钢渣作为粗骨料掺入沥青混合料具备技术可行性与推广价值,为工业固废资源化利用提供了重要参考。

    2025年11期 v.43;No.278 203-210+265页 [查看摘要][在线阅读][下载 1937K]
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  • 基于响应曲面法的钢渣基全固废充填材料配合比优化研究

    何永泽;许健;林赛;张雪晶;梅源;杜永康;

    为响应国家“双碳”号召,最大限度地提高钢渣利用率,以钢渣为主要原材料,协同矿渣、脱硫石膏研发出了低成本全固废矿山充填材料。基于响应曲面法,建立二次回归模型,通过方差分析和显著性检验验证了模型的可靠性;系统地研究了各因素间交互作用对钢渣基全固废充填材料性能的影响规律,并优化了配合比;结合XRD和SEM分析手段,揭示了材料的水化反应机理。研究结果表明,脱硫石膏掺量、质量分数、砂胶比分别对流动度、结石率、28 d抗压强度具有显著影响。其中,脱硫石膏掺量与质量分数的交互作用不仅对流动度影响非常显著,而且对结石率也有显著影响;脱硫石膏掺量与砂胶比的交互作用对流动度也有较大影响。当钢渣粉掺量为40%时,最优配合比为脱硫石膏掺量14%、砂胶比4.061 75∶1、质量分数76%。通过对比试验验证,模型预测误差最大为2.67%。该研究成果对钢渣基全固废充填材料的参数优化具有重要实践价值。

    2025年11期 v.43;No.278 211-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 2193K]
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  • 聚苯乙烯(EPS)颗粒预裹覆对流态轻质土性能提升作用研究

    卢飞;盛日福;张腾;赵欢;杨磊;孔祥辉;

    EPS流态轻质土在工程应用中主要面临两大难题:一是搅拌过程中EPS颗粒易上浮,造成材料分布不均;二是EPS颗粒与土体间的弱粘结力导致流态轻质土强度偏低。针对上述问题,对EPS颗粒进行了预裹覆处理。通过包裹性能试验和无侧限抗压强度试验,分析了裹覆材料的类型、配比和用量对EPS颗粒裹覆效果的影响规律,最终确定了最佳的预裹覆方法。随后,通过均匀性试验、干湿循环试验和扫描电镜试验,系统研究了EPS颗粒预裹覆对流态轻质土性能的提升效果及其作用机理。研究结果表明:采用水泥和氧化镁作为复合裹覆材料,当二者质量比为4∶6、裹覆材料用量为EPS质量的5倍时,EPS颗粒的裹覆效果最佳。预裹覆处理能有效解决EPS颗粒的上浮问题,对流态轻质土的工程性能也有明显提升作用。EPS颗粒经过预裹覆处理后,流态轻质土的7、28 d无侧限抗压强度分别提高了33%、42%;经历9次干湿循环后,预处理EPS流态轻质土的无侧限抗压强度损失率为17.20%,仍能保持在1.0 MPa以上的强度水平。扫描电镜试验结果表明,预裹覆处理使EPS颗粒与土体间的界面过渡区结构更加密实,同时通过裹覆层实现了EPS颗粒与土体的有效粘结,从而增强了流态轻质土的整体性,这是EPS流态轻质土性能提升的主要原因。

    2025年11期 v.43;No.278 222-230页 [查看摘要][在线阅读][下载 1796K]
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  • 基于纹理特征参数的钢渣沥青混合料抗滑性能衰减行为研究

    胡鹏;彭博;王明;邹凌雲;陶志鹏;刘掌红;余航;

    为表征紫外辐射作用下钢渣沥青混合料(steel slag asphalt mixture,SSAM)的抗滑性能衰减行为,以普通沥青混合料和SSAM为研究对象,基于双轮车辙仪开展了磨耗试验,并联合采用摆式摩擦试验和激光纹理扫描技术,解析了紫外老化前后沥青混合料摆值(British pendulum number,BPN)与纹理参数的衰减规律。研究结果表明:随着磨耗时间的增加,2种沥青混合料的BPN值均呈现非单调性阶段演化特征。紫外老化前,与普通沥青混合料相比,SSAM的抗滑性能更优,其2阶段BPN的平均值和最大值分别提升了19.0%、27.9%,3阶段的BPN衰减率降低了9.8%,平均断面深度(mean profile depth,MPD)的平均衰减率降低了16.67%。紫外老化后,SSAM和普通沥青混合料的BPN初值较老化前分别降低了36.1%、6.4%,MPD平均衰减率分别提高了40.0%、33.3%,表明SSAM的抗滑性能对老化更敏感。此外,2种沥青混合料的纹理指标(MPD、算术平均值R_a、断面标准差R_q、偏斜度R_(sk))与BPN的相关性良好,相关系数均在0.7以上。

    2025年11期 v.43;No.278 231-239+249页 [查看摘要][在线阅读][下载 2382K]
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  • 基于生石灰中和法的磷石膏基复合胶凝材料设计与性能研究

    向晖;符颖丽;吴浩;胡小弟;万九鸣;张英龙;荆亚飞;樊志伟;李元元;

    磷石膏作为一种大宗固体废弃物,在建筑材料中的掺量往往较低,且具有较为显著的环境污染问题。因此,提出一种基于生石灰中和法并以磷石膏为主体材料的磷石膏基复合胶凝材料。首先,通过添加生石灰有效抑制了有害物质的溢出并调节其pH值。然后,根据不同水泥、生石灰和固化剂掺量设计制备了磷石膏基复合胶凝材料。最后,探究了该材料无侧限抗压强度、抗折强度、干缩性能和抗冻性能,并通过表征60℃条件下试件养护7 d和25℃条件下试件养护28 d的有害离子溢出情况评价了其长期无害化效果。研究结果表明,生石灰可显著提升磷石膏混合溶液pH值,使氟离子溢出质量浓度降至15.31 mg/L,满足相关规范要求。当磷石膏含水率为14.7%时,磷石膏基复合胶凝材料击实干密度最大。该复合胶凝材料的7 d无侧限抗压强度随着水泥和固化剂掺量的增加而提升,但水泥、生石灰和固化剂掺量对其28 d无侧限抗压强度无显著影响。优化配比发现,水泥掺量为20%、固化剂掺量为2.0%的试件干缩系数最小,而20%水泥、2.0%生石灰、2.0%固化剂的组合可获得最佳抗冻性能。长期环境评估显示,60℃条件下试件养护7 d和25℃条件下试件养护28 d的氟离子溢出质量浓度分别为4.28、4.09 mg/L,均满足规范要求。

    2025年11期 v.43;No.278 240-249页 [查看摘要][在线阅读][下载 1925K]
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  • 基于正交试验的废弃泥浆流态固化土特性研究

    翁明祥;邢芝然;卢卫东;崔允亮;

    为促进废弃泥浆资源化利用并提升流态固化土性能,采用废弃泥浆、粒化高炉矿渣(GBFS)、粉煤灰(FA)、烧碱(NaOH)和普通硅酸盐水泥(OPC)制备废弃泥浆流态固化土。通过三因素四水平正交试验,系统地测试了废弃泥浆流态固化土的流动扩展度、凝结时间、无侧限抗压强度和水稳定性能,并结合微观结构分析手段对其性能进行表征。研究结果表明:废弃泥浆流态固化土的流动扩展度随水固比的增大和矿渣粉-粉煤灰(AASF)掺量的增加而提高;无侧限抗压强度随AASF掺量的增加呈现先升后降的趋势,28 d无侧限抗压强度达1~3 MPa;凝结时间随AASF、NaOH掺量的增加和水固比的减小而缩短(初凝时间为4.5~12.0 h)。当AASF∶水泥=6∶4且NaOH掺量为11%时,废弃泥浆流态固化土的综合性能最优;水稳定性随AASF掺量的增加而提高。微观分析结果表明,适量水泥与AASF的协同作用可提供充足的Ca~(2+)和Al~(3+),促进水化产物C-S-H凝胶与AFt交织共生,从而增强微观结构密实度。因此,采用复合固化剂可显著提升流态固化土性能,使其满足多数回填工程要求。

    2025年11期 v.43;No.278 250-257页 [查看摘要][在线阅读][下载 1815K]
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管线与公共设施

  • 高强钢管穿插法在排水管道修复中的应用与案例分析

    贺小卫;王虎军;刘新安;高宇;翟旭娜;刘翠翠;辛磊;

    随着大量现状管道服役时间的接近或达到设计使用年限,不可避免地出现各种病害,而如何达到低成本大成效的管道修复目的,急需对排水管道修复技术进行理论研究和实践总结。因此,以实际工程为例,从管道病害诊断、工程方案设计、施工工艺设计3个层次对高强钢管穿插法进行了系统研究和技术总结。研究结果表明,管道修复需要通过病害诊断准确判断其诱发原因,从而进行有针对性的工程方案设计和施工工艺设计,而该项目管道结构性破损的主要原因为地下水变化引发的水土流失改变了结构受力模式,结构出现破损;根据其表象可以分为3个破损阶段,其中第3阶段破损已无修复必要需进行挖除新建,其他2个阶段均可进行非开挖修复。高强钢管穿插法在该项目中的成功应用可为类似项目提供有益的工程借鉴。

    2025年11期 v.43;No.278 258-265页 [查看摘要][在线阅读][下载 2205K]
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  • 直埋和架空交替衔接供热管道的优化设计

    次新涛;常雨江;

    市政道路下市政管道密布,而其中的供热管道为避让重力流管道和其他现状管道,频繁出现了直埋段与架空段交替衔接工况,导致需设置大量的补偿器和固定墩。因此,为了对该种情况进行优化,结合工程实例,比较了公式法和sisKMR软件建模法计算直埋和架空交替衔接的供热管道受力情况,得出在排除重力弯矩造成的影响后,公式法计算结果与软件建模法计算结果相差不大,偏差率小于15%的结论。但是,公式法采用弹性理论([σ])作为管系失效的判定准则相对保守,而软件建模法采用弹塑性理论(3[σ])作为架空管道失效的判定准则,可以放宽方形补偿器的使用条件,优化补偿单元的设置,减少补偿器和固定墩的数量,从而使管系更加安全可靠。在经过6个采暖季的运行后,验证了软件建模法的可行性,可为相关工程设计提供参考。

    2025年11期 v.43;No.278 266-271页 [查看摘要][在线阅读][下载 1907K]
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  • 某片区排水管网系统提质增效排查诊断和实践

    赵伟业;王洋;周川;杨中超;康昀;王勋功;周毅刚;

    针对某片区排水管网高水位、管道混错接、污水入河等运行现状,为提高排水管网运行质量和效率,通过强化设计引导,制定了排水管网系统排查诊断方案,构建了调查、测绘、检测、评估“四位一体”技术路线。对排水管道缺陷特征进行分析总结,发现管道结构性缺陷以错口、脱节、腐蚀和破裂为主,功能性缺陷以结垢、树根和障碍物为主,且不同管材中缺陷特征分布具有显著差异。对排水系统现状问题进行归纳分析,诊断该片区排水系统问题114处,呈现显著的空间聚集特征。针对该片区排水系统现状问题和痛点,提出“顺—通—改—疏—修—控”技术管理手段。通过改造高低管、打通断头管、改造混错接、疏通功能性缺陷、修复结构性缺陷和规范污水泵站管理调度等技术管理措施,该片区排水管网高水位运行、污水入河等问题得到显著改善,有效提升了排水管网质量和运行效率。

    2025年11期 v.43;No.278 272-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 2095K]
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工程管理

  • 基于AHP-EWM-集对分析模型的隧道施工安全管理防御能力评价及工程应用

    彭澍;

    针对隧道施工安全管理防御能力评价指标多且复杂的难题,提出融合集对分析原理与组合赋权法(层次分析法-熵权法,AHP-EWM)的综合评价模型。首先构建包含4个一级评价指标及19个二级评价指标的评价体系;运用集对分析原理建立同、异、反评价标准集对,计算单指标关联度;进而通过组合赋权法共同确定评价指标权重,耦合组合权重与联系度形成AHPEWM-集对分析模型;最终依据置信度准则判定隧道施工安全管理防御能力等级。大伯岭隧道实例验证结果表明,评价结果与实际情况吻合,集对分析模型有效处理了多层级指标的不确定性,组合赋权法平衡了主客观影响,置信度准则规避了传统最大隶属度原则的失真风险。该方法为隧道施工安全管理防御能力评价提供了科学可靠的新思路。

    2025年11期 v.43;No.278 279-288页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K]
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