高边坡防护中BFRP锚固结构的振动台试验

通过振动台试验,对钢锚杆(索)与玄武岩纤维塑料增强筋(BFRP)锚杆(索)的应变峰值分布规律进行了分析,并利用小波包工具对不同频带下锚杆(索)的应变响应情况进行研究。试验结果表明:(1) BFRP锚杆(索)与坡体协同变形的效果较钢锚杆(索)更加明显;(2) BFRP锚杆(索)上的应变值均要大于钢锚杆(索)上对应测点的应变值,且单独对钢锚杆(索)及BFRP锚杆(索)而言,锚杆(索)端部处的应变值均要大于锚杆(索)尾部处的应变值;(3)对应变起影响作用的主要频段为第一频带(0. 1～6. 26 Hz)和第二频带(6. 26～12. 51 Hz),土体对于高频(12. 51 Hz以上)地震波的吸收比较明显。其研究结果可为BFRP锚杆(索)加固高边坡的动力合理性设计提供科学依据。     

玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能现场试验研究

玄武岩纤维复合材料(BFRP)锚杆与传统钢锚杆相比具有比强度高、耐腐蚀性强、与围岩协调变形性好等优点,是一种新型高性能纤维锚杆,在边坡加固领域的应用才刚刚起步。通过BFRP锚杆加固黄土边坡的现场拉拔试验,较系统地研究了BFRP锚固体系在不同锚杆直径、锚固长度下的工作性能,并通过现场开挖式剖析,分析了BFRP锚固体系的破坏模式。试验结果表明,破坏模式受控于锚固系统诸界面的相对强度,φ12mm和φ16mm锚杆体系为锚杆与灌浆体界面(第1界面)剪切破坏,φ25 mm锚杆体系为灌浆体与土层界面(第2界面)滑移破坏;一定锚固条件下,增大锚杆直径可显著提高锚固体系的极限抗拔力;随着锚固长度的增加,极限抗拔力并非始终线性增大,而是增幅逐渐减弱,存在临界锚固长度;第1界面和第2界面平均黏结强度均随锚固长度的增大而减小,并给出了诸界面平均黏结强度的建议值,可供实际工程设计使用;杆体轴力沿锚固深度逐渐衰减,分布形态与受拉荷载大小、锚杆直径和锚固长度等有关;锚杆界面摩阻力分布服从随锚固深度先增大后减小的单峰形态,峰值多出现在锚固前端0.5 m范围内,同样受锚固长度和直径影响。建议今后进一步改善BFRP材料的抗剪性能以及BFRP锚杆表面形态设计和制作工艺。     

玄武岩纤维加筋黄土承载比试验研究

为研究纤维加筋黄土CBR值影响因素及纤维增强土体机理,以短切玄武岩纤维为筋材,通过改变土体含水率、纤维长度、纤维含量、击实次数、浸水时间等条件进行加州承载比试验,探究初始含水率、纤维参数及试验方法对加筋土局部抗剪强度的影响规律。结果表明:纤维加筋土CBR值随含水率的增加呈现先增大后减小的趋势,存在“施工最优含水率”且相比击实试验最优含水率高1%～3%左右;纤维加筋土CBR值高于黄土CBR值,确定纤维长度20 mm,纤维含量0.4%为最优配比;击实次数从30击增加到98击,黄土CBR值提高273%,纤维加入后CBR值提高327%,加筋作用使土体通过提高击实功来提升强度的效果更加显著;浸水对试样CBR值影响较大,浸水时间对试样CBR值影响较小,且纤维的加入使试样对浸水时间的敏感度进一步降低,加筋土浸水2 d后强度降低54%,浸水4 d后强度降低58%。     

SNS柔性防护在高边坡治理中的应用

SNS柔性防护系统是一种比较新颖的防护工程。本文主要介绍了SNS柔性防护系统的作用机理、特点以及在高边坡危岩治理中的应用成果。     

SNS柔性防护在高边坡治理中的应用

SNS柔性防护系统是一种比较新颖的防护工程。主要介绍了SNS柔性防护系统的作用机理、特点以及在高边坡危岩治理中的应用情况。     

玄武岩纤维增强铝基复合钻杆材料的制备研究

针对铝合金钻杆耐磨性和耐腐蚀性差导致其难以在深部钻井中应用的技术难题,本文以7075铝合金粉作为基体,玄武岩短纤维作为增强体,利用真空热压烧结技术制备了玄武岩纤维增强型铝基复合材料,并对其微观组织结构、密度和显微硬度等性能进行了研究。结果表明,玄武岩纤维在铝基体中分散均匀,界面处发生了化学渗透,SiO₂和Al之间发生置换反应,从而获得了良好的界面结合强度,复合材料的密实度较高,玄武岩纤维的加入显著提高了复合材料的显微硬度。     

黄原胶和玄武岩纤维改良黄土抗压强度试验研究

为改良黄土强度低、易变形破坏的工程特性,在黄土中掺加黄原胶和玄武岩纤维,通过无侧限抗压强度试验探究黄原胶含量和玄武岩纤维加筋率及养护龄期对黄土抗压强度的影响。试验结果表明：与素土相比,分别掺加黄原胶和玄武岩纤维均能提高土体抗压强度和一定程度延性;混合掺加黄原胶和玄武岩纤维时,土体的抗压强度和延性都会提高明显。根据正交试验得到,掺加1.5%黄原胶和0.6%玄武岩纤维时,改良土体的抗压强度最大。     

浅谈啧锚网技术在高边坡防护中的应用

喷锚同支护是靠锚杆、钢筋同和混凝上层共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度,减小岩(土)体侧向变形,增强边坡的整体稳定性.     

玄武岩纤维堵漏体系在高海拔非开挖钻进中的应用研究

高海拔地区实施非开挖水平定向钻进时,裂隙发育地层的泥浆漏失不仅会影响泥浆的有效循环,还会形成大量的岩屑床,导致钻具过度磨损、摩阻异常增大、有效孔径减小等问题。针对西藏某地钻遇花岗岩裂隙,采用近景摄影测量技术对其进行量化表征,得到该区裂隙地层的缝宽<4 mm;提出采用玄武岩纤维作为裂隙封堵主剂,并建立随钻玄武岩纤维堵漏配方体系,实验结果表明：采用3、6和9 mm多级组合的玄武岩纤维堵漏效果最好,3 mm纤维复合惰性材料形成骨架结构,6和9 mm纤维可发挥一定强度的“加筋”作用。现场随钻实验结果表明：采用玄武岩纤维堵漏后,泥浆中固相含量下降幅度减少了13.14%,有效保障了长距离裂隙山体的有效、绿色、安全钻进。     

玄武岩纤维与钢筋锚杆锚固性能现场对比试验研究

玄武岩纤维（BFRP）锚杆具有抗拉强度高、耐腐蚀性能好等优点,是岩土锚固结构中钢筋的良好替代品,近年颇受业界关注。通过在黄土地层中开展4组?25 mm BFRP锚杆和钢锚杆的现场拉拔试验,初步研究两种材质锚杆的破坏模式和锚固性能差异。研究结果表明：对于诸如?25 mm类较大直径土层锚杆,拉拔过程中锚固体系的灌浆体内外界面破坏迹象共存,但最终破坏模式受控于灌浆体与土层界面（第二界面）,且BFRP锚杆与砂浆内界面（第一界面）破坏程度明显高于钢锚杆;两种材质锚杆的极限承载力相近,界面黏结强度均随锚固长度的增大而减小;受两种材质锚杆本身的加工工艺和材料力学性能影响,试验中钢锚杆与灌浆体的黏结性能优于BFRP锚杆;相同荷载水平,相同位置处,BFRP锚杆杆体轴力大于钢锚杆,轴力衰减速率略小于钢锚杆;峰值剪应力BFRP锚杆小于钢锚杆。     

填方路基振动台动力破坏试验研究

填方路基抗震安全是西部公路建设的关键技术问题之一。以“5•12”汶川地震灾区典型填方路基为背景,采用红层软岩和石英砂为模型路基材料,设计并完成比例为1∶20的大型振动台模型试验。在满足相似律的条件下,通过输入不同地震波类型、频率和振幅,系统地研究填方路基在强地震动作用下的动力响应和损伤破坏过程。试验模型尽可能全面地模拟影响填方路基地震响应的各种主要因素,包括路基与挡墙动力相互作用、路基施工过程、边界条件等。试验结果表明,加速度沿水平方向的响应呈现明显的非线性特征;总体上,模型路基对输入地震波具有明显的放大作用,在水平向地震波作用下,沿路基坡面向上,加速度峰值放大系数呈现递增趋势,路肩附近急剧增大,在逐级增加的输入地震作用下路基发生多处开裂。试验模拟呈现填方路基在地震作用下的响应及其损伤破坏过程,确定抗震薄弱部位,为全面评价路基的抗震性能提供相应的参考。     

传递函数在场地振动台模型试验中的应用研究

利用场地大型振动台试验,基于传递函数理论,计算得到场地的相对传递函数和绝对传递函数,并对两类传递函数特征以及利用两类传递函数计算场地动力特性参数的差异性进行了对比,并对采用传递函数进行场地频域动力响应估算的可行性和准确性进行了分析。研究结果表明：相对传递函数和绝对传递函数的虚部重合,采用两种传递函数虚部计算场地动力参数具有等同性,且采用两种传递函数虚部曲线计算得到的动力特性参数较为准确;固有频率的计算适合采用两种传递函数的虚部或是相对传递函数的模;场地阻尼比的计算宜采用两种传递函数的虚部或绝对传递函数的模;利用两种传递函数实部、虚部或模计算得到的场地加速度振型是一致的;利用传递函数估算场地频域动力响应是可行的,且相对传递函数的估算结果更加准确。该研究对传递函数在场地动力特性参数计算及场地频域响应估算方面进行了有益的尝试。     

玄武岩纤维原料特征的统计及分析研究

玄武岩纤维是以玄武岩或他种成分相近的岩石为主要原料,经熔融后拉制而成的一种高性能纤维。天然矿石的成分波动会造成拉丝困难或纤维性能不稳定,本文收集了54组原料岩石以及114组玄武岩纤维样品的化学成分数据,研究归纳了玄武岩纤维所需原料的岩石学特征、参数指标特征和其他特征,分析提出了可拉丝岩石相关参数指标的最佳区间。适于生产玄武岩纤维的原料矿石,其特征可总结如下：岩石学方面,以基性岩以及SiO2含量为53%~57%的中性岩为佳,岩石类型最佳为玄武岩或安山玄武岩;岩石结构最佳为间隐结构、玻基斑状结构或玻璃质结构;构造的影响是间接的,主要为气孔或杏仁构造中可能含有的一些不利矿物的影响;矿物组成方面,蛇纹石、沸石等含水矿物会在熔融过程中产生气泡,影响纤维制备连续性的同时也有利于原料的充分熔融,镁橄榄石、磁铁矿等高熔点矿物会使原料在熔融阶段难以完全熔化,导致熔体不均匀并容易析晶。参数指标方面,可拉丝岩石的酸度系数（Mk）最佳区间为4.0~5.5;黏度系数（Mv）为2.0~3.0;硅铝氧化物与其他氧化物比值为1.5~3.0;氧化物组成的物质的量分数分布为n(RO)=20%~30%,n(RO2)=57%~70%,n(R2O3)=10%~16%（R为阳离子）。     

玄武岩纤维原料特征的统计及分析研究

玄武岩纤维是以玄武岩或他种成分相近的岩石为主要原料,经熔融后拉制而成的一种高性能纤维。天然矿石的成分波动会造成拉丝困难或纤维性能不稳定,笔者等收集了54组原料岩石以及114组玄武岩纤维样品的化学成分数据,研究归纳了玄武岩纤维所需原料的岩石学特征、参数指标特征和其他特征,分析提出了可拉丝岩石相关参数指标的最佳区间。适于生产玄武岩纤维的原料矿石,其特征可总结如下：岩石学方面,以基性岩以及SiO2含量为53%~57%的中性岩为佳,岩石类型最佳为玄武岩或安山玄武岩;岩石结构最佳为间隐结构、玻基斑状结构或玻璃质结构;构造的影响是间接的,主要为气孔或杏仁构造中可能含有的一些不利矿物的影响;矿物组成方面,蛇纹石、沸石等含水矿物会在熔融过程中产生气泡,影响纤维制备连续性的同时也有利于原料的充分熔融,镁橄榄石、磁铁矿等高熔点矿物会使原料在熔融阶段难以完全熔化,导致熔体不均匀并容易析晶。参数指标方面,可拉丝岩石的酸度系数（Mk）最佳区间为4. 0~5. 5;黏度系数（Mv）为2. 0~3. 0;硅铝氧化物与其他氧化物比值为1. 5~3. 0;氧化物组成的物质的量分数分布为n(RO)=20%~30%,n(RO2)=57%~70%,n(R2O3)=10%~16%（R为阳离子）。     

玄武岩制备连续纤维熔融反应热力学研究

玄武岩纤维由天然岩石直接熔融拉丝制备而成,性能优异,其原料调控对纤维制备和性能提升有重要影响,熔融反应的热力学分析是研究原料特征的重要手段。本文以代表性玄武岩样品为原料,分析其矿物组成,进而构建复杂硅酸盐体系热力学模型,研究其在1400℃时的熔融反应热力学。结果表明,单一矿物如长石、辉石熔融反应的吉布斯自由能为负值且相对较小;钛铁矿、磁铁矿、磷灰石等矿物熔融反应的吉布斯自由能为正数。所选玄武岩样品熔融反应的吉布斯自由能为-225～-257 kJ/mol,表明可自发进行;样品熔融过程的理论能耗为2.4～2.5 GJ/t,接近某些玻璃纤维池窑工艺能耗(考虑窑炉热效率)。纤维的制备条件和性能参数与原料的成分关系密切,以直径约9μm的纤维为例,其拉丝温度及缠绕机线速度等条件各不相同,纤维表面光滑,断裂伸长率约3%～4%,弹性模量59～66 GPa,抗拉强度1700～2400 MPa;采用Giordano的模型,计算出不同原料成纤粘度(lgη)约0.70～1.21 Pa·s。本研究的热力学模型及实验结果可为玄武岩纤维制备的原料优选、能耗计算、条件调控及性能预测提供参考。     

玄武岩纤维加筋黏土数值模拟及机理研究

为研究玄武岩纤维加筋黏土的力学特性及纤维加筋机理,采用ABAQUS有限元软件构建了玄武岩纤维加筋黏土数值分析模型,同时基于Python语言对ABAQUS建模进行了二次开发,按纤维与干土质量的百分比0、0.05％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％和0.60％,考虑了不同纤维长度和分布...     

贵州玄武岩残积土崩解特性试验研究

完成了2种不同风化程度的玄武岩残积土的崩解特性试验,通过对原状、烘干1h、风干48h 3种情况下试块的浸水崩解曲线的分析后发现: 棕红色残积土的崩解速度较快; 由于含水率的不同,原状土完成崩解的时间最长,烘干1h的次之,风干48h的最短。不同条件下试块的崩解破坏形式是不同的,烘干、风干试样由于经历了干湿循环的作用而崩解速度加快,其中大量裂隙的出现是玄武岩残积土发生崩解加快的主要原因。研究结果为玄武岩残积土层的边坡加固方案设计提供了依据。     

贵州赫章地区玄武岩拉丝试验研究

对采自贵州省赫章县不同地区的16件致密状和3件杏仁状玄武岩进行了拉丝试验,从化学成分、矿物成分、拉丝温度、试验转速、析晶上限温度等方面分析了拉丝成功的影响因素,讨论了本区玄武岩作为生产连续玄武岩纤维原矿石的可能性,同时探讨了生产连续玄武岩纤维的拉丝作业温度.结果 表明,赫章县不同地区19件玄武岩,16件拉丝成功、3件拉丝失败;16件致密状玄武岩有15件拉丝成功、3件杏仁状玄武岩有2件拉丝失败.该区致密状玄武岩化学成分和矿物成分绝大部分符合连续纤维用玄武岩标准,具有重要的开发利用价值;利用本区致密状玄武岩生产连续纤维过程中,拉丝作业温度应高于1350 ℃.     

软质岩路堑高边坡的加固与防护技术研究

针对京珠高速公路粤境北段软质岩路堑高边坡工程地质和水文地质条件,提出了锚固桩、预应力锚索桩、桩板墙、挡土墙及预应力锚索地梁等加固措施,以及结合加固边坡所采用的植被护坡技术。为保证合理组合的加固防护措施得到顺利实施,提出了分层稳定,逐级加固和坡脚预加固的施工方法。这些措施和方法对于软质岩路堑高边坡的稳定和安全具有重要的指导意义。     

液化砂土流动效应的振动台试验研究

采用振动台激励使饱和砂土发生液化,并侧向拖拽埋入砂土中的铝管,模拟液化土体与管体相对运动以分析液化砂土流动的力学效应。引入流体力学理论与方法,推导出以拉力反算表观黏度的表达式以及液化土体作为流体对管壁作用的黏滞剪切力。分析和比较了振时拖动、振后拖动下土体的流体性质及其流动效应的率相关性和孔压相关性,探讨了砂土密实度对土体流动效应的影响。结果表明,土体初始密实度与液化后土体的表观黏度正相关;液化土体的表观黏度以及因流动产生的黏滞剪切力与孔压反相关;液化砂土流动产生的黏滞剪切力具有强烈的率相关性。针对可液化场地中的结构抗震分析,应考虑土-结构率相关相互作用。