阿里山森林铁路隧道复建工程的设计与施工探讨

2009年8月8日莫拉克台风重创南台湾,嘉义阿里山区72 h的累积雨量高达2 500 mm以上,百年历史的阿里山森林铁道因沿线路基严重流失而停驶。其中两处大崩塌路段的复建工程以顺应自然为原则,采取迂回隧道方式避开崩塌区,需克服沿线地质变化及地下水问题,评估结果是以凿岩机工法及钻爆工法进行开挖。两座隧道的西口段崩积层分别长达109.8、99 m,是隧道开挖阶段的关键地段。隧道开挖支撑设计系依据台湾岩体分类与支撑系统（PCCR系统）及新奥工法的理念,沿线采用先进支撑材料包括超前管棚钢管、桁型钢支护、钢纤维喷射混凝土及自钻式锚杆等,除了可确保施工安全外,亦可提高施工进度。目前两隧道均已贯通且变形量控制均符合安全,说明隧道采用先进支撑方式穿越破碎崩积层段的成效良好,其研究结果可为相关工程设计提供参考。     

基于分布式光纤测试技术的大直径嵌岩桩承载性能研究

采用分布式光纤传感技术对赫章特大桥195 m主墩下的大直径嵌岩桩承载特性进行了系统的研究分析。首先采用室内模型试验验证了光纤技术在桩基测试中应用的可行性;然后通过现场埋设和施工过程中的数据采集、整理与分析,系统研究了大直径嵌岩桩的承载特性及其荷载传递机制;依托工程的实测变形量进一步证明了光纤测试技术的可行性和正确性。基于全分布式光纤传感技术的研究结果对大直径嵌岩桩理论及其工程应用具有参考价值,同时对光纤测试技术在桩基测试中的应用具有借鉴作用。     

Experimental study on the unconfined compressive strength of carbon fiber reinforced clay soil

To study the effect and mechanism of carbon fiber reinforced clay, a series of unconfined compression tests for clay reinforced with carbon fiber have been performed under the conditions of controlled water content and dry density. The carbon fiber is mixed into soil with the quality percentage of 0.01, 0.02, 0.03, 0.05, 0.1, 0.15, 0.25, 0.35, and 0.5%, then a certain quality of water was added in the soil to achieve the optimum soil water content. Ten groups of samples were tested by the unconfined compression experiment. The results showed that the incorporation of carbon fiber elements can effectively improve the unconfined compressive strength and brittle failure mode of soil. The soil is strengthened at the beginning and then weakened with the increased incorporation of carbon fiber, the effect is especially significant when the mix percentage becomes 0.1%. The interaction at the interface between carbon fiber surface and soil matrix is analyzed by using scanning electron microscopy (SEM). It is found that the enhancement mechanisms of carbon fiber reinforced soil are one-dimensional reinforcement of a single carbon fiber thread and three-dimensional reinforcement caused by fiber network respectively.     

CFRP composite retrofitting effect on the dynamic characteristics of arch dams

The purpose of this study is to investigate the effect of retrofitting dynamic characteristics of a damaged laboratory arch dam model, subsequently repaired with high-strength structural mortar and strengthened with composite carbon fiber reinforced polymer. This study constructed in laboratory conditions is a prototype arch dam–reservoir–foundation model. Five test cases of ambient vibration on the arch dam model illustrate the changes in dynamic characteristics: natural frequency, mode shape, and damping ratio, before and after retrofitting. The ambient vibration tests collected data from the dam body during vibrations by natural excitations which provided small impacts and response signals from sensitivity accelerometers placed at crest points. Enhanced Frequency Domain Decomposition Method in the frequency domain extracts the experimental dynamic characteristics. At the end of the study, experimentally identified dynamic characteristics obtained from all test cases have been compared with each other. Apparently, after the retrofitting, the natural frequencies of the dam body increased considerably, demonstrating that the retrofitting, including repairing and strengthening is very effective on the flashback of initial dynamic characteristics.     

基于光纤光栅技术的海底沉管隧道管段应变研究

采用光纤光栅传感器（FBG）对浙江省某海底沉管隧道工程的管节应变进行监测。对传感器型号选择、安装方案及现场安装情况进行了介绍,对实测数据进行分析,研究了各截面测点实测应变值随时间的变化规律以及潮汐荷载对监测结果的影响。根据修正模型对管段应变进行了理论计算,将应变实测值与理论值进行了对比分析。研究结果表明,管段应变在施工结束一年后基本达到稳定,应变随时间变化规律与管段所处位置和两端接头形式有关;潮汐荷载对管段应变影响在0.8%～12%范围内,且与接头形式相关,当管段两端为柔性接头时应变的变化规律与潮汐水位呈现很强相关性,若为刚性接头则相关性不明显;计算得到的管段应变理论值与实测值较为接近,具有一定可靠性。     

兰成渝管道二郎庙滑坡监测研究

介绍二郎庙滑坡监测的方法,重点介绍GPS与光纤传感两种技术结合所进行的滑坡监测,这样既克服了GPS时效性不高的缺点,又弥补了光纤传感测量量程的不足,从而可实现由点到线再到面的滑坡监测,获得滑坡体较完整的应变信息,使滑坡监测既具有连续性又具有实时性。     

应用于海洋环境和海洋工程的光纤传感技术

随着海洋经济的高速发展,加强海洋国防安全、提高海洋资源开发能力和保护海洋生态环境作为相辅相成的三个方面日益受到重视。有效的传感检测技术是保证海洋安全、高效资源开发、防止污染、维持生态平衡、实时监测等方面至关重要的技术,也成为当前海洋领域内研究的热点。基于光纤传感器相比较于传统电传感器的独特优势,本文从海防及民生安全、海底自然灾害预测、海洋能源有效勘探、海洋工程安全监控,及海洋环境在线监测等几个方面阐述适用于海洋环境的光纤传感技术原理、系统及特点,为光纤传感技术在海洋中的大力推广起到一个抛砖引玉的作用。     

循环荷载作用下纤维水泥土动力特性

通过动三轴试验,研究水泥土中掺入不同掺量的聚丙烯纤维和玄武岩纤维条件下,其动应力 、动弹性模量 随动应变的变化规律。试验结果表明：水泥土的动强度和动弹性模量与围压、掺入纤维的种类和纤维掺量有关;随着纤维掺量的增多,水泥土的动强度和动弹性模量增大,动变形减小。从滞回曲线和微观的角度分析,掺入玄武岩纤维的水泥土动力性能最好,聚丙烯纤维水泥土次之,素水泥土（无纤维）较弱;最大动弹性模量 随着围压和纤维掺量的增大而增大。玄武岩纤维水泥土在不同围压下的 归一化曲线相互聚拢,表明 对围压的依赖程度降低。     

新疆阿斯塔那古墓群出土彩塑马尾装饰物的科学分析

阿斯塔那古墓群是新疆发现的最为重要的历史时期遗址之一,一直以来备受学术界关注。由于吐鲁番盆地气候炎热干燥,阿斯塔那古墓群保存下了数以万计的珍贵文物,其中包括颇为少见的各种泥俑。文章利用红外光谱、纤维旋转实验和显微形态观察等方法对阿斯塔那古墓群出土彩塑泥俑的马尾装饰物进行了科学分析,结果显示这些纤维来自于原产于近东、地中海沿岸的亚麻(Linum usitatissimum L.)。同时,结合出土文书,探讨了唐代吐鲁番地区亚麻的栽培利用状况,为深入认识亚麻传入中国的时间和路线提供了新的科学依据。     

光纤布拉格光栅用于海水盐度监测初探

海水入侵问题已波及中国沿海的9个省份,其中海水入侵最为严重的山东、辽宁两省入侵面积超过2000 km2。在气 候变化和人类活动等作用因素的加剧影响下,海水入侵问题不可避免,因此,海水入侵的监测和防治是解决问题的关键, 具有十分重要的意义。本文针对目前海水入侵监测技术存在的问题,提出了一种可大范围实时原位监测海水盐度的光纤布 拉格光栅（FBG） 方法,并设计试验对三种FBG盐度测试方案的可行性进行了对比研究。试验结果表明：FBG技术应用于 海水盐度监测具有一定可行性;利用能量补偿技术的两点串FBG测试效果最佳,灵敏度及稳定性在三种方案中均最好。基 于FBG的海水盐度监测方法可以弥补目前常用的水化学法和物探法存在的不足,为海水入侵的监测和预防提供了一种先 进、高效的手段。