复合填料一维冻胀量数值模拟分析

复合填料是以废铸砂、粉煤灰、聚苯乙烯颗粒（EPS）、水泥和水为原料,拌合后形成的一种轻质填筑材料。其中,EPS颗粒含量适当时,能减少或消除复合填料的冻胀和融沉,可作为季节性冻土区的路基填料。假设复合填料中除EPS颗粒外的骨料颗粒、孔隙冰为刚性介质,同时考虑EPS颗粒变形和填料孔隙变形对复合填料冻结过程的影响,在已有的冻土水热耦合分离冰模型的基础上,得到考虑EPS颗粒变形影响的饱和填料一维冻结水热耦合控制方程,进而预测填料的冻胀量。与室内模型试验结果对比表明,本文模型可用于该种具有弹性颗粒复合填料的冻胀量模拟,为工程中冻胀量预测提供依据。     

煤矿保水开采技术现状及其发展

针对采煤过程对区域水文地质的影响和对地下水资源的破坏问题,论述了煤矿顶板水保水开采的理论基础、主要影响因素和技术研究现状,并介绍了陕西榆林市榆阳区煤矿保水开采的成功经验。研究结果表明,根据关键层理论、开采对岩层移动影响及离层规律和水在裂隙岩体中的渗流规律等理论,通过留设防水煤柱、充填开采和注浆加固等方法,抑制岩层导水裂隙带的发育和隔水关键层的离层和断裂,控制岩层潜水的渗流速度是解决煤炭生产中水资源破坏问题的根本方法,具有良好的经济和社会效益。     

Shear behaviour of cemented pastefill-rock interfaces

The shear stress–strain behaviour and shear strength parameters of the interface between cemented paste backfill (CPB) and rock are of practical importance in the optimal and safe design of CPB structures. An understanding of the shear behaviour and properties at this interface is also required to develop comprehensive interface models for CPB-rock analyses, interface design methods for the static and dynamic stability analysis of CPB structures, and building high performance CPB structures. In this study, direct shear tests were conducted to investigate the interface shear strength behaviour between CPB and rock. All tests were carried out in a standard direct shear test apparatus for a range of curing ages of 1 to 28 days for the CPB. The procedures of the laboratory tests will be described. Results will be presented for interface shear behaviour, including stress–strain curves, vertical deformation and shear strength parameters. The test results show that the shear strength parameters and behaviour of the CPB-rock interface are time-dependent and significantly influenced by the normal load.     

不同偏置裂纹充填体断裂特性试验

为了研究含缺陷胶结充填体的断裂特性,分别设置了裂纹偏置比为0、0.25、0.50、0.75,缝高比为0.10、0.25、0.50的胶结充填体试件进行三点弯曲试验,利用高速摄像机进行裂纹扩展模式全程捕捉,借助二维颗粒流软件PFC2D对充填体裂纹扩展全程、破断方式及断裂机制进行分析。试验结果表明：相同缝高比下,随着裂纹偏置比的增加,断裂峰值荷载越大;当偏置比一定时,随着缝高比的增加,断裂峰值荷载越小;裂纹偏置比在0、0.25和0.50时,裂纹从偏置处扩展,且随着偏置比的增加,偏折角增大;裂纹偏置比在0.75时,裂纹从中心处扩展;断裂裂纹可分为3个阶段,且呈锯齿状扩展并在发育的过程中不断有碎裂状颗粒产生和脱落。利用二维颗粒流模拟充填体试件的力链网络、速度场及破断方式,结合其宏观力学的试验结果进行对比分析,探讨了细观断裂机制,其断裂时的峰值荷载与试验值相差不超过3.8%。     

GFRP抗浮锚杆与混凝土底板黏结特性现场试验

加筋水泥土结构的承载性能取决于筋体-水泥土界面的黏结性能。为深入探究GFRP筋-水泥土界面黏结性能的发挥机制,采用国产矩阵离散元软件MatDEM对水泥土中GFRP筋拉拔试验进行了数值模拟。首先,将数值模拟得到的荷载-位移曲线与试验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性;然后,通过模拟计算分析筋体-水泥土界面位移场演化、剪切带发展及胶结破坏演化规律,从细观上揭示了GFRP筋-水泥土界面黏结滑移机理;最后,通过参数分析研究了GFRP筋体肋形态特征对界面黏结滑移特性的影响规律。研究结果表明：(1)GFRP筋-水泥土界面黏结滑移全过程发生两次剪切破坏,当拉拔位移至4mm时发生第1次剪切破坏,当拉拔位移为10mm时发生第2次剪切破坏;(2)剪切带厚度与剪切颗粒数随拉拔位移的增加总体呈上升趋势,在拉拔初期上升趋势相对明显,随着界面滑移发展上升趋势逐渐减缓;(3)胶结破坏点随着拉拔位移的增加逐渐从界面处沿径向往两侧水泥土扩展,胶结破坏曲线与荷载-位移曲线都存在分段现象,且两者之间存在对应关系。(4)GFRP筋体的肋距主要影响界面荷载峰值和谷值对应的拉拔位移,肋高对界面荷载峰值和谷值显著影响,且在恒定肋距下,存在最优肋高可最大程度调动界面黏结强度。研究成果可以为加筋水泥土结构界面承载设计计算实践提供必要参考。     

南京地铁软-流塑淤泥质地层劈裂注浆试验研究

针对南京地铁南北线一期工程某区间隧道软-流塑地层的大管棚加小导管超前注浆预加固工程,对软-流塑淤泥质地层劈裂注浆加固的机理及主要影响因素进行了分析,对注浆效果、浆体材料及配比进行了试验研究.现场试验表明,采用劈裂注浆加固是可行的,且效果显著.     

Discrete element method simulations of bio-cemented sands

Microbially induced calcite precipitation (MICP) has emerged as a novel soil improvement method. In this paper, 3-D discrete element method (DEM) simulations are used to explore the behavior of MICP-cemented sands. Comparisons of the macro-scale response of numerical and physical specimens are made. Microstructure analyses indicate a shear band formed in the numerical specimens, consistent with physical experiments. The bond breakage pattern in numerical specimens is explored and compared to observed measurements from physical specimens. The relationship between dilatancy and stress-strain behavior is evaluated. The results indicate DEM is an effective technique to capture the mechanical behavior of MICP-cemented sand.     

地源热泵系统中钻孔回填材料研究进展

当今社会快速发展,能源需求与环境问题逐渐加剧,利用地源热泵系统采取浅层地温这一清洁能源,可以实现节能减排与充分利用资源的目标。而在地源热泵技术中影响地温能开采效率的重要因素即为回填材料的研发与应用。该文对地源热泵技术中回填材料的力学性能、导热性能和施工性能及其当前存在的问题及发展趋势进行综述,指出了当前回填材料的导热性能的研发虽能使其达到较高的导热效率,但其往往会影响材料的力学强度等物理特性,增加其施工难度,而相变材料可能是解决回填材料性能缺陷的关键。此外,随着科技的发展,将数值模拟与试验相结合,可以对理论创新与工程效益起到很大的提升作用。     

低标号充填体对采矿环境结构稳定性作用机制研究

运用ADINA有限元分析软件,计算分析了3种不同充填高度时的低标号充填体对采矿环境结构稳定性的作用机制。结果显示,分层内随着充填高度增加,结构稳定性具有如下规律：（1）人工顶柱拉应力最大值逐步降低,受力状况逐步得到改善;（2）人工矿柱拉应力首先转化为压应力,然后逐步增大,承载能力逐步得到提高,但达到某一充填高度后,人工矿柱的承载能力增长缓慢,继续充填对提高矿柱承载能力意义不大;（3）人工底柱由受矿柱的挤压作用转变为受充填体的重力作用,拉应力最大值呈现先降低后上升变化规律。综合考虑经济、安全等因素,低标号充填体存在一个最合理的充填高度（2.8 m）。研究结果为采矿环境结构安全施工提供了科学依据。     

改良用高液限红粘土作回填土填料性质的方法研究

高液限（ω＞80％）红粘土作为一种特殊的不良地基土体,具有软土、土洞、地面塌陷和胀缩性破坏等不良工程特性,其难排水、难固结的特性原则上是导致其不能作为回填地基材料的主要原因。研究提出在一定的最优含水量范围内,按一定比例掺和碎石并提高压实功等级的改良处理措施,可增大红粘土的最大干密度,提高其压实度,对改良用高液限红粘土作为回填材料增加了可能性。