爆炸法密实砂土地基(Ⅰ)——研究现状

在软基处理的各种方法中,爆炸法处理松散砂土地基以其快速、经济、简单的优点为人们所认同。迄今爆炸密实法应用于地基的处理已有70多年的历史,适合于处理饱和、松散的砂土地基,但在我国地基处理中应用不多也不常见,相应的理论研究和设计方法的研究远远落后于工程实践的要求。本文从爆炸密实法发展简史、加固机理及密实过程、爆炸能量输入与衰减的函数、设计参数、处理效果评价指标等几个方面对爆炸密实法的历史及研究现状进行了回顾,并对已有的研究成果进行了简要的评述。     

爆炸法密实砂土地基(Ⅱ)—现场试验

对大面积吹填砂地基的处理需要寻找一种更经济、快速的地基处理方法。在软基础处理的各种方法中,爆炸法处理松散砂土地基以其快速、经济、简单的优点为人们所认同,但爆炸密实法在我国地基处理中应用得不多。本文尝试应用了爆炸密实法处理某码头吹填砂地基,进行了现场试验,验证爆炸法处理吹填砂地基的效果及可行性,为爆炸密实法处理地基的工程设计和理论研究提供参考。     

爆炸法密实砂土地基(Ⅱ)—现场试验

对大面积吹填砂地基的处理需要寻找一种更经济、快速的地基处理方法。在软基础处理的各种方法中,爆炸法处理松散砂土地基以其快速、经济、简单的优点为人们所认同,但爆炸密实法在我国地基处理中应用得不多。本文尝试应用了爆炸密实法处理某码头吹填砂地基,进行了现场试验,验证爆炸法处理吹填砂地基的效果及可行性,为爆炸密实法处理地基的工程设计和理论研究提供参考。     

爆炸法密实砂土地基(Ⅳ)—设计方法

沿处理深度方向上装药量、装药形式、装药深度是爆炸法密实饱和砂地基设计中比较敏感的设计参数,且决定了炸药爆炸释放能量在处理土体中分布均匀的程度。三者之间对处理效果是相互联系、相互影响的,目前尚无统一量化的指标将三者联系起来、定量分析上述三个指标对处理效果影响的方法和评价标准。本文首先应用了Narin van court(1997)〔1〕提出的E1函数,将模型试验中装药形式、药包重量、药包埋设深度三个比较敏感的设计参数统一量化,分析了输入能量E1与处理效果的关系;基于爆炸输入能量E1在加固处理土体中的分布,提出了能量分布评价函数,定量地分析爆炸输入能量在处理土体中分布的均匀程度,并将能量分布评价值作为优化爆炸法密实砂土地基设计方法的参数,最后探讨了基于能量分布的设计方法及流程。     

爆炸法密实砂土地基(Ⅲ)—模型试验

沿处理深度方向上装药量、装药形式、装药深度是爆炸法密实砂土地基设计中比较敏感的设计参数。为研究上述参数对加固密实效果的影响,本文进行了以雷管作为爆炸密实动力源、单孔装药的模型试验,共进行了6组试验,其中2组采用集中装药形式,其它4组为分层间隔装药的形式。通过量测处理前后砂表面沉降和静力触探值的变化,分析得出分层间隔装药形式更有利于地基加固处理的效果,且分层间隔装药时,药包布设使得炸药爆炸向土体释放的能量分布越均匀,加固处理的效果就越好。但对能量分布均匀与否仅是一个定性的评价,尚无一个定量的指标进行评价。     

神经网络预测爆炸密实引起的地表沉降

爆炸密实法用于地基处理已有很长的历史,用此方法处理时所引起的地表沉降是衡量其处理效果的一个重要指标,许多学者提出了引起地表沉降量的统计预测模型。本文尝试建立了预测爆炸密实引起地表沉降的神经网络模型,由于用来训练网络的原始样本太少,难以训练出一个具有高精度的预测模型,为此采用了遗传算法与神经网络相结合的方法,得到了一个只有小样本输入却能得到高精度输出的神经网络模型。对检验样本的预测结果表明,所建立的神经网络模型具有很强的预测能力,其预测精度比已有的统计预测模型高。     

爆炸密实饱和粉细砂地基中孔隙水压力的增长和消散

爆炸密实法处理饱和粉细砂地基的现场试验中,对爆炸过程中的孔隙水压力进行了实测。通过分析研究孔隙水压力的变化特性,发现孔隙水压力的增长和消散具有独特的规律性。研究表明,孔隙水压力的变化与炸药量、传感器至装药孔的距离、起爆方式有关。在爆炸密实的饱和粉细砂中,孔隙水压力消散很快,30min左右就消散95%以上。     

爆炸密实饱和粉细砂地基中孔隙水压力的增长和消散

爆炸密实法处理饱和粉细砂地基的现场试验中,对爆炸过程中的孔隙水压力进行了实测。通过分析研究孔隙水压力的变化特性,发现孔隙水压力的增长和消散具有独特的规律性。研究表明,孔隙水压力的变化与炸药量、传感器至装药孔的距离、起爆方式有关。在爆炸密实的饱和粉细砂中,孔隙水压力消散很快,30min左右就消散95%以上。     

爆炸夯实法密实水下填砂地基的工程试验

深圳妈湾电厂排水涵填砂基础采用工程试验的方式用爆夯法进行密实处理，试验的基本参数主要根据力学所砂基密实研究及应用方面取得的成果确定，据此试验首先检验出砂基处于较为松散状态，然后用相同的爆炸参数成功地密实了排水涵基础，解决了妈湾电厂施工中的难题。     

爆炸法加固饱和粉细砂地基的试验研究

为研究爆炸法对饱和粉细砂加固处理的课题,在上海国际航运中心洋山深水港一期工程码头后方吹填粉细砂地基上进行了爆炸法加固饱和粉细砂地基的现场试验.测得了试验过程中孔隙水压力的增长和消散过程、地表沉降和静力触探值的变化.试验分析表明粉细砂地基经爆炸处理,其孔隙水压力的变化具有独特的规律,采用循环爆炸的方式更有利于地基加固,爆炸能使饱和砂地基达到中密状态,但未能使地基得到均匀加固等一些有益的结论.结论和试验为爆炸法处理饱和粉细砂地基的理论研究和工程设计、施工提供了参考依据.     

煤岩致裂中的静态破碎剂组分及其性能

针对煤矿开采中许多高瓦斯区域很难使用炸药实施爆破的情况,提出一种由静态破碎剂使煤岩胀裂破碎的方法。为了确定静态破碎剂合理的参数配比,达到煤岩破碎的理想效果,通过膨胀压正交实验确定破碎剂的最佳配比,利用水化反应测温实验确定合适的水灰比,运用混凝土试件和煤样试件胀裂破碎实验研究了静态破碎剂性能。结果表明:CaO 70%、石膏5%、水泥12%、膨润土3%、减水剂0.5%、粉煤灰9.5%为静态破碎剂最佳配比;最佳水灰比为0.35;CaO对破碎剂膨胀压的影响最大,胀裂裂缝沿试件的弱面发育,破碎效果良好。     

煤岩致裂中的静态破碎剂组分及其性能

针对煤矿开采中许多高瓦斯区域很难使用炸药实施爆破的情况,提出一种由静态破碎剂使煤岩胀裂破碎的方法。为了确定静态破碎剂合理的参数配比,达到煤岩破碎的理想效果,通过膨胀压正交实验确定破碎剂的最佳配比,利用水化反应测温实验确定合适的水灰比,运用混凝土试件和煤样试件胀裂破碎实验研究了静态破碎剂性能。结果表明:CaO 70%、石膏5%、水泥12%、膨润土3%、减水剂0.5%、粉煤灰9.5%为静态破碎剂最佳配比;最佳水灰比为0.35;CaO对破碎剂膨胀压的影响最大,胀裂裂缝沿试件的弱面发育,破碎效果良好。     

起爆方式对岩石爆破裂纹扩展影响的实验分析

为了了解硬岩爆破施工中,提高炸药能量利用率的最佳起爆方式或药包结构,在聚能作用和岩石破碎理论的基础上,分析了空穴聚能、爆轰聚能的聚能作用和爆破裂纹产生机理及准则。通过实验研究了中心雷管、空穴聚能和爆轰聚能的装药方式下爆破裂纹扩展规律。结果表明,3种装药方式下的岩石破碎区范围相差不大,但是中心雷管起爆时岩石径向裂纹较均匀,空穴聚能时在聚能罩的方向上形成较宽、较长的爆破裂纹,爆轰聚能在起爆点中心轴线上形成大的扩展裂纹,虽其宽度和长度均略小于空穴聚能装药,但该方法避免了金属材料的消耗和繁琐的施工工艺。结合红沿河核电站取水隧洞盾构孤石预裂爆破施工,开展的爆轰聚能的工业应用实验表明,采用爆轰聚能爆破技术使孤石强度大幅降低,减少了孤石对盾构机刀盘的磨损,避免了卡钻现象,使盾构机掘进速率提升至10.42mm/min,极大的提高了施工效率。研究结果对起爆技术改进和夹制力大的孤石爆破具有一定的指导意义。     

Rate effect of concrete strength under initial static loading

The dynamic strength enhancement of concrete under different initial static loadings is investigated in this paper. The mechanism of the influence of the inertia effect on the dynamic strength of concrete is discussed first by analyzing a single dimension of freedom system, which shows that the inertia effect only influences the dynamic loading part. The dynamic strength of concrete at initial static loading is calculated assuming a single crack model with consideration of free water viscosity using dynamic fracture mechanics. The dynamic stress intensity factor of the crack under linearly increasing loading on the basis of an initial static loading is achieved. The relationship between the dynamic strength increase factor and the static stress level is obtained. The comparison between the results by the model proposed in this paper and those by experiments in some available references indicates a good agreement.     

静态破碎剂膨胀作用下试件裂纹扩展试验研究

采用高速摄像技术,进行了静态破碎剂作用下材料破坏的物理试验,研究了膨胀作用下含切槽孔模型材料的动态断裂力学行为,获得了裂纹扩展速度和裂纹扩展加速度的变化规律。研究结果表明:静态破碎剂作用下含两翼切槽孔试件产生两条基本成直线的裂纹,裂纹扩展速度和加速度的变化基本是呈现先增加后降低的趋势;裂纹扩展加速度最大值到达的时间早于裂纹扩展速度到达最大值的时间;裂纹的萌生、扩展到最后的失稳过程非常明显。研究结果可为静态破碎剂在实际工程中的应用提供理论指导。     

钢筋混凝土梁静态破裂试验与应变分析

为研究钢筋混凝土构件的静态破裂规律,采用预留钻孔和内部预埋应变砖的方法,进行了钢筋混凝土梁的静态破裂试验。通过内置12个应变砖测得的钢筋混凝土梁内部应变以及梁破裂面的裂缝宽度变化,分析了钢筋混凝土梁在静态破裂过程中的应变变化和破坏形态。试验结果表明:孔内膨胀应力作用下,裂缝优先由孔周边向最小抵抗线方向的自由面扩展;同一排药孔位置的应变大小以及变化趋势大致相同;逐排灌孔的静态破碎方式能够顺利破裂钢筋混凝土构件,构件呈梅花状破裂。研究结果为静态破裂技术在钢筋混凝土工程中的应用提供了试验参考依据。     

水力冲击内蕴初始裂纹混凝土致裂机理

为研究水力冲击内蕴初始裂纹混凝土破碎机理,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法建立了水力冲击含竖向裂纹混凝土数值模型,并基于图像处理技术,量化表征了混凝土致裂区破碎规律。研究表明:在初始裂纹弱作用区,水锤效应导致液固接触边界出现剪切断裂,贯通后形成近似"碗状"破碎坑;在初始裂纹强作用区,液固接触边界压剪应力和初始裂纹上部应力集中共同作用引发了初始裂纹上尖端裂纹;"水楔+砼楔"效应与初始裂纹下部应力集中导致了初始裂纹下尖端裂纹;水力冲击激发的应力波在自由边界和初始裂纹反射后相互叠加,引发了锥形裂纹;混凝土破碎度沿射流轴向呈非线性阶跃衰减,表明初始裂纹对混凝土破碎演化有明显阻断及强干扰作用。     

静态破碎剂的配方优化设计与水化反应分析

为探究各组分含量变化对静态破碎剂水化反应速率的影响,确定静态破碎剂各组分的最优配比,基于单因素多水平试验,运用正交试验对静态破碎剂进行配方优化。进行了静态破碎剂水化反应速率分析和混凝土破碎验证试验。试验结果表明:静态破碎剂各组分质量分数区间为氧化钙70%~80%、P ·O 42.5水泥（水泥）8%~12%、硫酸钙（石膏）2%~ 4%、钠基膨润土3%~ 7%;不足100%部分中,除1%减水剂外,由粉煤灰作为填充剂补充。确定静态破碎剂最优配方（质量分数）为氧化钙73%、水泥10%、石膏5%、钠基膨润土6%、减水剂1%、粉煤灰5%。配方优化后,自制静态破碎剂的混凝土破碎效果优于商用静态破碎剂。     

Wöhlerversuche an bauteilähnlichen Proben aus MRI 153M

Woehler tests on component‐like specimen of MRI 153M The alloy MRI 153M shall increase the application of Magnesium because of its comparable properties to AZ 91 but better static strength properties at temperatures up to 150° C. Constant amplitude tests were performed with component‐like specimen under variable environment conditions. The modified parameters were the notch radius (r=3 mm or r=12 mm), the stress ratio (R=0 or R=‐1), the surrounding temperature (room temperature, 120° C or 150° C) and the cast skin. At room temperature the Woehler curves of MRI 153M trend to higher cycles to crack initiation than AZ 91 and AM 60. If the local stresses are compared, the specimen with r=12 mm show earlier crack initiation because of the influence of size. The decrease of fatigue under higher temperature is about one scatter range and can be valuated as moderate. Between 120° C and 150° C the fatigue values do not show any significant differences. The removal of the cast skin has no influence on the lifetime of the component.     

Micromechanical modeling of crack-aggregate interaction in concrete materials

A new condition for crack penetration into the aggregate phase in concrete materials is developed based on numerical simulations. The numerical simulation utilizes a newly developed micromechanical model which considers the concrete internal structure as a three-phase material, viz. matrix, aggregate and interfaces between them. The micromechanical model is capable of capturing the entire load-deformation response of a concrete specimen under monotonic loading including softening. The new condition for crack penetration is developed based on a simple specimen configuration where a crack is driven towards an aggregate particle. Results from numerical simulations are implemented to relate the relative properties of both aggregate and matrix phases (represented by the characteristic length ratio) to their tensile strength ratio. It is shown that the tensile strength ratio between the aggregate and the matrix plays the dominant role in determining the penetration condition. Predictions based on this condition agree with direct tensile simulations using different specimen configuration.