三叶草根—土复合体抗剪切强度试验研究

本文以三叶草为样本,研究其含根量分别为0.0 g/60 cm3、0.1 g/60 cm3、0.3 g/60 cm3、0.5 g/60 cm3、0.7 g/60 cm3和1.0 g/60 cm3的根—土复合体抗剪切强度,试验中对三叶草根-土复合体进行了法向应力分别为100 kPa、200 kPa、300 kPa及400 kPa下的抗剪强度。结果表明:三叶草根系增加了土体的抗剪强度;根—土复合体在同一含根量下,其抗剪强度均随着法向应力的增加而增加;在同一法向应力下,随着含根量的增大,根—土复合体的抗剪强度、粘聚力和内摩擦角均呈现出先增大后减小的趋势,均在含根量为0.5 g/60 cm3时出现最大值。三叶草含根量为0.5-0.7 g/60 cm3时护坡效果最好。     

水平圆管超临界二氧化碳摩阻试验研究

结合超临界二氧化碳流体性质,研制了一套超临界二氧化碳在水平圆管摩阻测试装置;并进行了超临界二氧化碳摩阻变化规律实验。实验结果表明:随着剪切速率的增大,SC-CO_2的摩阻逐渐升高;随着温度的升高,同一剪切速率下,SC-CO_2的摩阻逐渐降低;SC-CO_2的管内摩阻明显低于清水;且温度越高、剪切速率越大,摩阻差值越大;在SC-CO_2中加入添加剂可提高SC-CO_2的黏度,其摩阻比纯SC-CO_2高。     

轻质橡胶颗粒-砂混合土的压缩性试验研究

通过单向压缩试验,研究了橡胶颗粒-砂混合土中橡胶颗粒的压缩性以及不同橡胶掺量混合土的压缩性.为确定混合土中橡胶颗粒自身的压缩性,配制了与橡胶颗粒同级配的纯砂试样,将纯橡胶试样压缩量减去纯砂试样压缩量,得到了混合土中橡胶颗粒自身的压缩量.同时,依据混合土中橡胶颗粒和砂颗粒各自的压缩曲线,考虑混合土的压缩量等于橡胶颗粒自身压缩量与孔隙减小量之和,采用更为合理的体积分数来表达橡胶颗粒的掺量,建立了一种混合土的压缩模型,并与试验结果进行了对比验证.结合模型和试验结果发现,橡胶颗粒掺量的界限质量分数为20%,工程应用中不应超过此临界值.     

预应力混凝土桥梁孔道摩阻试验研究

对预应力混凝土桥梁结构来说,预应力孔道的偏差系数k和预应力筋孔壁的摩擦系数μ的实际值与设计值往往会有偏差,这对施工和施工控制都是不利的,因此有必要对预应力摩阻损失进行现场测试.结合桥梁工程现场摩阻试验对孔道摩阻系数进行了研究,结果表明在现有施工水平下,摩阻系数的实际值与设计值相比偏大,这一结论可供桥梁工程技术人员参考.     

自旋摩阻动力学模型与实验研究

设计环形摩擦片在变法向力和恒定法向力两种情况下的自旋摩阻实验, 验证经典自旋摩阻模型在接触区域法向接触力连续变化条件下的适用性, 研究局部摩擦性质的速度依赖性对自旋摩阻的影响, 建立基于Stribeck效应的自旋摩阻模型。该模型对精确分析包含相对转动的空间运动体动力学具有重要意义。     

复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料研究

本工作研制了一类新型复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料．研制的复合树脂聚合物有高的热稳定性，研制的摩阻材料有高的摩擦稳定性和耐磨性，特别适合于制造高性能的轿车用制动器材片．     

考虑流变特性改变的水力压裂管内摩阻计算模型研究

水力压裂管内摩阻的准确计算是确定井底压力和地层破裂压力的关键。压裂过程中由于压裂液与地层之间的热交换,压裂液的流动温度会发生明显变化;而温度的改变会影响压裂液的流变特性,使得不同深度处单位长度流体流动摩阻发生改变。通过建立油管注液过程管内流体温度分布数学模型,得到了不同油管注入排量下管内液体温度沿井深的分布。结合温度对压裂液流动特性的影响实验,考虑压裂液流性指数和稠度系数沿井深的变化,建立了压裂过程中管内流动摩阻的分段计算模型。通过与现场实测摩阻数据对比,模型与传统不考虑压裂液流变特性改变的摩阻力计算模型相比更为符合工程实际。     

砂泥岩配合比对钢-土界面剪切特性影响的试验研究

通过控制试样级配、含水率及密实度,研究不同砂泥岩配合比对钢-土接触界面剪切特性的影响。试验设计砂泥岩配合比分别为0∶10、2∶8、4∶6、6∶4、8∶2、10∶0,在法向应力分别为100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa条件下观测不同砂泥岩配合比试样的水平位移和竖向位移的变化情况。通过引入含泥量m及摩尔-库伦准则,分析不同含泥量条件下,剪应力与水平位移的关系、抗剪强度以及水平位移与法向位移的关系,得出剪应力随水平位移的增加而增大并趋于稳定,且变化过程主要分为三个阶段:弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段;钢-土接触界面的抗剪强度符合摩尔-库伦准则,通过摩尔-库伦准则反算出内摩擦角和界面黏结力,发现随着含泥量逐渐增大,黏结力呈线性增大而内摩擦角呈抛物线递减;法向位移随着含泥量的增加而增大。     

侧根的根土粘合键模型及牵引效应测试系统

探讨了侧根与土壤间摩擦型根土粘合键的力学作用机制，基于莫尔-库仑破坏准则建立了极限平衡条件下的摩擦型根土粘合键破坏模型。设计出能在室内和野外进行实时测试分析的测试系统，并配套了支持PCMCIA插槽的DAQP-12型模数转换（A/D）卡、直流电供电的AT-300型调理装置。经实验验证，系统各项性能能够满足根系对土壤牵引效应研究的测试要求；摩擦型根土粘合键破坏模型计算结果与室内测试结果吻合较好。     

砼-土界面抗剪特性试验研究

利用改进的直剪装置对砂岩泥岩混合土料和不同粗糙表面的混凝土块进行直剪试验,观察土料变形特征,探究不同的界面粗糙度对砼-土界面剪切特性的影响。通过简化应力应变关系曲线的方法得出计算参数,利用峰值剪应力得出接触面抗剪性能,分析切向刚度系数k的意义。通过观察可以证实土体的基本变形阶段和破坏变形阶段的过程,即达到峰值剪应力前的基本变形过程,之后的破坏变形过程。结合试验现象对两个阶段的土体摩擦过程进行分析,即土体与结构物接触面的摩擦过程和土体与残余在结构物上的土体的摩擦过程。     

颗粒形状影响下碎石-桩界面侧摩阻力计算研究

提出了一种颗粒形状影响下碎石地层中碎石-桩界面侧摩阻力计算方法,使用可 描述应力应变硬化及软化的界面剪切函数计算单桩侧摩阻力;为探究碎石颗粒形状对界面剪 切应力应变行为的影响,制备了八种碎石,使用图像处理的方法获得碎石的形状参数（长细 比、凸度及球度）;考虑三种形状参数的权重,提出了一种改进的颗粒整体规整度的计算方法; 建立不规则碎石-桩界面剪切的离散元模型,探究了颗粒整体规整度与临界界面摩擦角、界面 剪切临界状态之间的关系 .结果表明：颗粒整体规整度与临界界面摩擦角之间存在很强的线 性关系,且整体规整度只改变临界状态线的截距.在桩侧摩阻函数中考虑颗粒形状的影响,并 求解碎石地层中竖向荷载下不同深度桩基础桩侧摩阻力.将室内试验结果与采用本文提出的 考虑颗粒形状的桩侧摩阻计算方法获得结果进行对比,验证了本文所提出方法的适用性及准 确性.     

根土复合体三轴剪切试验研究*

利用三轴试验仪对夹竹桃根土复合体进行固结不排水试验。对根土复合体的应力-应变关系及抗剪强度指标进行研究,分析了根土复合体的破坏荷载及根土复合体在剪切过程中的阻抗机理。试验结果表明:1根土复合体强度和抵抗变形的能力较素土有显著的增强;2根土复合体的黏聚力和内摩擦角都有所提高,其中黏聚力增长十分明显;3根系布置方式对根土复合体强度增长有影响,复合体强度增长顺序为混合放置相交放置竖直放置水平放置倾斜放置。研究结果对于深入研究植被护坡机理和指导植被护坡工程设计具有十分重要现实意义。     

硼砂改性竹纤维增强摩阻材料摩擦学研究

对竹纤维采用硼砂耐热改性处理,采用热压法制备改性竹纤维增强树脂基复合材料试样,并进行改性竹纤维表面结构分析、热失重分析、复合材料摩擦学性能测试和磨损表面形貌观察.研究结果表明,竹纤维经硼砂耐热改性后,其增强摩阻材料的摩擦学性能有一定提高,尤其是高温时抗热衰退性和耐磨性得到显著改善.试验中硼砂溶液质量分数为12%,处理时间为30 min的试样综合摩擦磨损性能最优.硼砂改性可提高竹纤维阻燃性,使复合材料在高温磨损后的表面仍有大部分竹纤维存在,保持对树脂基体的增强效果,提高了材料的摩擦学性能.     

草根与土的相互作用实验及分析

近年来草皮护坡越来越多地出现在实际工程当中,但是相关研究却是一个相对较新的领域。传统的边坡工程加固措施,大多采用砌石挡墙及喷混泥土等护坡结构,仅仅起到了一个保护水土流失的作用。现基于土力学,弹性力学和生态学原理和方法,采用室内直剪试验的技术路线来探讨5种不同固土植物的根系对土体抗剪强度的影响,以及根和土复合体的抗剪特性。不断的研究和应用实践完善草皮护坡的科学基础,使其实用性与科学性进一步融合,并扩大和加深其工程应用的理论内涵和应用范围。     

不同根系方位及径级下草本植物根土复合体抗剪强度试验研究

本文选取中国过渡带北侧山地土壤与莎草科植物(针薹草)开展植物根-土复合体抗剪强度试验研究,分析不同根系方位及径级下草本植物根-土复合体抗剪强度增强作用以及抗剪强度指标变化规律。试验结果表明：相同法向应力下, 根-土复合体试样的抗剪强度随着方位角度的增大而逐渐增加,且当方位角θ=90°时即垂直布根时,根-土复合体试样的抗剪强度达到最大;根-土复合体试样的抗剪强度随着径级的增加而逐渐增大;随着根系方位角的增加,根-土复合体试样的粘聚力逐渐增大;相同方位角时,随着根系径级的增加,根-土复合体试样的粘聚力亦逐渐增大;根-土复合体内摩擦角与根系径级和方位影响不大且规律性不明显。     

无石棉摩阻材料的研究——Ⅰ.玻璃纤维增强摩阻材料

本文选用热分解温度为461℃,700℃时残留物为63%的硼改性酚醛(P树脂)与丁腈橡胶共混后作为基体,以玻璃纤维作增强剂。对该体系制成的摩阻材料进行了配方、制备工艺及复合机理等较系统的研究。结果表明,在33%基体含量中,丁腈橡胶占4～7%时具有良好的增韧性及其它综合性能。含21%玻璃纤维的无石棉摩阻材料离合器片,其性能已符合国家标准,可以进行扩大生产。     

高温高压下钻井液循环流动摩阻实验研究

深层油气勘探开发过程中常面临高温高压的挑战,钻井液在高温高压等复杂工况下,其性能会发生改变,研究钻井液在复杂工况下的流动摩阻变化规律,能为特深井钻井提速及井控提供理论基础。根据实际工况要求,建立了高温高压钻井液循环流动摩阻测试装置,实验研究了温度、压力、固相颗粒及含气率对钻井液流动摩阻的影响,采用多元回归方法拟合并绘制温压摩阻系数图版,能更好阐述温压与钻井液流动摩阻的定量关系。结果表明：顺北区块钻井液流动摩阻随温度增大而减小,随压力增大而增大,摩阻系数图版能更准确体现摩阻系数与温压的定量关系,固体颗粒含量对流动摩阻影响不大,钻井液流动摩阻随着含气率增加而增大。该实验装置与分析方法,对于研究复杂工况下钻井液流动摩阻变化规律具有重要意义。     

季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性分析

为了研究季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性,通过分析土体强度参数、融化层深度、融化层重度及坡度对根-土复合体土质边坡稳定性的影响,模拟了春融期土坡温度场及水分场的变化特征,运用强度折减法计算了春融期素土及根-土复合体边坡的安全系数。结果表明：春融期,素土及根-土复合体边坡在冻融界面处剪切塑性应变集中,呈条带状分布,沿着冻融界面发生平面状热融滑塌;相比素土边坡,根-土复合体边坡安全稳定系数明显增大。由此可得,植物根系穿过冻融界面处时,增加了根系周围土体强度,提高了边坡安全稳定,为季节性冻土边坡工程的设计、施工和维护提供有效的科学依据及必要的数据参考。     

刺槐根土复合体抗剪强度试验

植被边坡的稳定性与其根土复合体的抗剪强度密切相关，其主要受根系作用与水分作用的影响。通过直剪试验和SWCC试验获取了含根量和含水率与抗剪强度及其指标的关系，推导出根土复合体的强度计算模型。结果表明：刺槐根系能显著增强土体抗剪强度，黏聚力随含根量的增加先增大后趋于平缓，内摩擦角随含根量的增加有所增大，但增长幅度较小；抗剪强度随含水率的增大迅速降低，黏聚力与内摩擦角变化趋势与抗剪强度一致，内摩擦角变化幅度较小；含根量与含水率对土体抗剪强度的影响均体现在黏聚力的变化上；将根土复合体视为含根非饱和土，推导出根土复合体强度计算模型，强度模型的计算值与试验实测值较为接近，对于根土复合体的强度计算有一定的参考价值。     

考虑水平摩阻效应的交通荷载下路面沉降分析

为分析计算高速公路水泥混凝土路面承载结构在交通荷载作用下的沉降,将路面结构视为黏弹性地基梁.在Kelvin地基梁模型的基础上,考虑路面结构与路基土界面摩阻效应的影响,进而分析交通荷载下黏弹性地基有限长梁的瞬态问题,通过三角级数展开法和Laplace-Fourier积分变换以及逆变换得到黏弹性地基梁在半正弦波荷载作用下的位移解析解.并研究分析了路基路面摩阻效应、荷载移动速度、路面结构刚度、路基竖向反力系数、路基阻尼等因素对路面沉降的影响.分析结果表明:路面沉降随车辆移动速度的增大而减小,随路基黏滞阻力系数及路基刚度的增大而减小,随路面结构刚度及结构层高度的增大而减小,与此同时增大路面结构刚度还可减小路面的波动.