新型透明黏土制配及其物理力学特性研究 被引量：20

1

作者 孔纲强 周杨 +2 位作者 刘汉龙 王成青 文磊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2208-2214,共7页

基于人工合成透明土材料和PIV技术的可视化模型试验方法是重要的岩土工程测试手段之一,然而,目前已有透明土材料中针对模拟天然黏土的材料仍相对较少。提出以Carbopol Ultrez10聚合物(简称U10)、NaOH粉末和纯净水为原材料,碳纳米材料掺... 基于人工合成透明土材料和PIV技术的可视化模型试验方法是重要的岩土工程测试手段之一,然而,目前已有透明土材料中针对模拟天然黏土的材料仍相对较少。提出以Carbopol Ultrez10聚合物(简称U10)、NaOH粉末和纯净水为原材料,碳纳米材料掺入作为示踪粒子制成散斑场,制配一种新型透明黏土材料的技术方案与操作方法。基于调制传递函数(MTF)方法,对新型透明黏土材料的光学透明性进行量化分析,并与已有透明土材料的光学透明性进行对比分析,验证其优越性。基于微型十字板剪切试验、压缩固结试验、渗透试验及热传导试验等室内试验方法,对新型透明黏土材料的物理力学特性进行系统研究,探讨其模拟天然黏土的可行性。研究结果表明:新型透明黏土材料的光学透明厚度可达25~40cm,较目前已有常规透明土材料的光学透明厚度提高约2~3倍;新型材料表现为中低灵敏性黏土、强度随时间明显增加,强度、压缩固结特性与天然淤泥(尤其是海相淤泥)或泥炭土的性质相近,渗透系数为2×10^-7~7×10^-7cm/s,热传导系数为0.62~0.71W·M^-1·K^-1。 展开更多

关键词 透明黏土 CARBOPOL Ultrez10 光学透明性 室内试验 物理力学特性

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微生物温控加固钙质砂动强度特性研究 被引量：27

2

作者 肖鹏 刘汉龙 +4 位作者 张宇 蒋翔 李驰 楚剑 肖杨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期511-519,共9页

利用微生物温控加固技术对南海某岛钙质砂进行了MICP加固砂柱试验,并通过循环三轴试验开展了MICP加固钙质砂的动强度特性试验研究,探讨了不同MICP加固程度、相对密实度以及有效围压对钙质砂动强度与液化特性的影响。研究发现,经过MICP... 利用微生物温控加固技术对南海某岛钙质砂进行了MICP加固砂柱试验,并通过循环三轴试验开展了MICP加固钙质砂的动强度特性试验研究,探讨了不同MICP加固程度、相对密实度以及有效围压对钙质砂动强度与液化特性的影响。研究发现,经过MICP加固后松散钙质砂的动力液化特性由"流滑"逐渐演变为"循环活动性";相较于未加固中密砂试样,MICP加固中密钙质砂试样表现出更加明显的"循环活动性"特点。MICP加固钙质砂的动强度随着MICP加固程度、相对密实度以及有效围压的提高表现出不同程度的提高。针对MICP加固钙质砂提出了优化动强度经验公式,建立了MICP加固钙质砂的统一动强度准则。该研究成果将为MICP加固技术在南海岛礁建设发展和应用中提供重要的理论基础。 展开更多

关键词 微生物温控加固技术 钙质砂 循环三轴试验 动强度特性 统一动强度准则

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不同刚度约束对能量桩应力和位移的影响研究 被引量：15

3

作者 王成龙 刘汉龙 +2 位作者 孔纲强 吴宏伟 李建斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期4261-4268,共8页

能量桩是一种在传递上部建筑荷载的同时获取地热能源的新技术,其实际工作过程中,热荷载会引起桩体的膨胀或收缩,而桩顶建筑和桩底持力层则会对桩体变形产生约束,进一步影响桩体的应力和位移,但是目前对该问题的研究却十分有限。基于模... 能量桩是一种在传递上部建筑荷载的同时获取地热能源的新技术,其实际工作过程中,热荷载会引起桩体的膨胀或收缩,而桩顶建筑和桩底持力层则会对桩体变形产生约束,进一步影响桩体的应力和位移,但是目前对该问题的研究却十分有限。基于模型试验和数值模拟方法,对桩顶和桩底不同约束条件下两种埋管形式(单U和W型)的桩体位移和热应力进行了分析,并进一步探讨了位移零点随桩顶和桩底约束条件的变化规律。研究结果表明,随着桩顶上部荷载约束刚度的增大,桩体位移零点上移,桩体热应力随着深度增大而减小;随着桩端土体约束刚度的增大,桩体位移零点下移,桩体热应力随着深度增大而增大;相较于无外荷载,工作荷载作用下位移零点上移。 展开更多

关键词 桩基 能量桩 热力学特性 模型试验 数值模拟

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植物根系分布形态及含根复合土强度特性试验 被引量：24

4

作者 孔纲强 文磊 +1 位作者 刘汉龙 王成青 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3717-3723,共7页

根系空间分布形态对含根复合土体抗剪强度影响显著。近年来快速发展的透明土试验技术为非嵌入式可视化观测植物根系分布形态提供了技术支撑。基于Carbopol Ultrez10制配成透明黏土材料,开展高羊茅、香根草两种植物根系生长过程中的分布... 根系空间分布形态对含根复合土体抗剪强度影响显著。近年来快速发展的透明土试验技术为非嵌入式可视化观测植物根系分布形态提供了技术支撑。基于Carbopol Ultrez10制配成透明黏土材料,开展高羊茅、香根草两种植物根系生长过程中的分布形态观测研究;并与植物在天然砂土与天然黏土中的根系生长长度进行对比分析。继而,开展高羊茅植物根系分别在水平、竖直、倾斜、相交及混合等分布形态下含根复合土体的十字板剪切试验,探讨最优含根量、根系增强效应系数以及表层加筋效应等问题。试验结果表明,透明黏土材料中最优含根量约为0.35%,混合分布形态下根系增强效应最明显,根系增强效应系数约为1.4~1.5。 展开更多

关键词 植被 透明黏土 含根复合土 十字板剪切试验

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建筑物下珊瑚砂地基动力响应振动台模型试验研究 被引量：12

5

作者 丁选明 吴琪 +3 位作者 刘汉龙 陈志雄 陈育民 彭宇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1408-1417,共10页

随着岛礁建设的快速发展,珊瑚砂地基抗震安全尤为重要。为揭示珊瑚砂地基和建筑物地震响应特性,开展了地震动作用下不同密实度的可液化珊瑚砂地基上3层框架结构的振动台模型试验,对孔隙水压力、加速度、位移和动应变等动力响应进行测试... 随着岛礁建设的快速发展,珊瑚砂地基抗震安全尤为重要。为揭示珊瑚砂地基和建筑物地震响应特性,开展了地震动作用下不同密实度的可液化珊瑚砂地基上3层框架结构的振动台模型试验,对孔隙水压力、加速度、位移和动应变等动力响应进行测试和分析,并与可液化石英砂场地进行对比。结果表明,相同相对密实度和相近颗粒级配下,珊瑚砂场地相比石英砂场地更难以液化。两种砂场地液化程度均随埋深增大而减小,随与建筑物距离增大而增大。液化后的珊瑚砂场地模型地基相比石英砂场地仍然具有一定的剪切传递能力,这种差异随地基埋深的增加逐渐减弱。珊瑚砂场地液化后建筑物倾斜度、最终沉降和立柱动应变相比石英砂场地均较小。不同相对密实度的珊瑚砂与石英砂场地液化性能存在一定的差异。 展开更多

关键词 珊瑚砂 振动台试验 动力响应 超孔隙水压力 加速度

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矩形桩沉桩挤土效应透明土模型试验研究 被引量：27

6

作者 周航 袁井荣 +1 位作者 刘汉龙 楚剑 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4429-4438,共10页

矩形桩沉桩挤土效应与传统圆形截面桩不同,传统的理论模型和试验技术不适用于研究矩形截面桩沉桩挤土效应。基于透明土变形可视化技术,研究了矩形截面桩沉桩挤土的位移场变化规律。试验结果表明,矩形桩沉桩后,桩周可以分为两块区域:靠... 矩形桩沉桩挤土效应与传统圆形截面桩不同,传统的理论模型和试验技术不适用于研究矩形截面桩沉桩挤土效应。基于透明土变形可视化技术,研究了矩形截面桩沉桩挤土的位移场变化规律。试验结果表明,矩形桩沉桩后,桩周可以分为两块区域:靠近矩形桩身的过渡区域,在此区域内挤土位移模式呈现非柱对称特征,过渡区半径约为4deq^5deq,远离桩身的圆孔扩张区域,该区域内挤土位移呈现柱对称特征。根据矩形截面桩的沉桩挤土试验,推导出了矩形桩截面的修正扩孔理论,并将理论计算的位移值与模型试验测量值进行对比,验证修正扩孔理论的合理性。 展开更多

关键词 矩形桩 位移场 修正扩孔理论 透明土

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钙质砂颗粒的尺寸效应及雪崩动力学特性试验研究 被引量：12

7

作者 王磊 蒋翔 +4 位作者 肖杨 吴焕然 单军杰 刘汉龙 姚志华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1029-1038,I0006,F0003,共12页

钙质砂广泛分布于沿海大陆架与海岸线上,是岛礁工程中重要的岩土材料。其容易发生颗粒破碎的特点,给岛礁工程及海洋工程的建设带来了极大的挑战。对取自南海某岛礁的3种平均粒径的钙质砂进行了单颗粒压缩破碎试验。试验方法为力学加载... 钙质砂广泛分布于沿海大陆架与海岸线上,是岛礁工程中重要的岩土材料。其容易发生颗粒破碎的特点,给岛礁工程及海洋工程的建设带来了极大的挑战。对取自南海某岛礁的3种平均粒径的钙质砂进行了单颗粒压缩破碎试验。试验方法为力学加载与声发射监测同步采集并结合光学显微镜实时观测。采用Weibull分布研究了钙质砂的单颗粒破碎强度,结果表明钙质砂颗粒特征强度存在尺寸效应。采用雪崩动力学统计方法,分析了钙质砂颗粒破碎过程中声发射信号的声发射能量分布特性、等候时间分布以及余震序列分布。不同粒径的钙质砂颗粒的等候时间分布及余震序列分布均满足良好的幂律关系并拥有相同的幂律指数。对于声发射能量分布,平均粒径为0.9,1.58 mm的钙质砂颗粒由直方图法和最大似然估计法得到的幂律分布及幂律指数都相近,在1.40左右。而平均粒径2.18 mm的钙质砂颗粒幂律分布显著大于另外两个粒径颗粒并表现出混合幂律分布. 展开更多

关键词 钙质砂 颗粒破碎 尺寸效应 WEIBULL分布 雪崩动力学

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温控桩-土接触面三轴试验系统研制与验证 被引量：7

8

作者 李春红 孔纲强 +3 位作者 张鑫蕊 刘汉龙 许晓亮 许俊奎 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4955-4962,共8页

为探讨温度对桩-土接触面力学性质的影响,自主研制了一套温控桩-土接触面三轴试验仪。基于常规土工三轴仪压力腔,搭建桩-土接触面构件,分别增设桩体和土体温度控制系统,实现非等温条件下桩-土接触面热力耦合特性测试。开展了不同类型、... 为探讨温度对桩-土接触面力学性质的影响,自主研制了一套温控桩-土接触面三轴试验仪。基于常规土工三轴仪压力腔,搭建桩-土接触面构件,分别增设桩体和土体温度控制系统,实现非等温条件下桩-土接触面热力耦合特性测试。开展了不同类型、温度荷载等级下桩-砂土接触面热-力耦合特性三轴试验,实测了桩体与土体温度控制精度、桩-土接触面剪切应力、不排水条件下的孔隙水压力以及排水条件下的体积变化等规律,初步验证了试验系统的可靠性和准确性。该试验系统结构简单、拆装方便,可实现温控桩-土接触面三轴试验与常规/温控三轴试验的自由切换。相关研究成果将为桩-土接触面热-力耦合机制与本构模型的建立提供技术支撑。 展开更多

关键词 桩-土接触面 温控 热力耦合 三轴试验

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排水刚性桩群桩抗液化性能的振动台试验研究 被引量：7

9

作者 杨耀辉 陈育民 +2 位作者 刘汉龙 李文闻 江强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期4025-4032,共8页

排水刚性桩是一种将竖向排水体与刚性桩相结合的新型抗液化处理措施。为研究排水刚性桩群桩的抗液化作用效果,开展了桩顶竖向荷载作用下排水刚性桩处理可液化地基的振动台试验研究,分析了地基土体的超孔压响应、加速度响应及桩顶结构的... 排水刚性桩是一种将竖向排水体与刚性桩相结合的新型抗液化处理措施。为研究排水刚性桩群桩的抗液化作用效果,开展了桩顶竖向荷载作用下排水刚性桩处理可液化地基的振动台试验研究,分析了地基土体的超孔压响应、加速度响应及桩顶结构的水平位移响应,并与未设置排水体的普通桩群桩工况进行对比。结果表明:加载开始后,排水桩桩身排水通道有大量超孔隙水排出,普通桩桩身没有排水现象。采用排水桩时超孔压比峰值比普通桩中减小12%,孔压消散稳定后超孔压比减小13%左右,排水桩桩身的排水通道对超孔压的消散作用集中在振动作用的前期。排水桩桩顶的侧向永久位移较普通桩桩顶侧向永久位移减小约27%。试样土体液化前,剪应力-应变滞回圈包络面积较大,土体呈现一定的剪胀特性。液化后,排水桩的剪应力-应变滞回圈的割线模量更大。上述试验结果均表明了排水刚性桩在抗液化方面的有效作用。 展开更多

关键词 排水刚性桩 振动台试验 群桩 超孔隙水压力 侧向永久位移

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粒组含量对钙质砂压缩变形特性影响的宏细观研究 被引量：23

10

作者 沈扬 沈雪 +3 位作者 俞演名 刘汉龙 葛华阳 芮笑曦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3733-3740,共8页

钙质砂是一种海洋生物成因的特殊岩土介质,其颗粒形态与基本性质较一般陆源砂有很大的不同。一方面通过钙质砂及石英砂的显微镜三维成像试验,对比研究了钙质砂的三维颗粒形态特征。发现相比石英砂,钙质砂颗粒棱角更显著,轮廓趋于扁平。... 钙质砂是一种海洋生物成因的特殊岩土介质,其颗粒形态与基本性质较一般陆源砂有很大的不同。一方面通过钙质砂及石英砂的显微镜三维成像试验,对比研究了钙质砂的三维颗粒形态特征。发现相比石英砂,钙质砂颗粒棱角更显著,轮廓趋于扁平。另一方面,对两砂进行一维压缩试验,分析了各粒组含量对钙质砂压缩特性的影响规律,并利用三维形态分析从细观上解释了钙质砂的压缩宏观特性。发现相同级配、密实度下,钙质砂的压缩性比石英砂高约60%~160%(以av1-2表征),且粗粒组(5~1 mm)含量对钙质砂的压缩性影响最为显著;当粗粒组含量<25%,中、细粒组质量比值M一定时,存在最劣粗粒含量使钙质砂压缩性最大,且该值随着M的增大而减小,并提出了一个经验公式。 展开更多

关键词 钙质砂 压缩特性 颗粒形态 颗粒级配

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现役高速公路轻质土侧向置换路基方法研究 被引量：6

11

作者 刘汉龙 尹锋 +2 位作者 陈永辉 肖杨 楚剑 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期19-27,共9页

考虑到现役高速公路运营情况,提出了在不影响正常通车的条件下,采用侧向引孔注入气泡混合轻质土置换路基的卸载处治方案。以浙江申嘉湖杭高速公路为例,通过吸失水试验确定了轻质土设计容重的修正系数,结合现场监测数据对不同处理路段的... 考虑到现役高速公路运营情况,提出了在不影响正常通车的条件下,采用侧向引孔注入气泡混合轻质土置换路基的卸载处治方案。以浙江申嘉湖杭高速公路为例,通过吸失水试验确定了轻质土设计容重的修正系数,结合现场监测数据对不同处理路段的沉降进行了分析。提出了采用置换体积比和有效容重比来修正平均固结度和利用置换前的沉降资料估算轻质土的置换量的简便计算方法。采用有限元方法模拟了轻质土置换后的沉降并与实测结果进行对比。研究结果表明,轻质土试样长期受水浸泡,材料设计容重将有明显增加,需要根据不同施工环境对其进行修正,建议修正系数取值在1. 05～1. 25之间;采用轻质土置换的路段,通过监测资料得到的沉降速率比值与该桩号有效固结度的计算数值大致相等,最大误差只有15. 4%,提出的简便计算方法作为控制标准是可行的;横向引孔施工结束后,EK0+320-EK0+325沉降速率从最大65. 3 mm/月减小到5 mm/月。通过数值模拟发现,施工完成后一个月换填与不换填的沉降差为5 mm。在保证路基土稳定的条件下,可增加引孔数量加大卸载量,或者采取跳孔方式拉大成孔间距,减少群孔对成孔质量的影响,成孔后分批次及时浇注轻质土,避免塌孔影响置换效果。综上所述,横向引孔换填轻质土能有效控制现役高速公路沉降。 展开更多

关键词 道路工程 侧向引孔 现场试验 气泡混合轻质土 地基沉降

原文传递

灌注桩桩身变形高精度测量现场试验研究 被引量：10

12

作者 高磊 周乐 +3 位作者 刘汉龙 黄坚 王洋 韩川 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2004-2014,共11页

灌注桩是最常见的桩基础形式之一,开展灌注桩桩身变形测量,对研究其桩身承载特性及分析桩身质量非常重要。采用目前国际上最为先进的光频域反射光纤传感技术(optical frequency domain reflectometer,OFDR),开展了灌注桩桩身变形高精度... 灌注桩是最常见的桩基础形式之一,开展灌注桩桩身变形测量,对研究其桩身承载特性及分析桩身质量非常重要。采用目前国际上最为先进的光频域反射光纤传感技术(optical frequency domain reflectometer,OFDR),开展了灌注桩桩身变形高精度测量现场试验,获得了灌注桩在加载和卸载过程中的桩身变形、桩身轴力及桩身侧摩阻力分布情况,分析了加载和卸载过程中灌注桩桩身变形特征及荷载传递规律。试验结果表明:加载阶段光纤测得的桩身应变随荷载逐级增加,卸载阶段光纤测得的桩身应变随荷载逐级减小,卸载结束后桩身有一定应力残余;同时,通过对比加载、卸载过程中桩身轴力分布曲线,发现桩身轴力在卸载后存在时间滞后效应;结果显示OFDR技术能够实现对灌注桩桩身变形的高精度测量,并能精细化掌握桩身变形特征。 展开更多

关键词 灌注桩 桩身变形 OFDR分布式光纤监测 高精度 空间分辨率

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均质土中竖向受荷X形混凝土桩的三维弹性变分解 被引量：4

13

作者 周航 李籼橙 +1 位作者 刘汉龙 王增亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1012-1024,共13页

现浇X形混凝土桩(简称XCC桩)是一种典型的横截面异形桩,其受力特性不同于常规圆形桩,即存在所谓的"异形效应",目前仍缺乏考虑XCC桩-土相互作用更严格的理论分析方法。为研究均质土中竖向受荷XCC单桩异形效应对桩基沉降的影响... 现浇X形混凝土桩(简称XCC桩)是一种典型的横截面异形桩,其受力特性不同于常规圆形桩,即存在所谓的"异形效应",目前仍缺乏考虑XCC桩-土相互作用更严格的理论分析方法。为研究均质土中竖向受荷XCC单桩异形效应对桩基沉降的影响,基于变分原理导出考虑土体竖向和水平位移的桩-土体系控制方程,并对复杂边界平面内的控制方程进行了保角变换,借助Matlab编写差分程序,获得桩身位移函数、土体竖向和水平位移函数的半解析解。以桩身位移函数为例对差分程序的进行了收敛性验证,将所求桩位移函数与现有理论解对比,结果吻合较好;与ABAQUS有限元结果比较,也具有合理的一致性。最后,对影响桩沉降的主要因素进行了参数分析,同时将XCC桩与等截面圆桩以及等周长圆桩对比,探讨了其异形效应对无量纲化桩体刚度的影响,而后,给出了XCC桩相对于等横截面圆桩无量纲化桩顶刚度增加百分比的拟合公式。 展开更多

关键词 现浇X形混凝土桩(XCC桩) 保角变换 变分法 弹性解 竖向受荷

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微生物加固岛礁地基现场试验研究 被引量：32

14

作者 刘汉龙 马国梁 +2 位作者 肖杨 丁选明 方祥位 《地基处理》 2019年第1期26-31,共6页

人工吹填岛礁是我国南海开发的重要战略工程,但是吹填岛礁地基不能直接用于工程建设,必须对岛礁地基进行加固处理。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是近年来提出的一种新型加固技术,可以用于提高砂土强度并降低砂土渗透性能。本文开展... 人工吹填岛礁是我国南海开发的重要战略工程,但是吹填岛礁地基不能直接用于工程建设,必须对岛礁地基进行加固处理。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是近年来提出的一种新型加固技术,可以用于提高砂土强度并降低砂土渗透性能。本文开展了人工吹填岛礁钙质砂地基现场微生物加固试验研究,结果表明经过3?4次微生物加固处理后,开始检测到地基表面强度提升;经过9次微生物加固处理后,地基表面强度大于10 MPa,最高可达20 MPa,地基加固深度达70 cm,无侧限抗压强度最高可达821 kPa。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀技术 人工吹填岛礁 钙质砂地基 强度

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钙质砂抗剪强度特性的环剪试验 被引量：31

15

作者 黄宏翔 陈育民 +3 位作者 王建平 刘汉龙 周晓智 霍正格 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2082-2088,共7页

珊瑚礁沉积的钙质砂与石英砂的物理力学性质有较大差别。对取自南海岛礁的钙质砂进行了单次往返环剪试验以分析钙质砂的抗剪强度特性,试验中考虑了相对密实度和竖向应力对结果的影响,并与相同级配和试验条件下的石英砂进行对比分析。结... 珊瑚礁沉积的钙质砂与石英砂的物理力学性质有较大差别。对取自南海岛礁的钙质砂进行了单次往返环剪试验以分析钙质砂的抗剪强度特性,试验中考虑了相对密实度和竖向应力对结果的影响,并与相同级配和试验条件下的石英砂进行对比分析。结果表明:钙质砂正向剪切时应力-位移曲线为软化型,具有明显的残余强度特性,而反向剪切时则表现为硬化型,正向和反向剪切强度基本一致;石英砂正向剪切和反向剪切均表现为软化型。钙质砂正向剪切和反向剪切残余强度与峰值强度的比值在0.75～0.93之间;石英砂正向剪切和反向剪切残余强度与对应峰值强度的比值在0.89～0.96之间。相同级配和试验条件下,钙质砂残余强度均大于石英砂,且强度比值基本保持在1.05～1.3之间。在100、200 kPa竖向荷载作用下,钙质砂0.5～2.0 mm的颗粒发生了破碎,破碎率分别为4%和6%。 展开更多

关键词 钙质砂 环剪试验 残余强度 颗粒破碎

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基于微流控芯片技术的微生物加固可视化研究 被引量：22

16

作者 何想 马国梁 +4 位作者 汪杨 赵常 刘汉龙 楚剑 肖杨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1005-1012,共8页

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)能够加固散粒土体,是岩土工程中新兴绿色加固技术之一。然而,关于微生物加固机理以及矿化形成过程的研究尚不多见。基于微流控芯片技术开发了微生物加固可视化系统,利用该系统开展了微生物诱导碳酸钙矿化机... 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)能够加固散粒土体,是岩土工程中新兴绿色加固技术之一。然而,关于微生物加固机理以及矿化形成过程的研究尚不多见。基于微流控芯片技术开发了微生物加固可视化系统,利用该系统开展了微生物诱导碳酸钙矿化机理的原位微细观研究,通过对微生物加固过程中碳酸钙晶体的沉积进行了观测,并对其时空分布、沉积模式、生长速率进行了量化。结果表明溶质分子的对流和扩散作用对碳酸钙晶体分布影响较大,碳酸钙的分布存在时间不均匀和空间不均匀现象,时间不均匀随反应进行呈现弱化现象而空间不均匀在整个反应过程(0~2200 min)中一直存在。研究发现微尺寸管道中碳酸钙存在孔隙中和颗粒间两种沉积模式,孔隙中的碳酸钙均匀长大,而颗粒间碳酸钙存在不同速率的生长轴。研究结果将加深对微生物加固机理的认识,为微生物加固技术的优化和推广应用提供参考。 展开更多

关键词 微生物矿化 微流控芯片 可视化 结晶 MICP

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微生物灌浆加固可液化钙质砂地基的振动台试验研究 被引量：41

17

作者 张鑫磊 陈育民 +4 位作者 张喆 丁绚晨 徐盛明 刘汉龙 王志华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1023-1031,共9页

饱和钙质砂地基受到地震、波浪等动荷载作用时会发生液化灾害。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是利用细菌分解尿素结晶成矿的地基处理技术。开展了MICP灌浆加固南海钙质砂地基的振动台试验,研究了MICP加固钙质砂地基的动力反应特性及抗液... 饱和钙质砂地基受到地震、波浪等动荷载作用时会发生液化灾害。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是利用细菌分解尿素结晶成矿的地基处理技术。开展了MICP灌浆加固南海钙质砂地基的振动台试验,研究了MICP加固钙质砂地基的动力反应特性及抗液化性能,并分析了振动历史对钙质砂地基动力特性的影响。结果表明:MICP加固钙质砂地基在首次振动时产生的超孔压及地表沉降发展可分为平稳振荡阶段、快速增长阶段及稳定阶段3个阶段,而对于未加固模型地基则不存在稳定振荡阶段。相对于未加固地基,MICP处理后的钙质砂地基超孔压与地表沉降均有所降低,表明加固后的钙质砂地基抗液化能力得到较大提高;另一方面,处理后的土体地表加速度峰值被放大,因此,在设计地基处理方案时,需考虑MICP加固后钙质砂地基在地震作用下产生的地表加速度放大效应。MICP胶结钙质砂的抗液化强度不仅仅与颗粒胶结强度相关,还与土体密实度及颗粒排列规律有关。振动历史提高了地基土密实度,改善了钙质砂的抗液化性能,显著降低了地基的表面沉降。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 钙质砂地基 抗液化性能 动力反应特性 振动历史 振动台试验

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基于贝叶斯更新的非饱和土坡参数概率反演及变形预测 被引量：18

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作者 仉文岗 顾鑫 +3 位作者 刘汉龙 张青 王林 王鲁琦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1112-1122,共11页

滑坡变形预测一直是实现滑坡灾害预报与防控的有效手段。岩土体参数是开展滑坡变形计算的关键输入信息,然而目前研究鲜有考虑岩土体参数不确定性对滑坡变形的影响,如何融合有限监测数据实现岩土体参数不确定性定量表征及滑坡变形概率预... 滑坡变形预测一直是实现滑坡灾害预报与防控的有效手段。岩土体参数是开展滑坡变形计算的关键输入信息,然而目前研究鲜有考虑岩土体参数不确定性对滑坡变形的影响,如何融合有限监测数据实现岩土体参数不确定性定量表征及滑坡变形概率预测仍然是一大难点。以降雨入渗非饱和土坡为例,开展流固耦合分析,基于有限的孔压监测数据,利用DREAM_zs算法实现对岩土体参数的高效概率反演。根据岩土体参数的先验分布,采用拉丁超立方抽样法生成随机样本,将其导入ABAQUS中计算相应的坡脚变形作为数据集,分别采用多元自适应回归样条曲线(MARS)和Light GBM模型构建基于数理-机制双驱动的边坡坡脚变形预测模型,计算贝叶斯更新后的后验稳态样本对应的边坡坡脚变形值,并对边坡变形值开展统计分析。结果表明:DREAM_zs算法仅需少量的孔压监测数据,即可完成对岩土体参数的更新,并且计算效率高、收敛速度快。此外,提出的边坡坡脚变形预测模型不仅突破了由孔压等间接监测数据来预测边坡变形的局限,同时还实现了对边坡变形发生概率的预测,为滑坡变形预测提供了新的思路和探索。 展开更多

关键词 贝叶斯更新 非饱和土 流固耦合分析 机器学习 变形预测模型

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基于尺寸效应的粗粒土单颗粒破碎试验及数值模拟 被引量：24

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作者 孟敏强 王磊 +3 位作者 蒋翔 汪成贵 刘汉龙 肖杨 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2953-2962,共10页

在外荷载等因素作用下,粗粒土易发生颗粒破碎。对泥岩和砂岩颗粒进行了一系列的单颗粒破碎试验,基于尺寸效应和颗粒破碎分形模型,研究了单颗粒破碎强度、破碎能量及Weibull模量等与分形维数间的关系。利用PFC3D对单颗粒破碎过程进行分析... 在外荷载等因素作用下,粗粒土易发生颗粒破碎。对泥岩和砂岩颗粒进行了一系列的单颗粒破碎试验,基于尺寸效应和颗粒破碎分形模型,研究了单颗粒破碎强度、破碎能量及Weibull模量等与分形维数间的关系。利用PFC3D对单颗粒破碎过程进行分析,并与试验数据对比,验证了数值程序的可靠性;随后扩展到大颗粒粒径,分析了其单破碎强度及破碎能量。结果表明:在同类试验条件下,不同材料所得的分形维数是不同的;不同粒径砂岩的破碎程度均大于泥岩;单颗粒破碎强度具有明显的尺寸效应;单颗粒破碎强度与破碎能量均可通过分形维数与颗粒粒径预测得出;修正后的Weibull模量也可通过分形维数得出;数值模拟结果与试验结果及预测结果基本一致;大颗粒粒径单颗粒破碎强度模拟结果与预测结果基本一致,破碎能量稍有差异,需进一步试验验证。研究成果可为获取大粒径粗粒土的单颗粒强度与变形特性提供参考。 展开更多

关键词 尺寸效应 分形维数 单颗粒破碎强度 破碎能量 WEIBULL分布 数值模拟

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高岭土微粒固载成核微生物固化粗砂强度 被引量：16

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作者 马国梁 何想 +4 位作者 路桦铭 吴焕然 刘汉龙 楚剑 肖杨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期290-299,共10页

提出一种基于微粒固载成核的微生物固化技术(MICPMPIN),用于改善微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化粗砂的力学特性,即在灌浆前给菌液中加入一定量的高岭土形成微生物固载胶体,然后将微生物固载胶体与反应液混合形成MICP浆体(MICPCS),利用... 提出一种基于微粒固载成核的微生物固化技术(MICPMPIN),用于改善微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化粗砂的力学特性,即在灌浆前给菌液中加入一定量的高岭土形成微生物固载胶体,然后将微生物固载胶体与反应液混合形成MICP浆体(MICPCS),利用自重渗流法加固粗砂。试验结果表明新型MICPMPIN固化粗砂的强度比传统MICP固化粗砂的强度高。其他条件相同时,MICPMPIN固化粗砂的强度随高岭土掺量的增加而增加,随微生物固载胶体含量的增大而增加,且每间隔1次灌入MICPCS时固化粗砂的强度较高。高岭土本身提供的胶结强度不能使砂柱成型,可忽略不计,其作用主要是辅助成核,增加有效碳酸钙沉淀量,并减小试样孔隙比从而增强固化粗砂的效果。MICPMPIN固化粗砂的湿强度也大于传统MICP固化粗砂的湿强度,且高岭土的掺入显著增强了固化粗砂的抗软化能力。 展开更多

关键词 MICP 粗砂 高岭土 MICP浆体 微粒固载成核

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