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崔新壮教授团队在传感型土工合成材料研究方面取得新进展
发布时间:2019年08月14日 15:49    作者:    点击:[]

    近日,岩土工程领域国际三大顶级期刊之一的Canadian Geotechnical Journal发表了兴发国际娱乐力学系崔新壮教授团队的研究成果“A strain softening model evaluating geobelt-clay interaction validated by laboratory tests of sensor-enabled geobelts”。

该研究以该课题组研发的传感型土工合成材料(Sensor-enabled Geosynthetics,简称SEG)为研究对象,建立了粘土中筋土作用的软化响应本构模型,并推导了SEG在粘土中的拉拔荷载传递方程。利用SEG的变形自检测功能揭示了其在拉拔过程中的变形分布情况,同时对筋土作用的软化响应本构模型进行了验证。研究发现,考虑了筋土软化作用的荷载传递方程与拉拔试验的实验结果吻合较好。SEG的变形自检测结果与计算结果相吻合,揭示了筋材在拉拔过程中的变形分布规律。该研究进一步表明SEG在土体内部变形实时监测与应力反算方面具有重要的科学意义与工程价值。

    

土工合成材料在国际上被称为继木材、水泥、钢材之后的第四大建筑材料,被广泛应用于交通、土木、水利等基础设施建设。崔新壮教授团队近年来将传统的土工合成材料智能化,研发了传感型土工合成材料(SEG),兼具传感和加固功能。该材料以高密度聚乙烯(HDPE)为基体、超导电炭黑为导电填料研制而成,具有导电聚合物的拉敏效应。所谓拉敏效应是指在外部拉力作用下,材料的导电性能由低阻向高阻发生转变的过程。利用拉敏效应,通过测试材料的电阻变化即可实现其变形的自检测。与传统的土体内部变形手段相比,传感型土工合成材料具有寿命长、量程大、成本低、能够实现分布式测量等诸多优点,目前已成功实现了产业化。崔新壮教授团队以SEG为核心,提出了路基健康诊断与安全预警理论,研发了路基变形监测系统,已在多条高速公路工程中成功应用,取得了良好效果,王景全和杜彦良院士等评价该成果 “达到国际领先水平”。目前在该方向已授权国内发明专利6项,国际专利1项,编制规范1部,工法1项,在Canadian Geotechnical JournalGeotextiles and GeomembranesJournal of Material in Civil Engineering (ASCE)Construction and Building Materials等顶级期刊发表论文7篇。

以上研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重点研发计划等项目的资助。

论文连接:https://www.nrcresearchpress.com/doi/abs/10.1139/cgj-2018-0560#.XUAinOnitPY

其余论文列表:

1.      Cui, X.Z., Jin, Q., Cui, S.Q., Wang, Y.L., Zhang, L., Wang, Z.X. (2018). Laboratory tests on the engineering properties of sensor-enabled geobelts (SEGB). Geotextiles and Geomembranes, 46: 66-76.

2.      Cui, X.Z., Wang, Y.L., Liu, K.W. Wang, X.Z., Jin, Q., Zhao, M.L., Cui, S.Q. (2019). A simplified model for evaluating the hardening behaviour of sensor-enabled geobelts during pullout tests. Geotextiles and Geomembranes, 47: 377-388.

3.      Li, J., Cui, X.Z., Jin, Q., Su, J.W., Cui, S.Q., Wang, Y.L. (2018). Laboratory investigation of the durability of a new smart geosynthetic material. Construction and Building Material, 169: 28-33.

4.      Cui, X.Z., Cui, S.Q., Lu, T., Zhang, L., Wang, Y.L., Li, J. (2018). Evaluation of the performance of sensor-enabled geobelts after cyclic loading. Construction and Building Material, 185: 414-422.

5.      Cui, X.Z., Li, J., Su, J.W., Jin, Q., Wang, Y.L., Cui, S.Q. (2019). Effect of temperature on mechanical performance and tensoresistivity of a new sensor-enabled geosynthetic material. Journal of Material in Civil Engineering, 31(6): 04019060.

6.      Cui, X.Z., Cui, S.Q., Wang, Y.L., Li, J. (2018). Laboratory tests on the engineering properties of sensor-enabled geobelts (SEGB)”- A reply to the discussion. Geotextiles and Geomembranes, 46: 681-683.

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