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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (10): 1816-1829.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.10.002
闫长斌1,2, 冯仁龙1, 覃坚鹏3, 肖翔3, 卢高明2, 杨继华4
YAN Changbin1, 2, FENG Renlong1, QIN Jianpeng3, XIAO Xiang3, LU Gaoming2, YANG Jihua4
摘要: 为了解决TBM在硬岩段开挖过程中产生的岩碴在混凝土中掺量低、应用效果差的问题,利用三维激光扫描和图像处理技术,定量分析岩碴与碎石粗骨料的形貌特征差异,并探究岩碴的不同替代方式对混凝土工作性能和力学性能的影响。研究结果表明: 1)4.75~19.00 mm粒径区间岩碴的球形度累积分布曲线变化趋势与碎石粗骨料相反,而棱角性和颗粒纹理指数变化趋势相似,且岩碴的球形度、棱角性和颗粒纹理指数分布范围更宽; 2)相同粒径区间内岩碴的平均球形度低于碎石粗骨料,而棱角性、颗粒纹理指数和三维分形维数则较高; 3)岩碴与碎石粗骨料在球形度、棱角性和三维分形维数上的差异性随着粒径的增大而增大,颗粒纹理指数先增大后减小; 4)岩碴的替代方式会对混凝土工作性能和力学性能产生显著影响,采用常规替代方式会导致混凝土性能变差,而采用小粒径替代方式时,因其较高的球形度、更复杂的棱角、颗粒纹理和几何形态,混凝土性能最佳; 5)实际工程中,建议优先采用小粒径替代方式,利用4.75~9.50 mm粒径区间的岩碴,并将替代率控制在20%以内。