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拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

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中国科学：技术科学 2024年第9期54卷 1821-1836页

作者：肖鹏缪林昌郑海忠雷利剑东南大学交通学院岩土工程研究所南京211189

超材料混凝土是具有弹性波带隙特性的新型复合材料,但因较高的带隙频率和较窄的带隙宽度使其在以低频振动控制为主的工程应用上受到很大限制.首先,本文基于局域共振理论,提出了一种新型三组元水泥基拟声子晶体模型,据此研发出拟声子晶... 详细信息

超材料混凝土是具有弹性波带隙特性的新型复合材料,但因较高的带隙频率和较窄的带隙宽度使其在以低频振动控制为主的工程应用上受到很大限制.首先,本文基于局域共振理论,提出了一种新型三组元水泥基拟声子晶体模型,据此研发出拟声子晶体超材料混凝土.其次,计算和分析了拟声子晶体超材料混凝土的能带结构、带隙机理和频率响应函数,并开展了拟声子晶体超材料混凝土的室内试验.最后,用研发出的拟声子晶体超材料混凝土制备了拟声子晶体超材料混凝土地铁道床,并应用到实际地铁工程中以解决地铁运营过程中产生的低频振动问题.结果表明,拟声子晶体超材料混凝土在200 Hz频段内打开了6个低频带隙,在带隙频率范围内,衰减值大多都在10 dB以上,衰减效果较好;拟声子晶体超材料混凝土地铁道床在200 Hz频段内具有显著的低频减振效果,隧道壁三分之一倍频程插入损失的最大值为13.22 dB,隧道壁铅垂向最大Z振级差值为5.052 dB,隧道壁铅垂向最大分频振级差值为5.926 dB,4~200 Hz频段内铅垂向分频振级差值平均值为5.74 dB,低频减振效果明显.本文的相关研究成果为地铁工程和其他工程建设中解决低频振动难题提供了新的技术途径,突破了土木工程结构的传统减振控制技术.

关键词：拟声子晶体模型拟声子晶体超材料混凝土局域共振理论低频带隙地铁道床减振性能

一种新型二维三组元水泥基拟声子晶体复合材料的低频带隙特性与应用

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复合材料学报 2024年第10期 5607-5621页

作者：肖鹏缪林昌郑海忠雷利剑东南大学交通学院

为了拓宽混凝土超材料的弹性波带隙宽度和数量，本文基于局域共振理论设计了一种新型二维三组元水泥基拟声子晶体。首先，采用有限元方法计算和研究了该新型二维三组元水泥基拟声子晶体的能带结构、振动模态、位移场和衰减特性。其次，... 详细信息

为了拓宽混凝土超材料的弹性波带隙宽度和数量，本文基于局域共振理论设计了一种新型二维三组元水泥基拟声子晶体。首先，采用有限元方法计算和研究了该新型二维三组元水泥基拟声子晶体的能带结构、振动模态、位移场和衰减特性。其次，分析了带隙形成机制和影响因素，并根据质量-弹簧系统模型推导了带隙范围的理论估计式。最后，将该水泥基拟声子晶体应用到地铁道床上，分析了水泥基拟声子晶体地铁道床的减振性能。结果表明：该新型二维三组元水泥基拟声子晶体在200 Hz频段内打开了5条低频带隙，在带隙频率范围内，衰减值大多都在10 dB以上，衰减效果较好；带隙的打开与各原胞的振动特征呈现出对应关系，因特定原胞的平移振动触发，由特定原胞与基体的耦合作用的强度所控制；散射体材料的密度、包裹层材料的弹性模量及厚度是影响其带隙的主要因素；由新型二维三组元水泥基拟声子晶体组成的水泥基拟声子晶体地铁道床在1～200 Hz频段内的振动加速度均小于普通混凝土地铁道床，最大插入损失为10.22 dB，插入损失平均值为8.76 dB，具有显著的减振性能。

关键词：混凝土超材料拟声子晶体局域共振低频带隙地铁道床减振性能

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生物矿化固沙长效性分析

岩土力学 2024年

作者：缪林昌王恒星孙潇昊吴林玉郭薪范广才东南大学交通学院岩土工程研究所

荒漠化土地大量分布是沙尘天气频发的根源之一。为有效防沙固沙，需要解决两个关键难题，一是把沙尘固定住，防止沙尘飞起；二是长效固沙，提高固沙的长效性。生物矿化方法是解决长效固沙的一种创新技术。本文通过室内试验和现场验证，... 详细信息

荒漠化土地大量分布是沙尘天气频发的根源之一。为有效防沙固沙，需要解决两个关键难题，一是把沙尘固定住，防止沙尘飞起；二是长效固沙，提高固沙的长效性。生物矿化方法是解决长效固沙的一种创新技术。本文通过室内试验和现场验证，证明生物矿化技术实现长效固沙的可行性和适用性。研究包括脲酶活性试验、钙化试验、固沙风蚀试验等，分析了脲酶活性、胶凝液浓度、pH值、灌注次数、灌注量、温度对生物矿化固沙效果的影响，在此基础上提出了生物矿化-植物-栅栏的联合固沙技术体系，并通过生物矿化固沙风洞试验和现场工程固沙效果进行验证分析，验证表明联合固沙技术体系的固沙长效性。

关键词：荒漠化脲酶胶凝液生物矿化固沙联合固沙

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Soil Mechanics 土力学英文

丛书名：普通高等教育十二五规划教材

2013年

作者：缪林昌王非

本书根据国内相关的技术规范和土木工程专业土力学教学要求，参照国外原版英文教材编写而成，主要内容包括土的基本特性，结构特征，物理、化学和力学性质，有效应力原理，以及渗流、固结、沉降计算、边坡稳定和地基承载力和相关计算的... 详细信息

ISBN: (纸本)9787502461492

本书根据国内相关的技术规范和土木工程专业土力学教学要求，参照国外原版英文教材编写而成，主要内容包括土的基本特性，结构特征，物理、化学和力学性质，有效应力原理，以及渗流、固结、沉降计算、边坡稳定和地基承载力和相关计算的数学模型等。每章均配有一定数量的习题，……

关键词：工业技术建筑科学土力学、地基基础工程

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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汇雅图书（南通市图书馆）

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落水洞上覆路堤土工加筋设计新方法

东南大学学报（自然科学版） 2009年第6期39卷 1217-1221页

作者：王非缪林昌东南大学岩土工程研究所南京210096

为了改变由于土工织物的存在抑制了落水洞上覆路堤土不均匀变形,使得路堤中的土拱效应和剪应力不能完全发展的问题,提出了基于不完全发展的土拱效应的设计方法.首先根据Handy的土拱为最小主应力拱的假设,利用摩尔圆推导出了在土工织物... 详细信息

为了改变由于土工织物的存在抑制了落水洞上覆路堤土不均匀变形,使得路堤中的土拱效应和剪应力不能完全发展的问题,提出了基于不完全发展的土拱效应的设计方法.首先根据Handy的土拱为最小主应力拱的假设,利用摩尔圆推导出了在土工织物不同挠曲变形时土中剪应力的计算方法.然后将其与土拱效应的计算理论相结合提出了不完全发展的土拱效应计算公式.最后考虑不同的填土高度,以不完全发展的土拱效应计算理论为基础得到土拱高度确定方法.利用数值分析和本文方法以及现有的设计方法分别计算同一算例,结果表明,所提出的方法与数值分析计算结果更为接近.这证明在用土工织物加固落水洞上覆路堤时考虑土中剪应力的不完全发展更符合工程的实际情况.

关键词：土工织物落水洞不完全发展的剪应力不完全发展的土拱效应土拱高度

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非饱和土的本构模型研究

岩土力学 2007年第5期28卷 855-860页

作者：缪林昌东南大学岩土工程研究所南京210096

引用平均土骨架应力的概念,研究推导出非饱和土的刚度参数随吸力变化而变化的关系式,进而推导得到用平均土骨架应力表述的非饱和土LC屈服面函数以及硬化规律。从土力学原理推导,得到土样由于在净应力和吸力作用下产生体积变形引起土样... 详细信息

引用平均土骨架应力的概念,研究推导出非饱和土的刚度参数随吸力变化而变化的关系式,进而推导得到用平均土骨架应力表述的非饱和土LC屈服面函数以及硬化规律。从土力学原理推导,得到土样由于在净应力和吸力作用下产生体积变形引起土样饱和度变化的关系式。由平均土骨架应力推广,得到三轴应力状态的椭圆屈服函数,这一非饱和土本构模型的优点在于考虑了应力作用后土样饱和度的变化,通过对已有试验数据的初步验证,表明提出的非饱和土本构模型的合理性和适用性。

关键词：非饱和土土本构模型饱和度 LC屈服硬化规律

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基于随机场理论的地基概率沉降分析

岩土工程学报 2010年第7期32卷 1059-1064页

作者：张继周缪林昌东南大学岩土工程研究所江苏南京210096

将土性参数中的压缩模量建模为随机场而非传统意义上的随机变量,利用随机场的局部平均理论,确立了计算参数由点特性过渡到空间平均特性的方差计算方法。结合目前基础设计中主流的沉降计算方法(分层总和法),推导了能够反映土性参数空间... 详细信息

将土性参数中的压缩模量建模为随机场而非传统意义上的随机变量,利用随机场的局部平均理论,确立了计算参数由点特性过渡到空间平均特性的方差计算方法。结合目前基础设计中主流的沉降计算方法(分层总和法),推导了能够反映土性参数空间变化特性的基础沉降表达式,地基土分单层和多层两种情况;在假定自相关函数的条件下,利用5点Gauss积分,实现了基础沉降概率反映特性的一次二阶矩分析,进而提出了基础沉降的概率预报方法及给定沉降控制标准下的可靠性分析步骤;避免了随机场模拟的复杂性和Monte-Carlo抽样的庞大计算量,实现了与通常计算方法相互兼容的目的,便于一般工程设计人员所采用。最后,通过一个工程算例再现了此方法的分析过程和适用性。这对岩土工程的风险评价和可靠度分析具有重要的应用价值。

关键词：随机场理论局部平均可靠性分析地基沉降压缩模量

盾构隧道邻近建筑物施工的地面变形分析及预测

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东南大学学报（自然科学版） 2013年第4期43卷 856-862页

作者：朱逢斌缪林昌东南大学岩土工程研究所南京210096 苏州科技学院土木工程学院苏州215011

为了研究盾构隧道开挖对既有建筑物周边地面沉降的影响,采用考虑隧道-土体-建筑物共同作用的三维有限元计算法,对其进行敏感性因素分析,并根据经验公式对考虑建筑刚度约束作用的地面挠曲变形进行预测.研究结果表明,地面既有建筑物对盾... 详细信息

为了研究盾构隧道开挖对既有建筑物周边地面沉降的影响,采用考虑隧道-土体-建筑物共同作用的三维有限元计算法,对其进行敏感性因素分析,并根据经验公式对考虑建筑刚度约束作用的地面挠曲变形进行预测.研究结果表明,地面既有建筑物对盾构隧道施工诱发的地面沉降具有一定的约束作用,且建筑物的基础形式、刚度和长宽比、隧道埋深、隧道与建筑物的夹角和侧向偏心距等均对该约束作用产生了不同程度的影响效应.考虑建筑刚度的经验公式能方便地预测地面的挠曲变形;但由于没有考虑建筑物的自重作用,该经验公式放大了建筑刚度对地面变形的约束效应.

关键词：盾构隧道既有建筑物共同作用三维有限元方法敏感性因素地表沉降挠曲比

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非饱和压实膨胀土渗透特性的试验研究

岩土力学 2011年第7期32卷 2007-2012页

作者：崔颖缪林昌东南大学岩土工程研究所南京210096

压实膨胀黏土常用于防止填埋场中固体废物产生二次污染,或作为核废料处置库通道隔绝层,这主要取决于压实膨胀黏土衬垫层或隔离层的防渗特性,而这种压实膨胀黏土层通常又呈现出非饱和特性。基于GDS非饱和土三轴试验系统,开发拓展其试验功... 详细信息

压实膨胀黏土常用于防止填埋场中固体废物产生二次污染,或作为核废料处置库通道隔绝层,这主要取决于压实膨胀黏土衬垫层或隔离层的防渗特性,而这种压实膨胀黏土层通常又呈现出非饱和特性。基于GDS非饱和土三轴试验系统,开发拓展其试验功能,研究直接测量压实膨胀黏土的水渗透系数的试验方法,同时结合电镜扫描试验,从微观角度定量分析压实膨胀黏土渗透过程中产生的微观、宏观变化特征。结果表明,压实膨胀黏土在渗透过程中产生的体积变形主要是由于土孔隙中气体被压缩、孔隙微结构发生变化的结果;压实膨胀黏土水渗透系数受吸力、围压、干密度、饱和度等因素控制。

关键词：压实膨胀黏土非饱和土渗透特性微结构