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一种新型冻土可视化试验系统及其在冻融试验中的应用

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岩石力学与工程学报 2020年第8期39卷 1671-1681页

作者：周永毅张建经西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为了提高冻土试验系统的控温精度、实现分凝冰发育过程的实时监测,基于固态制冷技术和线阵CCD(Charge Coupled Device)扫描成像技术,研发一种新型冻土可视化试验系统。该系统的核心部件包括固态控温模块和CCD可视化模块。在固态控温模块... 详细信息

为了提高冻土试验系统的控温精度、实现分凝冰发育过程的实时监测,基于固态制冷技术和线阵CCD(Charge Coupled Device)扫描成像技术,研发一种新型冻土可视化试验系统。该系统的核心部件包括固态控温模块和CCD可视化模块。在固态控温模块中,引入人工神经网络对控温算法的控制参数进行优化选取,使得试验系统对控温对象的温度状态具备自适应调节能力。而在CCD可视化模块中,使用CCD感光元件构建了操作简便、成像精度高的线阵扫描结构,其最高分辨率可达4 800 dpi×4 800 dpi。性能测试结果显示系统的恒温控制精度为±0.002℃。在变温幅度为0.05℃的控温过程中,其温度过冲只有0.009℃;当变温幅度增加至0.5℃时,其温度过冲仅为0.089℃。而在线性降温过程中(降温速率-1.2℃/h),其控温误差未超过±0.01℃。在此基础上,开展正弦温度波动下的应用试验。从试验结果上看,该系统运行稳定、控温精度高,可视化模块可观测到0.5mm宽度的分凝冰发育过程。并且所得数据表明土体过冷过程和冻融历史对温度场、分凝冰发育状态存在显著影响。因此,当前冻胀试验中为了消除过冷影响而采取的预冻结处理方式会改变土样的初始状态,从而影响土体冻胀特性的评估结果;而且所采取的单次冻结的试验方式无法反应冻融历史对冻胀特性的影响,尤其是对于室内重塑土样。相关研究有待深入,而该试验系统为开展此类研究提供了条件。

关键词：土力学固态制冷冻融循环线阵CCD 变温控制冻土

斜坡基底软土桩–网复合地基变形特性离心试验研究

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岩石力学与工程学报 2018年第1期37卷 209-219页

作者：刘飞成张建经西南交通大学岩土工程系四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

为探究斜坡基底软土–桩网复合地基的变形特性,以沿海铁路线某深厚软土地基断面为原型,开展比尺为1∶100室内离心模型试验。通过对试验数据的整理分析,结果表明:(1)路堤顶部两侧的竖向和横向位移、两侧沉降差在运营期都有明显增长,但竖... 详细信息

为探究斜坡基底软土–桩网复合地基的变形特性,以沿海铁路线某深厚软土地基断面为原型,开展比尺为1∶100室内离心模型试验。通过对试验数据的整理分析,结果表明:(1)路堤顶部两侧的竖向和横向位移、两侧沉降差在运营期都有明显增长,但竖向和横向位移主要产生于路堤施工阶段,而沉降差基本产生于运营期内;(2)加筋垫层对其下方的地基表层横向位移有明显约束。地基右侧土体的竖向和横向位移关于路堤中心不对称,表现为右侧大于左侧,地基表面呈现出明显偏向斜坡外侧的非对称"沉降盆";(3)斜坡桩和悬浮桩的桩顶竖向和横向位移明显大于平台桩,平台桩潜在破坏模式为弯拉或弯剪破坏,斜坡桩为倾斜破坏,悬浮桩为倾斜+横移破坏;(4)桩发生明显上刺和下刺现象,且淤泥质黏土表现出流体特性发生绕桩横向流动。

关键词：桩基工程斜坡基底软土离心模型试验桩–网复合地基变形特性

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桩板式抗滑挡墙地震响应的振动台试验研究

岩土力学 2013年第3期34卷 743-750页

作者：曲宏略张建经西南交通大学土木工程学院成都610031

汶川地震路基震害调查表明,在顺层或堆积体边坡中的桩板式抗滑挡墙具有良好的抗震性能。为了更好地了解该结构的抗震性能和优化抗震设计方法,以大型振动台模型试验为手段对其进行研究。为明确地震作用下桩板式抗滑挡墙的地震响应特性,... 详细信息

汶川地震路基震害调查表明,在顺层或堆积体边坡中的桩板式抗滑挡墙具有良好的抗震性能。为了更好地了解该结构的抗震性能和优化抗震设计方法,以大型振动台模型试验为手段对其进行研究。为明确地震作用下桩板式抗滑挡墙的地震响应特性,试验采用缩尺的卧龙台站实测地震波对模型激励。试验结果揭示了土压力沿桩身分布规律、桩体位移和边坡岩土体加速度的地震响应特征。研究表明,地震土压力沿桩身呈非线性分布,竖向地震荷载对水平加速度有放大效果。所以,双向加载时的地震土压力比水平单向加载时大,但二者差距在地震基本烈度Ⅶ、Ⅷ度区域不显著。滑坡推力、滑床对桩的土体抗力和桩身位移均与输入地震动峰值加速度成正比,即随着地震动峰值加速度的增加,加速度放大比增大;滑动面材料剪切强度折减,滑坡推力、土体抗力和抗身位移均增大,且增大速率加快。此外,结合试验成果,建议了桩板式抗滑挡墙设计时地震综合影响系数Cz的合理取值,对应地震基本烈度Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度区分别为0.2、0.35、0.4。试验结果有助于揭示该结构抗震机制,也为其抗震设计提供了可靠依据。

关键词：桩板式抗滑挡土墙振动台试验动力响应抗震设计

重力式挡墙基于位移的抗震设计方法研究——大型振动台模型试验研究

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岩土工程学报 2012年第3期34卷 416-423页

作者：张建经韩鹏飞西南交通大学土木工程学院岩土工程系四川成都610031

基于位移的设计方法是岩土工程抗震领域的前沿课题。以大型振动台模型试验为手段,研究重力式挡土墙的位移计算模型,能够为挡土墙基于位移的抗震设计提供支撑。首先系统介绍了实验方案,包括实验装置、模型设计、测试方案、地震波输入及... 详细信息

基于位移的设计方法是岩土工程抗震领域的前沿课题。以大型振动台模型试验为手段,研究重力式挡土墙的位移计算模型,能够为挡土墙基于位移的抗震设计提供支撑。首先系统介绍了实验方案,包括实验装置、模型设计、测试方案、地震波输入及加载制度。然后,研究了不同地震烈度下重力式挡墙墙体位移及位移模式的变化规律,阐述了土压力分布及其与位移的变化关系,并以Newmark滑块及Zeng和Steedman转动块理论为基础,构建了计算地震下重力式挡墙滑移位移及转动位移模型。经比较振动台模型试验与既有滑移位移经验公式结果,提出Whitman和Liao的均值拟合法适合用于计算重力式挡土墙的滑移位移量。最后,对重力式挡墙基于位移的抗震设计流程进行了归纳。

关键词：位移设计方法重力式挡土墙大型振动台模型试验位移计算模型

多级框架锚索和抗滑桩联合作用下边坡抗震性能的振动台试验研究

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岩土力学 2017年第2期38卷 462-470页

作者：付晓张建经周立荣西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

基于原型边坡设计了大型振动台模型试验,通过监测锚索轴力、桩身土压力、坡体加速度和坡面位移时程,研究多级锚索框架梁与双排抗滑桩组合结构加固含软弱夹层岩质边坡的地震动力特性。试验结果表明:在0.15g El Centro地震波激振时锚索预... 详细信息

基于原型边坡设计了大型振动台模型试验,通过监测锚索轴力、桩身土压力、坡体加速度和坡面位移时程,研究多级锚索框架梁与双排抗滑桩组合结构加固含软弱夹层岩质边坡的地震动力特性。试验结果表明:在0.15g El Centro地震波激振时锚索预应力产生损失,最大损失比为23%,建议对变形等级要求较高的边坡在锚索抗震设计时适当提高预应力初始值1.2~1.3倍;沿边坡不同高度布置的锚索其轴力响应峰值几乎同一时刻到达,而峰值增加比例呈现出空间非一致性,在锚索抗震设计时应以坡体中部抗滑桩为界将边坡分为上、下区分别考虑;坡脚抗滑桩受荷段、锚固段土压力均随着输入地震波峰值加速度的增加而增大,主动土压力分布规律将由"上小下大"转变成"上大下小"的形状,被动土压力Ⅰ、Ⅱ区的分界点将向桩体下部发展;锚索与抗滑桩在地震时表现为协同工作机制,工程设计中要充分考虑地震效应对桩锚下滑力分担比的影响。该研究成果可为更加合理地考虑地震区锚索框架梁与抗滑桩组合支护结构的设计提供指导。

关键词：锚索预应力损失协同工作抗滑桩抗震设计

基于碱/尿素溶解体系的壳聚糖基复合支架的3D打印及性能研究

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基于碱/尿素溶解体系的壳聚糖基复合支架的3D打印及性能研究

作者：姚经经吉林大学

学位级别：硕士

研究目的:骨生物支架的制备是骨组织工程的关键。理想的骨生物支架需要适当的表面粗糙度、表面渗透性、多孔的内部结构、合适的机械性能和降解性等理化性质,及良好的生物相容性、一定的骨传导性和骨诱导性等生物学特性。镁离子可以通过... 详细信息

研究目的:骨生物支架的制备是骨组织工程的关键。理想的骨生物支架需要适当的表面粗糙度、表面渗透性、多孔的内部结构、合适的机械性能和降解性等理化性质,及良好的生物相容性、一定的骨传导性和骨诱导性等生物学特性。镁离子可以通过调节骨代谢及其免疫微环境,促进血管形成,从而有利于血管化骨组织的再生。壳聚糖(Chitosan,CS)是一种天然的阳离子多糖,有良好的生物相容性、可降解性、促凝血和抗菌作用,碱/尿素溶解体系的发现,进一步优化了CS的性能,如优良的力学性质,均一稳定的结构,并可通过单纯的温度变化实现凝胶化等。羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)是骨组织的主要无机成分,具有良好的生物相容性和骨传导性,在骨修复和再生中有着天然的优势。本文旨在通过碱/尿素溶解体系溶解CS,以CS为基体,HA为主体成分,氧化镁(Magnesium oxide,MgO)提供镁离子并作为活性分子,结合3D打印技术,制备出一种具有良好成骨活性和抗菌性能的骨生物支架。研究方法:1.利用碱/尿素溶解体系溶解CS,通过3D打印和冷冻干燥技术,制备不同MgO质量分数(0%、0.25%、0.5%、0.75%和1%)的MgO-HA/CS复合支架。2.通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察复合支架的表面形貌及元素分布;通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及X射线衍射(XRD)对复合支架的化学基团和物相进行分析;通过孔隙率、水接触角、吸水率、机械性能、降解性等对支架的理化性能进行表征;通过电感耦合等离子体光谱(ICP)检测镁离子的释放。3.用细胞活死染色和CCK-8法评估支架的生物相容性;采用碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)染色的方法评估支架的成骨活性;采用平板菌落计数的方法检测支架的抗菌性能。研究结果:1.成功制备了不同MgO质量分数的MgO-HA/CS复合支架。2.五组复合支架表面粗糙,内部孔隙互相连接,孔隙率约为64%-69%,孔径500-600μm,镁离子分布均匀;MgO、CS和HA的化学基团和晶体结构未发生明显改变;五组支架的水接触角均小于30°,吸水率155%-168%,复合支架具有良好的亲水性;压缩模量2.99-4.13 MPa,压缩强度0.30-0.39 Mpa,满足非承重骨的机械强度要求;支架的降解率随着MgO的加入逐渐增大,可以较长时间释放Mg,并且Mg的浓度保持在细胞耐受范围之内。3.复合支架均具有良好的生物相容性,且0.5MgO-HA/CS组支架促细胞增殖作用和成骨活性最为明显;复合支架的抗菌效果随着MgO含量的增加而增强。研究结论:本文通过碱/尿素溶解体系、3D打印技术和冷冻干燥技术成功制备了不同MgO质量分数的MgO-HA/CS复合支架,综合评价五组支架的理化性质、生物相容性、成骨活性和抗菌性,发现0.5MgO-HA/CS组支架具有最优异的综合性能,是具有潜力的骨支架材料。

关键词：镁离子壳聚糖羟基磷灰石碱/尿素溶解体系 3D打印

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疫情背景下我国商业健康险地区需求差异研究

疫情背景下我国商业健康险地区需求差异研究

作者：李经经安徽财经大学

学位级别：硕士

地基条件对挡土墙地震土压力影响的振动台试验研究

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岩土工程学报 2012年第7期34卷 1227-1233页

作者：曲宏略张建经西南交通大学土木工程学院岩土工程系四川成都610031

地震土压力研究是挡土墙抗震设计的核心内容。汶川地震震害调查发现建于土质地基上的挡土墙较建于岩质上的更易发生震害,因此,研究地基条件对挡土墙地震土压力的影响是十分必要的,然而目前许多国家的铁路或公路抗震设计规范中未包含地... 详细信息

地震土压力研究是挡土墙抗震设计的核心内容。汶川地震震害调查发现建于土质地基上的挡土墙较建于岩质上的更易发生震害,因此,研究地基条件对挡土墙地震土压力的影响是十分必要的,然而目前许多国家的铁路或公路抗震设计规范中未包含地基条件对挡土墙地震土压力的影响。鉴于此,为了深入了解地基条件对挡土墙地震土压力的影响,利用大型振动台试验这一最能直接反映地震响应特征的动力研究手段,就地基条件对挡土墙地震土压力的分布形式、合力大小、合力作用点位置的影响开展研究,并把实测结果与几个国家的抗震设计规范进行了对比,提出了挡土墙的抗震设计建议。

关键词：土压力地基条件地震抗震设计

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木质纤维素转化制备含氧液体燃料

木质纤维素转化制备含氧液体燃料

作者：史经经安徽理工大学

学位级别：硕士

随着化石能源的日渐枯竭以及环境污染的不断加剧,开发利用可再生清洁能源已经在全球引起了广泛关注。生物质作为自然界中典型含碳可再生资源,具有成本低、碳中性、生长周期短和原料丰富等优势。近年来,国内外研究机构在生物质利用方面... 详细信息

随着化石能源的日渐枯竭以及环境污染的不断加剧,开发利用可再生清洁能源已经在全球引起了广泛关注。生物质作为自然界中典型含碳可再生资源,具有成本低、碳中性、生长周期短和原料丰富等优势。近年来,国内外研究机构在生物质利用方面做了大量研究工作。主要包括通过生物精炼以及化学催化方法将生物质转化成各种高附加值平台化合物以及高热值液体燃料,为化学品和油品燃料的大量供应提供了可能,被认为是缓解能源危机,改善环境问题最有效途径之一。木质纤维素是地球上最丰富的生物质来源,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。但由于木质纤维素结构的复杂性以及异质性,其往往作为廉价燃料直接燃烧利用,这造成了资源浪费和环境污染。基于木质纤维素生物质的高效开发利用,本文针对木质纤维素主要组分(木质素,纤维素)高效转化制备高热值含氧燃料构建了有效的协同催化体系,并揭示了反应物分子在催化剂表面的吸附活化机制。(1)针对木质素解聚过程中反应条件苛刻,反应中间体再聚合,关键化学键及官能团吸附活化机制不清晰等问题。本文设计W-Ni-Mo/海泡石(SEP)三金属催化剂,构建金属位点与酸性位点协同催化机制,通过耦合超临界乙醇反应体系,在280 C条件下连续反应4 h,实现木质素高效转化为富含酚类单体的高热值(32.37 MJ/kg)液体产物,其中液体产物收率为39.56%。并实现了对愈创木酚和乙氧基苯酚高附加值单体的高选择性,产率分别达到42.18和62.13 mg/g木质素。采用N吸附-脱附、SEM-Mapping、XRD、XPS、FTIR、NH-TPD和Py-IR等分析手段阐明了催化剂微观精细结构性质,并结合单体产物分布揭示了催化剂对反应物分子的吸附活化机理以及反应中间体转化机制。(2)基于纤维素转化过程中效率低,单体选择性差,催化机制不清晰等问题。采用具有丰富且可调节酸性位点的杂多酸为催化剂,在超临界乙醇体系下,构建酸催化醇解与乙醇原位供氢耦合体系。在最优条件下,实现纤维素转化为富含脂类单体的高热值(33.85 MJ/kg)液体产物,收率最高得到95.25%,并且高热值乙酰丙酸乙酯(EL)单体的收率高达77.05%,选择性基本保持在70%以上。通过XRD、FT-IR、NH-TPD、Py-IR一系列表征手段,阐明了杂多酸物理化学性质,并结合单体产物分布,揭示了杂多酸催化机理以及合理的EL合成路径。图[41]表[8]参[138]

关键词：木质纤维素协同催化三金属催化剂杂多酸含氧液体燃料