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城市污泥反硝化细菌处理技术与固化应用

自然灾害学报 2023年第2期32卷 81-90页

作者：杨爱武张泊渠于军东东华大学环境科学与工程学院上海201620 天津城建大学土木工程学院天津300384

随着城市化进程加快,城市人口持续增加,生活生产中产生了越来越多的城市污泥,因此对城市污泥的处理迫在眉睫。通过向城市污泥中投入不同添加量的反硝化细菌来降低污泥中有机质、氨氮、总氮、总磷和不稳定态重金属的含量,由试验结果确定... 详细信息

随着城市化进程加快,城市人口持续增加,生活生产中产生了越来越多的城市污泥,因此对城市污泥的处理迫在眉睫。通过向城市污泥中投入不同添加量的反硝化细菌来降低污泥中有机质、氨氮、总氮、总磷和不稳定态重金属的含量,由试验结果确定最佳添加量为15 g/m3。从单一变量试验中得出温度为25℃,上覆水体的pH=6.5时最利于反硝化作用。在进行单一碳源和复合碳源的比选时,加入复合碳源比单一碳源对有机质的去除率高14.1%,最终选择复合碳源作为反硝化细菌碳的来源。利用微生物先期处理后的污泥再加入生石灰除污脱水,采用水泥作为固化材料,通过正交试验,最终选择固化土的最终配比为25%(污泥/干土)、13%水和8%水泥,其在28 d的无侧限抗压强度为550.17 kPa。处理后的污泥固化土经酸雨淋洗确定满足重金属排放标准,可作为土工材料。

关键词：城市污泥反硝化细菌污泥固化无侧限抗压强度土工材料

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排水条件下吹填软土蠕变特性

长安大学学报（自然科学版） 2023年第4期43卷 29-39页

作者：杨爱武杨少朋张兆杰东华大学环境科学与工程学院上海201620 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384

为深入了解排水条件下吹填软土的蠕变变形和黏滞特性变化规律,对沿海地区软土地基的长期沉降进行合理预测。以天津滨海吹填软土为研究对象,利用三轴流变仪开展一系列的蠕变试验,分析不同排水条件、围压、固结比和初始静偏应力对其蠕变... 详细信息

为深入了解排水条件下吹填软土的蠕变变形和黏滞特性变化规律,对沿海地区软土地基的长期沉降进行合理预测。以天津滨海吹填软土为研究对象,利用三轴流变仪开展一系列的蠕变试验,分析不同排水条件、围压、固结比和初始静偏应力对其蠕变变形的影响,并在此基础上探讨排水条件下黏滞系数的变化规律,构建相应预测模型,同时,利用试验数据对计算结果进行验证。最后给出排水条件下考虑围压和时间等因素吹填软土蠕变变形的预测公式,构建不同蠕变变形阶段黏滞系数的预测模型,并验证模型的可行性。研究结果表明:排水和增大围压、固结比均可有效弱化吹填软土的蠕变效应,初始静偏应力的影响则存在临界值,小于该值时,蠕变变形减小,反之,蠕变变形明显;排水蠕变过程中黏滞系数随围压和固结比的增大而增大,且在小偏应力作用时,呈指数增长趋势,大偏应力作用时,增长幅度近乎线性且速率缓慢,而随初始静偏应力的增大而近乎线性减小;不同蠕变变形阶段,黏滞系数的表现存在差异性,其中线性黏弹与线性黏塑阶段,黏滞系数仅为时间函数,而非线性黏塑阶段,黏滞系数同时为时间和应力函数。研究成果可为吹填软土场地施工提供参考。

关键词：道路工程吹填软土排水条件固结比蠕变变形黏滞系数

基于SABA优化的Volterra级数空战目标机动轨迹预测

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北京航空航天大学学报 2023年第3期49卷 503-513页

作者：李战武彭明毓高春庆杨爱武徐安方诚喆空军工程大学航空工程学院西安710038 空军工程大学研究生院西安710038 中国人民解放军94582部队信阳464194

目标机动轨迹预测是空战态势感知和目标威胁评估的重要前提。针对传统目标机动轨迹预测模型复杂度大、预测精度低等问题,通过分析并结合目标机动轨迹时序数据所具备的混沌特性,引入Volterra泛函级数模型进行目标机动轨迹预测。为解决Vol... 详细信息

目标机动轨迹预测是空战态势感知和目标威胁评估的重要前提。针对传统目标机动轨迹预测模型复杂度大、预测精度低等问题,通过分析并结合目标机动轨迹时序数据所具备的混沌特性,引入Volterra泛函级数模型进行目标机动轨迹预测。为解决Volterra泛函级数模型中存在高阶核函数难以求解的问题,利用变异机制和自适应步长控制机制改进蝙蝠算法的寻优能力,进而构建了一种基于自适应蝙蝠算法(SABA)优化的Volterra泛函级数目标机动轨迹预测模型,并利用优化后不同阶数的Volterra泛函级数模型对目标未来机动轨迹进行预测。仿真实验中,通过与其他优化算法改进的Volterra泛函级数模型的预测精度对比,验证了所提预测模型的可行性,同时也说明了二阶Volterra泛函级数模型更加适用于目标机动轨迹预测。

关键词：轨迹预测 Volterra泛函级数模型核参数优化自适应蝙蝠算法截断阶数

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新型城市污泥固化土工程特性及微观机理

岩土力学 2018年第S1期39卷 69-78页

作者：杨爱武胡垚天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384

通过污泥固化技术可以将城市污泥转化为一种新型城市污泥固化土。为了研究污泥固化土工程特性,对新型城市污泥固化土进行无侧限强度试验、收缩特性试验、浸出毒性试验以及X射线衍射试验与微观结构测试。试验结果表明,城市污泥固化土无... 详细信息

通过污泥固化技术可以将城市污泥转化为一种新型城市污泥固化土。为了研究污泥固化土工程特性,对新型城市污泥固化土进行无侧限强度试验、收缩特性试验、浸出毒性试验以及X射线衍射试验与微观结构测试。试验结果表明,城市污泥固化土无侧限抗压强度随期龄增加而增长,28 d后基本稳定;新型城市污泥固化土的线缩率随龄期的增大而增大,且28 d后趋于稳定值;与消化后城市污泥相比,城市污泥固化土中的浸出毒性明显减少,重金属浸出量均符合国家规范要求。消化城市污泥衍射峰中氢氧化钙峰值很高,但随着养护期龄的增长,城市污泥固化土中氢氧化钙的衍射峰值减小,碳酸钙的衍射峰值增大,说明固化土各成分反应越充分,强度越高。微结构测试研究表明,污泥固化土SEM图像中有大量的纤维状物质联结着土颗粒和颗粒团块,形成土骨架纤维的交互空间结构,提高了土体强度。

关键词：城市污泥固化土收缩特性浸出毒性微观机理

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天津软黏土触变特性研究

工程地质学报 2023年第5期31卷 1528-1534页

作者：杨爱武杨少朋张静郎瑞卿东华大学环境科学与工程学院中国上海201620 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室中国天津300384

软黏土的触变性对于实际工程设计和施工具有重要意义。为了分析天津地区软黏土触变性,本文基于正交试验研究了含水率、矿粉含量和pH值对其十字板强度和触变强度比率等指标的影响。试验结果表明:影响天津软黏土触变强度比率的主次因素依... 详细信息

软黏土的触变性对于实际工程设计和施工具有重要意义。为了分析天津地区软黏土触变性,本文基于正交试验研究了含水率、矿粉含量和pH值对其十字板强度和触变强度比率等指标的影响。试验结果表明:影响天津软黏土触变强度比率的主次因素依次为含水率、矿粉含量、pH值;软黏土的触变强度比率随含水率的增大而呈指数增大;随矿粉含量增大而呈接近线性减小;随pH值的增大而增大,但其增加幅度逐渐降低,且碱性比酸性环境更有利于软黏土强度的恢复;通过回归分析,建立了包含含水率、矿粉含量、pH值3个因素的天津软黏土触变强度比率预测公式,据此预测触变强度,预测结果较好。研究成果能够为工程实践提供理论参考。

关键词：软黏土触变性矿粉含量 pH值触变强度比率

干湿冻融耦合作用下碱渣固化轻质土动力特性研究

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工程地质学报 2022年第6期30卷 1962-1973页

作者：杨爱武王斌彬姜帅东华大学环境科学与工程学院上海201620 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384

为研究复杂气候条件对碱渣固化轻质土动力特性的影响,针对碱渣固化轻质土开展了干湿冻融耦合作用下的动三轴试验。试验结果表明:碱渣固化轻质土累积应变曲线展示出3种不同形态,即稳定型、临界型和破坏型;固化土轴向应变随着干湿冻融耦... 详细信息

为研究复杂气候条件对碱渣固化轻质土动力特性的影响,针对碱渣固化轻质土开展了干湿冻融耦合作用下的动三轴试验。试验结果表明:碱渣固化轻质土累积应变曲线展示出3种不同形态,即稳定型、临界型和破坏型;固化土轴向应变随着干湿冻融耦合次数的增加和冻结温度的下降而增大,其中前3次的影响较大,在5次以后基本达到稳定;根据固化土轴向应变规律,建立了累积动应变预测模型;随着冻结温度的降低,碱渣固化轻质土动强度逐渐减小,减小趋势先快后慢,最终趋于稳定;并且随着干湿冻融循环次数增加而减小,动强度减小速率先快后慢,前3次的动强度减小量较大,5次之后变化量较小;结合动强度的发展规律,提出干湿冻融耦合次数、冻结温度与动强度的关系式,可在工程实际应用中提供一定意义上的理论指导。

关键词：碱渣固化轻质土干湿冻融耦合循环动三轴试验动力特性

带围压冻融循环下滨海重塑软土力学特性试验研究

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岩土力学 2023年第7期44卷 1863-1874页

作者：张建新马昌虎郎瑞卿孙立强杨爱武李迪天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津城建大学土木工程学院天津300384 天津大学建筑工程学院天津300072 东华大学环境科学与工程学院上海201620

滨海软土地区人工冻结工程中土体通常在一定围压下受到冻融作用进而力学性能发生改变,因此开展带围压冻融作用下土体力学特性研究具有重要意义。以天津滨海地区典型淤泥质土为研究对象,通过自主改进的温控应力路径仪,对比分析了常规无... 详细信息

滨海软土地区人工冻结工程中土体通常在一定围压下受到冻融作用进而力学性能发生改变,因此开展带围压冻融作用下土体力学特性研究具有重要意义。以天津滨海地区典型淤泥质土为研究对象,通过自主改进的温控应力路径仪,对比分析了常规无围压冻融和带围压冻融下淤泥质土力学特性差异,揭示了冻融围压、冷端温度、冻融循环次数对其超孔隙水压力、应力-应变曲线、强度及变形指标的影响,并通过电镜扫描试验揭示了冻融围压对其力学特性的影响机制。在此基础之上,采用指数函数建立了淤泥质土冻融循环作用下抗剪强度和弹性模量折减系数与上述因素的关系。结果表明:冻融围压降低了冻融后土体内孔隙大小和数量,能够在一定程度上减弱冻融对土体结构的破坏,但对其应力-应变曲线模式影响较小;随着冷端温度的降低和冻融循环次数的增加,冻融后土体强度和模量均大幅度降低;超孔隙水压力随冻融围压和冷端温度的升高及冻融次数的降低而降低。

关键词：冻融围压冻融循环应力-应变关系冷端温度

基于干湿循环与三维条件下污泥固化土邓肯-张模型研究

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中国公路学报 2023年第2期36卷 69-79页

作者：杨爱武梁振振卢力强杨少坤马锐敏东华大学环境科学与工程学院上海201620 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384

为研究城市污泥固化土作为路基填料时其在复杂应力状态下的力学特性,通过GCTS真三轴试验仪对城市污泥固化土进行不固结不排水试验,探讨其在不同干湿循环次数和中主应力比条件下的应力-应变特性和抗剪强度指标变化规律,并在三维条件下对... 详细信息

为研究城市污泥固化土作为路基填料时其在复杂应力状态下的力学特性,通过GCTS真三轴试验仪对城市污泥固化土进行不固结不排水试验,探讨其在不同干湿循环次数和中主应力比条件下的应力-应变特性和抗剪强度指标变化规律,并在三维条件下对邓肯-张模型进行了双重修正。研究结果表明:当干湿循环次数和围压一定时,污泥固化土的结构屈服应力随着中主应力比的增大而增大;当中主应力比和围压一定时,污泥固化土的结构屈服应力随着干湿循环次数的增加而降低,且干湿循环次数为3时降幅最大,干湿循环次数大于5之后土体结构屈服应力降幅较小;此外,对比污泥固化土的真三轴试验曲线与邓肯-张模型预测曲线,发现理论曲线与试验曲线存在一定差异,而通过考虑中主应力比、干湿循环次数和中、小主应力差作用的影响对污泥固化土邓肯-张模型进行2次修正,使得到的邓肯-张模型预测曲线与真三轴试验曲线基本一致,该预测曲线可准确反映污泥固化土的真实受力状态,可为其在路基工程中的应用、施工提供理论指导和预测分析。

关键词：道路工程污泥固化土真三轴试验邓肯-张修正模型干湿循环

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天津滨海重塑软黏土一维固结蠕变特性研究

地下空间与工程学报 2022年第5期18卷 1532-1538页

作者：杨爱武梁振振杨少坤仲涛东华大学环境科学与工程学院上海201620 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384

软黏土蠕变产生的长期变形严重影响建筑物及地基的安全性和稳定性,故通过设置不同预压条件模拟软黏土的初始受力状态,对重塑软黏土进行一维固结蠕变试验。研究表明:不同预压条件下,重塑软黏土一维固结蠕变历时曲线的瞬时变形较大,随着... 详细信息

软黏土蠕变产生的长期变形严重影响建筑物及地基的安全性和稳定性,故通过设置不同预压条件模拟软黏土的初始受力状态,对重塑软黏土进行一维固结蠕变试验。研究表明:不同预压条件下,重塑软黏土一维固结蠕变历时曲线的瞬时变形较大,随着加载时间的增长,土体产生缓慢的蠕变,变形量逐渐减小,最终趋于稳定;此外,软黏土一维固结蠕变等时曲线中应变随应力水平的增大而增大,曲线延伸方向逐渐向应变轴靠拢,非线性愈加明显。基于上述研究,引入时间参量t,建立了软黏土一维固结蠕变预测公式,并对公式的准确性和适用性进行验证。该公式可对软黏土地基因蠕变产生的长期变形进行预测分析,为实际工程的设计、施工提供理论指导。

关键词：固结蠕变预测模型一维结构室内试验