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气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制及土拱效应三维物质点法研究

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岩土工程学报 2024年

作者：王树英刘霆宇郑响凑张涛中南大学土木工程学院深圳大学土木与交通工程学院

开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁，而厘清开挖面失稳破坏全过程演化机理是制定灾害防控与大变形处治措施的前提。采用三维物质点法对气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制进行研究。对比盾构隧道开挖面稳定性模型试验与物质点模拟所... 详细信息

开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁，而厘清开挖面失稳破坏全过程演化机理是制定灾害防控与大变形处治措施的前提。采用三维物质点法对气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制进行研究。对比盾构隧道开挖面稳定性模型试验与物质点模拟所得极限支护力、地表沉降以及地应力分布结果，验证物质点法模拟隧道开挖面失稳大变形的可行性。随后建立工程尺度气压辅助掘进盾构模型，探讨埋深、气压支护、刀盘开口型式对开挖面坍塌、地层变形响应及土拱动态演化的影响。研究结果表明：气压支护及刀盘可减缓坍塌速率与最终坍塌量，而较大埋深下早期坍塌速率更快；随着开挖面坍塌，地层协同变形并产生土拱，当土拱发育至地表附近并消散后，地表迅速发生塌陷。物质点法可动态捕捉气压辅助掘进盾构开挖面失稳破坏全过程特征，为类似工程灾后行为预测提供参考。

关键词：盾构隧道物质点法气压辅助掘进开挖面失稳土拱

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宕渣路基智能压实关键技术研究

宕渣路基智能压实关键技术研究

作者：陈加贞山东交通学院

学位级别：硕士

智能压实与连续检测技术可弥补传统压实质量检测方法存在的缺陷,应用前景广阔。目前关于智能压实过程中振动响应和频谱特征的研究较少,另外,智能压实质量评价指标种类复杂、离散性大,难以在实际工程中应用。针对上述问题,通过理论分析... 详细信息

智能压实与连续检测技术可弥补传统压实质量检测方法存在的缺陷,应用前景广阔。目前关于智能压实过程中振动响应和频谱特征的研究较少,另外,智能压实质量评价指标种类复杂、离散性大,难以在实际工程中应用。针对上述问题,通过理论分析、室内振动压实试验、离散元-多体动力学软件联合数值模拟和路基现场压实试验,对宕渣含石量、含水量、振动频率等参数影响下的振动响应和频谱特征进行分析,对智能压实指标进行修正和优化,并在现场试验中进行应用。主要内容和结论如下:首先,通过室内振动压实试验确定了30%、50%和70%含石量宕渣的最佳含水量、最佳振动时间和最佳振动频率。采集了竖向和横向加速度信号,为振动响应和频谱特征分析提供了数据基础。结果表明:宕渣最佳振动压实时间为10.0s,30%含石量宕渣的最佳含水量6.1%,最佳振动频率30Hz;50%和70%含石量宕渣最佳振动频率35Hz,最佳含水量分别为5.2%和4.6%。压实过程中的加速度变化可分为4个阶段,分别对应3种密实状态:（1）加速度增大阶段（0-2.0s）,压实度小于70%,属于轻度密实阶段;（2）加速度调整阶段（2.0-4.0s）,压实度在70%-90%之间,属于中度密实阶段;（3）加速度过渡阶段（4.0-6.0s）,压实度大于90%,属于重度密实阶段;（4）加速度稳定阶段（6.0-10.0s）,属于重度密实阶段,压实度比前一阶段略微提升。其次,对宕渣在不同含石量、含水量、振动频率下的竖向和横向振动响应及频谱特征进行分析,修正优化了智能压实指标CMV,提出宕渣智能压实值（Slag Intelligent Compaction Value,SICV）和跳振判断值（Double Jump Discrimination V alue,DJDV）。结果表明:含石量和振动频率主要对加速度幅值产生影响,而含水量主要对次谐波产生影响。竖向频谱曲线主要包含0.51)、1)、1.51)、21)、2.51)和31)成分,横向频谱曲线主要包含0.51)、1)、1.51)和21)成分。基于上述研究结论形成了宕渣路基智能压实质量评价方法,竖向上采用SICV,横向上采用C MV,两者协同判断宕渣路基智能压实质量。然后,利用离散元软件EDEM和多体动力学软件Recurdyn构建了压路机往复振动压实宕渣路基的数值模拟模型。通过EDEM-Recurdyn联合数值模拟,探究了振动频率、振动幅度和压实遍数对宕渣路基压实特性和振动响应的影响。明确了压实特性变化的细观机理,揭示了压实参数对加速度、SICV和横向CMV的影响规律。结果表明:振动频率为33Hz时,30%含石量宕渣的最佳振动幅度1.24mm,50%含石量宕渣的最佳振动幅度1.55mm,70%含石量宕渣的最佳振动幅度1.86mm。振动频率对颗粒运动排列的影响高于振动幅度。随着压实遍数的增加,沉降量、加速度和SICV均呈现缓慢增加-快速增加-稳定变化的趋势,横向CMV呈现快速增加-缓慢增加-稳定变化的趋势。最后,对SICV进行现场压实应用研究,与室内试验结果和数值模拟结果进行对比分析。同时利用SICV和横向CMV对现场智能压实质量、压实稳定性和均匀性进行评价。结果表明:现场压实的振动响应和频谱特征规律与室内试验和数值模拟结果一致。SICV和横向CMV与压实度的相关性优于竖向CMV,SICV具有准确性高和稳定性强的特点。现场两条压实带的压实质量、压实稳定性和压实均匀性均满足要求。提出的SICV可用于宕渣路基智能压实质量判断,提高路基压实施工效率。研究成果有助于提高宕渣路基压实质量和压实效率,推动智能压实技术在实际工程中的应用。

关键词：道路工程智能压实离散元数值模拟宕渣振动响应

抗磨添加剂ZDDP在聚α-烯烃基础油中摩擦学性能的研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 912-924页

作者：裴孝虎刘晓玲陈加丽郭峰青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

为了研究二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)在润滑剂中的抗磨机理以及润滑成膜能力,利用四球摩擦磨损试验机分析了ZDDP对聚α-烯烃(PAO10)基础油摩擦磨损性能的影响,采用电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对摩擦副磨斑表面形貌以及化学元素进行表征... 详细信息

为了研究二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)在润滑剂中的抗磨机理以及润滑成膜能力,利用四球摩擦磨损试验机分析了ZDDP对聚α-烯烃(PAO10)基础油摩擦磨损性能的影响,采用电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对摩擦副磨斑表面形貌以及化学元素进行表征;利用原子力显微镜(AFM)对ZDDP热反应膜进行三维形貌扫描并测量其粗糙度,分析了热膜厚度与表面粗糙度之间的关系;采用球-盘点接触光干涉油膜厚度试验台,研究了ZDDP对PAO10润滑成膜性能的影响.结果显示,ZDDP在摩擦副表面形成的摩擦反应膜具有较好的抗磨性;摩擦膜的存在改变了接触区的形貌和磨斑表面粗糙度,对润滑剂卷吸到接触区产生了影响,表现出高摩擦特性;根据稳态下ZDDP热反应膜厚度与其表面粗糙度的关系,分析了摩擦膜中的摩擦化学作用机制.充分供油条件下,ZDDP形成的吸附膜对油膜厚度的影响不大,限量供油条件下,吸附膜的存在增加了接触区的油膜厚度,有效缓解了乏油状况.

关键词：二烷基二硫代磷酸锌添加剂摩擦膜热反应膜摩擦磨损润滑特性

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基于特征提取的水下图像增强方法

基于特征提取的水下图像增强方法

作者：陈加俊重庆理工大学

学位级别：硕士

由于海洋中蕴含了大量的未知生物和物质能源,随着人类对海洋环境越发深入的探索,水下图像成为了人类观察水下环境的重要来源。在探索海洋的过程中,水下图像显得十分重要,其能够使人类直观观测到水下的各种生物和物质资源,更好了解水下... 详细信息

由于海洋中蕴含了大量的未知生物和物质能源,随着人类对海洋环境越发深入的探索,水下图像成为了人类观察水下环境的重要来源。在探索海洋的过程中,水下图像显得十分重要,其能够使人类直观观测到水下的各种生物和物质资源,更好了解水下生态系统。基于水下环境的复杂性,光线在水中传播时会出现光衰减和散射现象,造成了水下图像通常存在色彩失真、低对比度和雾化模糊等问题。这些问题使得研究人员对水下图像中的信息获取不完整,且十分容易损失其中的重要信息,对水下环境的探索造成阻碍,降低了后续识别水下物体的效率。基于此,对获取的原始水下图像进行有效质量增强是非常重要的事情,且对水下环境的探索具有重要意义。本文对水下图像质量增强的方法进行了研究,具体研究内容如下:(1)由于光线在水中存在散射和光衰减现象,水下图像通常具有颜色失真、清晰度低和雾化模糊等问题。针对该问题,本文提出一种基于卷积神经网络和成像模型的水下图像增强方法。首先,采用频域分解将原始水下图像分为低频图像和高频图像,分别通过各自增强网络进行颜色校正和边缘纹理信息增强;然后,将增强处理后的低频图像和高频图像进行融合;最后,引入水下成像模型对融合图像进行局部去雾化、对比度增强和进一步的颜色校正,从而得到增强后的最终输出图像。该方法将深度学习与传统算法相结合,基于双通道分解图像信息的思想对水下图像进行处理,最后结合成像模型进行有效的去雾处理。实验结果显示,该方法能够有效地校正水下图像的色彩失真、增强纹理细节信息和消除雾化模糊,并一定程度增强对比度。最终得到自然真实的增强图像,在主观上更符合人眼视觉感知特性,且客观上取得了较高的质量评价分数。(2)针对上一研究内容对水下图像低对比度的增强效果不佳,且当前大多数基于深度学习的方法针对的水下图像退化类型较为单一的问题,本文提出了基于颜色空间转换和对比度增强的水下图像增强方法。首先,为解决图像色彩失真和低对比度的问题,本研究将RGB颜色空间中的水下图像转换至Lab颜色空间;再根据两个颜色空间的不同特性,分别设计各自的质量增强网络;然后,在网络结构中设计图像质量优化子网络,进一步对图像存在的各种退化现象进行处理,得到颜色自然、对比度高以及清晰明亮的水下图像。该研究方法更加注重图像对比度的增强,通过分析不同颜色空间存在的特性,对图像进行两次双通道处理,并引入注意力机制,以达到水下图像对比度的有效提升。所提方法有效解决了图像颜色失真、低对比度、低清晰度和细节模糊问题,在主客观的质量评价上效果均较佳。

关键词：水下图像处理深度学习颜色校正雾化模糊对比度增强

东昆仑德龙花岗岩成因及对古特提斯洋演化的制约

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地球科学 2024年第2期49卷 560-576页

作者：陈加杰冷成彪付乐兵赵旭邢浩东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 东华理工大学地球科学学院江西南昌330013 中国地质大学资源学院湖北武汉430074 中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640

东昆仑造山带为古特提斯域重要组成部分,该区古特提斯洋的闭合时间和古特提斯演化相关岩浆岩广泛存在的NdHf解耦原因仍然不清.选取该造山带德龙花岗岩开展锆石年代学和全岩元素-同位素地球化学研究.结果表明德龙花岗岩侵位于中三叠世;... 详细信息

东昆仑造山带为古特提斯域重要组成部分,该区古特提斯洋的闭合时间和古特提斯演化相关岩浆岩广泛存在的NdHf解耦原因仍然不清.选取该造山带德龙花岗岩开展锆石年代学和全岩元素-同位素地球化学研究.结果表明德龙花岗岩侵位于中三叠世;岩体属准铝质-弱过铝质高硅I型花岗岩,岩石总体Sr/Y和La/Yb比值较低,与正常岛弧岩浆岩类似;岩体具有富集的Sr-Nd和富集至亏损的锆石Hf同位素特征.综合岩相学、同位素-元素特征表明德龙花岗岩来源于新老地壳混合熔融或者富集地幔和板片(玄武质洋壳和沉积物的混合物)等混合源区来源岩石的重熔作用,这些混合过程导致德龙及同时代中酸性岩浆岩出现Nd-Hf解耦.综合区域地质地球化学特征表明古特提斯洋在240 Ma左右闭合.

关键词：花岗岩地壳重熔 Nd-Hf解耦古特提斯洋洋陆转换东昆仑造山带地球化学

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半刚性基层沥青路面平整度波长研究

公路交通科技 2024年第6期41卷 9-17,64页

作者：胡朋陈加贞王琨山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357

为了研究路面平整度波长和动荷载之间的关系,识别半刚性基层沥青路面的波长范围,选择典型高速公路和3级公路作为试验道路。以重型车辆和轻型货车作为试验车辆,采用满载和空载2种工况,在试验车辆后轴安装自主研发的无线车辆轮轴振动加速... 详细信息

为了研究路面平整度波长和动荷载之间的关系,识别半刚性基层沥青路面的波长范围,选择典型高速公路和3级公路作为试验道路。以重型车辆和轻型货车作为试验车辆,采用满载和空载2种工况,在试验车辆后轴安装自主研发的无线车辆轮轴振动加速度测量仪器。现场试验获取车辆轮轴竖向振动时域特征数据,经过傅里叶变换,获得车辆振动频域特征。根据频率、车速和波长之间的关系计算划分了半刚性基层沥青路面平整度波长范围。结果表明:车轴振动加速度的标准偏差可以作为车辆动载荷的直接指标,车轴振动加速度的标准偏差随车速和路面粗糙度的增加而增加;半刚性基层沥青路面的车辆振动典型频域曲线由2个主共振频率和1个次共振频率组成;路面平整度波长可划分为4个波段:0~0.2 m极短波,0.2~1.4 m短波,1.4~5.6 m中波,5.6~100 m长波;极短波和长波对车辆振动产生动荷载影响较小,短波和中波对车辆振动产生动荷载影响较大,其中1.4~5.6 m中波对车辆振动产生动荷载的影响最大。试验结果可作为半刚性基层沥青路面平整度波长波段划分的新标准,为制订半刚性基层沥青路面平整度施工控制标准提供依据。

关键词：道路工程平整度波长傅里叶变换半刚性基层沥青路面动荷载路面平整度

巴东组泥岩大断面隧道开挖面大变形滑塌失稳机制与防治措施研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1418-1432页

作者：吕敬康阳军生郑响凑汤宇谢亦朋梁雄中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁五局集团第一工程有限责任公司湖南长沙410117

隧道穿越富水软弱地层时易发生开挖面滑塌失稳破坏,为此,本文以郑万高铁巴东隧道为工程依托、以巴东组紫红泥岩为研究对象,开展系列室内试验,揭示泥岩遇水软化的力学特征。综合考虑围岩节理发育及施工扰动等因素的影响,基于Hoek-Brown... 详细信息

隧道穿越富水软弱地层时易发生开挖面滑塌失稳破坏,为此,本文以郑万高铁巴东隧道为工程依托、以巴东组紫红泥岩为研究对象,开展系列室内试验,揭示泥岩遇水软化的力学特征。综合考虑围岩节理发育及施工扰动等因素的影响,基于Hoek-Brown强度准则将室内试验获取的完整岩体的强度参数转化为现场岩体参数,并采用两相单质点流固耦合物质点法(MPM)对隧道开挖面滑塌失稳大变形全过程进行模拟,并结合现场评价超前帷幕注浆预加固措施的有效性。研究结果表明:开挖面滑塌失稳过程可大致分为开挖面隆起变形、开挖面局部失稳及滑塌体加速运动、滑塌体稳定这3个主要阶段。随着开挖面前方滑塌体的加速运动,围岩的渗流场发生明显的变化,渗水形态呈“漏斗状”,水流向开挖面“缺口”汇集;滑塌体稳定后呈锥体状堆积,滑塌体坡脚与开挖面的距离约25 m,与现场滑塌体最终形态较吻合。采取超前帷幕注浆预加固措施后围岩稳定性较好,确保了隧道施工安全顺利推进。流固耦合物质点法可动态再现地下水渗流作用下软弱地层隧道滑塌失稳破坏全过程,可为类似工程研究提供参考。

关键词：巴东组泥岩大变形失稳流固耦合物质点法帷幕注浆

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磐安县食用菌生产机械化发展现状及对策

浙江农村机电 2007年第6期 24-25页

作者：张红林陈有德陈天德陈加凑磐安县窈川乡农机站磐安县农机管理站磐安县冷水镇农机站磐安县新渥镇农机站

磐安县是“中国香菇之乡”，浙江省食用菌的主产地之一。2006年该县食用菌总产量已达4万多t，其中出口1万多t，占全国食用菌总出口量的1／3，总产值达1．5亿元，占全县农业总产值的20．5％，成为该县农村经济发展的支柱产业。目前，许... 详细信息

磐安县是“中国香菇之乡”，浙江省食用菌的主产地之一。2006年该县食用菌总产量已达4万多t，其中出口1万多t，占全国食用菌总出口量的1／3，总产值达1．5亿元，占全县农业总产值的20．5％，成为该县农村经济发展的支柱产业。目前，许多地区食用菌栽培已向机械化、工厂化生产发展。近几年来，磐安县也开始大力发展食用菌机械，正逐步推进食用菌栽培的机械化和工厂化。

关键词：食用菌生产机械化发展磐安县农业总产值食用菌栽培工厂化生产农村经济发展支柱产业

带压环境下泥浆-泡沫组合改良级配不良砂剪切特性研究

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岩土力学 2024年

作者：王树英钟嘉政倪准林郑响凑中南大学土木工程学院深圳大学土木与交通工程学院

盾构穿越富水砂性地层时易出现排渣不畅或喷涌等风险，仅采用泡沫改良往往无法有效改善级配不良渣土的流动性与抗渗性，归因于泡沫易消散和流失，故需引入膨润土泥浆进行组合改良。正确认识土舱压力环境泥浆-泡沫组合改良级配不良砂土... 详细信息

盾构穿越富水砂性地层时易出现排渣不畅或喷涌等风险，仅采用泡沫改良往往无法有效改善级配不良渣土的流动性与抗渗性，归因于泡沫易消散和流失，故需引入膨润土泥浆进行组合改良。正确认识土舱压力环境泥浆-泡沫组合改良级配不良砂土的剪切大变形行为有助于优化满足盾构安全掘进的渣土组合改良方案。因此，开展了泥浆-泡沫组合改良级配不良砂土的加压十字板剪切试验，研究结果表明：在土舱压力环境下，组合改良砂土的初始孔隙比和饱和度随泥浆注入比（BIR）增加而增大，有效应力降低，进而导致峰值强度和残余强度降低；然而剪切强度的剪切率相关性和有效内摩擦角对BIR的敏感性较弱；BIR增加还使大变形后改良砂土的屈服应力有所降低。此外，对比常压下流动性相似的三类不同改良砂土带压剪切大变形行为，表明带压环境下提高BIR或泡沫注入比（FIR）均可提高孔隙比且减小有效应力，但相较于纯泡沫改良砂土，组合改良砂土具有更低的有效应力和剪切强度。该类级配不良砂土的合适组合改良参数为FIR=20%、BIR=10%～15%。最后，细观成像结果揭示了膨润土对改良砂土剪切强度的双重削弱作用，一是吸附砂土颗粒表面，降低颗粒间摩擦力，二是延缓泡沫衰变，使得小粒径气泡较均匀分布于孔隙中，进而有效削弱土骨架强度。

关键词：泥浆-泡沫组合改良砂土泥浆注入比加压十字板剪切试验剪切强度特性强度削弱机理