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酸性矿井水环境中矸石胶结充填体的强度演化及劣化规律

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Journal of Central South University 2024年第5期31卷 1560-1573页

作者：赵永辉郭育霞冯国瑞 College of Mining Engineering Taiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China Shanxi Province Research Centre of Green Mining Engineering Technology Taiyuan 030024China Shanxi Province Coal-based Resources Green and High-efficiency Development Engineering Center Taiyuan 030024China Shanxi-Zheda Institute of Advanced Materials and Chemical Engineering Taiyuan 030024China

矸石胶结充填开采是一种重要的充填开采方法,然而,酸性矿井水会严重影响矸石胶结充填体的强度。在本研究中,将矸石胶结充填体试件分别置于不同环境(空气、水、硫酸溶液、硫酸与荷载耦合)中,测试了不同龄期试件的抗压强度、电阻率及超声... 详细信息

矸石胶结充填开采是一种重要的充填开采方法,然而,酸性矿井水会严重影响矸石胶结充填体的强度。在本研究中,将矸石胶结充填体试件分别置于不同环境(空气、水、硫酸溶液、硫酸与荷载耦合)中,测试了不同龄期试件的抗压强度、电阻率及超声波波速,监测了加载过程中试件的声发射能量数值,同时结合扫描电镜和X衍射分析不同龄期充填体的微观结构。结果表明,1)空气中与水中养护的充填体抗压强度的增长趋势随龄期的增加而逐渐减缓。硫酸溶液中的充填体强度在前90天大于空气及水中养护的充填体强度。硫酸溶液与荷载耦合作用下充填体的强度随龄期的下降速率比单一硫酸溶液作用的较为缓慢;2)不同龄期矸石胶结充填体电阻率与超声波波速与强度有较好的对应关系。受侵蚀后矸石胶结充填体的破坏形式较为多样,且在加载不同阶段表现出不同的声发射能量特征,可以将声发射能量激增作为充填体的破坏前兆;3)侵蚀产物前期填充充填体内部孔隙,提高了其强度,后期会导致充填体膨胀开裂,强度降低。施加40%应力强度比的荷载会抵抗硫酸溶液的侵蚀。本文研究结果可以为充填体的耐侵蚀设计提供参考。

关键词：酸性矿井水矸石胶结充填体劣化规律电阻率超声波波速声发射能量微观结构

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再生水景观回用水质劣化规律和机理研究进展

海洋湖沼通报 2024年

作者：单欣李晨光陈琳石赫高帅强李锋民郑浩张学庆高均海中国海洋大学环境科学与工程学院中国城市规划设计研究院

在全球缺水的背景下，利用再生水补给景观水体是缓解水资源短缺的有效方式，但再生水补给景观水体后可能会发生水质劣化。为了探明水质劣化的机理，分别从有机物指标、氮磷指标、生物指标、其他物理和化学指标四部分对水质劣化规律进行... 详细信息

在全球缺水的背景下，利用再生水补给景观水体是缓解水资源短缺的有效方式，但再生水补给景观水体后可能会发生水质劣化。为了探明水质劣化的机理，分别从有机物指标、氮磷指标、生物指标、其他物理和化学指标四部分对水质劣化规律进行归纳。结果发现充足的氮磷营养盐、缓慢的流速、较长的水力停留时间、适宜的温度和光照都会刺激藻类以及微生物的生长，导致水体中叶绿素a浓度升高、有机物浓度升高、浊度变大；底泥中氮磷释放等内源污染、大气中氮磷沉降等外源污染都会刺激水体中藻类的生长，从而加速水质劣化过程。本文可为再生水景观回用水体的水质管理提供科学参考。

关键词：再生水景观水体补给劣化规律劣化机理

不同应用场景下超高分子量聚乙烯/弹性体复合材料力学性能劣化规律

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复合材料学报 2023年第11期40卷 6288-6298页

作者：陈谦王朝辉张文武李彦伟王珊珊长安大学公路学院西安710064 山东高速集团有限公司济南250098 太行城乡建设集团有限公司石家庄050090

为揭示弹性体复合材料在不同服役环境下力学性能的劣化规律,以促进其在无溶剂涂层领域的推广应用,制备了超高分子量聚乙烯/弹性体(UHMWPE/EL)复合材料,模拟了湿热老化、低温脆化与气候老化等应用场景,研究了不同场景下弹性体及其复合材... 详细信息

为揭示弹性体复合材料在不同服役环境下力学性能的劣化规律,以促进其在无溶剂涂层领域的推广应用,制备了超高分子量聚乙烯/弹性体(UHMWPE/EL)复合材料,模拟了湿热老化、低温脆化与气候老化等应用场景,研究了不同场景下弹性体及其复合材料的各项力学性能演变过程及规律,评价了不同变形及环境温度下复合材料的形状自动回复能力损伤状况,最终探明了复合材料的耐久性及环境适应性。结果表明:UHMWPE/EL复合材料在不同应用环境连续暴露7天或81 h后的力学性能保持率均大于90%,满足规范要求;湿热、寒冷、气候老化等环境暴露30天后,复合材料力学性能衰减15%~20%;复合材料具有优异热稳定性与形状自动回复能力,拉伸、弯曲和扭转等不同变形方式下的回复率达90%以上。

关键词：复合材料弹性体力学性能劣化规律形状记忆超高分子量聚乙烯

气候边缘地带膨胀土强度特性随冻融循环劣化规律

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第1期53卷 288-295页

作者：王亮亮王照腾方薇田建胜中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114

为了探究冻融循环对膨胀土静力特性的影响,以河南平顶山膨胀土为研究对象,开展不同初始含水率下膨胀土冻融循环试验,并对冻融循环后的膨胀土试样进行不固结不排水(UU)三轴剪切试验。研究结果表明:土体初始含水率变化对冻融循环后的膨胀... 详细信息

为了探究冻融循环对膨胀土静力特性的影响,以河南平顶山膨胀土为研究对象,开展不同初始含水率下膨胀土冻融循环试验,并对冻融循环后的膨胀土试样进行不固结不排水(UU)三轴剪切试验。研究结果表明:土体初始含水率变化对冻融循环后的膨胀土应力−应变关系、抗剪强度指标有显著影响;应力−应变关系随冻融次数的增加呈现出由强应变硬化型向弱应变硬化型发展的趋势;在高初始含水率下,膨胀土破坏强度、黏聚力随冻融循环次数的增加整体呈现出先快速衰减后趋于稳定的变化趋势,冻融稳定阶段黏聚力约为初始黏聚力的72.5%(含水率w=20%)和57.0%(w=23%),低含水率状态下膨胀土内摩擦角呈现出随着冻融次数增加而增大的趋势。最优含水率(w=20%)状态下,冻融稳定后膨胀土弹性模量为初始弹性模量的60.31%~64.77%。

关键词：膨胀土冻融循环三轴试验强度特性劣化规律

冻融及加卸荷条件下川藏交通廊道典型岩石力学特性的劣化规律

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地球科学 2022年第6期47卷 1917-1931页

作者：汤明高许强邓文锋陈旭周剑赵欢乐成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

为了探究川藏交通廊道沿线典型岩石冻融循环条件下的劣化规律,选取昌都-林芝段的花岗岩、片麻岩和砂岩为试验对象,开展冻融循环条件下岩石加卸荷试验,结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,岩石抗压强度损失率达30%,粘聚力降幅达18.4%,... 详细信息

为了探究川藏交通廊道沿线典型岩石冻融循环条件下的劣化规律,选取昌都-林芝段的花岗岩、片麻岩和砂岩为试验对象,开展冻融循环条件下岩石加卸荷试验,结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,岩石抗压强度损失率达30%,粘聚力降幅达18.4%,内摩擦角降幅达10.5%,弹性模量逐渐下降,泊松比逐渐增加;(2)三轴压缩试验中,岩样的变形模量呈现与抗压强度类似的劣化趋势,但是变形模量的劣化幅度比抗压强度劣化幅度大;冻融循环作用下岩石抗压强度越大劣化程度越低,对砂岩的劣化最明显,片麻岩次之,花岗岩最小;(3)与三轴压缩试验相比,在卸围压试验中,冻融循环作用对岩石的卸荷量同样有劣化作用,卸荷程度较小时岩石劣化并不明显,随着卸荷量的逐渐增加,卸荷量大于80%时,岩石的变形模量呈指数型下降,泊松比呈指数型增加;(4)随着冻融循环次数的增加,三轴压缩试验中由拉张和剪切破坏造成的裂纹数量增多;卸围压试验中岩石以拉张破坏为主;岩石微裂纹数量增加的同时,不平整度增加,矿物颗粒之间的胶结状态变差;(5)综合试验结果分析,冻融作用对岩石劣化作用最强的为砂岩,其次是片麻岩,最弱为花岗岩.

关键词：川藏交通廊道加卸荷试验冻融循环力学特性劣化规律岩土工程

干湿与冻融交替作用下渠道复合衬砌劣化规律研究

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冰川冻土 2023年第4期45卷 1346-1358页

作者：王正一李刚王冲张明义李博誉石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832003 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

渠道在季节性冻土区常年遭受基土冻胀、融沉和侵蚀的危害,针对此问题提出由聚苯乙烯泡沫板、陶砂和环氧树脂多层组合制成渠道衬砌垫层,采用室内干湿与冻融交替试验的方法来探究复合衬砌隔热性和粘结强度的劣化规律,以及多层组合垫层对... 详细信息

渠道在季节性冻土区常年遭受基土冻胀、融沉和侵蚀的危害,针对此问题提出由聚苯乙烯泡沫板、陶砂和环氧树脂多层组合制成渠道衬砌垫层,采用室内干湿与冻融交替试验的方法来探究复合衬砌隔热性和粘结强度的劣化规律,以及多层组合垫层对混凝土板的保护作用,并结合统计学的方法确定陶砂最佳掺量。试验结果表明:陶砂能降低复合衬砌的导热系数,其隔热性劣化主要是由聚苯乙烯泡沫板和混凝土引起,随干湿与冻融累计试验次数增加呈线性降低趋势;陶砂掺量对聚苯乙烯泡沫板接触面的粘结强度基本无影响,而对混凝土接触面的粘结强度有较大影响,且掺量与粘结强度成反比例关系;在干湿与冻融交替作用下,多层组合垫层对混凝土板有较好的保护作用,与普通混凝土板相比,在质量与抗压强度损失方面分别降低1.04%和8.58%;以复合衬砌隔热性和聚苯乙烯泡沫板接触面粘结强度为双控目标,建立了陶砂最佳掺量的计算方法。多层组合垫层具有良好的隔热性、粘结强度和防渗效果,该试验研究成果可为渠道垫层设计提供科学参考。

关键词：季节冻土区渠道多层组合垫层干湿-冻融循环劣化规律

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大风区高速铁路接触网定位装置劣化规律研究

铁道标准设计 2022年第11期66卷 152-157页

作者：吴亚飞中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

大风区高速铁路接触网定位器因易受频繁振动造成定位钩磨损,最终造成脱落打弓事故,故分析定位装置的力学性能劣化规律尤为重要。通过有限元分析方法建立含定位装置的弓网动态仿真模型,施加垂向和横向脉动风荷载,计算恒定风速和不同风速... 详细信息

大风区高速铁路接触网定位器因易受频繁振动造成定位钩磨损,最终造成脱落打弓事故,故分析定位装置的力学性能劣化规律尤为重要。通过有限元分析方法建立含定位装置的弓网动态仿真模型,施加垂向和横向脉动风荷载,计算恒定风速和不同风速时定位装置的振动响应,分析定位装置的劣化规律。结果表明:恒定风作用下,靠近风源侧与远离风源侧垂向运动轨迹呈对称状态;相同风速条件下靠近风源侧的定位点最大抬升和定位支座反力较远离风源侧大,风速为30 m/s时定位点最大抬升为108 mm,定位支座反力为1870 N,风速增大时其增长速度更快;定位装置在靠近风源侧磨损风险较高;考虑受电弓因素后定位器最大抬升和定位支座反力均有所增加,且定位支座反力在风速30 m/s时增幅最大达22%。

关键词：大风区高速铁路接触网振动响应定位装置劣化规律

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冻融作用下活化煤矸石粉混凝土损伤劣化规律

硅酸盐通报 2023年第1期42卷 144-150,169页

作者：关虓龙行丁莎张鹏鑫西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054 西安建筑科技大学土木工程学院西安710054

为促进寒冷地区煤矸石在混凝土中的应用,通过机械-微波方式对煤矸石进行复合活化,从表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和劈裂抗拉强度等方面对煤矸石粉混凝土的损伤劣化规律进行了研究,并使用扫描电子显微镜、核磁共振波... 详细信息

为促进寒冷地区煤矸石在混凝土中的应用,通过机械-微波方式对煤矸石进行复合活化,从表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和劈裂抗拉强度等方面对煤矸石粉混凝土的损伤劣化规律进行了研究,并使用扫描电子显微镜、核磁共振波谱仪和X射线衍射仪等研究了活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能的改性机理。结果表明:20%(质量分数)掺量下活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能改善效果最好,且经300次冻融循环后,质量损失率和相对动弹性模量分别为2.32%和91.32%,抗压强度和劈裂抗拉强度分别下降了16.40%和26.12%;活化煤矸石粉能填充、细化孔隙,且其二次水化能消耗水泥水化产物Ca(OH)_(2),产生C-S-H和C-A-S-H,提升水泥石密实程度,改善孔结构,使大孔占比减少。

关键词：混凝土煤矸石粉抗压强度抗冻性能劣化规律损伤机理

干湿循环作用下云母石英片岩物理性能及宏微观结构劣化规律

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水电能源科学 2023年第7期41卷 167-170页

作者：李志刚刘伟张钟文叶宏林徐光黎马郧扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127 十堰市自然资源和规划局湖北十堰442000 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中南勘察设计院集团有限公司湖北武汉430074

为研究云母石英片岩在干湿循环作用下易劣化问题,以鄂西北地区广泛分布的云母石英片岩为例,分别对不同干湿循环作用下片岩试样开展吸水性试验、波速测试和电镜扫描试验,揭示其物理性能及宏微观结构劣化规律。试验结果表明,云母石英片岩... 详细信息

为研究云母石英片岩在干湿循环作用下易劣化问题,以鄂西北地区广泛分布的云母石英片岩为例,分别对不同干湿循环作用下片岩试样开展吸水性试验、波速测试和电镜扫描试验,揭示其物理性能及宏微观结构劣化规律。试验结果表明,云母石英片岩吸水率随干湿循环次数的增加呈大幅上升的趋势;波速随干湿循环次数的增加而减小,并逐渐趋于稳定;试样表面逐渐被浸染成红褐色,且片理面逐渐开裂、贯通;片状颗粒剥落变多,逐渐浑圆化、颗粒化,矿物颗粒间裂隙、孔数量不断增多,微裂隙逐渐扩展、开裂,进而使其吸水率增大、波速降低。

关键词：云母石英片岩干湿循环物理性能电镜扫描劣化规律