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考虑材料参数空间变异性的沥青混凝土心墙坝‑覆盖层系统地震响应研究

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振动工程学报 2022年第5期35卷 1188-1199页

作者：王宗凯宋志强刘云贺王飞西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

覆盖层及坝体材料参数的空间变异性往往显著影响沥青混凝土心墙坝‐覆盖层系统的地震响应。提出一种基于数论选点的空间随机场模拟技术,通过数论选点方法实现随机点集分布优化,采用正态或对数正态分布函数考虑材料参数空间变异性,采用... 详细信息

覆盖层及坝体材料参数的空间变异性往往显著影响沥青混凝土心墙坝‐覆盖层系统的地震响应。提出一种基于数论选点的空间随机场模拟技术,通过数论选点方法实现随机点集分布优化,采用正态或对数正态分布函数考虑材料参数空间变异性,采用高斯型自相关函数考虑材料参数空间相关性,通过协方差分解生成随机参数库,实现了基于蒙特卡洛法的考虑坝体‐覆盖层材料空间差异性及相关性的随机场模拟和“非侵入式”随机有限元计算。以某实际工程为例,选取静力邓肯‐张E‐B本构模型和动力等效线性黏弹性本构模型中的敏感参数作为随机参数,分析了沥青混凝土心墙坝坝顶、心墙顶水平向峰值加速度和坝体竖向永久变形的均值、变异系数及95%的置信区间限值等统计规律及概率分布检验;分析了输入地震动对随机响应离散程度和相对于确定值超越概率的影响。结果表明:数论选点法可以显著优化随机点集分布和提升计算效率;考虑材料参数的空间随机性会大概率引起坝体地震响应增大;坝体和覆盖层材料的空间差异性对坝顶和心墙顶水平峰值加速度的影响大于对永久变形的影响;坝体的地震响应统计结果不一定符合正态或对数正态分布;忽略材料参数的空间变异性会造成沥青混凝土心墙坝‐覆盖层系统不同工况不同指标地震响应50%~90%概率的低估;覆盖层地震响应结果的离散程度大于坝体及心墙。

关键词：沥青混凝土心墙坝地震响应覆盖层空间变异性随机有限元

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炸药覆盖层对爆炸焊接影响的数值模拟

焊接学报 2023年第1期44卷 40-48,I0004,I0005页

作者：缪广红胡昱艾九英祁俊翔马宏昊沈兆武安徽理工大学淮南232001 中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点试验室合肥230027

为探究炸药覆盖层厚度对爆炸焊接的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件并结合SPH-FEM耦合算法,对不同覆层厚度下的爆炸焊接试验进行三维数值模拟.文中采用厚度为20 mm的Q235钢和厚度为2.5 mm的304不锈钢作为基板和复板.根据相应的材料参数理论... 详细信息

为探究炸药覆盖层厚度对爆炸焊接的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件并结合SPH-FEM耦合算法,对不同覆层厚度下的爆炸焊接试验进行三维数值模拟.文中采用厚度为20 mm的Q235钢和厚度为2.5 mm的304不锈钢作为基板和复板.根据相应的材料参数理论计算了焊接过程中的动态参数,并以此建立爆炸焊接窗口.仿真结果表明,与无覆盖层爆炸焊接相比,覆盖层厚度为15 mm、30 mm和45 mm时冲击速度分别提高了39.3%,58.1%和68.8%,碰撞压力分别增大了41.0%,65.6%和80.6%.仿真结果与试验结果基本一致.利用SPH法进行二维数值模拟,得到了装配炸药覆盖层时复板与基板的复合界面.仿真结果表明,复合板在覆层厚度为15 mm时具有良好的波形复合界面,且界面波形与试验金相分析结果较为吻合.

关键词：爆炸焊接数值模拟覆盖层 SPH-FEM耦合

覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法

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岩土力学 2018年第5期39卷 1858-1866,1876页

作者：余翔孔宪京邹德高周晨光大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

较多已建和待建的土石坝直接修筑于覆盖层上,合理描述土石坝与覆盖层之间的动力相互作用对大坝抗震安全评价至关重要。基于等效荷载和人工边界的地震波动输入方法能较好地反映出结构-地基之间的相互作用并得到了广泛应用。等效荷载和人... 详细信息

较多已建和待建的土石坝直接修筑于覆盖层上,合理描述土石坝与覆盖层之间的动力相互作用对大坝抗震安全评价至关重要。基于等效荷载和人工边界的地震波动输入方法能较好地反映出结构-地基之间的相互作用并得到了广泛应用。等效荷载和人工边界参数在均质线弹性地基条件下易于获得,而对于覆盖层地基,土体动力非线性特性给求解带来很大困难。鉴于此,首先根据覆盖层侧向边界的位移模式,发展了能高效、精确地获取多向地震动垂直入射时均质或成层覆盖层自由场非线性动力响应的简化模型;结合能动态实时获取地基材料参数的非线性人工边界,发展了一套覆盖层上土石坝非线性动力响应分析的地震波动输入方法。算例表明,发展的地震波动输入方法可大大减小计算网格量,并能较好地反映覆盖层对地震动频谱特性的影响且具有较高的精度。

关键词：土石坝覆盖层地震波动输入自由场非线性人工边界

覆盖层中混凝土防渗墙的三维河谷效应机制及损伤特性

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水利学报 2019年第9期50卷 1123-1134页

作者：余翔孔宪京邹德高周扬郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

土石坝覆盖层中混凝土防渗墙的性能对大坝设计及安全评价至关重要,由于传统数值方法局限于非线性弹性,难以开展深入研究。本文首先通过系统的三维非线性有限元数值模拟,聚焦墙体变形模式及应力分布空间特征,研究三维河谷效应机制;然后... 详细信息

土石坝覆盖层中混凝土防渗墙的性能对大坝设计及安全评价至关重要,由于传统数值方法局限于非线性弹性,难以开展深入研究。本文首先通过系统的三维非线性有限元数值模拟,聚焦墙体变形模式及应力分布空间特征,研究三维河谷效应机制;然后针对墙体计算应力超过材料强度的现象,开发了混凝土三维塑性损伤模型和堆石体本构模型协同分析的自适应增量迭代算法,揭示了防渗墙的损伤-应力特性;最后讨论了防渗墙性能评价分析的思路。结果表明:在墙体弯曲变形及覆盖层负摩阻力的联合作用下,防渗墙的三维河谷效应表现突出:墙体拉应力的方向偏于轴向,随弯曲变形增大逐渐向竖向偏转,且其峰值存在临界坡度和临界深度。线弹性分析便于认识防渗墙的受力-变形-应力规律,但不适用于评估复杂条件下墙体的防渗性能。损伤分析能描述混凝土的材料特性,反映墙体结构的破损特征,其损伤因子可与防渗性能建立联系,用于评价防渗墙安全更加合理和准确。

关键词：覆盖层混凝土防渗墙河谷效应损伤安全评价

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覆盖层氧气消耗通量模型及甲烷氧化能力预测

化工学报 2015年第3期66卷 1117-1125页

作者：邢志林赵天涛陈新安车轮张丽杰全学军重庆理工大学化学化工学院重庆400054

填埋场覆盖层生物气扩散规律和甲烷氧化能力的评估是甲烷减排研究的重要组成部分。以数值模拟方法分析了氧气在覆盖层中的扩散规律，得到了指数方程形式的氧气扩散模型（R2范围0.8941～0.9975）；通过检测有机碳和甲烷浓度变化进一步考... 详细信息

填埋场覆盖层生物气扩散规律和甲烷氧化能力的评估是甲烷减排研究的重要组成部分。以数值模拟方法分析了氧气在覆盖层中的扩散规律，得到了指数方程形式的氧气扩散模型（R2范围0.8941～0.9975）；通过检测有机碳和甲烷浓度变化进一步考察了模拟覆盖层不同深度的甲烷氧化能力，证实了在0.05～0.25 m范围内甲烷氧化活性最高；以Fick定律和轴向扩散模型推导了模拟覆盖层中氧气消耗通量模型，该模型计算得到的氧气消耗通量与覆盖层中微生物甲烷氧化经验方程相比无显著差异；结合以上模型推演出覆盖层甲烷消耗通量模型，与实际检测值相比，预测结果理想（R2=0.9983）。该成果可为揭示填埋场覆盖层生物气扩散规律、强化甲烷氧化能力以及预测甲烷排放提供新的思路和理论依据。

关键词：覆盖层甲烷氧化扩散氧气消耗通量模型

AlO覆盖层制备工艺对YSZ涂层耐熔盐腐蚀性能的影响

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原子能科学技术 2023年

作者：张磊罗晓芳林如山张金宇张伟杨吉军刘宁叶国安核工业西南物理研究院中国原子能科学研究院四川大学原子核科学技术研究所

高密度石墨(HDG)由于其良好的抗热震性和高温强度,被认为是极具应用前景的坩埚候选材料之一。然而,熔盐电解法处理乏燃料过程中,高密度石墨坩埚会与高温氯化物熔盐、乏燃料等具有腐蚀性的介质直接接触,从而对坩埚造成腐蚀,影响坩埚的稳... 详细信息

高密度石墨(HDG)由于其良好的抗热震性和高温强度,被认为是极具应用前景的坩埚候选材料之一。然而,熔盐电解法处理乏燃料过程中,高密度石墨坩埚会与高温氯化物熔盐、乏燃料等具有腐蚀性的介质直接接触,从而对坩埚造成腐蚀,影响坩埚的稳定性和使用寿命。坩埚表面等离子喷涂的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)涂层被证实具有优异的性能,但是涂层本身所存在的孔洞、裂纹以及液滴等缺陷严重制约了YSZ涂层在高温下的性能。因此,通过密封处理方法来提高涂层的致密度显得尤为迫切。本文利用磁控溅射(PVD)法和金属有机分解(MOD)法在等离子喷涂的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)涂层表面制备了Al2O3覆盖层,研究了这两种方法制备的Al2O3覆盖层对YSZ涂层在NaCl-KCl熔盐中的抗腐蚀性能的影响,并利用SEM、EDS、XRD等对腐蚀前后涂层的形貌以及微观结构进行了详细表征。结果表明:PVD法制备的Al2O3覆盖层主要分布于YSZ涂层表面,使其表面致密度得到一定程度提升,但涂层内部的致密度以及耐蚀性能并没有得到显著提升;MOD法制备的Al2O3覆盖层可有效填充YSZ涂层表面的缺陷,如裂纹、孔洞等;同时MOD前驱体溶液固有的浸润性使得前驱体容易渗透进入涂层内部,进而有效填充YSZ涂层内部的缺陷,从而提高涂层的致密度。以上结果表明,采用MOD法制备的Al2O3覆盖层使YSZ涂层的耐蚀性能得到了显著提升,同时Al2O3覆盖层的存在也有效减少了涂层内部稳定剂的消耗。

关键词： YSZ涂层 Al O 覆盖层熔盐腐蚀

生物炭-甲烷氧化菌-黏土覆盖层的甲烷去除效能

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岩土工程学报 2024年

作者：孙文静孙高格张舒芸上海百通项目管理咨询有限公司东华大学环境科学与工程学院

垃圾填埋场是全球重要的甲烷排放源，是控制甲烷逸散的重要措施。然而传统覆盖层的“闭气”性较差，甲烷气体长期无组织、低强度地经覆盖层逃逸至大气中，加剧温室效应。本研究由生物炭搭载甲烷氧化菌并掺入黏土中，构造生物炭-甲烷氧化... 详细信息

垃圾填埋场是全球重要的甲烷排放源，是控制甲烷逸散的重要措施。然而传统覆盖层的“闭气”性较差，甲烷气体长期无组织、低强度地经覆盖层逃逸至大气中，加剧温室效应。本研究由生物炭搭载甲烷氧化菌并掺入黏土中，构造生物炭-甲烷氧化菌-黏土生态型覆盖层，旨在协同生物炭吸附和微生物氧化作用增强覆盖层甲烷去除效能，以期实现更加经济、持续、有效地减排逃逸甲烷气体。采用化学氧化老化法和水膜转移法等，共开展48组甲烷去除试验，分析生物炭掺量、氧化老化次数和充甲烷培养天数对混合土甲烷去除效能的影响。结果表明：甲烷去除效能随生物炭掺量增加先增强后减弱，随老化次数和充甲烷培养天数增加而逐渐增强；5%生物炭掺量的黏土经6次氧化老化且甲烷氧化菌经30天充甲烷培养后，混合土的甲烷去除效能最佳，去除量达14.05mg/g，是纯黏土甲烷去除量的两倍之多。研究结果为生物炭-甲烷氧化菌-黏土生态型覆盖层系统的设计、施工和服役维护提供指导。

关键词：垃圾填埋场覆盖层生物炭甲烷氧化菌氧化老化

覆盖层影响下圆锥型瞬变电磁Occam约束反演

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煤田地质与勘探 2022年第6期50卷 175-183页

作者：李哲杨海燕岳建华刘志新姜志海苏本玉张华汪凌杨夫杰东华理工大学地球物理与测控技术学院江西南昌330013 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

在地表浅层瞬变电磁勘探中,覆盖层是影响瞬变电磁探测效果的重要因素之一。为了进一步验证覆盖层影响下圆锥型场源装置的探测效果,在瞬变电磁全区视电阻率理论基础上,引入地层信息约束的Occam反演方法,研究了覆盖层不同参数影响下下伏... 详细信息

在地表浅层瞬变电磁勘探中,覆盖层是影响瞬变电磁探测效果的重要因素之一。为了进一步验证覆盖层影响下圆锥型场源装置的探测效果,在瞬变电磁全区视电阻率理论基础上,引入地层信息约束的Occam反演方法,研究了覆盖层不同参数影响下下伏地层的电磁响应特征。研究结果表明:目标层电磁响应强度与覆盖层和目标层电阻率比值有关;当覆盖层电阻率逐渐增大时,目标层反演电阻率与实际电阻率拟合度呈现先提升后降低的趋势,临界点出现在覆盖层与下伏高阻层电阻率相等时;当覆盖层厚度增大时,下伏地层的电磁响应相应减弱,异常区电磁响应峰值出现时间提前,反演后电阻率峰值深度加深。通过加入地层信息约束,下伏地层电阻率与实际电阻率拟合度及层界面分辨率均得到有效提升。研究成果为圆锥型场源野外数据处理与解释提供理论参考。

关键词：瞬变电磁法圆锥型场源覆盖层全区视电阻率模型约束 Occam反演

红黏土土质覆盖层水力参数随服役时间演变规律分析

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岩土工程学报 2021年第6期43卷 1059-1068页

作者：焦卫国季永新张玥贺明卫刘振男贵州理工学院土木工程学院贵州贵阳550003 中国建筑第四工程局有限公司工程技术研究院(技术中心) 广东广州510665 贵州理工学院乡村建设工程技术研究中心贵州贵阳550003

红黏土具有高液(塑)限、低渗透、中—低压缩性和较高的力学强度,在西南喀斯特地区广泛用于路基、土石坝、各类尾矿和垃圾填埋封顶覆盖等防渗工程。对红黏土开展了实验室和现场水力参数对比测试;在填埋场建设了红黏土覆盖层试验区并开展... 详细信息

红黏土具有高液(塑)限、低渗透、中—低压缩性和较高的力学强度,在西南喀斯特地区广泛用于路基、土石坝、各类尾矿和垃圾填埋封顶覆盖等防渗工程。对红黏土开展了实验室和现场水力参数对比测试;在填埋场建设了红黏土覆盖层试验区并开展了自然气候条件下的长期服役水力参数监测;分析对比了有、无植被红黏土水力参数的不同变化。结果表明:(1)红黏土饱和渗透系数在10^(-7)cm/s量级,渗透性低,防渗性能好;有效储水率约18.8%,与粉土—粉质黏土相当,储水能力好。(2)现场大体量大范围施工而实验室精细制样导致两者土样结构有显著差异。干密度相近时,现场土饱和入渗系数比室内重塑土大36.62%,防渗设计中应充分考虑实验室到现场间压实土防渗性能的"打折"现象。(3)在2.0年的长期服役中,无植被红黏土覆盖层在日照、降雨循环作用下因土层开裂导致渗透系数较建设之初最大增加2.9×10^(4)倍;有植被时渗透系数较建设之初或减小或增加,最大增加10倍,且与植被生长状态有关。有、无植被红黏土入渗系数和开裂情况对比表明:植被对土质覆盖层细粒土因日照-降雨气候作用导致防渗性能的劣化有明显的抑制作用。

关键词：填埋场覆盖层黏土长期服役水力参数演变规律植被根系