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炭铁材料修复三氯乙烯污染地下水的性能

中国环境科学 2024年第2期44卷 825-831页

作者：严芳敏郭明帅王菲东南大学交通学院岩土工程研究所江苏南京211189

采用生物炭(BC)为载体的纳米零价铁复合材料作为可渗透反应墙系统(PRB)中的反应介质,通过柱实验和渗透实验,研究了生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI)对三氯乙烯(TCE)的去除效果和炭铁复合材料在长期水流作用下的渗透性能.结果表明:炭铁复... 详细信息

采用生物炭(BC)为载体的纳米零价铁复合材料作为可渗透反应墙系统(PRB)中的反应介质,通过柱实验和渗透实验,研究了生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI)对三氯乙烯(TCE)的去除效果和炭铁复合材料在长期水流作用下的渗透性能.结果表明:炭铁复合材料对TCE的去除率在2h内可达到90%以上,10h时接近100%,随着炭铁复合材料的消耗,去除率逐渐降低,但在24h内仍能保持显著的修复效果,去除率保持在90%以上,72h后降为73.96%.PRB系统中反应介质材料在长期水流作用下出现明显的迁移,炭铁复合材料的稳定性随着炭铁比的减小而降低.5BC-1nZVI材料在持续3d的渗流作用下,其迁移流失率最低,相比纯BC材料的迁移流失情况具有明显的改善效果.微观结果表明球磨法可成功合成炭铁复合材料,合成后的nZVI颗粒存在一定程度的氧化,与TCE接触反应后的炭铁复合材料由于降解产物的附着,炭铁复合材料的表面会形成一层白色薄膜,孔径变小,进而炭铁复合材料对TCE的去除性能降低.

关键词：生物炭/纳米零价铁三氯乙烯可渗透反应墙地下水

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生物矿化固沙长效性分析

岩土力学 2024年

作者：缪林昌王恒星孙潇昊吴林玉郭薪范广才东南大学交通学院岩土工程研究所

荒漠化土地大量分布是沙尘天气频发的根源之一。为有效防沙固沙，需要解决两个关键难题，一是把沙尘固定住，防止沙尘飞起；二是长效固沙，提高固沙的长效性。生物矿化方法是解决长效固沙的一种创新技术。本文通过室内试验和现场验证，... 详细信息

荒漠化土地大量分布是沙尘天气频发的根源之一。为有效防沙固沙，需要解决两个关键难题，一是把沙尘固定住，防止沙尘飞起；二是长效固沙，提高固沙的长效性。生物矿化方法是解决长效固沙的一种创新技术。本文通过室内试验和现场验证，证明生物矿化技术实现长效固沙的可行性和适用性。研究包括脲酶活性试验、钙化试验、固沙风蚀试验等，分析了脲酶活性、胶凝液浓度、pH值、灌注次数、灌注量、温度对生物矿化固沙效果的影响，在此基础上提出了生物矿化-植物-栅栏的联合固沙技术体系，并通过生物矿化固沙风洞试验和现场工程固沙效果进行验证分析，验证表明联合固沙技术体系的固沙长效性。

关键词：荒漠化脲酶胶凝液生物矿化固沙联合固沙

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轻质土动力特性研究进展

工程科学学报 2024年第11期46卷 2099-2109页

作者：李梦瑶刘松玉张翔王正成袁振扬东南大学岩土工程研究所南京210096 南京现代综合交通实验室南京211100

轻质土具有轻质、高强、保温、隔振、环保、经济等优点,在路基回填、软基处理、隧道减荷等岩土工程领域具有广阔的应用前景.作为新型土工材料,交通荷载、地震荷载、波浪荷载等振动荷载对轻质土力学特性的影响引发众多关注.本文阐述了配... 详细信息

轻质土具有轻质、高强、保温、隔振、环保、经济等优点,在路基回填、软基处理、隧道减荷等岩土工程领域具有广阔的应用前景.作为新型土工材料,交通荷载、地震荷载、波浪荷载等振动荷载对轻质土力学特性的影响引发众多关注.本文阐述了配合比(轻质材料含量、固化剂掺量、含水率等)、应力状态、振动频率、干湿交替和冻融循环等因素对轻质土动力特性的影响规律,总结了轻质土动剪切模量和阻尼比计算模型.研究发现水泥等固化剂的使用大幅提升了轻质土抵抗动荷载的能力,轻质土独特的孔隙结构可显著提高其隔振效果,干湿、冻融循环会导致轻质土动力学性能劣化,在实际工程中可通过设置防水层延长其服役寿命.通过模型试验和数值模拟验证了轻质土在实际工程中具有良好的动力稳定性和耐久性.目前轻质土动力特性研究尚处于起步阶段,新型固废轻质土动力学性能尚未深入研究,复杂环境因素与动荷载耦合作用下轻质土的作用机理、力学性能和本构模型研究,以及轻质土在不同工程背景下的设计施工方法研究仍需探索.

关键词：轻质土动模量阻尼比动强度工程应用

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循环冲击下预加静载岩石损伤破坏机制

煤炭学报 2024年第4期49卷 1860-1872页

作者：王汉鹏王伟张冰邱廷麟侯夫斌山东大学齐鲁交通学院山东济南250061 山东大学岩土工程研究中心山东济南250061

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载... 详细信息

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载叠加不同频率(0.5、1.0、2.0 Hz)循环冲击荷载的砂岩动静叠加试验。试验结果表明:动静叠加试验中岩石峰值强度小于静载试验,最大变形量大于静载试验,表明动静叠加荷载对岩石损伤具有显著促进作用,且不同动静荷载叠加下岩石强度、变形、破坏等演化规律具有一致性,其中峰值强度、破碎持续时间与预加静载呈线性负相关,与循环冲击频率呈对数正相关;最大应变、裂隙分形维数、碎块分形维数与预加静载呈线性正相关,与循环冲击频率呈对数负相关;不同动静叠加下岩石表面裂隙与碎块粒径分形维数演化趋势基本一致,且前者略大于后者,表明岩石表面及内部裂隙发育的同步性,相比岩石内部三维应力状态,表面更利用裂隙萌生与扩展;不同动静叠加条件下岩样破坏模式发生转变,随着预加静载的增大或冲击频率的减小,破坏模式经历“斜面剪切破坏—竖向拉伸破坏—整体爆裂破坏”的转变,且爆裂破坏位置由底部向整体扩展。为定量表征循环冲击下预加静载岩石损伤机制,结合理论分析与试验数据,建立了综合考虑静载损伤与不同峰值、频率、次数循环冲击损伤以及应变率强化效应的动静叠加损伤因子,进而开展了4组不同参数下的动静叠加试验,理论计算与试验结果对照误差率分别为0.5%、1.8%、0.6%、1.7%,误差均较小;但基于动静叠加损伤因子的理论计算强度均小于试验强度,初步分析这是由于高频循环冲击下损伤发育存在细观滞后性,循环冲击实际产生的累积损伤小于单次冲击损伤的循环次数倍,后期可开展细观测试,探索循环冲击下岩石细观损伤演化规律,进一步完善理论模型。

关键词：岩石力学损伤机制破坏模式循环冲击预加静载

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静压桩的桩侧土压力分布规律数值分析

岩土力学 2024年第6期45卷 1863-1872页

作者：马登辉韩迅蔡正银关云飞南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 河海大学土木与交通学院江苏南京210024

静压桩的贯入挤土效应导致桩侧土压力升高,探究桩贯入挤土导致的桩侧土压力变化对建立合理的桩贯入阻力计算方法具有积极的意义。因此,采用大变形数值模拟方法和南水本构模型对桩在砂土中的贯入过程进行了分析,探究了桩侧土压力系数K的... 详细信息

静压桩的贯入挤土效应导致桩侧土压力升高,探究桩贯入挤土导致的桩侧土压力变化对建立合理的桩贯入阻力计算方法具有积极的意义。因此,采用大变形数值模拟方法和南水本构模型对桩在砂土中的贯入过程进行了分析,探究了桩侧土压力系数K的变化规律。结果表明:桩贯入过程中土体受力可划分为加载、卸载和应力稳定3个阶段,在桩端到达土体所在深度时土体的应力达到峰值,远离后土体发生应力卸载,最后趋于稳定;在深度方向的最大扰动范围为5D(D为桩直径),沿径向最大扰动范围为6D。桩贯入完成后的桩侧土压力沿深度方向近似表现为线性分布,在桩端处出现极值。桩径的变化对土压力的影响不显著,不同直径的桩侧壁土压力接近。随着界面摩擦系数的增加,桩侧土压力逐渐增大。基于数值分析结果提出了考虑桩−土界面摩擦系数的桩侧土压力计算方法。

关键词：砂土挤土效应土压力系数大变形数值模拟

基于微观动力学参数的高速公路特征路段事故风险分析

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吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 162-172页

作者：何杰张长健严欣彤王琛玮叶云涛东南大学交通学院南京210018

为剖析高速公路不同特征路段的致险机理,在研究中引入了车辆正常行驶时的微观动力学参数,分别构建了标准有序Logit模型和二项Logit模型定量分析微观动力学参数与特征路段(分流区、合流区、曲线段等),以及微观动力学参数与事故风险之间... 详细信息

为剖析高速公路不同特征路段的致险机理,在研究中引入了车辆正常行驶时的微观动力学参数,分别构建了标准有序Logit模型和二项Logit模型定量分析微观动力学参数与特征路段(分流区、合流区、曲线段等),以及微观动力学参数与事故风险之间的关系,并进一步基于模型推导分析了不同特征路段对事故风险独立的作用效能。结果表明:纵向动力学因子可以映射路段追尾事故风险的高低,而不同特征路段又可以使纵向动力学因子发生不同倾向的浮动,即可以将该因子作为风险传递的中间变量,来判定路段事故风险的高低;相较于“无分流区的直线段”,“分流区”这一复杂特征对追尾事故风险的增益作用最大,“复合线形”次之,“平曲线”最弱,且平曲线路段的缓和曲线长度越大,追尾事故风险越高;发现了显著的风险补偿现象:较为轻松的驾驶环境可能会导致驾驶员放松警觉,引起追尾事故风险上升。本文的结论可以为高速公路不同特征路段的事故预防、针对某一特定类型事故的救援措施制定提供理论支撑和经验借鉴。

关键词：交通运输安全工程道路事故风险标准有序Logit模型二项Logit模型微观动力学参数道路复杂特征

基于机器学习的中型城市居民出行方式选择行为研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 13-23页

作者：李文权邓安鑫郑炎殷子娟王白凡东南大学交通学院南京211189

为探索中型城市居民出行特征以及不同因素对出行方式选择行为的影响机制,本文以中国某中型城市居民出行数据为例,综合考虑传统离散选择模型和机器学习模型在预测精度和建模合理性上的优劣,以及机器学习模型超参数求解算法的特点和效率,... 详细信息

为探索中型城市居民出行特征以及不同因素对出行方式选择行为的影响机制,本文以中国某中型城市居民出行数据为例,综合考虑传统离散选择模型和机器学习模型在预测精度和建模合理性上的优劣,以及机器学习模型超参数求解算法的特点和效率,引入变异程序,提出粒子群优化随机森林的中型城市居民出行方式选择预测模型,采用预测准确率、出行方式比例预测绝对误差和期望模拟误差这3项性能指标,量化对比粒子群优化随机森林模型与多种机器学习模型和多项Logit模型统计学上的预测性能差异,利用SHAP(SHapley Additive exPlanation)模型深入分析个人社会经济属性、出行属性及出行方式属性等相关因素与居民出行方式选择之间的非线性关系。结果表明:粒子群优化随机森林模型整体平均预测准确率最高,为0.856,出行方式比例预测平均绝对误差和期望模拟平均误差最低,分别为0.062和0.306,模型间指标差异在统计学检验下显著;距离对不同出行方式选择的影响最显著,步行和私家车出行对距离敏感性更高,不同距离下,两者选择概率变化超过35%;30岁以下群体不同出行方式选择概率差距大于其他年龄段;性别、是否拥有私家车或公交IC卡等因素显著改变公交车和私家车的选择概率。

关键词：城市交通出行方式选择机器学习模型中型城市粒子群优化 SHAP模型

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非饱和土的有效应力探讨

东南大学学报（自然科学版） 2024年第5期54卷 1115-1121页

作者：缪林昌东南大学交通学院南京210096

由于非饱和土强度季节性变化,缺失统一的非饱和土有效应力公式而无法准确预警预防,导致非饱和土堆土、边坡出现滑坡、塌陷等诸多问题,基于Terzaghi的有效应力理论和土力学三相介质原理,推导得到非饱和土土颗粒之间的相互作用力,建立了... 详细信息

由于非饱和土强度季节性变化,缺失统一的非饱和土有效应力公式而无法准确预警预防,导致非饱和土堆土、边坡出现滑坡、塌陷等诸多问题,基于Terzaghi的有效应力理论和土力学三相介质原理,推导得到非饱和土土颗粒之间的相互作用力,建立了非饱和土的有效应力公式.在此基础上,分别考虑应变功与能量守恒原理、非饱和土气水运移和受力平衡等不同情形,进一步论证了该非饱和土有效应力公式的科学性,同时利用不同的非饱和土剪切强度试验数据对这一有效应力公式进行计算验证,证明了其正确性和有效性.研究结果表明,所建立的非饱和土有效应力公式可适用于饱和土和非饱和土,并便于相关工程的设计和灾变防治应用.

关键词：非饱和土有效应力变形功气水运移剪切强度

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考虑路径关系的干线多路径绿波优化模型

交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 103-113,163页

作者：吴场建曹奇任刚东南大学交通学院南京211189

针对协调路径数目增加后绿波带宽变窄问题,本文提出一种考虑路径关系的多路径协调控制优化模型。分析路径的相关关系,构建上下行分区和路径分解模型;引入子区划分参数,改进经典多路径模型,构建子区内部协调约束;分析路径在相邻子区之间... 详细信息

针对协调路径数目增加后绿波带宽变窄问题,本文提出一种考虑路径关系的多路径协调控制优化模型。分析路径的相关关系,构建上下行分区和路径分解模型;引入子区划分参数,改进经典多路径模型,构建子区内部协调约束;分析路径在相邻子区之间的衔接特征,构建子区间连接性约束条件;综合考虑子路径长度和流量构建权重系数,以各子路径绿波带宽加权和最大为优化目标,建立多路径协调控制优化模型。为验证模型的有效性,选取南京市典型干道为研究对象开展案例分析。实验结果表明,本文提出的模型可以有效增大绿波带宽,相较于对比模型,加权绿波带宽和提高49.44%。利用VISSIM验证了方案的应用效果,仿真结果表明,本文模型方案可以获得更高的通行效益。相较于对比方案,关键路径车均延误和车均停车次数明显降低,干道车均延误和车均停车次数分别降低了20%和27%,车辆平均速度提高了17%。本文模型可为城市道路干线协调控制提供理论基础。

关键词：交通工程绿波优化模型混合整数线性规划多路径干线协调控制路径关系