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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2780-2791页

作者：罗如平周宇航朱碧堂余金胡扬扬华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 江西省地下空间技术开发工程研究中心江西南昌330013 江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013

开展不同纤维掺量的玄武岩纤维增强泡沫混凝土(BFFC)在硫酸盐环境下的侵蚀试验,探究BFFC的破坏形式、无侧限抗压强度、质量及微观结构的演变特性。根据试验结果提出不同纤维掺量及硫酸盐循环侵蚀次数下BFFC无侧限抗压强度的预测模型。... 详细信息

开展不同纤维掺量的玄武岩纤维增强泡沫混凝土(BFFC)在硫酸盐环境下的侵蚀试验,探究BFFC的破坏形式、无侧限抗压强度、质量及微观结构的演变特性。根据试验结果提出不同纤维掺量及硫酸盐循环侵蚀次数下BFFC无侧限抗压强度的预测模型。研究结果表明:纤维体积掺量为0.18%、0.36%、0.48%、0.60%的BFFC无侧限抗压强度分别比无纤维掺入的混凝土抗压强度提高了58%、85%、88%、94%,BFFC合理纤维掺量约为0.36%;在质量分数为10%的硫酸盐溶液中,BFFC试件进行干湿循环试验的侵蚀稳定时间约为15 h;BFFC无侧限抗压强度和质量随着侵蚀循环次数增加均表现为先增长后衰减的趋势;纤维体积掺量为0、0.18%、0.36%、0.48%、0.60%的BFFC试块经过30次循环时的质量损失至原始质量的55%、60%、70%、72%、80%,其强度降低至初始强度的35%、40%、42%、48%、50%。

关键词：玄武岩纤维增强泡沫混凝土抗侵蚀性干湿循环强度预测模型微观结构

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球黏土对单及多组分重金属离子的吸附效果

农业工程学报 2024年第4期40卷 245-253页

作者：陈榕王彪郝冬雪高晋宁王伟卓高宇聪东北电力大学岩土工程研究所吉林132012 东北电力大学吉林省电力基础设施安全评估与灾害防治重点实验室吉林132012

重金属污染水的防范和治理一直是国际上的难点和热点研究课题。吸附法具有经济可行和环境友好等优点,被认为是去除水中重金属离子的最佳技术。球黏土具有潜在的高吸附性能,为进一步探索利用球黏土治理重金属污染水的可行性,该研究通过... 详细信息

重金属污染水的防范和治理一直是国际上的难点和热点研究课题。吸附法具有经济可行和环境友好等优点,被认为是去除水中重金属离子的最佳技术。球黏土具有潜在的高吸附性能,为进一步探索利用球黏土治理重金属污染水的可行性,该研究通过单组分与多组分重金属离子的批式吸附试验,重点考察球黏土对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(6+)的吸附效果和竞争吸附关系。单组分离子吸附试验表明,球黏土对重金属离子的吸附量遵循先快速增加后缓慢增长,随pH值的增大而增大,随初始浓度增加而增加,直至吸附饱和的规律。最佳吸附平衡时间为90 min;最佳溶液pH值为5。pH值对球黏土吸附5种重金属离子的影响程度由大到小依次为Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cr6+、Cu^(2+)、Pb^(2+),当pH值从2增到5时,Zn^(2+)吸附量提高了184%。球黏土对5种离子Pb^(2+)、Cr^(6+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)的饱和吸附量分别为311.847、301.437、263.213、195.435和179.635 mg/g。通过动力学模型和等温线模型拟合,吸附数据更加符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型,说明吸附过程为单层吸附,吸附方式为化学吸附,最大吸附量依次为Pb^(2+)(497.593 mg/g)>Cr6+(442.868 mg/g)>Zn^(2+)(339.376 mg/g)>Cd^(2+)(290.039 mg/g)>Cu^(2+)(194.941 mg/g)。多组分离子吸附试验表明,球黏土对4种离子的吸附量同样呈先快速后缓慢增长,直至平稳的趋势。各离子在球黏土的活性位点上表现出的竞争能力由强到弱依次为Cr^(6+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)。通过等温线模型拟合,发现多组分重金属离子吸附数据更加符合Langmuir等温吸附模型,吸附方式和吸附过程与单组分一致,各组分的最大吸附量与单组分相比有所下降,但吸附总量却大大增加,说明球黏土对多组分重金属离子具有良好的吸附能力。与其他原生矿物材料相比,球黏土对重金属离子具有更大的吸附量,该研究成果可为球黏土作为吸附剂的利用和推广提供理论依据和数据支持,具有较大的现实意义。

关键词：重金属等温线动力学球黏土单组分吸附多组分吸附

降水开挖共同作用下地连墙受力变形机制模型试验研究

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岩土工程学报 2024年

作者：迟民良梁禄钜徐长节杨开放丁智浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙大城市学院工程学院华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室

为揭示基坑降水与开挖共同作用下地连墙受力变形机制，开展了室内模型试验模拟基坑干砂开挖与降水开挖过程，采集了地连墙两侧水土压力、坑外地表沉降、地连墙弯矩及侧移等数据。通过对比不同工况条件下地连墙受力变形的变化特点及内在... 详细信息

为揭示基坑降水与开挖共同作用下地连墙受力变形机制，开展了室内模型试验模拟基坑干砂开挖与降水开挖过程，采集了地连墙两侧水土压力、坑外地表沉降、地连墙弯矩及侧移等数据。通过对比不同工况条件下地连墙受力变形的变化特点及内在联系，分析了基坑降水开挖对地连墙受力变形的影响机制。试验结果表明：基坑降水与基坑开挖均会改变地连墙两侧侧向土压力分布形式，与干砂开挖相比，降水开挖共同作用时侧向土压力变化更为显著，墙前被动土压力更小，墙后侧向土压力峰值位置则有所下移，地连墙由此产生更大的弯矩值，并诱发更显著的地连墙侧移。

关键词：降水基坑开挖模型试验地连墙侧移孔隙水压力土压力

多目标优化基坑双边耦合变形控制设计建模及求解方法

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土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：丁小文龙思桦叶快万琪伟丁海滨徐长节江西省交通科学研究院有限公司华东交通大学江西省土木基础设施智慧建维工程研究中心江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室

在城市建设中，基坑工程的安全性和经济性至关重要。由于传统的基坑围护结构设计方法通常依赖于保守策略并主要关注强度控制，这导致它们在精确控制变形方面的效率低下，无法满足现代城市建设的复杂需求。为解决这些问题，本文提出了一... 详细信息

在城市建设中，基坑工程的安全性和经济性至关重要。由于传统的基坑围护结构设计方法通常依赖于保守策略并主要关注强度控制，这导致它们在精确控制变形方面的效率低下，无法满足现代城市建设的复杂需求。为解决这些问题，本文提出了一个新的逆向设计多目标优化模型，该模型融合了变形控制与经济性，旨在提高基坑围护结构设计的效率和经济效益。该模型包括一个双边耦合的基坑围护变形计算模型、一个整合变形控制和成本优化的多目标框架，以及一个基于元启发式算法的求解策略。通过与四种元启发式算法的比较和结合实际工程案例的深入分析，研究表明本方法不仅能有效实现精确的变形控制，还能优化成本效益，特别是半经验半随机的启发式算法在求解复杂优化问题时显示出更高的效率和适用性。本研究为基坑围护结构设计提供了创新思路和可行方法，推动了工程优化设计领域向更高效、更经济的方向发展。

关键词：多目标优化模型逆向设计结构优化元启发式算法基坑围护结构

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基坑开挖前坑内预降水对基坑变形的影响

公路交通科技 2024年第3期41卷 72-82页

作者：喻义天丁海滨刘昆徐长节童立红华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013 江西省地下空间技术开发工程研究中心江西南昌330013

为研究基坑开挖前坑内预降水对基坑变形及对水位变化情况影响,依托某地铁站基坑工程,采用室内模型试验方法,研究了抽水速度和降水深度对坑外水位变化、围护结构变形、地表沉降、孔隙水压以及土压力的影响。运用MIDAS GTS NX有限元软件... 详细信息

为研究基坑开挖前坑内预降水对基坑变形及对水位变化情况影响,依托某地铁站基坑工程,采用室内模型试验方法,研究了抽水速度和降水深度对坑外水位变化、围护结构变形、地表沉降、孔隙水压以及土压力的影响。运用MIDAS GTS NX有限元软件对实际工程进行数值模拟,将试验数据与数值计算结果进行对比。结果表明:坑外水位随着与围护结构距离的增加,水位下降越小且降水曲线斜率越小,与试验得到的“先凹后凸”形坑外降水曲线结果一致;围护结构侧移随着降水深度的增大而增大,增加幅度逐渐减小,整体呈现“悬臂”形,底部由于受到渗流力的作用产生了一个指向坑内的“踢脚变形”,最大围护结构侧移出现在围护结构顶部;坑外地表沉降呈现“对勾”形分布,最大坑外地表沉降的位置并不会随降水深度改变,而是始终出现在距围护结构大约10 m左右;围护结构侧移和地表沉降均随降水深度或抽水速度的增加而增大;基坑降水后孔隙水压无论坑内还是坑外均减小,坑内孔隙水压减小幅度明显大于坑外,且两者在变化规律上是不同的,坑内孔隙水压呈现先减后增,而坑外孔隙水压则是一直减小;坑内外侧向土压力随着降水深度的增加均显著减小;坑内土压力随着抽水速度的增大变化不明显,而坑外侧向土压力随着抽水速度增加明显减小。

关键词：道路工程开挖前预降水模型试验基坑抽水速度

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负泊松比局域共振地震超材料减隔振特性研究

振动与冲击 2024年第15期43卷 179-188,208页

作者：丁海滨黄年勇徐长节童立红李崇慧华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013 江西省地下空间技术开发工程研究中心南昌330013 华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室南昌330013

地震是严重危害人类的自然灾害之一,极具突发性和毁灭性,地震波频率大多位于0~20 Hz,属于典型的低频波,而传统隔振结构对低频波的隔离效果差。近年来,随着局域共振型地震超材料隔振屏障的提出,为实现低频地震波的隔离提供了新思路,然而... 详细信息

地震是严重危害人类的自然灾害之一,极具突发性和毁灭性,地震波频率大多位于0~20 Hz,属于典型的低频波,而传统隔振结构对低频波的隔离效果差。近年来,随着局域共振型地震超材料隔振屏障的提出,为实现低频地震波的隔离提供了新思路,然而针对超低频地震波的隔离,仍存在挑战。为此,针对传统局域共振地震超材料未考虑其本身的吸能特性,结合负泊松比材料具有良好的能量吸收特性,创新性提出了负泊松比局域共振地震超材料隔振屏障,实现了超低频地震波的隔离。基于周期性理论,利用COMSOL Multiphysics探究其带隙形成机理及其减振的特性。结果表明:通过结合局域共振地震超材料及负泊松比材料,对共振器进行连续周期性排列,得到的新型地震超材料带隙为0.612~13.350 Hz,探明了其带隙形成机制,实现了利用小尺寸隔振屏障得到超低超宽隔振频带;负泊松比材料的泊松比值、密度及弹性模量对频率带隙具有一定影响,实际工程中应选择负泊松比值、密度及弹性模量均较小的负泊松比材料。针对不同主频范围的实际地震波隔振效果的研究发现,对主频大于0.612 Hz以上的地震波具有显著的隔振效果。所提出的负泊松比局域共振地震超材料实现了利用小尺寸隔振屏障对超低频地震波的隔离,在地震波隔离的应用上具有广阔的前景。

关键词：超材料局域共振负泊松比地震波隔振

P波作用下土体孔隙尺寸及结构非均匀效应对圆形衬砌动力特性的影响

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振动工程学报 2024年

作者：丁海滨刘志云李鹏陈常科童立红徐长节华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西省地下空间技术开发工程研究中心华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室中交二公局第三工程有限公司

基于应变梯度非局部Biot理论，以深埋圆形衬砌为研究对象，利用波函数展开法和饱和土与衬砌间的边界条件，得到了隧道衬砌在P波作用下的动力响应解析解。研究了不同入射P波频率下，非局部参数与尺寸因子对动应力集中系数（DSCF）的影响... 详细信息

基于应变梯度非局部Biot理论，以深埋圆形衬砌为研究对象，利用波函数展开法和饱和土与衬砌间的边界条件，得到了隧道衬砌在P波作用下的动力响应解析解。研究了不同入射P波频率下，非局部参数与尺寸因子对动应力集中系数（DSCF）的影响规律。结果表明，入射波频率较低时，非局部参数和尺寸因子对DSCF几乎没有影响，随着入射波频率越大，非局部参数和尺寸因子对DSCF的影响会越来越明显，且非局部参数与DSCF呈负相关，尺寸因子与DSCF呈正相关；衬砌内动应力最大处均出现在衬砌右侧；随频率的增加，衬砌内DSCF沿径向呈现明显的波动，非局部参数和尺寸因子对衬砌内环向应力的分布模式影响不大。

关键词：应变梯度非局部Biot理论隧道衬砌非局部参数尺寸因子动应力集中系数

方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第2期46卷 33-41页

作者：周旭明詹刚毅石钰锋占宇飞徐长节蒋亚龙华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室南昌330013 中铁上海设计院集团有限公司上海200070 华东交通大学江西建筑设计院有限公司南昌330013

为研究方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响,以某桥梁承台基坑为依托,采用数值分析手段,通过现场实测对选用参数进行验证,依托选用参数拟定不同平面尺寸计算工况,通过地层应力与桩后土压力变化分析其尺寸效应;通过对比长短... 详细信息

为研究方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响,以某桥梁承台基坑为依托,采用数值分析手段,通过现场实测对选用参数进行验证,依托选用参数拟定不同平面尺寸计算工况,通过地层应力与桩后土压力变化分析其尺寸效应;通过对比长短桩围护结构与等长桩围护结构的变形受力差异,探明尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响。结果表明:当方形基坑尺寸较小时,在坑边一定距离处会形成连续、封闭的“类圆形”拱区域,存在与圆形基坑中环箍效应相似的“类环箍效应”,算例表明该效应在边长大于18.0 m后环箍断开,效应消失;当拱区域封闭为环箍时,围护结构桩后土压力显著降低,当其不封闭时,土压力增长,坑边中部桩后土压力增长量大于坑角处;长短桩围护结构的支护效果在尺寸效应越强的方形基坑中降低越少,基坑的尺寸效应对其变形及稳定有利,算例中边长小于等于14.4 m的基坑可充分利用其尺寸效应,采用长短桩代替等长桩围护,做到绿色环保。

关键词：长短桩围护结构基坑尺寸效应支护效果

基于应变梯度非局部Biot理论的饱和土地基动力特性研究

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地震工程学报 2024年第2期46卷 325-334页

作者：黄志刚徐志华丁海滨童立红徐长节雷祖祥江西交通工程集团有限公司江西南昌330028 江西省桥梁智能养护工程技术研究中心江西南昌330028 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013

为探究孔隙尺寸效应(非局部参数表征)和介质局部非均匀效应(尺寸因子表征)对饱和土地基动力响应的影响,基于应变梯度非局部Biot理论,采用无网格法编制循环荷载下饱和土地基动力响应计算程序,验证无网格法程序的正确性。结果表明,尺寸因... 详细信息

为探究孔隙尺寸效应(非局部参数表征)和介质局部非均匀效应(尺寸因子表征)对饱和土地基动力响应的影响,基于应变梯度非局部Biot理论,采用无网格法编制循环荷载下饱和土地基动力响应计算程序,验证无网格法程序的正确性。结果表明,尺寸因子为定值时,随着非局部参数的增加,观测点位移及孔压起始响应的时间有所延迟;而非局部参数为定值时,随尺寸因子的增加,观测点位移及孔压起始响应时间有所提前;说明考虑孔隙尺寸效应会减小系统的宏观模量,而考虑土体结构的非均匀效应则会增加系统的宏观模量。研究提出采用无网格法求解饱和土动力问题的方法和思路,可为今后研究饱和土动力学问题的研究提供借鉴。

关键词：应变梯度非局部Biot理论无网格法饱和土地基动力特性