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隧道围岩块体垮塌声发射与自振频率演化特征试验

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中国公路学报 2024年第8期37卷 191-203页

作者：胡杰张延欢吴威涛刘洪亮贺鹏潘浩岚徐一帆南京理工大学安全科学与工程学院山东大学岩土与地下工程研究院南京理工大学机械工程学院山东科技大学土木工程与建筑学院

隧道围岩垮塌灾害防控技术对隧道安全建设具有重要意义，监测预警技术是隧道灾害主动防控的重要手段。针对传统位移、应力等监测指标对隧道围岩突发块体灾害难以有效响应的难题，从块体垮塌灾变机制出发，分析灾变过程的声发射和自振频... 详细信息

隧道围岩垮塌灾害防控技术对隧道安全建设具有重要意义，监测预警技术是隧道灾害主动防控的重要手段。针对传统位移、应力等监测指标对隧道围岩突发块体灾害难以有效响应的难题，从块体垮塌灾变机制出发，分析灾变过程的声发射和自振频率演化规律。首先基于理论推导，从简化二维应力状态的角度对块体失稳过程进行简化分析，建立了隧道围岩块体振动模型，分析了不同失稳模式下规则方形块体自振频率与应力、接触面积、摩擦力等要素的对应关系。同时基于自研的新型块体垮塌过程模拟试验系统，设计开展了室内块体失稳大尺度物理模拟试验，研究了应力状态、接触面积等因素对块体失稳过程自振频率的影响，进一步研究了块体失稳过程滑移面摩擦声发射信号的演化规律。研究成果表明：滑动型块体自振频率随着侧压力的增加而增大，当侧压力由0.1 MPa增加至0.5 MPa和1 MPa时，自振频率分别增加了16.18 Hz和25.79 Hz。接触面积减小，自振频率随之减小，块体自振频率可以有效反映滑动面对关键块体的约束作用；岩块滑动过程声发射主频分布带宽相对较小，但集中分布的频段较多，绝大部分声发射信号集中于0、20、40、50、150 kHz频带附近，与侧压力大小无关。该研究成果可为隧道围岩块体垮塌灾害的“声-振”联合监测预警方法提供必要的理论支撑。

关键词：隧道工程灾变演化模拟试验块体垮塌声发射自振频率

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水泥土地层冻融温度场全过程发展影响研究

森林工程 2024年第3期40卷 184-196页

作者：金修伟鹿庆蕊李栋伟陈士军张海军洪进锋东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013

为研究水泥改良土地层冻融温度场发展的影响因素,以广州地铁三号线某地铁隧道冻结工程为背景,通过水、热耦合的方式模拟隧道冻融温度场,研究其冻融温度场全过程发展影响规律,并与实测数据对比证明模型的精确性,分析导热系数、容积热容... 详细信息

为研究水泥改良土地层冻融温度场发展的影响因素,以广州地铁三号线某地铁隧道冻结工程为背景,通过水、热耦合的方式模拟隧道冻融温度场,研究其冻融温度场全过程发展影响规律,并与实测数据对比证明模型的精确性,分析导热系数、容积热容、原始地温和水泥掺量等因素对冻融温度场的影响。结果表明,土体在冻融温度场全过程发展过程中,先是大幅度降温,形成稳定冻结帷幕后,降温速率变缓,有效冻结壁厚度缓慢增加,进入自然解冻阶段后,温度快速上升直至达到相变阶段,在该阶段维持一段长时间后,土体迅速恢复正温;分析不同因素对冻结温度场的影响规律,其中土体容积热容,原始地温对冻结温度场冻结效果呈负相关,对于自然解冻温度场影响不大;土体导热系数的降低会抑制冻结温度场的发展,但是可以缩短自然解冻的周期;在水泥掺量为12%时,土体冻结效果最好,且融沉温度场发展速率最快,自然解冻周期最短。

关键词：地铁隧道水泥改良土冻融温度场数值模拟

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有压冻融循环对冻结黄土强度特性影响

森林工程 2024年第5期40卷 181-189页

作者：黄素素雷乐乐郭旭张志成罗祥王振华东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013

为进一步探究实际工况下冻融对黄土变形和强度的影响,开展经历0、1、4次有压冻融循环后的黄土压缩试验。结果表明,经历有压冻融后,冻结黄土多呈现脆性破坏模式,应力-应变曲线表现为应变硬化型曲线;经历1次有压冻融循环的黄土强度降低约3... 详细信息

为进一步探究实际工况下冻融对黄土变形和强度的影响,开展经历0、1、4次有压冻融循环后的黄土压缩试验。结果表明,经历有压冻融后,冻结黄土多呈现脆性破坏模式,应力-应变曲线表现为应变硬化型曲线;经历1次有压冻融循环的黄土强度降低约35%,经历4次有压冻融循环的黄土强度降低近51%,二者呈非线性负相关关系;相同冻融循环次数情况下,随着含水率的增加,峰值应力会逐渐减小,试验含水率范围内强度降低近77%;冻结黄土单轴抗压强度会随初始干密度的增加及试验温度的降低而呈现显著增大的趋势,当温度从-10℃降低至-15℃,强度增大1.5倍,从-15℃降低至-20℃,强度增大近2倍;最后基于高斯函数,构建有压冻融循环影响的冻结黄土强度模型,使其能较好地反映冻结黄土的应变硬化情况。

关键词：冻结黄土抗压强度压缩试验有压冻融循环强度模型

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玻璃纤维再生混凝土冻融损伤及寿命预测研究

建筑结构 2024年第18期54卷 136-143页

作者：黄跃文杨文瑞刘利爱周海张勋李成炜熊小龙东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013

采用GM(1,1)模型的4种形式建立了玻璃纤维再生混凝土抗冻性能预测模型,预测了玻璃纤维再生混凝土在各地区的抗冻使用寿命。引入相关系数对比和分析了各形式模型的精度和长期预测结果,并与Weibull预测模型进行了比较。结果表明,玻璃纤维... 详细信息

采用GM(1,1)模型的4种形式建立了玻璃纤维再生混凝土抗冻性能预测模型,预测了玻璃纤维再生混凝土在各地区的抗冻使用寿命。引入相关系数对比和分析了各形式模型的精度和长期预测结果,并与Weibull预测模型进行了比较。结果表明,玻璃纤维再生混凝土的质量和相对动弹性模量的衰减速率随着冻融循环的进行而逐渐加快,掺入玻璃纤维可以有效减缓质量和相对动态弹性模量衰减速率,延缓再生混凝土失效。4种形式的GM(1,1)模型在玻璃纤维掺量为0~1.0%时预测精度均为Ⅰ级,掺量为1.5%时预测精度均为Ⅱ级。DGM模型精度最高,相关系数最大,建议采用DGM模型进行抗冻性能预测。从寿命预测方面考虑,DGM、Weibull模型的预测结果基本相似,但两种模型侧重点不同,DGM模型所需样本容量较小,Weibull模型寿命预测更精准。

关键词：玻璃纤维再生混凝土冻融损伤寿命预测

极地区域BDS及其组合系统服务性能仿真分析

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东华理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：胡伟建卢立果艾志东华理工大学测绘与空间信息工程学院

随着极地区域(极区)战略价值的不断提升,极地应用对于精确定位导航的需求日益迫切。由于极区的高纬度,实际上用户能够观测的卫星数相对较少,且卫星高度角相对较低,导致其可用性受到一定限制。为研究北斗卫星导航系统(BDS)及其组合系统... 详细信息

随着极地区域(极区)战略价值的不断提升,极地应用对于精确定位导航的需求日益迫切。由于极区的高纬度,实际上用户能够观测的卫星数相对较少,且卫星高度角相对较低,导致其可用性受到一定限制。为研究北斗卫星导航系统(BDS)及其组合系统在极区的服务性能和覆盖情况,通过两行轨道根数(TLE)和简化深空摄动规模型(SDP4),对BDS及其组合系统在北极航道、南极科考站等典型站点,以及极区范围的可见卫星数和PDOP(位置精度衰减因子)值进行了仿真评估。结果表明,在不考虑实际极区环境影响的条件下,BDS-3能够提供较多的可见卫星数和较低的PDOP值,其与全球定位系统(GPS)相当,略优于格洛纳斯系统(GLONASS)和伽利略卫星导航系统(Galileo);BDS组合其他系统可以较为明显提高极区全球导航卫星系统(GNSS)的精度和可靠性,四系统的可见卫星数和PDOP值分别平均提升177.59%、44.29%,三系统分别平均提升124.73%、38.06%,双系统分别平均提升70.16%、26.64%。

关键词：全球导航卫星系统极地北斗卫星导航系统可见卫星数位置精度衰减因子

基于响应曲面法的三元地聚合物注浆材料耐久性能研究

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硅酸盐通报 2024年第3期43卷 938-947页

作者：陈士军龚木联刘溯逸花思旭金修伟王昊东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013

为满足复杂地层条件下隧道同步注浆材料耐久性能要求,以粉煤灰、矿渣、偏高岭土等材料制备三元地聚合物注浆材料,并对其耐久性能进行研究。在探究原料物化性质的基础上,采用响应曲面法中Box-Behnken设计耐久性试验,对试验结果进行显著... 详细信息

为满足复杂地层条件下隧道同步注浆材料耐久性能要求,以粉煤灰、矿渣、偏高岭土等材料制备三元地聚合物注浆材料,并对其耐久性能进行研究。在探究原料物化性质的基础上,采用响应曲面法中Box-Behnken设计耐久性试验,对试验结果进行显著性分析、方差分析以及三维响应曲面分析,结合XRD、SEM和EDS分析地聚合物结石体的微观形貌和水化产物。结果表明:粉煤灰、偏高岭土和矿渣能形成性能互补效应,三者相互作用对注浆材料的侵蚀系数影响显著,可有效增强其抗硫酸盐离子侵蚀能力;预测确定系数R_(pred)^(2)为0.9328,试验相对误差为0.71%,模型精确度高,通过优化获得最佳配合比参数为水泥45.183%(质量分数,下同)、粉煤灰20%、偏高岭土20%、矿渣14.817%;地聚合物注浆材料水化产物主要为方解石、C-A-S-H和N-A-S-H凝胶等物质,这些物质紧密交接,交错生长,形成致密的三维空间网络结构支撑体系,有效增强了材料的耐久性能。研究结果可为三元地聚合物注浆材料耐久性能的后续研究及生产应用提供参考。

关键词：地聚合物粉煤灰矿渣偏高岭土耐久性能

预制氧化膜厚度对316L不锈钢在高温高压模拟压水堆一回路水中腐蚀行为的影响

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腐蚀与防护 2024年第8期45卷 1-9页

作者：温小健夏宇轩詹子雄黄希东华理工大学核科学与工程学院南昌330013

为研究预制氧化膜厚度对316L不锈钢在高温高压压水堆一回路水溶液中腐蚀行为的影响,模拟该腐蚀环境,对表面预制氧化膜的316L不锈钢进行腐蚀试验,并通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法分析其表面形貌、化学成分、物相... 详细信息

为研究预制氧化膜厚度对316L不锈钢在高温高压压水堆一回路水溶液中腐蚀行为的影响,模拟该腐蚀环境,对表面预制氧化膜的316L不锈钢进行腐蚀试验,并通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法分析其表面形貌、化学成分、物相等。结果表明:当预制氧化膜厚度小于4.46μm时,氧化膜为致密的(Fe,Cr)_(2)O_(3),对后续腐蚀过程起抑制作用;随预制氧化膜厚度增大,(Fe,Cr)_(2)O_(3)晶粒逐渐被(Fe,Cr)_(3)O_(4)晶粒取代,氧化膜呈多孔状且孔隙率不断增大,使其耐腐蚀性能逐渐降低;当预制氧化膜厚度超过8.61μm时,腐蚀后试样由质量增加变为质量减小,腐蚀后氧化膜外层由Fe_(2)O_(3)转化为Fe_(3)O_(4),内层为FeCr_(2)O_(4);当预制氧化膜厚度大于18.45μm时,氧化膜与基体之间出现明显裂缝,氧化膜容易脱落。预制氧化膜厚度存在一个临界值,使旧膜的溶解与新膜的生成之间达到动态平衡。

关键词： 316L不锈钢高温高压水预制氧化膜腐蚀行为

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活塞风对寒区高铁隧道衬砌结构传热影响分析

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：姜海强牛富俊汪恩良何嘉睿蒋望涛水利与土木工程学院东北农业大学亚热带建筑科学国家重点实验室华南理工大学华南岩土工程研究院华南理工大学

针对寒区高铁隧道频繁发生的冻害问题，本文结合隧址区现场监测数据，对两车交会情形下最冷日内隧道洞内外空气和隧道结构层的传热过程进行模拟和分析，并探讨了车速（80～250 km/h）和洞外气温（-4～-30 °C）对结构层和洞内空气传热... 详细信息

针对寒区高铁隧道频繁发生的冻害问题，本文结合隧址区现场监测数据，对两车交会情形下最冷日内隧道洞内外空气和隧道结构层的传热过程进行模拟和分析，并探讨了车速（80～250 km/h）和洞外气温（-4～-30 °C）对结构层和洞内空气传热过程的影响，得出以下结论：最冷日隧道洞内空气和结构层内部温度沿纵向方向大体上呈现出对称性，并且在洞口处温度相对较低，活塞风不会改变洞内气温和结构层内温度的整体分布趋势。洞外气温和车速对洞口段附近处的空气温度和二衬内部温度影响较大，且洞外气温越低、车速越大，洞内空气和二衬内部的温度降低越明显。洞外气温对隧道结构层温度影响主要集中在距离隧道洞口500 m范围内，而车速对结构层内温度影响的最大纵向长度则可达1000 m。

关键词：寒区温度分布高铁隧道传热过程活塞风冻害数值模拟衬砌结构

HIRFL-CSR外靶实验终端Veto探测器的刻度

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原子核物理评论 2024年第1期41卷 453-459页

作者：刘拓琦唐述文孙宇余玉洪方芳王世陶章学恒孙志宇卢奋华傅圣威李治垚魏啸宝徐颖锋中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049 东华理工大学核技术应用教育部工程研究中心南昌330013 东华理工大学核科学与工程学院南昌330013 河南师范大学河南新乡453007

使用宇宙射线对兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)外靶实验终端(ETF)的Veto探测器开展了刻度工作,工作主要分为位置刻度与时间刻度两部分。位置刻度可给出粒子在探测器上的击中位置,时间刻度则能为粒子在探测器上击中时刻的探测建... 详细信息

使用宇宙射线对兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)外靶实验终端(ETF)的Veto探测器开展了刻度工作,工作主要分为位置刻度与时间刻度两部分。位置刻度可给出粒子在探测器上的击中位置,时间刻度则能为粒子在探测器上击中时刻的探测建立统一标准。这些信息是剔除入射到中子墙探测器的带电粒子事件的依据,可为中子墙探测器物理目标的实现提供重要支持。在刻度过程中,得到了Veto探测器的位置分辨半高全宽(FWHM)为2.53 cm,所有单元条时间归一后的时间分辨FWHM为1.09 ns。

关键词： Veto探测器刻度宇宙射线位置分辨时间分辨