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生物炭改性黏土的强度特性及其影响机制

排灌机械工程学报 2024年

作者：李明玉张艳星郭进军宋白杨魏艳卿洛阳理工学院土木工程学院

生物炭具有高孔隙率、高比表面积和强吸附等特性，在土体改良、污染土修复和吸附重金属污染物方面展现出很好的应用潜力。施加生物炭可改善土体结构，使土体的理化性质和力学稳定性得到了全面的改善，从而增加了颗粒间的凝聚力，影响土... 详细信息

生物炭具有高孔隙率、高比表面积和强吸附等特性，在土体改良、污染土修复和吸附重金属污染物方面展现出很好的应用潜力。施加生物炭可改善土体结构，使土体的理化性质和力学稳定性得到了全面的改善，从而增加了颗粒间的凝聚力，影响土体的强度特性。论文以黏土和生物炭为研究对象，利用Humboldt气动直剪仪试验装置，测定不同生物炭掺量、初始含水率和初始干密度的生物炭-黏土混合土的抗剪强度。试验结果表明：生物炭和干密度均能增加试样的强度，并与其成正比关系；随着初始含水率的增大，试样的剪应力与应变曲线由应变软化型过渡为应变硬化型，生物炭-黏土混合土的抗剪强度呈不断减小。同时，结合扫描电镜(SEM)试验结果，分析试样微观孔隙结构的演变规律，从微观层面解释了生物炭-黏土混合土强度特性变化的原因。

关键词：生物炭黏土应力-应变曲线强度参数微观孔隙结构

基于近场动力学的岩石水力压裂数值模拟及裂隙网络定量分析

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岩土力学 2024年第2期45卷 612-622页

作者：华涛申林方王志良李泽徐则民昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

基于常规态型近场动力学方法实现了岩石裂隙扩展演化,采用实时追踪新生裂隙面并施加表面压力的方法来模拟压裂液与裂隙表面的相互作用,建立了岩石水力压裂的数值计算模型。根据数字图像处理技术将Zhang-Suen细化算法应用于水力裂隙网络... 详细信息

基于常规态型近场动力学方法实现了岩石裂隙扩展演化,采用实时追踪新生裂隙面并施加表面压力的方法来模拟压裂液与裂隙表面的相互作用,建立了岩石水力压裂的数值计算模型。根据数字图像处理技术将Zhang-Suen细化算法应用于水力裂隙网络的骨架提取,并采用统计方法计算裂隙网络形态参数,提出了水力裂隙网络量化计算方法。最后考虑加载速率、地应力条件及弹性模量等因素影响,研究了水力裂隙扩展过程及裂隙网络形态参数的演化。研究结果表明:当加载速率较小时,主裂隙朝着较大地应力的方向扩展,裂隙分支并不明显;增加加载速率会增大裂隙均宽和裂隙密度,能够促进裂隙的张开程度及裂隙数量,增强裂隙网络的复杂程度并提高其渗透能力。当水平向地应力和竖向地应力相同时,主裂隙呈十字交叉分布;随着竖向地应力的增大,水平裂隙受到抑制作用,主裂隙沿着竖向扩展,而裂隙总长和裂隙密度则呈增加的趋势。岩体弹性模量的增加会减少细小裂隙分支的扩展,使裂隙网络形态趋于简单化。

关键词：岩石水力压裂近场动力学裂隙扩展数值模拟

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电弧增材制造T形件连接节点力学性能研究

中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1190-1200页

作者：张博叶俊刘念武林晓阳王震汤慧萍浙江理工大学建筑工程学院杭州310018 浙江大学建筑工程学院杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心杭州310058 浙大城市学院工程学院杭州310015

电弧增材制造(WAAM)技术在结构工程领域有着广泛的应用前景,具有生产效率高、设备成本低、材料利用率高和环境可持续性等优点。为了探究WAAM碳钢T形件连接节点的力学性能,设计一系列共12组由WAAM碳钢T形件、高强钢(HSS)T形件和高强螺栓... 详细信息

电弧增材制造(WAAM)技术在结构工程领域有着广泛的应用前景,具有生产效率高、设备成本低、材料利用率高和环境可持续性等优点。为了探究WAAM碳钢T形件连接节点的力学性能,设计一系列共12组由WAAM碳钢T形件、高强钢(HSS)T形件和高强螺栓组成的连接节点试件,通过试验研究螺栓线位置与螺栓排列方式对试件初始刚度、破坏模式及极限承载力的影响。采用三维激光扫描技术测量WAAM碳钢T形件相关几何参数,采用数字图像相关技术(DIC)辅助测量了T形件连接节点在加载过程中的位移响应。结果表明:WAAM碳钢T形件具有较好的力学性能,当螺栓线与腹板翼缘连接处距离减小时,试件的初始刚度与极限承载力均呈上升趋势,而失效模式均为预期的翼缘破坏,且螺栓未发生断裂。通过对比试验结果和现有设计规程计算结果,对相关计算方法的适用性与准确性进行评估,发现现有设计方法高估了试件的初始刚度,对破坏模式的预测较为准确,但对极限承载力的预测偏保守。最后,对已有计算模型进行修正,修正后的计算模型对连接节点极限承载力的预测效果较好。

关键词：电弧增材制造 T形件连接节点初始刚度破坏模式极限承载力

节段预制拼装综合管廊承插式接头抗弯性能研究

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中国公路学报 2024年

作者：凌同华余彬谷淡平谭嘉诺肖健长沙理工大学土木工程学院湖南工学院土木与建筑工程学院

抗弯刚度是表征接头抗弯性能的重要力学参数，为给预制拼装综合管廊承插式接头抗弯设计提供理论依据，开展了等尺寸承插式接头抗弯力学性能试验，研究了弯矩作用下接头应变、挠度、张开高度、底部张开量、转角等参数变化规律及破坏特征... 详细信息

抗弯刚度是表征接头抗弯性能的重要力学参数，为给预制拼装综合管廊承插式接头抗弯设计提供理论依据，开展了等尺寸承插式接头抗弯力学性能试验，研究了弯矩作用下接头应变、挠度、张开高度、底部张开量、转角等参数变化规律及破坏特征，并计算接头抗弯刚度。建立了预制拼装综合管廊承插式接头抗弯力学模型，推导了接头抗弯刚度计算解析表达式，并采用有限元软件ABAQUS建立了接头抗弯数值模型，对比分析了三种方法计算得到接头张开距离、张开高度和转角随弯矩变化规律，以验证接头力学模型与数值模型的正确性。结果表明：接头抗弯刚度计算解析公式及有限元数值模型计算得到的接头张开高度、接头转角和底部张开距离随弯矩变化规律均与试验结果基本相同，三者结果吻合良好，验证了接头力学模型与数值模型的正确性；预制拼装综合管廊承插式接头受弯接头变形可分为3个阶段：全截面受压阶段、弹性阶段及极限承载阶段；接头屈服弯矩约为极限弯矩的83%，接头屈服张开距离与转角约为极限状态的1/3；弹性阶段抗弯刚度为40000kN·m/rad，极限承载阶段抗弯刚度为5461kN·m/rad；弯矩作用下承插式接头顶部外侧和承口端底部受压开裂破坏，插口端顶角出现混凝土剥落导致接头破坏。研究结果可为预制拼装综合管廊承插式接头抗弯性能安全评价与设计提供科学依据。

关键词：隧道工程预制拼装管廊抗弯试验承插式接头抗弯刚度计算模型

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电动法去除污染土中重金属铬的试验研究

安全与环境学报 2024年

作者：王艳张李奕岚朱鹏王恒宇宁波大学土木工程与地理环境学院浙大宁波理工学院土木建筑工程学院

针对土壤铬污染严重的问题，通过自行设置的电动去除装置，研究电动法在不同电压、电解液种类和浓度的条件下对铬去除效果的影响。结果表明：电动法能够有效去除土壤中的重金属铬，并且土壤中铬（Ⅵ）的迁移受电压的影响较大，当电压从1... 详细信息

针对土壤铬污染严重的问题，通过自行设置的电动去除装置，研究电动法在不同电压、电解液种类和浓度的条件下对铬去除效果的影响。结果表明：电动法能够有效去除土壤中的重金属铬，并且土壤中铬（Ⅵ）的迁移受电压的影响较大，当电压从10 V增大至40 V时，铬（Ⅵ）的去除率提高了12.25百分点。电解液中加入0.05 mol/L十二烷基苯磺酸钠（sodium dodecyl benzene sulfonate，SDBS）后铬（总）的去除率提高了5.94百分点，但增大SDBS浓度对提升铬的去除率没有明显效果。柠檬酸（citric acid，CA）可显著促进铬的迁移，柠檬酸浓度越大，铬的去除效率越高。在电解液中加入0.15 mol/L柠檬酸后铬（总）的去除率增长幅度达到最大，提高了18.03百分点，铬（Ⅵ）的去除率达到了93.4%，铬（总）的去除率达到了74.96%；其中弱酸提取态和可还原态铬的去除量占到了铬（总）去除量的95%左右，CA能够促进残渣态铬向弱酸提取态转换并促进铬的迁移，使各形态铬的残余量均有所下降，使铬污染土壤的毒性大幅降低。经电动去除后，土壤表面呈现出针状、絮状或颗粒状，出现大量细小的孔隙，结构变得相对松散。

关键词：环境工程学电动力学铬污染土壤

HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化还原对硝基苯酚和染料污染物

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中国环境科学 2024年第1期44卷 193-201页

作者：方嘉声陈铭刁琪琪赵硕黄振庭卫昆卓琼芳东莞理工学院生态环境与建筑工程学院广东东莞523808 东莞市新污染物重点实验室广东东莞523808 山东理工大学化学化工学院山东淄博255049

制备了HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)核壳中空管状复合催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚(4-NP)和染料(MB,MO)污染物.采用TEM,SEM,EDS,XRD,N_(2)吸脱附,XPS等方法对催化剂微观结构和物化特征进行表征.结果表明,CeO_(2)和Co_(3)O_(4)作为内外活性层较好地分散固载Au纳米颗粒,通过界面反应构筑于埃洛石纳米管中,形成CeO_(2)/Co_(3)O_(4)叠层结构封装埃洛石载金核壳复合催化剂(HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)).该催化剂分别在3.5,8和3min内可还原去除96%以上的4-NP,MB和MO污染物,其相应的一级反应动力学速率常数(0.856,0.370,1.337min^(-1))和转换频率(10.99,1.90,2.80min^(-1))均明显优于HNTs-Au@Co_(3)O_(4),HNTs@CeO_(2)-Au和HNTs@CeO_(2)@Co_(3)O_(4)对照材料.HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化剂连续进行6次使用后,仍保持较高的4-NP,MB和MO污染物还原转化率(91.2%,87.3%,89.5%)和结构稳定性.独特的CeO_(2)/Co_(3)O_(4)叠层结构特征和复合组分协同增强效应有效促进了高性能催化体系的构建,极大提升了Au颗粒的催化活性和稳定性,使HNTs@CeO_(2)-Au@Co_(3)O_(4)催化剂呈现较为优异的催化效能和循环使用性能.

关键词：纳米金催化剂埃洛石核壳结构对硝基苯酚染料污染物催化还原

面向流域治理与城镇发展统筹的城市水系统规划协同机制探讨 ——广东东莞生态园实证研究

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水利学报 2024年第3期55卷 278-287页

作者：王成坤黄纪萍王川涛蔡婳婳王俊佳刘悦忆中国城市规划设计研究院深圳分院广东深圳518000 东莞理工学院生态环境与建筑工程学院广东东莞523000

统筹流域治理与城镇发展是系统解决当前城市发展过程中遇到的水资源短缺、水生态破坏、洪涝灾害频发的关键路径。本文在辨析流域治理与城镇发展统筹面临的主要问题及其辩证关系的基础上,以东莞市中部地区的生态园及其所在的寒溪河流域... 详细信息

统筹流域治理与城镇发展是系统解决当前城市发展过程中遇到的水资源短缺、水生态破坏、洪涝灾害频发的关键路径。本文在辨析流域治理与城镇发展统筹面临的主要问题及其辩证关系的基础上,以东莞市中部地区的生态园及其所在的寒溪河流域为研究对象,系统探讨了城市水系统规划在流域治理与城镇发展统筹中的协同作用机制。结果表明,以城镇-流域水系统耦合模型为支撑,城市水系统规划及其协同机制可通过空间、设施等要素的协同,实现保障城市及流域防洪排涝安全、保护水环境和节约水资源的目标,促进流域安全与城镇发展的良性互动。

关键词：流域治理与城镇发展统筹城市水系统规划协同机制实证研究

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鄱阳湖季节性氨氮水生生物生态风险评估

长江科学院院报 2024年第1期41卷 66-74页

作者：马翔宇闫峰南昌大学建筑工程学院南昌330031

基于生态环境部颁布的《淡水水生生物水质基准—氨氮》提供的有限离散基准值,对鄱阳湖内6个测站在2018年的氨氮水生生物生态风险(RQ)进行量化评估,进一步讨论了水温和pH值对氨氮水生生物毒性的影响,提出了一种《淡水水生生物水质基准—... 详细信息

基于生态环境部颁布的《淡水水生生物水质基准—氨氮》提供的有限离散基准值,对鄱阳湖内6个测站在2018年的氨氮水生生物生态风险(RQ)进行量化评估,进一步讨论了水温和pH值对氨氮水生生物毒性的影响,提出了一种《淡水水生生物水质基准—氨氮》的运用思路,对鄱阳湖地区氨氮的治理提供了数据支撑和经验借鉴。结果表明:氨氮平均浓度最高出现在冬季,平均浓度最低出现在秋季;鄱阳湖夏季的短期水生生物水质基准(SWQC)和长期水生生物水质基准(LWQC)最低,春季的SWQC和LWQC最高;鄱阳湖夏季的长期水生生物生态风险LRQ>1,表明在夏季鄱阳湖的氨氮长期水生生物生态风险超过环境容许值;鄱阳湖夏季存在因水温和pH值的升高导致SWQC和LWQC降低,进而引发水生生物生态风险提高的问题。加强对鄱阳湖的pH值监控和预警应作为水资源管理的重点。

关键词：水环境氨氮水生生物水质基准生态风险鄱阳湖

双层翼型直叶片垂直轴风力机动态气动特性研究

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第7期52卷 145-150页

作者：李寿图何坤雲岳念西李晔兰州理工大学能源与动力工程学院上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院

为进一步提高直叶片垂直轴风力机在大攻角状态下的气动性能，考虑双层翼型相互作用对翼型边界层状态的影响，基于数值模拟和正交实验方法，研究了双层翼型主要结构参数对直叶片垂直轴风力机动态气动特性的影响．结果表明：双层翼型间距... 详细信息

为进一步提高直叶片垂直轴风力机在大攻角状态下的气动性能，考虑双层翼型相互作用对翼型边界层状态的影响，基于数值模拟和正交实验方法，研究了双层翼型主要结构参数对直叶片垂直轴风力机动态气动特性的影响．结果表明：双层翼型间距是影响垂直轴风力机气动性能的主要原因；在最佳翼型间距与叶尖速比下，内层翼型对直叶片垂直轴风力机的扭矩系数平均贡献度约为29.5%，外层翼型对直叶片垂直轴风力机整体的扭矩系数平均贡献度提高了6.9%；双层翼型垂直轴风力机的内层翼型在提供扭矩系数的同时，也改善了外层翼型的流场特性；内外层翼型的相互作用能够有效增强直叶片垂直轴风力机的气动性能，双层翼型翼缝结构有助于提高流体动能，当叶尖速比为3时，翼型压力面尾缘附近流速最大提高约11%，进而使内外层翼型压力面和吸力面之间的压差增加，有效抑制了内外层翼型吸力面的边界层分离．

关键词：垂直轴风力机双层翼型气动特性数值模拟正交实验