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冻融作用下黄河堤岸砂壤土宏细观破坏过程研究

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张江浩冀鸿兰杨震李志军刘晓民大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院黄河流域内蒙段水资源与水环境综合治理协同创新中心

为揭示黄河堤岸砂壤土在冻融循环作用下的宏细观破坏规律，通过三轴剪切试验和离散元数值模拟分析了土体在不同冻融循环次数下的抗剪强度变化、形变破坏特征、力链发展趋势和组构演化规律。结果表明：冻融循环作用会显著降低土体的抗剪... 详细信息

为揭示黄河堤岸砂壤土在冻融循环作用下的宏细观破坏规律，通过三轴剪切试验和离散元数值模拟分析了土体在不同冻融循环次数下的抗剪强度变化、形变破坏特征、力链发展趋势和组构演化规律。结果表明：冻融循环作用会显著降低土体的抗剪强度，诱发土体产生冻胀融沉，抗剪强度平均损失率在15次冻融循环后达到了24.06%，土体表面高差增加至176 μm；土体在剪切过程中会出现鼓胀破坏区，冻融循环后土体鼓胀破坏区最大直径变小，强力链减少，最大接触力平均降幅为14.87%；土体宏观力学特性主要由法向接触力主导，冻融循环后法向接触组构张量略微增加，法向接触力组构张量明显降低，各向异性程度减弱，土体抵抗破坏的能力下降；冻融循环前后土体强接触和全接触等效各向异性均低于冻融前，土体强接触等效各向异性系数与偏应力变化趋势基本一致；离散元数值模拟能较好地从细观尺度反应出土体的应变稳定特性，基于离散元模拟结果建立了一种以冻融循环次数为控制参数的堤岸砂壤土抗剪强度预测模型，预测结果与实测结果误差较小。

关键词：冻融循环黄河堤岸砂壤土离散元数值模拟组构张量各向异性宏细观破坏过程

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船舶动态驱动的碳排放时空分布规律

中国环境科学 2024年第3期44卷 1769-1776页

作者：余红楚方庆龙方志祥刘敬贤武汉理工大学航运学院湖北武汉430063 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 武汉理工大学三亚科教创新园海南三亚572025

本文基于2018年全球集装箱船的AIS(Automatic Identification System)轨迹数据,采用自下而上的方法,计算2018年全球集装箱船的CO_(2)排放量.进一步,采用地理信息科学基础理论与技术,通过船舶排放量与地图的联动分析,挖掘集装箱船CO_(2)... 详细信息

本文基于2018年全球集装箱船的AIS(Automatic Identification System)轨迹数据,采用自下而上的方法,计算2018年全球集装箱船的CO_(2)排放量.进一步,采用地理信息科学基础理论与技术,通过船舶排放量与地图的联动分析,挖掘集装箱船CO_(2)排放的时空分布规律,并分析主要远洋运输航线的排放特征.结果表明,2018年全球集装箱船的CO_(2)年排放量达到1.2355亿t,1月份的排放最高,而11月份排放量全年最低,在时间上呈现明显的分异特性.集装箱船月度排放的空间分布总体较为相似,排放高峰区域主要分布在靠近海岸线和主要远洋航路上,远东-欧洲航线的排放量最高.

关键词：集装箱船 CO_(2)排放 AIS轨迹时空分布

基于断裂力学的浅埋工作面过沟谷地形上坡段切顶机理分析

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矿业研究与开发 2024年第4期44卷 97-106页

作者：杨登峰李小双马天辉谢生荣青岛理工大学理学院山东青岛市266520 常州大学城市建设学院江苏常州市213164 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连市116024 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

浅埋煤层工作面推进至沟谷地形上坡段时,易出现关键层破断块体沿煤壁整体滑落失稳的大范围动载矿压灾害。根据沟谷上坡段顶板破断特征,基于断裂力学分析方法构建力学模型,探讨了顶板失稳的力学机理及基本顶破断失稳条件,获得了顶板来压... 详细信息

浅埋煤层工作面推进至沟谷地形上坡段时,易出现关键层破断块体沿煤壁整体滑落失稳的大范围动载矿压灾害。根据沟谷上坡段顶板破断特征,基于断裂力学分析方法构建力学模型,探讨了顶板失稳的力学机理及基本顶破断失稳条件,获得了顶板来压步距及支架工作阻力的计算公式,并对各关键致灾因素进行了分析。研究结果表明:随着工作面推进,基本顶损伤区裂纹尖端的集中应力和应力强度因子增大,当应力强度因子增大到临界值时,悬臂梁破断工作面来压;沟谷坡角大小对来压步距及支架工作阻力起主要作用,损伤区裂纹长度、基本顶厚度、断裂韧性等因素也对其有较大影响;通过在麻地梁煤矿2103工作面进行现场监测,对理论分析结果进行了验证,进一步分析了支架阻力的合理值。研究工作提高了工作面过沟谷地形上坡段顶板控制的准确性,能够有效促进矿井的安全生产。

关键词：浅埋煤层沟谷地形上坡段断裂力学支架工作阻力

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不同混合浪表征方法下港内波况数值模拟

水运工程 2024年

作者：申明航郑振钧董华韦郑艳娜马小舟董国海大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室港口航道泥沙工程交通行业重点实验室大连海洋大学海洋与土木工程学院

以一组波浪参数描述波浪的总体表征法在精确表征混合浪时具有局限性,通过将波浪频谱划分为独立波系并以参数化形式表征每个波系的多波系表征法,可以更精确地表征混合浪。通过数值模拟方法探讨混合浪的不同表征方法对港内水体扰动的影响... 详细信息

以一组波浪参数描述波浪的总体表征法在精确表征混合浪时具有局限性,通过将波浪频谱划分为独立波系并以参数化形式表征每个波系的多波系表征法,可以更精确地表征混合浪。通过数值模拟方法探讨混合浪的不同表征方法对港内水体扰动的影响,运用不同的表征方法对秘鲁钱凯湾的3个实测波浪谱进行重构,作为数值模拟的输入波谱,并且检验总体表征法在描述混合浪时引入的典型误差。结果表明,长涌浪波系对港内水体扰动有显著影响,对其能量水平的高估或低估会导致相应的误差;与多波系表征法相比,总体表征法得到的平均波向往往与实际情况不符,会导致对防波堤掩护效果的误判。

关键词：混合浪水体扰动总体表征法多波系表征法双峰谱

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大型油船码头靠船墩导管架结构应力分析

中国海洋平台 2024年第3期39卷 73-79页

作者：胡昂荣陈际丰刘忻丹唐鹏程王敏琪勾莹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 中交水运规划设计院有限公司北京100007

以开敞水域百米水深的30万吨级油船码头靠船墩结构为研究对象,对导管架结构在环境载荷和船舶载荷作用下的应力开展分析。借鉴海洋油气导管架平台结构形式,结合靠船墩导管架结构主要承受水平船舶载荷的特性设计八腿柱、裙桩基础的靠船墩... 详细信息

以开敞水域百米水深的30万吨级油船码头靠船墩结构为研究对象,对导管架结构在环境载荷和船舶载荷作用下的应力开展分析。借鉴海洋油气导管架平台结构形式,结合靠船墩导管架结构主要承受水平船舶载荷的特性设计八腿柱、裙桩基础的靠船墩导管架结构形式。采用Ansys有限元软件建立结构分析模型,根据环境条件、载荷组合等参数对靠船墩导管架结构进行4种不同工况下的静力分析。分析结果显示,在船舶靠泊工况下导管架结构位移和应力达最大值,主要出现在近泥面处主腿柱位置,结构应力满足许用应力要求。研究结果表明百米水深大型油船码头采用导管架结构具有一定的可行性,可为深水油船码头结构选型和设计提供一定的参考。

关键词：油船码头导管架靠船墩静力分析 Ansys软件

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黄河冰花冰晶体结构及内部气泡分析

人民黄河 2024年第5期46卷 63-67页

作者：王娟王少锋邓宇张宝森李志军郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116042

黄河冰花冰物理性质独特,对冰凌的生消演变有很大影响。为深入认知冰花冰晶体结构的物理特性,利用冰样采样器对黄河头道拐河段的冰花冰进行采集,利用费氏台获取冰花冰的图像,分析冰晶体及气泡细观结构特征。结果表明:在垂直方向上,冰晶... 详细信息

黄河冰花冰物理性质独特,对冰凌的生消演变有很大影响。为深入认知冰花冰晶体结构的物理特性,利用冰样采样器对黄河头道拐河段的冰花冰进行采集,利用费氏台获取冰花冰的图像,分析冰晶体及气泡细观结构特征。结果表明:在垂直方向上,冰晶体的平均等效直径范围为1.48~5.85 mm,随深度增加逐渐增大;在同一水平面内,冰晶体粒径差别明显,微小晶粒占比较大;冰花冰主要由0.1~7.0 mm的晶粒组成,直径为0.1~1.0 mm的微小晶粒占比为47.54%;冰花冰气泡平均等效直径在0.3~0.7 mm之间变化,随深度增加逐渐增大;气泡含量在1.90%~6.76%波动,随着深度增加逐渐减小。

关键词：冰花冰冰晶体气泡含量细观结构黄河

碳纤维格栅网-UHPC 增强RC 连续梁负弯矩区裂缝性能研究

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铁道建筑 2024年第7期64卷 67-74页

作者：郭东升刘慈军张冠华何化南赵育鹏辽宁省交通规划设计院有限责任公司沈阳110111 宁波市高等级公路建设管理中心浙江宁波315192 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

为研究碳纤维格栅网-UHPC(Ultra-High Performance Concrete)增强RC(Reinforced Concrete)连续梁负弯矩处的抗裂性能,设计7根配置不同的UHPC及碳纤维格栅网的试验梁,进行五点弯曲加载试验,分析碳纤维格栅网和UHPC的掺入、碳纤维格栅的... 详细信息

为研究碳纤维格栅网-UHPC(Ultra-High Performance Concrete)增强RC(Reinforced Concrete)连续梁负弯矩处的抗裂性能,设计7根配置不同的UHPC及碳纤维格栅网的试验梁,进行五点弯曲加载试验,分析碳纤维格栅网和UHPC的掺入、碳纤维格栅的网格尺寸、格栅的层数以及UHPC的铺设厚度等参数对负弯矩区开裂荷载和裂缝性能的影响,提出了适合碳纤维格栅网-UHPC增强的钢筋混凝土梁平均裂缝间距、裂缝宽度计算公式。试验结果表明:对照组试验梁的裂缝呈细且密的特点,有别于普通RC梁的裂缝少,宽度大;与普通RC梁相比,单独设置碳纤维格栅网、UHPC增强的试验梁负弯矩区段的开裂荷载分别提升了28.6%、85.7%,同时设置碳纤维格栅网和UHPC增强的4个试验梁分别提升了114.3%、128.6%、142.9%、171.4%;碳纤维格栅网格尺寸的减小、碳纤维格栅层数的增加、UHPC铺设厚度的增加均可以提高抗裂性能,并且使裂缝数量显著增加,裂缝间距和裂缝宽度明显减小。本文基于现有的国内外规范提出的适合碳纤维格栅网-UHPC联合加固的钢筋混凝土梁的平均裂缝间距、裂缝宽度计算值与试验值吻合较好,验证了计算公式的准确性。

关键词：桥梁钢筋混凝土连续梁碳纤维格栅网 UHPC 抗裂性能

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15 MW半潜式海上风机整机拖航性能研究

海南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王少强任年鑫吴佩宵李延巍海南大学海洋科学与工程学院大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室连云港市环境监测监控中心

为分析15 MW半潜式海上风机系统整机拖航过程中的动力响应特征，基于ANSYS-AQWA软件，建立15 MW半潜式海上风机整机拖航系统的耦合时域分析模型，重点研究不同缆绳刚度、拖航速度、波浪周期及波浪方向对拖航过程中浮式风机的主要动力响... 详细信息

为分析15 MW半潜式海上风机系统整机拖航过程中的动力响应特征，基于ANSYS-AQWA软件，建立15 MW半潜式海上风机整机拖航系统的耦合时域分析模型，重点研究不同缆绳刚度、拖航速度、波浪周期及波浪方向对拖航过程中浮式风机的主要动力响应参数（垂荡加速度、横摇、纵摇和拖缆力等）的影响特征，并提出15 MW半潜式海上风机整机拖航非线性动力过程中迎浪方向、拖缆刚度和拖航速度的初步优化建议。相关研究成果将为大型漂浮式海上风机整机拖航方案的优化及工程化应用提供积极参考。

关键词： 15 MW半潜式海上风机拖航过程数值模拟动力响应特征

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基于随机森林的地下水溶质运移替代模型研究

水电能源科学 2024年 60-63页

作者：柏晓鹏南瑞川杜甫闫晓惠张婷婷大连理工大学建设工程学院中国环境科学研究院国家环境保护河口与海岸带环境重点实验室

地下水污染溯源和含水层参数反演等逆问题通常受到大量计算负荷量的限制。为解决这一问题,考虑采用替代模型,以降低地下水逆问题的计算成本。首先采用模拟退火拉丁超立方采样(SA-LHS)抽取200组工况;运用Visual Modflow的MODFLOW模块、MT... 详细信息

地下水污染溯源和含水层参数反演等逆问题通常受到大量计算负荷量的限制。为解决这一问题,考虑采用替代模型,以降低地下水逆问题的计算成本。首先采用模拟退火拉丁超立方采样(SA-LHS)抽取200组工况;运用Visual Modflow的MODFLOW模块、MT3DMS模型进行地下水溶质运移模拟;最后利用随机森林(RF)模型建立地下水溶质运移模型的替代模型。结果表明,替代模型精度较高,值得强调的是,Visual Modflow模拟200组工况需要120 min,随机森林模型仅需0.92 s,运行速度提升7 800倍,在保持较高精度的同时大幅减少反复运行地下水污染溶质运移模型的计算负荷。

关键词：地下水污染 SA-LHS 随机森林替代模型数值模拟