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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

考虑土-膨润土化学相容性的阻隔墙长期服役性能研究

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 282-290页

作者：黄博曹林峰李育超浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310000 超重力研究中心浙江杭州310000

考虑到填埋场渗滤液中较高Na^(+)和Ca^(2+)浓度会让土-膨润土的渗透系数显著增大,从而加速高危害性污染物击穿土-膨润土阻隔墙,建立了Na^(+)和Ca^(2+)作用下土-膨润土阻隔墙-含水层系统中有机物污染物运移数值模型。该模型可以考虑渗透... 详细信息

考虑到填埋场渗滤液中较高Na^(+)和Ca^(2+)浓度会让土-膨润土的渗透系数显著增大,从而加速高危害性污染物击穿土-膨润土阻隔墙,建立了Na^(+)和Ca^(2+)作用下土-膨润土阻隔墙-含水层系统中有机物污染物运移数值模型。该模型可以考虑渗透系数和水动力弥散系数等参数随Na^(+)和Ca^(2+)浓度的变化。利用有限差分法,获得了该模型的数值解。通过将所建模型的计算结果分别与已有解析解计算结果和COMSOL软件计算结果进行对比分析,验证了模型的正确性。最后基于所建数值模型,以甲苯作为代表性有机污染物分析和讨论了考虑和未考虑土-膨润土化学相容性、水头差和膨润土掺量对阻隔墙长期服役性能的影响。结果表明:考虑土-膨润土化学相容性之后,阻隔墙从不会被击穿变成了服役75 a后被击穿,服役寿命大幅缩短;降低阻隔墙两侧水头差,能够有效延缓污染物的击穿时间;阻隔墙膨润土掺量的下限值应在原先防渗要求的基础上适当提高,以应对污染物作用下墙体防污阻隔性能的削弱。

关键词：化学相容性阻隔墙污染物运移数值模型长期服役性能

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竖向分层土被动土压力的计算与分析

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 875-887页

作者：刘光秀党发宁宋靖宇西安理工大学岩土工程研究所榆林学院建筑工程学院

基于极限平衡理论和相关联流动法则，建立了挡土墙后竖向分层土被动土压力关于滑动面夹角的数学模型，根据滑动土楔的静力平衡关系，得出竖向分层土被动土压力的计算表达式及其分布情况.利用Matlab计算软件作出被动土压力随滑动面夹角... 详细信息

基于极限平衡理论和相关联流动法则，建立了挡土墙后竖向分层土被动土压力关于滑动面夹角的数学模型，根据滑动土楔的静力平衡关系，得出竖向分层土被动土压力的计算表达式及其分布情况.利用Matlab计算软件作出被动土压力随滑动面夹角变化的函数曲线，根据曲线上极小值点确定被动土压力及其对应的极限破裂角.通过与现有理论计算对比，验证了该方法的合理性与可行性.分析了分层土性质参数及挡土结构几何、物理参数等对被动土压力Ep和破裂角θcr的影响.研究结果表明：经典的朗肯、库仑土压力理论及文献解是该研究方法在单一土层情况下的特例.被动土压力Ep随着墙土摩擦角δ、回填土摩擦角φ1、墙土黏聚力Cw、回填土黏聚力C1、回填土重度γ1、填土表面荷载q的增加而增加，随着墙背俯斜角α的增加而降低.破裂角θcr随着δ、φ1、Cw、C1、γ1的增加而降低，随α的增加而增加.回填土范围b对被动土压力Ep和破裂角θcr的影响受回填层和原土层土的性质共同影响.从工程设计角度，挡土墙背竖直、粗糙更有利于被动土压力的发挥.

关键词：竖向分层土挡土墙被动土压力极限平衡理论破裂角流动法则

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盐溶液饱和岩土的本构理论及在黏土中的应用

岩土工程学报 2024年第2期46卷 223-234页

作者：胡亚元袁书行浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058

盐溶液中离子的化学活性会改变饱和岩土的力学性质,诱发其工程性能出现劣化甚至失效等岩土工程问题。为了研究化学活性对饱和岩土水力与变形特性的影响,基于混合物理论与热力学溶液理论,建立了盐溶液饱和岩土材料的本构理论框架。与以... 详细信息

盐溶液中离子的化学活性会改变饱和岩土的力学性质,诱发其工程性能出现劣化甚至失效等岩土工程问题。为了研究化学活性对饱和岩土水力与变形特性的影响,基于混合物理论与热力学溶液理论,建立了盐溶液饱和岩土材料的本构理论框架。与以往研究不同,该理论将固相应变分解为孔隙率变化引起的骨架应变、固相材料变形引起的基质应变以及化学反应等物质交换引起的质量交换应变,用以凸显孔隙率在水-力-化学多场耦合机制中的关键作用;采用溶质的现时质量分数作为化学状态变量来反映化学活性的影响;利用自由能和耗散势分别建立弹性和塑性本构关系。根据该理论框架建立了NaCl溶液饱和黏土的固相、流相本构关系以及溶质的渗流-扩散方程,并得到了已有试验数据的验证,表明该框架可以指导盐溶液饱和岩土的本构建模工作。

关键词：混合物理论盐溶液饱和岩土材料化学活性本构理论等向压缩

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考虑热效应的一维电渗固结解析解

水文地质工程地质 2024年第4期51卷 135-145页

作者：卢奇刘干斌马永政宁波大学岩土工程研究所浙江宁波315211 宁波工程学院建筑与交通工程学院浙江宁波315016

近年来,电渗法是疏浚淤泥最有效的地基处理方法之一,但较少学者考虑温度对电渗固结的影响。为探究温度场对电渗固结特性的影响,基于热弹性理论和Esrig电渗固结理论,建立了耦合热平衡和渗流特性的控制方程,利用变量代换和分离变量法,推... 详细信息

近年来,电渗法是疏浚淤泥最有效的地基处理方法之一,但较少学者考虑温度对电渗固结的影响。为探究温度场对电渗固结特性的影响,基于热弹性理论和Esrig电渗固结理论,建立了耦合热平衡和渗流特性的控制方程,利用变量代换和分离变量法,推导了超静孔隙水压力和固结度的解析解,验证了不考虑热效应的电渗固结解为Esrig解,并与模型试验对比,验证了所得解析解的合理性。基于所提解析解与Esrig解的对比,讨论了不同深度、温度、电压对土体电渗固结性状的影响,结果表明:相同电压和温度作用下,在土体不同深度,考虑热效应的电渗固结(简称“TE”)产生的超静孔压消散速度比Esrig电渗固结(简称“E”)产生的孔压更快,且产生的最终孔压值越大。相同深度和电压作用下,温度的上升,TE孔压相比于E孔压,从73%上升至155%;相同深度和温度作用下,电压增加,TE孔压与E孔压增加幅度几乎一致;不同温度与电压下,TE和E固结度的变化较小。热电耦合固结的试验与理论分析为实际工程应用提供了理论指导。

关键词：电渗热效应固结解析解

基于TR-Unet的隧道渗漏水智能识别方法

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应用基础与工程科学学报 2024年

作者：陈曦张坤王伟胡坤徐阳淮阴工学院河海大学岩土工程研究所

为了有效解决隧道渗漏水智能识别方法中存在的抗环境干扰能力差、病害边界分割不准确的问题。本文构建了一种基于超分辨率重构与三重注意力的公路隧道渗漏水智能分割方法，名为TR-Unet。首先采用Real-ERSGAN超分辨率重构算法对隧道渗漏... 详细信息

为了有效解决隧道渗漏水智能识别方法中存在的抗环境干扰能力差、病害边界分割不准确的问题。本文构建了一种基于超分辨率重构与三重注意力的公路隧道渗漏水智能分割方法，名为TR-Unet。首先采用Real-ERSGAN超分辨率重构算法对隧道渗漏水图像进行分辨率提升，强化病害区域的边缘细节，提升模型对于渗漏水区域的定位能力。然后融合通道注意力、空间注意力以及自注意力机制建立了三重注意力机制模块，并将其引入至Unet网络的编码器结构中，提升了模型的抗环境干扰能力，从而有效减少渗漏水识别过程中复杂环境（光线、深色物质干扰、附属设施等）造成的错检和漏检问题。本文进一步综合分析隧道渗漏水区域的颜色以及危害程度等特征，将渗漏水划分为暗黑色渗水区域、绿色渗水区域、白色干水渍区域三类，并基于此建立了公路隧道渗漏水病害数据集。为了验证TR-Unet的有效性，选取了Unet、FCN、PSPnet、SegNet和DeepLabv3+五种广泛使用的深度语义分割算法进行比较。实验结果表明：本文提出的TR-Unet的平均像素准确率(mPA)和平均交并比（mIoU）分别为83.25%和87.93%，相较于其他对比模型具有更高的分割精度。此外，TR-Unet具有更好的渗漏水识别效果，主要体现在更少的错误识别以及更优秀的渗漏水边缘分割细节。研究结果为实现复杂隧道环境中的渗漏水高精度识别提供了一种新的思路和方法。

关键词：隧道工程渗漏水深度学习神经网络图像分割注意力机制

穿越液化流滑区盾构隧道纵向非线性地震响应研究

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振动与冲击 2024年第1期43卷 131-137,183页

作者：李孝雄庄海洋王伟赵凯陈国兴南京工业大学岩土工程研究所南京210009 华东交通大学土木建筑学院南昌330013

为了明确场地液化流滑区越江跨海盾构隧道结构的抗震性能,以宽河谷微倾斜可液化场地在不同地震动强度下土层的位移时程作为输入地层震动状态,并基于广义反应位移法,建立了4.8 km精细化梁-弹簧盾构隧道模型,研究了场地液化流滑对盾构隧... 详细信息

为了明确场地液化流滑区越江跨海盾构隧道结构的抗震性能,以宽河谷微倾斜可液化场地在不同地震动强度下土层的位移时程作为输入地层震动状态,并基于广义反应位移法,建立了4.8 km精细化梁-弹簧盾构隧道模型,研究了场地液化流滑对盾构隧道纵向地震响应和相邻管环纵向张开量的影响。研究结果表明:场地的液化流滑将导致盾构隧道产生极大的环间纵向张开量、截面拉力和压力突变,充分说明了场地流滑对隧道结构地震安全的危害性;盾构隧道损害严重位置处均位于液化土层的滑动面;沿轴线的弯矩变化曲线与加速度放大系数曲线和河谷地形具有一致性,且曲线在液化区呈现出明显的突变现象。

关键词：盾构隧道广义反应位移法液化流滑环间张开量地震响应

巨型臂式离心机的试验不平衡量识别方法与试验

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北京理工大学学报 2024年第2期44卷 156-162页

作者：凌道盛胡承华邱冰静郑建靖浙江大学建筑工程学院岩土工程研究所浙江杭州310058 浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058

针对滑动轴承转子系统非线性动力学特性强,传统不平衡量识别方法应用于采用液压滑动轴承的巨型臂式离心机不平衡量监测时局限性较大的问题,提出一种基于径向轴承反力实时识别巨型臂式离心机试验不平衡量的方法.首先,根据臂式离心机的结... 详细信息

针对滑动轴承转子系统非线性动力学特性强,传统不平衡量识别方法应用于采用液压滑动轴承的巨型臂式离心机不平衡量监测时局限性较大的问题,提出一种基于径向轴承反力实时识别巨型臂式离心机试验不平衡量的方法.首先,根据臂式离心机的结构特点与其不平衡量的组成,通过受力分析获得径向轴承反力与试验不平衡量之间的关系;其次,对轴承刚度变化对径向轴承反力的影响规律进行分析,结果表明轴承荷载分担比受轴承刚度非线性影响较小,理论上证明了基于径向轴承反力识别试验不平衡量的可行性;最后,通过台架试验对识别方法进行了初步验证.试验结果表明,该方法受系统非线性特性影响小,在工作转速范围内能够有效识别试验不平衡量.

关键词：臂式离心机液压滑动轴承识别方法不平衡量

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非圆形隧洞衬砌支护下应力与位移的新解法

工程地质学报 2024年第1期32卷 206-215页

作者：吕爱钟崔耀启蔡辉马耀财华北电力大学水电与岩土工程研究所北京102206

以往在利用平面弹性复变函数方法进行衬砌支护作用下非圆形隧洞的力学分析时,一般将洞室外域保角映射到象平面的单位圆外域,并认为可以利用同一个映射函数将衬砌截面映射到象平面的圆环域内。当衬砌厚度很薄时,这种方法是可行的,而当衬... 详细信息

以往在利用平面弹性复变函数方法进行衬砌支护作用下非圆形隧洞的力学分析时,一般将洞室外域保角映射到象平面的单位圆外域,并认为可以利用同一个映射函数将衬砌截面映射到象平面的圆环域内。当衬砌厚度很薄时,这种方法是可行的,而当衬砌相对较厚时,利用同一映射函数所得到的衬砌截面形状发生严重失真。为解决此问题,本文引入两套映射函数,分别将洞室外域映射到象平面的单位圆的圆外域,衬砌截面映射到圆环域。这种方法可以适应于不同的衬砌厚度,利用这种方式获得的衬砌截面,在衬砌较厚时仍能保证衬砌厚度相对均匀。在求解解析函数过程中不再采用传统的幂级数解法,而是使用边界配点法,将两套映射函数结合,获得了该问题的应力解和位移解。本文以马蹄形隧洞为例,求解结果与ANSYS软件所得数值解吻合很好,分析了衬砌厚度对隧洞应力和位移的影响。根据本文解答可以方便、快捷地进行相近条件下隧道的初步设计。

关键词：复变函数方法非圆形压力隧洞均匀厚度衬砌两套映射函数边界配点法