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基于多切线技术的盾构隧道开挖面稳定性分析

岩土工程学报 2025年第1期47卷 76-84页

作者：钟军豪 CHIAN Siau Chen 李永鑫刘明芳陈明辉吴振元龙桂华杨小礼周德中南大学土木工程学院湖南长沙410075 新加坡国立大学土木与环境工程系新加坡117576 合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009 深圳市市政工程总公司广东深圳518000

针对非线性条件下深埋隧道开挖面稳定性问题,采用多切线技术分段线性近似Power-Law(P-L)准则,基于极限分析上限定理,构建1种新的开挖面多曲线圆锥破坏机构,提出1种考虑拉应力截断Tensioncut-off(T-C)效应的开挖面稳定性理论计算方法。... 详细信息

针对非线性条件下深埋隧道开挖面稳定性问题,采用多切线技术分段线性近似Power-Law(P-L)准则,基于极限分析上限定理,构建1种新的开挖面多曲线圆锥破坏机构,提出1种考虑拉应力截断Tensioncut-off(T-C)效应的开挖面稳定性理论计算方法。通过与既有文献结果对比,验证所提方法的可靠性。根据反算的应力分布和破坏机构几何特点,探究不同参数条件下T-C对开挖面稳定性的影响。结果表明:(1)在线性条件下,黏聚力较大且内摩擦角较小时,T-C对开挖面临界支护力的影响较大;在非线性条件下,m的增加并不会放大T-C对开挖面稳定性的影响。(2)在抗拉强度较大时,T-C对开挖面稳定性影响较为显著,随着抗拉强度的折减,T-C控制的破坏机构尺寸逐渐减小,且顶部区域明显钝化。

关键词：开挖面稳定性多切线技术 Power-Law准则拉应力截断极限分析

满足数据同一性的强震动记录去噪滤波后处理输出方法

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工程力学 2025年第1期42卷 152-163页

作者：姚鑫鑫任叶飞岸田忠大温瑞智王宏伟冀昆中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 吉林建筑大学应急科学与工程学院长春130119 哈利法大学土木与环境工程系阿联酋阿布扎比127788 加州大学洛杉矶分校土木与环境工程学院美国洛杉矶90095 河海大学土木与交通学院南京210098

强震动记录的工程应用需求十分广泛，国内外关于其去噪滤波完成后的去补零后处理输出方法的相关研究开展较少，我国在这方面则鲜见文献报道。针对这一问题，该文以典型强震动记录示例阐明了直接积分去补零加速度时程导致位移时程基线漂... 详细信息

强震动记录的工程应用需求十分广泛，国内外关于其去噪滤波完成后的去补零后处理输出方法的相关研究开展较少，我国在这方面则鲜见文献报道。针对这一问题，该文以典型强震动记录示例阐明了直接积分去补零加速度时程导致位移时程基线漂移的物理原因;提出了一种既能解决此基线偏移现象又可以满足输出数据同一性的去补零后处理输出方法，给出了完整的处理流程;针对流程中的关键环节——位移时程基线校正，通过比较2阶~8阶多项式函数拟合基线与线性函数拟合基线之间的决定系数，建议使用6阶多项式作为位移时程基线拟合的优选函数;针对流程中的另一关键环节——时程尾端渐变趋零处理，推导给出了一种隐式处理方法，并验证了其可仅对加速度时程进行处理即可自动实现积分得到的速度和位移时程尾端渐变趋零效果;选用芦山地震中的112个强震动记录作为数据集，通过比较位移时程以及与其相关的PGD和drms值与去补零直接输出结果的一致性，验证了新流程的有效性;同时也比较了多个常用的IM参数值的一致性，验证了新流程可确保常用IM参数计算的准确性。此项工作将有助于指导和规范强震动记录经滤波处理后的合理输出和使用，为记录使用者提供有益的帮助。

关键词：强震动记录去补零后处理输出流程基线校正渐变趋零处理数据同一性

来源：博看期刊评论

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干湿冻融循环下高岭土变形特性研究

中外公路 2025年

作者：杨尚萧丁源中铁十四局集团第二工程有限公司汕头大学土木与环境工程系

季冻区地表土体长期受温度与湿度剧烈变化而产生过大变形造成工程破坏，如路基沉降或建筑物变形等。本文以季节性冻土地区的高岭土为研究对象，研究冻融循环和干湿循环共同影响下土的变形特性。通过自行设计研发的实验装置，针对压实试... 详细信息

季冻区地表土体长期受温度与湿度剧烈变化而产生过大变形造成工程破坏，如路基沉降或建筑物变形等。本文以季节性冻土地区的高岭土为研究对象，研究冻融循环和干湿循环共同影响下土的变形特性。通过自行设计研发的实验装置，针对压实试样进行干湿循环和冻融循环相互穿插的实验，并进行循环湿-冻-融-干实验，以探究高岭土在不同冻融循环和干湿循环共同作用下的胀缩变形特性。结果表明：间歇性的冻融循环会破坏之前干湿循环中高岭土试样达到的稳定应变，且后续试样经历干湿循环达到的新的稳定应变降低了，高岭土试样的纵向应变在经历三次湿-冻-融-干循环后会逐步趋于稳定状态。

关键词：试验研究变形控制冻融循环干湿循环高岭土胀缩变形

有机污染对天然海水驱动PRO工艺效能的影响研究

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中国环境科学 2025年

作者：王一涵鞠欣雨郑成龙朱宇洁黄志超王涛路孝振王琳李照陈飞勇山东建筑大学市政与环境工程学院湖南大学土木工程学院山东建筑大学资源与环境创新研究院

在压力延迟渗透工艺(pressure retarded osmosis， PRO)中天然海水经常被用来作为汲取液以获取盐差能，但是有机污染的存在严重阻碍了PRO工艺对于盐差能的转换效率，因此探究PRO膜两侧的有机污染行为对于提高该工艺的商业化应用具有重... 详细信息

在压力延迟渗透工艺(pressure retarded osmosis， PRO)中天然海水经常被用来作为汲取液以获取盐差能，但是有机污染的存在严重阻碍了PRO工艺对于盐差能的转换效率，因此探究PRO膜两侧的有机污染行为对于提高该工艺的商业化应用具有重要意义.本研究以天然海水作为汲取液，系统考察了海藻酸钠(SA)和牛血清蛋白(BSA)两种模型污染物对PRO工艺效能及膜两侧的有机污染影响.研究表明，当原料液含有污染物时，支撑层内部的污染是造成通量下降的主要原因，其中SA和BSA的通量分别下降了42.54%和30.99%.相比于过滤SA的情况下，过滤粒径更小的BSA会堵塞支撑层内部孔隙进而造成更为严重的膜污染.而汲取液中含有模型污染物时，过滤结束时SA的通量比BSA的通量低10.08%，且污染主要集中于膜表面.这主要是因为活性层侧施加的压力和海水中二价金属阳离子的存在导致粘度较高的SA更容易在膜表面聚集并发生交联，从而形成比小分子BSA更为紧密的污染层进而加重了膜污染.通过XDLVO理论发现，SA添加在汲取液一侧的界面能垒比在原料液一侧更小，因此其与膜活性层侧的排斥作用更小，膜污染更加严重.而BSA则与之相反，与膜支撑层一侧排斥力更小，表明BSA在原料液一侧时具有更严重的膜污染行为，从而造成更严重的通量损失.

关键词：压力延迟渗透有机污染海水界面能垒

基于MICP法的巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土的试验研究

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工程科学学报 2025年第1期47卷 158-169页

作者：王艳张李奕岚唐晓武朱鹏陈冠年阮方毅宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211 浙江大学建筑工程学院杭州310058

以重金属污染土的治理为背景,通过毒性浸出、无侧限抗压强度、土柱淋滤试验并结合镉形态分析等其他微观测试方法,探讨了Ca^(2+)的添加、Cd^(2+)浓度、养护时间等因素对驯化巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土特性的影响.结果表明:Ca^(2+)对... 详细信息

以重金属污染土的治理为背景,通过毒性浸出、无侧限抗压强度、土柱淋滤试验并结合镉形态分析等其他微观测试方法,探讨了Ca^(2+)的添加、Cd^(2+)浓度、养护时间等因素对驯化巴氏生孢八叠球菌固化镉污染土特性的影响.结果表明:Ca^(2+)对固化土中Cd^(2+)浸出特性影响显著,不添加Ca^(2+)时,当尿素浓度为0.5 mol·L^(-1),固化土的Cd^(2+)浸出质量浓度(0.42~5.64 mg·L^(-1))最低;添加Ca^(2+)后,Cd^(2+)浸出浓度略有增大,胶结液中尿素和Ca^(2+)浓度均为0.5 mol·L^(-1)时,Cd^(2+)的固化效果较好.延长养护时间,固化后土体的抗压强度增加,Cd^(2+)浸出浓度降低且固化效果提高;增大Cd^(2+)浓度,固化后土体的抗压强度降低,Cd^(2+)浸出浓度提高;添加Ca^(2+)有助于增强镉污染土的固化效果,在养护时间为28 d时,当Cd^(2+)浓度为100 mg·kg^(-1)时,添加Ca^(2+)的试样强度达到312 kPa,相较于未添加Ca^(2+)试样强度(234 kPa)提升了33.3%;当Cd^(2+)浓度增大至1600 mg·kg^(-1)时,添加Ca^(2+)的试样强度达到269 kPa,相较于未添加Ca^(2+)试样强度提升了57.3%,试样的浸出浓度降低了15.4%;经淋滤后,添加Ca^(2+)的试样滤出液中Cd^(2+)浓度始终低于未添加Ca^(2+)试样.固化后土中弱酸可提取态镉向可还原态镉和残渣态镉转变,添加Ca^(2+)进一步降低弱酸可提取态镉所占比例,减小了Cd^(2+)的迁移能力.

关键词：微生物诱导碳酸盐沉淀镉污染土巴氏生孢八叠球菌固化

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高强CO2泡沫混凝土的设计、制备与宏微观特性

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硅酸盐学报 2025年

作者：范定强陆建鑫刘康宁潘智生香港理工大学土木及环境工程学系香港理工大学碳中和资源工程研究中心

CO2的大量排放给全球生态环境构成了严峻挑战。对此，提出了回收CO2废气制备高强CO2泡沫混凝土（HSCFC）的新策略，旨在实现混凝土领域的高效碳捕捉与碳利用。首先，提出了高强CO2泡沫混凝土的设计理念与方法，即将设计的CO2泡沫纳入... 详细信息

CO2的大量排放给全球生态环境构成了严峻挑战。对此，提出了回收CO2废气制备高强CO2泡沫混凝土（HSCFC）的新策略，旨在实现混凝土领域的高效碳捕捉与碳利用。首先，提出了高强CO2泡沫混凝土的设计理念与方法，即将设计的CO2泡沫纳入基于颗粒紧密堆积理论设计的高强水泥浆体中。随后对制备的高强CO2泡沫混凝土材料进行了宏/微观性能评估。结果表明，设计的HSCFC具有低密度、高抗压强度（约为相似密度下普通泡沫混凝土强度的2倍）、高显微硬度（HV均值可达90）以及低导热系数。提高CO2泡沫用量可增加HSCFC的孔隙率，但使用过量CO2泡沫导致孔结构的粗化。此外，CO2泡沫的使用提高了水泥水化程度，并在水泥基体内产生了内碳化效应，于泡孔壁上原位生成大量碳酸钙，从而增强泡孔。研究成果为回收工业尾气制备固碳型泡沫混凝土提供了一条新途径，有利于水泥混凝土行业的低碳可持续发展。

关键词： CO 泡沫泡沫混凝土碳捕集孔结构内碳化

基于天牛须遗传杂交算法的张拉整体结构吸能优化研究

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：冯晓东沈军郑亦汶赵文雁刘贺平绍兴文理学院土木工程学院浙江大学建筑工程学院哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院哈尔滨工程大学机电工程学院

为探究影响多自应力模态张拉整体结构吸能性能的因素，制定此类结构合理的吸能优化策略，采用天牛须遗传杂交算法分阶段对其开展优化研究。第一阶段中根据张拉整体结构的找形分析理论并匹配构件的单边属性，找寻可使结构成形的初始自应... 详细信息

为探究影响多自应力模态张拉整体结构吸能性能的因素，制定此类结构合理的吸能优化策略，采用天牛须遗传杂交算法分阶段对其开展优化研究。第一阶段中根据张拉整体结构的找形分析理论并匹配构件的单边属性，找寻可使结构成形的初始自应力。第二阶段中以竖向荷载下结构可吸收的最大能量为目标函数，结合拉索松弛及塑性破坏、压杆屈曲和构件碰撞等约束条件，建立约束优化模型。结果表明，对于独立的空间18杆36索张拉整体结构与拼接的复杂张拉整体结构，当联合优化体系的预应力水平和分布时，吸能效果可分别提升约156.88%和50.75%，验证了算法的有效性。

关键词：张拉整体结构找形分析预应力分布预应力优化天牛须搜索算法共旋坐标法应变能吸能性能

钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能与设计方法

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交通运输工程学报 2021年第4期21卷 139-149页

作者：宋超杰张岗(指导) 贺拴海 KODUR V K 黄侨李徐阳长安大学公路学院陕西西安710064 密歇根州立大学土木与环境工程系密歇根东兰辛48824 东南大学交通学院江苏南京211189

为研究提高钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能的策略,选取某三跨钢-混凝土组合连续弯箱梁为研究对象,利用通用有限元软件ANSYS建立了其在火灾下的三维非线性两阶段分析模型;基于已有热-结构耦合分析方法,模型考虑了钢箱梁内空腔辐射传热... 详细信息

为研究提高钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能的策略,选取某三跨钢-混凝土组合连续弯箱梁为研究对象,利用通用有限元软件ANSYS建立了其在火灾下的三维非线性两阶段分析模型;基于已有热-结构耦合分析方法,模型考虑了钢箱梁内空腔辐射传热过程和其上翼缘与混凝土板的接触边界条件;将模型得到的预测结果与试验数据进行了比较,验证了模型的可靠性;采用建立的模型在不同纵向受火位置、火灾强度和荷载水平作用下对钢-混凝土组合连续弯箱梁跨中挠度进行了参数敏感性分析,研究了其极限承载能力和刚度衰变规律;以火灾下跨中挠度为评估指标,提出了针对钢-混凝土组合连续弯箱梁的抗火设计方法。研究结果表明:在对称火和结构荷载作用下,钢-混凝土组合连续弯箱梁外边缘挠度大于内边缘挠度,且荷载越大,火灾越严重,这一效应越显著;在油罐车等过火面积较大的火灾作用下,刚度较极限承载能力衰退更快,与常温下的钢-混凝土组合连续弯箱梁极限承载能力和刚度相比,边跨受火16 min时极限承载能力和刚度分别降低至29%和14%,中跨受火28 min时极限承载能力和刚度分别降低至31%和22%;在钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火设计中,应首先提高外侧钢箱梁在火灾下的刚度,增多和加宽外侧钢箱梁底板纵向加劲肋可使边跨受火20 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小23%和30%,中跨受火32 min后内外侧钢箱梁跨中挠度差分别减小22%和27%。

关键词：桥梁工程抗火设计有限元分析钢-混凝土组合连续弯箱梁抗火性能极限承载能力刚度

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双氰胺改性芦苇生物炭对水中硝态氮吸附特性研究

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中国环境科学 2025年

作者：水金保夏苑齐娅荣肖廷琦钟艳霞宁夏大学生态环境学院清华大学环境学院宁夏大学土木与水利工程学院

我国氮肥利用率较低且氮流失严重，易引发水体富营养化及地下水污染，而添加生物炭可有效缓解此现状。基于此，本文以盐酸、双氰胺、氯化镁为活化剂，对芦苇生物炭进行改性处理，研究不同pH、添加量、初始溶液浓度对4种生物炭吸附硝态... 详细信息

我国氮肥利用率较低且氮流失严重，易引发水体富营养化及地下水污染，而添加生物炭可有效缓解此现状。基于此，本文以盐酸、双氰胺、氯化镁为活化剂，对芦苇生物炭进行改性处理，研究不同pH、添加量、初始溶液浓度对4种生物炭吸附硝态氮的影响，并分析生物炭吸附硝态氮的吸附动力学、热力学特性，以期实现干旱半干旱地区芦苇秸秆的资源化利用、提高氮肥利用率，为其提供理论依据和技术支撑。结果表明，将芦苇秸秆在500℃、2h预碳化，与改性材料在700℃、2h的条件下活化，获得的DBC的吸附性能最佳，去除率达75.5%。与未经活化的BC相比，改性生物炭表面凹陷，孔隙密集，官能团增加，比表面积增加7-10倍。硝酸钾浓度为500mg/L时，BC(芦苇生物炭)、DBC(双氰胺改性生物炭)、MBC（氯化镁改性生物炭）的最适添加量为1g，HBC(盐酸改性生物炭)为0.8g；微碱环境下DBC对硝态氮的吸附效果良好，并在pH值为9时吸附量最大。4种生物炭对硝态氮的吸附更符合准二级动力学模型，等温吸附曲线更适用于Langmuir方程拟合，说明其以单分子吸附为主。DBC对硝态氮的吸附性能优良，可为去除水体环境中的硝酸盐污染提供新途径。综上所述，双氰胺改性芦苇秸秆生物炭是有效和可行的，可用于废水中硝态氮的去除且双氰胺改性生物炭在废水处理和土壤氮回收方面具有潜在的应用价值。

关键词：芦苇秸秆双氰胺改性生物炭硝态氮吸附特性