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风沙滩地区煤层采动下潜水位恢复时间影响因素敏感性分析

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中国矿业大学学报 2024年

作者：刘士亮张文慧王傲郑雨生王山林毛德强孙中光山东大学土建与水利学院中煤科工集团重庆研究院有限公司

西北风沙滩地区煤层采动潜水微渗漏易诱发潜水位发生不同程度的恢复,其恢复时间影响因素敏感性对于矿区生态地质环境保护意义重大.为此,结合井流模型,建立了煤层采后潜水微渗漏下潜水位恢复预计模型;分析了煤层采动下潜水位恢复时间的... 详细信息

西北风沙滩地区煤层采动潜水微渗漏易诱发潜水位发生不同程度的恢复,其恢复时间影响因素敏感性对于矿区生态地质环境保护意义重大.为此,结合井流模型,建立了煤层采后潜水微渗漏下潜水位恢复预计模型;分析了煤层采动下潜水位恢复时间的影响因素;结合正交试验方法,模拟探究了煤层开采及采后恢复过程中潜水渗漏量演化规律,预计了潜水位恢复到采前潜水位埋深的30%,50%,80%所需的时间,并通过极差分析和矩阵分析厘清了潜水位恢复时间影响因素敏感性.结果表明:1)从地层结构、水文地质和采矿条件等角度确定了潜水位恢复的主要影响因素为基岩厚度Tb、红土厚度Tc、黄土厚度T1、潜水埋深b、含水层厚度Ta、含水层渗透系数K和煤层采厚Tco.2)潜水发生轻微渗漏的情况下,煤层采后恢复过程中潜水渗漏量整体呈现下降的趋势,采后恢复初期渗漏量下降速度较快,在1～2个月期间下降幅度减少、之后趋于稳定至基本不渗漏.3)当潜水位恢复到30%时,各因素敏感性次序为:Ta>K>Tc>b>T1>Tb>Tco;当潜水位恢复到50%和80%时,各因素敏感性次序均为:Ta>K>b>T1>Tc>Tb>Tco.4)影响因素最敏感的两项为Ta和K,在水位恢复程度较少的情况下Tc的敏感性相对较大,当水位恢复程度超过50%后b的敏感性则相对较大;Tco和Tb的敏感性相对较小.采前潜水含水层的渗透系数及厚度越大,潜水位恢复所用时间越短.

关键词：煤层采动潜水位恢复时间影响因素正交试验敏感性

气孔杏仁状玄武岩随机三维模型构建与单轴压缩力学行为研究

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岩土力学 2024年第4期45卷 1214-1232页

作者：周慧颖李树忱王曼灵袁超张俊艇冯健鹏山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250014 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 山东大学土建与水利学院山东济南250014 山东东方路桥建设有限公司山东临沂276600

为了研究初始孔隙对气孔杏仁状玄武岩力学行为的影响规律,提出了一种考虑计算孔隙率、体积参数、形状参数、角度参数和构造参数的气孔杏仁状玄武岩随机三维模型构建方法,基于建立的随机模型开展了五因素五水平的单轴压缩正交数值模拟,... 详细信息

为了研究初始孔隙对气孔杏仁状玄武岩力学行为的影响规律,提出了一种考虑计算孔隙率、体积参数、形状参数、角度参数和构造参数的气孔杏仁状玄武岩随机三维模型构建方法,基于建立的随机模型开展了五因素五水平的单轴压缩正交数值模拟,分析不同模型的应力-应变曲线、破坏模式和破坏特征。结果表明:计算孔隙率、角度参数和构造参数对于岩石的单轴抗压强度和弹性模量有较大影响,岩石的单轴抗压强度和弹性模量均与计算孔隙率、角度参数呈负相关,与构造参数呈正相关,与其余因素相关性较弱;随着模型孔隙率的增加,气孔杏仁状玄武岩应力-应变曲线中塑性应变占比随之增加,破坏模式由单剪切破坏面、多剪切破坏面转为局部粉碎状破坏,岩石由脆性破坏逐渐转为延性破坏,5%和12.5%可近似作为强脆性―脆性―延性转换的临界孔隙率;建立的损伤统计本构方程能够根据初始孔隙特征较好地预测气孔杏仁状玄武岩的力学行为,对于玄武岩地层中多孔岩石力学性质的确定具有重要意义。

关键词：玄武岩多孔岩石随机建模数值模拟损伤模型

路基湿度测量方法、演化规律及调控技术研究进展

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中国公路学报 2024年第6期37卷 1-33页

作者：崔新壮张小宁王艺霖曾浩高上曹天才吕伟韩柏林重庆大学土木工程学院重庆400045 香港城市大学建筑与土木工程系中国香港999077 山东大学土建与水利学院山东济南250061

路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来,随着科学技术的不断发展,在路基湿度调控的相关研究中涌现出了... 详细信息

路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来,随着科学技术的不断发展,在路基湿度调控的相关研究中涌现出了大量新理论、新方法和新技术。聚焦路基湿度测量方法、演化规律以及调控技术3个方面,系统阐述了国内外有关路基湿度的研究现状。综合分析表明,在路基湿度测量方法上,传统破坏性路基湿度测量方法逐渐被低扰动和非扰动测量方法替代,时域反射技术(TDR)、频域反射技术(FDR)和探地雷达技术(GPR)等新技术为路基湿度测量提供了新方法,但在原位、无损、精准和快速测量方面仍有提升空间。在路基湿度演化规律研究上,理论计算、数值分析和缩尺模型试验是揭示路基湿度演化规律的主要研究手段,并从水-力-热多因素耦合下的非饱和土渗流、多孔介质的流动传热、缩尺模型的搭建等方面对路基湿度演化规律进行了研究与分析。然而路基湿度演化受复杂环境的直接影响,具有明显的时空效应,目前的研究成果尚不足以全面、精确地反映路基湿度演化规律。在路基湿度调控技术上,传统的路基内外部排水系统和以粒料隔离层为代表的路基结构在路基湿度调控方面具有显著效果,但由于无法阻隔路基内部的水汽迁移,其调控效果随着服役时间的增加逐渐减弱。以高性能吸疏水材料为代表的新型调控技术可实现路基湿度的主动调控,但尚未实现路基湿度的精细化、智能化调控,未来可向低成本、高效率和高实用性的路基湿度调控技术方向发展。

关键词：路基工程湿度综述测量方法演化规律调控技术

基于速凝浆液流–固相变特性的裂隙岩体注浆扩散机制

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岩石力学与工程学报 2024年第5期43卷 1190-1203页

作者：张连震黄长鑫张庆松裴妍李志鹏杨文东刘军王晓晨中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 山东大学土建与水利学院山东济南250061 山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357 山东建筑大学土木工程学院山东济南250101

速凝类浆液流–固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响。为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥–水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流–固... 详细信息

速凝类浆液流–固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响。为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥–水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流–固相变特性,并通过室内试验获得C-S浆液的屈服应力、黏度时变方程,在此基础上建立速凝浆液裂隙注浆扩散过程理论模型。开展恒定注浆速率下的C-S浆液裂隙注浆模拟试验,获得注浆压力–时间关系与浆液压力空间分布情况,并对理论计算结果进行正确性验证,揭示速凝浆液屈服应力与黏度的时空分布特征,以及静水阻力、流体相阻力、固体相阻力三者在注浆扩散过程中的变化规律。研究结果表明:在C∶S体积比为1∶1,2∶1,3∶1三种工况下,C-S浆液的剪切应力–剪切速率关系均符合Bingham流变本构关系模型,随着C∶S体积比的增加,浆液流–固相变起始时间与结束时间均显著缩短,浆液屈服应力与黏度峰值均显著增加;相比试验结果,基于屈服应力与黏度均随时间变化的Bingham模型、屈服应力固定的Bingham模型、Newton模型的注浆压力计算结果最大误差分别为12.73%~19.62%,20.12%~29.44%,21.84%~31.35%,说明前1种模型优于后2种模型;在整个裂隙注浆扩散过程中,浆液流体相阻力先由0%快速增加至峰值,然后缓慢下降,固体相阻力在整个注浆扩散过程中一直呈近似线性增加趋势。不同C∶S体积比对注浆结束时刻的流体相阻力占比、固体相阻力占比影响不显著,注浆结束时刻的流体相阻力占比为81.7%~82.9%,固体相阻力占比为15.7%~17.3%。

关键词：岩石力学速凝浆液流–固相变特性裂隙注浆流变本构关系模拟试验

融合凝聚层次聚类和互相关函数的城市排水管网监测点优化布置研究

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水利水电技术(中英文) 2024年

作者：吴文鑫高杰于会来林洁蒋俊豪李传奇深圳市水务工程检测有限公司山东大学土建与水利学院山东大学深圳研究院

【目的】随着城市排水管网在洪水管理和水污染控制中的重要性日益凸显，对其监测网络的优化布置提出了迫切需求。提出一种高效、准确的城市排水管网监测点优化布置方法，以监测和识别管网污水非法排放。【方法】采用暴雨管理模型（SWMM... 详细信息

【目的】随着城市排水管网在洪水管理和水污染控制中的重要性日益凸显，对其监测网络的优化布置提出了迫切需求。提出一种高效、准确的城市排水管网监测点优化布置方法，以监测和识别管网污水非法排放。【方法】采用暴雨管理模型（SWMM）模拟城市排水管网中污染物的运移过程，获取污染物时间序列数据；利用凝聚层次聚类算法对数据进行分类处理，确定排水管网中最优监测点的数量；通过互相关函数评估节点间的相关性，选择互相关系数最大的节点作为监测点的位置，以确保全面反映簇内的污染情况。【结果】使用SWMM手册中的排水管网案例验证了所提方法的有效性，选择部署3个监测点为最优选择。监测点布置效果评价表明，监测点数为3时，监测可靠度达到91.86%，监测平均响应时间为3.26min。凝聚层次聚类在监测点布置效果上优于K-means算法，并且在全面覆盖排水管网上游、中游和下游方面表现更为出色。【结论】提出的城市排水管网监测点布局优化方法为城市排水管网监测与管理提供了新的技术手段，为相关领域的研究提供了新思路。

关键词：城市排水管网监测点优化布置凝聚层次聚类算法互相关函数 SWMM模型

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河流水质对浮游细菌和致病菌群落的影响

山东大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 160-170页

作者：郝婕张梦汝张子璇王洵刘胜周维芝山东大学土建与水利学院山东济南250061 山东大学环境科学与工程学院山东青岛266237 河海大学环境学院江苏南京210098

针对浮游细菌和致病菌对河流水质的差异化响应问题,以人类干扰较少的怒江干流河段为研究对象,利用16S rRNA高通量测序技术分析了河流主要水质因子对水体中浮游细菌、致病菌群落结构及功能的影响。研究结果表明,怒江干流河段水质整体较好... 详细信息

针对浮游细菌和致病菌对河流水质的差异化响应问题,以人类干扰较少的怒江干流河段为研究对象,利用16S rRNA高通量测序技术分析了河流主要水质因子对水体中浮游细菌、致病菌群落结构及功能的影响。研究结果表明,怒江干流河段水质整体较好,其中氨氮浓度与总磷浓度分别达到地表水Ⅲ类、Ⅱ类的水质标准。黄杆菌属、不动杆菌属、假单胞菌属是怒江浮游细菌的优势菌属,其中不动杆菌和假单胞菌作为潜在致病菌具有较高的相对丰度。冗余分析表明,pH对浮游细菌和致病菌群落结构和功能的影响显著。结合氮代谢功能基因预测表明,较高浓度的氮和硅酸盐显著提升了致病菌的丰度,控制氮和硅酸盐的排放可降低水体致病菌富集。本研究揭示了河流中浮游细菌和致病菌对水质的差异化响应,对掌握河流浮游细菌群落变化特征及致病菌风险具有重要意义。

关键词：水质浮游细菌致病菌怒江高通量测序

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正交异性钢桥面板双轴疲劳性能评估

桥梁建设 2024年第2期54卷 91-98页

作者：安然王有志王希岗徐刚年齐鲁理工学院土木工程学院山东济南250200 山东大学土建与水利学院山东济南250061 中铁十四局集团第三工程有限公司山东济南250399 山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357

为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研... 详细信息

为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研究;通过模型试验验证正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳特性,并进行其构造细节疲劳寿命评估。结果表明:弧形切口起焊点的疲劳裂纹萌生位置在横隔板下方焊趾处,经历裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失效3个阶段,最终失效阶段裂纹形式为Ⅱ型裂纹主导的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,此为该桥正交异性钢桥面板结构体系的主导疲劳失效模式;顶板焊缝焊趾及弧形切口起焊点焊趾处于双轴应力状态,面内剪切结构应力幅对疲劳应力的影响显著,按单轴疲劳应力进行寿命预测误差较大,按单轴疲劳应力状态对结构进行疲劳寿命设计偏于不安全;基于组合等效结构应力法的计算值与试验值吻合较好,各焊接细节计算得到的最大值下的疲劳裂纹起裂位置均与试验结果一致,按双轴疲劳应力预测疲劳寿命与试验值吻合较好,疲劳寿命评价精确度较高。

关键词：正交异性钢桥面板等效结构应力法双轴应力疲劳性能有限元法疲劳试验

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含磨料脉冲射流破岩效果试验研究

水力发电学报 2024年第8期43卷 14-21页

作者：刘斌张建成张波李彪王亚旭山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室山东大学岩土与地下工程研究院山东大学土建与水利学院

为探究脉冲磨料水射流的破岩效果，选用五种不同强度的硬岩，开展了脉冲纯水/磨料水射流破岩试验，并以冲蚀孔尺寸为指标，将脉冲纯水/磨料水射流的破岩效果同连续纯水/磨料水射流进行了对比。结果表明：连续磨料水射流冲蚀岩体过程主... 详细信息

为探究脉冲磨料水射流的破岩效果，选用五种不同强度的硬岩，开展了脉冲纯水/磨料水射流破岩试验，并以冲蚀孔尺寸为指标，将脉冲纯水/磨料水射流的破岩效果同连续纯水/磨料水射流进行了对比。结果表明：连续磨料水射流冲蚀岩体过程主要依赖磨料粒子的磨削作用，而脉冲磨料水射流则是连续的水锤效应和磨料粒子磨削作用的叠加；无磨料粒子时，连续水射流破岩主要依赖射流初期的单个水锤效应，而脉冲水射流则是多个连续的水锤压力持续冲击岩石，导致岩体表面出现破碎区。

关键词：脉冲磨料水射流破岩试验冲蚀孔硬岩

后工业景观美学的崇高性探析——基于山东地区部分工业遗产地的调研

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城市建筑 2024年第7期21卷 34-37页

作者：宋金诺陈烨李一鸣宋润森苏晨山东大学土建与水利学院

在走向“工业4.0”的后工业时代,城市中原大量工业建筑百废待兴,同时在美学、艺术学、社会学领域也发生了深刻而广泛的变革。基于对济南和青岛部分工业遗产地的调研,围绕景观美学理论,结合崇高的美学特征,以视知觉研究为出发点,分析“... 详细信息

在走向“工业4.0”的后工业时代,城市中原大量工业建筑百废待兴,同时在美学、艺术学、社会学领域也发生了深刻而广泛的变革。基于对济南和青岛部分工业遗产地的调研,围绕景观美学理论,结合崇高的美学特征,以视知觉研究为出发点,分析“崇高”在后工业景观中的艺术表现特征,进一步探讨后工业社会文化引导下“崇高”不断发展、翻新的景观审美价值,挖掘工业遗产遗迹在后工业时代城市变迁下存在的状态和可能,为我国工业遗产的保护与再利用提供新的视窗。

关键词：后工业景观景观美学崇高工业遗产