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基于统计规律的岩石非稳态蠕变经验模型研究

岩石力学与工程学报 2025年第1期44卷 164-173页

作者：张亮亮程桦王晓健安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽大学资源与环境工程学院安徽合肥230022

针对大多数常规三轴压缩条件下岩石非稳态蠕变模型存在函数复杂、参数较多且不易确定等不足,基于该条件下31组不同类型岩石蠕变试验数据,构建应变函数和时间函数,统计、分析得到二者线性关系,据此建立一种新的岩石非稳态蠕变经验模型,... 详细信息

针对大多数常规三轴压缩条件下岩石非稳态蠕变模型存在函数复杂、参数较多且不易确定等不足,基于该条件下31组不同类型岩石蠕变试验数据,构建应变函数和时间函数,统计、分析得到二者线性关系,据此建立一种新的岩石非稳态蠕变经验模型,根据页岩、大理岩、泥岩和砂质页岩4种类型岩石在不同应力水平下的蠕变试验数据,对模型精确性和合理性进行验证。结果表明:基于统计规律的岩石非稳态蠕变经验模型函数为仅含4个模型参数的统一表达式,其蠕变曲线近似为反“S”型,蠕变速度曲线近似为正“U”型,均与实际岩石蠕变规律一致;页岩、大理岩、泥岩和砂质页岩在不同应力水平下的蠕变试验结果与经验模型理论曲线吻合程度高,验证了该模型的合理性和精确性,该模型不仅能描述瞬时弹性应变、衰减蠕变、等速蠕变,还能描述非线性特征尤为明显的加速蠕变。

关键词：岩石力学蠕变模型非稳定蠕变线性拟合黏弹塑性

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实时高温作用下砂岩的热损伤与能量特征

地球科学 2025年第1期50卷 286-298页

作者：廖安杰张岩王飞马煜成都理工大学工程技术学院成都理工大学环境与土木工程学院成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

岩石实时高温下的损伤破坏及能量演化特征是深部地质工程的热点与难点问题.利用MTS815型程控伺服刚性试验机和PCI-Ⅱ声发射仪对砂岩开展实时高温作用下的三轴压缩试验，基于试验结果并引入能耗演化规律，分析探讨高温作用下砂岩的力学... 详细信息

岩石实时高温下的损伤破坏及能量演化特征是深部地质工程的热点与难点问题.利用MTS815型程控伺服刚性试验机和PCI-Ⅱ声发射仪对砂岩开展实时高温作用下的三轴压缩试验，基于试验结果并引入能耗演化规律，分析探讨高温作用下砂岩的力学特性与能量特征.结果表明：（1）温度120～150℃之间存在温度阈值，导致砂岩内部出现热损伤，其峰值强度大幅度降低，宏观破裂形式由剪切破坏过渡到张拉破坏；（2）温度25～120℃之间，砂岩累计AE能量、储存和释放能量随着温度升高而增大，而温度150℃时，砂岩内部开始产生热损伤，声发射累计AE能量、储能能力和能量释放能力大幅度减弱；（3）随着温度的升高，砂岩脆性指标BE不断减小，温度120～150℃之间，砂岩BE值从0.5大幅度减小到0.26，表现出明显的塑性破坏特征.系统地分析了温度作用对砂岩的力学性质、破坏模式、声发射活动、应变能演化过程及脆性状态的影响规律，发现存在明显的温度阈值使砂岩的各类行为在阈值前后产生较为明显的转变.

关键词：实时高温热损伤声发射应变能脆性地质工程

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

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黏土环境下六足机器人抬腿阻滞力学模型研究

中国机械工程 2025年

作者：张颢曦姜杰蒋刚李月郝兴安成都理工大学机电工程学院成都理工大学环境与土木工程学院

六足机器人在黏土环境下行走时常发生沉陷且脱困受阻，对其行走稳定性及能耗等方面均产生了负面影响。本文构建了黏土环境下的六足机器人的抬腿阻滞力学模型，旨在分析足端沉陷量与脱困时的阻滞力之间的关系，并通过实验与仿真实验验证... 详细信息

六足机器人在黏土环境下行走时常发生沉陷且脱困受阻，对其行走稳定性及能耗等方面均产生了负面影响。本文构建了黏土环境下的六足机器人的抬腿阻滞力学模型，旨在分析足端沉陷量与脱困时的阻滞力之间的关系，并通过实验与仿真实验验证理论模型有效性。首先，考虑黏土的黏附特性及抗剪特性，建立了六足机器人在发生沉陷时的抬腿阻滞力学模型，揭示了足端沉陷量与抬腿阻滞力之间的相关性；其次，设计并搭建了足地力学实验平台，基于该平台进行了六足机器人在三种步态下的足地力学实验，获得沉陷量与阻滞力数据，并通过与理论模型计算结果进行比较，验证力学模型的准确性；最后，采用离散元仿软件（EDEM）模拟黏土环境，进行足地接触仿真实验，揭示了黏土内部力学行为变化规律，对比仿真结果、力学模型预测结果和实验结果发现数据变化趋势基本一致。该研究不仅拓展了足地力学理论，为深入理解六足机器人足端与黏土相互作用的机制奠定了基础，还为未来六足机器人设计优化及稳定行走提供了重要的参考依据。

关键词：六足机器人黏土环境足地接触力学模型足地力学实验离散元仿真

基于高程邻域信息的FCM算法管网漏损控制策略

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控制与决策 2025年第3期40卷 946-954页

作者：李红艳常子峰史文韬张峰毛立波石可铨太原理工大学环境科学与工程学院吕梁学院建筑与土木工程系中核第七研究设计院有限公司建筑工程设计院山西大地环境投资控股有限公司科创管理部

供水管网的漏损控制与监测难题普遍存在,传统基于压力敏感度对管网进行分区并布设压力传感器的方法仅考虑管网节点压力变化情况,并未结合管网自身高程信息,减压阀调压时局部压力过高效果不明显.针对此问题,首先将管网节点压力敏感度与... 详细信息

供水管网的漏损控制与监测难题普遍存在,传统基于压力敏感度对管网进行分区并布设压力传感器的方法仅考虑管网节点压力变化情况,并未结合管网自身高程信息,减压阀调压时局部压力过高效果不明显.针对此问题,首先将管网节点压力敏感度与高程差耦合,将FCM算法中目标函数中的距离定义为特征距离与高程距离之和,建立包含高程邻域信息的新的聚类目标函数,实现节点分区聚类;在分区入口处布设减压阀,采用GA求解阀后压力实现分区内各节点压力的实时精细化调控,联合智能方法与经验法在各个分区布置压力传感器,并通过漏损模型验证传感器布置的合理性.结果表明:分4个区的方案将BIN管网的漏损率降低至6.55%,相较初始管网降低22.79%,联合智能算法与经验法进行传感器布设对管网漏损的监测效果显著,引入高程信息的FCM算法管网漏损控制优化策略具有有效性和优越性.

关键词：供水管网 FCM算法高程邻域信息漏损控制减压阀压力传感器漏损监测

运动列车火灾条件下隧道内温度分布快速预测方法

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第03期 479-494页

作者：黄然朱士友何梦辰李若愚葛鑫茹王巧陈娟卢紫嫣马剑西南交通大学交通运输与物流学院广州地铁集团有限公司西南交通大学地球科学与工程学院香港理工大学土木与环境工程系

列车在区间隧道发生火灾后，可能在怠速行驶至前方站台进行应急处置的中途丧失动力迫停。隧道内火场烟气和温度分布受运动列车影响难以预测，给人员疏散管控带来困难，严重威胁人员疏散安全。针对上述问题，该文设计了75个隧道内运动列... 详细信息

列车在区间隧道发生火灾后，可能在怠速行驶至前方站台进行应急处置的中途丧失动力迫停。隧道内火场烟气和温度分布受运动列车影响难以预测，给人员疏散管控带来困难，严重威胁人员疏散安全。针对上述问题，该文设计了75个隧道内运动列车火灾场景，构建数值模型，开展模拟计算，构建深度学习数据集，利用长短期记忆网络、卷积、反卷积模块搭建隧道内运行列车火灾火场温度预测模型。研究结果表明：在不同列车运动状态下，该模型均可根据当前探测器数据超前30 s预测隧道侧向疏散平台温度分布，且预测耗时仅0.08 s,平均绝对误差为2.2℃,平均绝对百分比误差为4%。该模型的泛化能力和鲁棒性较强，当部分传感器失效时，仍具有较好的预测效果。

关键词：隧道火灾运动列车深度学习温度场预测

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岩石非线性黏弹塑性损伤蠕变模型研究

应用力学学报 2025年第1期42卷 133-140页

作者：陈有亮肖鹏杜曦王苏然 RAFIG A 上海理工大学环境与建筑学院土木工程系上海200093 亚琛工业大学工程地质与水文地质系亚琛52064 新南威尔士大学土木与环境工程学院悉尼2052 同济大学地下建筑与工程系上海200093

准确描述岩石蠕变行为的各阶段特征对岩石力学与岩体工程的研究具有重要的意义。由于经典元件组合模型不能较好地描述岩石蠕变过程中的非线性特征,基于损伤力学理论及Kachanov蠕变损伤演化规律,通过改进传统的Kelvin模型和村山体模型,... 详细信息

准确描述岩石蠕变行为的各阶段特征对岩石力学与岩体工程的研究具有重要的意义。由于经典元件组合模型不能较好地描述岩石蠕变过程中的非线性特征,基于损伤力学理论及Kachanov蠕变损伤演化规律,通过改进传统的Kelvin模型和村山体模型,建立起能够描述岩石衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段的非线性函数。将弹性体、线性Kelvin体、非线性Kelvin体、损伤黏弹塑性体进行串联,建立能够同时描述岩石瞬时弹性应变、非线性黏弹性应变、非线性黏塑性应变和黏性应变的非线性黏弹塑性损伤蠕变模型,采用Origin软件的Levenberg-Marquardt算法对模型参数进行了辨识,最后通过用不同应力水平下的砂岩单以及三轴压缩蠕变试验,验证该模型的合理性。结果表明:试验曲线和理论曲线的吻合度较高,所建模型不仅能够准确地描述岩石的瞬时弹性应变阶段、等速蠕变阶段的蠕变曲线特征,而且能够较好地描述衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段蠕变曲线的非线性特征,验证了该模型的合理性与准确性。

关键词：岩石力学损伤非线性加速蠕变黏弹塑性蠕变模型

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2025年1月7日西藏定日MS 6.8级地震形变场特征及场地效应分析

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成都理工大学学报(自然科学版) 2025年

作者：赵伟华许强吉锋解明礼范宣梅王运生赵建军地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室(成都理工大学) 环境与土木工程学院(成都理工大学)

2025年1月7日9时5分，西藏日喀则市定日县（北纬28.50度，东经87.45度）发生Ms 6.8级地震，震源深度10 km。本次地震发生在申扎—定结裂谷与藏南拆离系的交汇区域，是近年来该区域发生的最大地震。本文采用现场调查、雷达遥感分析和光... 详细信息

2025年1月7日9时5分，西藏日喀则市定日县（北纬28.50度，东经87.45度）发生Ms 6.8级地震，震源深度10 km。本次地震发生在申扎—定结裂谷与藏南拆离系的交汇区域，是近年来该区域发生的最大地震。本文采用现场调查、雷达遥感分析和光学遥感解译等方法，对西藏定日6.8级地震的地质背景、形变场、地表破裂特征以及地震场地效应进行了较为详细的分析，得到以下成果。（1）通过InSAR技术分析和光学遥感解译，揭示了地震造成的强烈地表位移，断层主要表现为北段上盘的重直向下位移分量和相对左旋位移分量，因此可以推断登么错断裂的运动机制为北段的上盘正断运动为主，兼少量左旋运动。（2）地震引发的地表破裂显著，北段破裂显著而南段相对较弱，破裂带与登么错湖边界形态较为一致，整体表现为拉张陷落特征。（3）场地效应方面，地震导致房屋建筑严重破坏，表现为断裂带破坏效应、上盘效应、延伸方向效应和房屋结构效应，特别是土木结构的房屋受损严重；此外，地震未诱发大规模地质灾害，仅在局部地区发现少量滑坡和崩塌。本研究可为深入理解该地区地震活动规律、提升地震灾害防范能力以及灾后重建提供一定科学依据。

关键词：西藏定日县 6.8级地震 InSAR形变场地表破裂场地效应

海上风电机组预应力复材双壁塔架结构分析与设计

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科学技术与工程 2025年第07期 2886-2896页

作者：齐涛邓然向宇李荣富冀卫东王秀文余涛北京金风科创风电设备有限公司香港理工大学土木及环境工程学系

中国海上风电进入规模化、高效化开发阶段。支撑海上大型风电机组需要结构性能更好和经济性更优的新型塔架形式。预应力复材双壁风电塔架是香港理工大学研发的一种新型塔架，具有耐久性好、承载力大以及稳定性高等特点，可以提高塔架服... 详细信息

中国海上风电进入规模化、高效化开发阶段。支撑海上大型风电机组需要结构性能更好和经济性更优的新型塔架形式。预应力复材双壁风电塔架是香港理工大学研发的一种新型塔架，具有耐久性好、承载力大以及稳定性高等特点，可以提高塔架服役全寿命周期的经济性。以支撑12 MW海上风电机组的预应力复材双壁塔架为实例，基于现行设计规范要求和有限元模型，对预应力复材双壁塔架的结构分析方法和设计过程进行了研究。结果表明：预应力复材双壁塔架的频率能够符合风电机组要求；塔架具有较高的压弯、受剪和受扭承载力，满足承载能力极限状态要求；塔架在正常使用极限状态下的应力、应变、混凝土裂缝宽度及塔顶变形均小于现行规范限值；采用一种简化方法评估了塔架截面的疲劳性能，截面钢管和混凝土均符合疲劳要求。可以为预应力复材双壁风电塔架的设计和工程应用提供参考。

关键词：海上风电塔架复合材料结构设计