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铝离子絮凝剂对微生物加固砂土效果的影响试验研究

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土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 71-79页

作者：卫仁杰彭劼许鹏旭李亮亮河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098

灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,提出一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和增强加固效果。开展MICP砂柱试验,在胶结液中加入不... 详细信息

灌注次数过多制约了微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)在实际工程中的应用。为了减少灌注次数、提高胶结效率,提出一种MICP加固强化方法,即在胶结液中添加铝离子絮凝剂,以提高MICP加固速率和增强加固效果。开展MICP砂柱试验,在胶结液中加入不同浓度AlCl3·6H2O进行灌注试验,然后测试加固砂柱碳酸钙含量及无侧限抗压强度(UCS)。在水溶液试验中,观察不同溶液条件下沉积物生成情况及溶液的pH值变化,并通过XRD、SEM试验研究铝离子絮凝剂对沉积碳酸钙的成分及形态的影响。结果表明:与常规方法的对照组比较,胶结液中加入适量铝离子絮凝剂,灌注3次后砂柱即可形成有强度的固结体,灌注5次后砂柱无侧限抗压强度可达到1.7MPa,而常规对照组达到相同的强度需要灌注9次。铝离子絮凝剂的掺入有效减少了MICP灌注处理次数,对实际应用有重要意义。

关键词：微生物诱导碳酸钙沉淀铝离子絮凝剂无侧限抗压强度砂土加固

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球状石墨–膨润土压实后的导热与防渗性能

岩石力学与工程学报 2025年

作者：谈云志魏康旭祝雨张金生明华军三峡大学特殊土土力学研究所三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室

片状石墨掺入到膨润土中能提高导热性能但弱化防渗能力，论文选择用球状石墨取代片状石墨的方法调节该矛盾，通过开展2种形态石墨掺入下石墨–膨润土混合物的热传导试验和饱和渗透试验，研究石墨几何形状与质量掺入率对石墨–膨润土混... 详细信息

片状石墨掺入到膨润土中能提高导热性能但弱化防渗能力，论文选择用球状石墨取代片状石墨的方法调节该矛盾，通过开展2种形态石墨掺入下石墨–膨润土混合物的热传导试验和饱和渗透试验，研究石墨几何形状与质量掺入率对石墨–膨润土混合物导热和防渗性能的影响规律。结果表明，球状石墨掺入率约为20%时，既能显著提高膨润土的导热性能(1.7 W/（m·K）)，又能保证渗透系数(9.44×10-13m/s)满足缓冲层的最低要求(≤1×10-12m/s)；同时，最大膨胀力达到5.76 MPa，处于缓冲层的建议值范围（1～10 MPa）。另外，引入临界石墨掺入率概念，确定球状石墨、片状石墨的临界掺入率分别为27.3%和16.4%。可以发现，球状石墨掺入率为20%时，石墨尚未在混合物中形成骨架，即石墨悬浮于膨润土中；而片状石墨掺入率为20%时，却已形成骨架，膨润土充填于石墨骨架中。据此，结合石墨–膨润土的孔隙分布特征和微观形貌，解释片状石墨提升导热、弱化防渗的原因，以及球状石墨优于片状石墨的物理机制，为提高处置库的运行安全提供科学指导。

关键词：土力学球状石墨膨润土导热系数渗透系数压实

考虑场地效应的多点地震动作用下边坡永久位移分析

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岩土工程学报 2025年第1期47卷 65-75页

作者：宋健潘驭航陆朱汐姬建张飞高玉峰河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 河海大学土木与交通学院江苏南京210024

地震动引起的边坡土层非线性动力响应可能导致坡体不同位置的地震动加速度时程不一致,从而对整个滑动体的极限平衡状态及之后的地震累积永久位移产生影响。为了研究场地效应对边坡地震永久位移的影响,基于极限平衡条分法,通过对不同土... 详细信息

地震动引起的边坡土层非线性动力响应可能导致坡体不同位置的地震动加速度时程不一致,从而对整个滑动体的极限平衡状态及之后的地震累积永久位移产生影响。为了研究场地效应对边坡地震永久位移的影响,基于极限平衡条分法,通过对不同土条赋予不同的水平和竖向地震动时程,推导出一种考虑场地效应的圆弧和任意形状滑面的多点地震作用下边坡永久位移分析方法。通过与有限差分软件FLAC的数值模拟结果进行对比,验证了该方法能够合理考虑地震动的场地效应。通过研究不同分布形式的多点地震动及竖向地震动对边坡永久位移的影响,结果表明:场地效应引起的水平地震动放大以及多点地震动不同分布模式会导致整个滑体平均地震惯性力作用位置发生改变,从而影响地震作用下滑动体沿滑面的永久变形量,竖向地震动对边坡地震位移影响较小。将方法应用于Lexington土石坝震后变形案例分析,计算得到的坝坡地震永久位移与实际震后观测值相吻合,证明了考虑场地效应的重要性及本文方法的合理性。

关键词：地震边坡稳定性场地效应永久位移极限平衡条分法多点地震动

欠驱动无人船路径跟踪:一种有限时间正切漂角视线制导方法

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控制与决策 2025年第1期40卷 187-195页

作者：王宁贾薇吴浩峻大连海事大学轮机工程学院大连市智能船舶绿色动力控制与测试重点实验室水路交通控制全国重点实验室

海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策... 详细信息

海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策略可使UMV在有限时间内遵循所需的路径.首先,构建有限时间漂角观测器,用于快速精准地估计时变大漂角;随后,引入有限时间正切漂角视线制导律,不仅能提升制导性能,还能有效避免因非光滑制导指令产生高频震荡导致UMV失稳;此外,通过采用有限时间指令滤波控制技术降低计算负担,并提出滤波补偿方案减少滤波误差;最后,基于径向基函数神经网络和有限时间理论,设计自适应有限时间容错路径跟踪控制器,使得UMV的纵向速度和艏向角跟踪误差在有限时间内能够收敛到原点附近的小邻域.仿真实验验证了所提出方案的有效性和优越性.

关键词：欠驱动无人船有限时间正切漂角视线制导指令滤波路径跟踪控制神经网络

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高温冻土双屈服面统一本构模型及其验证

岩土工程学报 2025年第1期47卷 135-143页

作者：王涛凡红王康任周国庆王亮亮中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司城市安全风险监测预警应急管理部重点实验室广东深圳518023 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司深圳市城市灾害数字孪生重点实验室广东深圳518023

高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了... 详细信息

高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了一个高温冻土双屈服面统一本构模型。结合弹塑性理论推导获得了应力应变关系的增量形式,给出了模型参数的含义与简便确定方法,定义了反映高温冻土当前状态的固结参数及潜在强度,剖析了其与硬化参量之间的相互依赖、相互制约动态循环关系,分析了整个应力路径中的模型状态演化过程,利用试验数据对构建的本构模型进行了验证,结果表明提出的本构模型能够很好地预测高温冻土在常规三轴应力路径下的应力应变行为。

关键词：冻土冻土力学强度变形本构模型

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基于XGBoost的现地PGV预测模型

地球科学 2025年

作者：卢建旗王雨佳李山有谢志南马强陶冬旺中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室地震灾害防治应急管理部重点实验室

地震动峰值速度（Peak Ground Velocity， PGV）是常用于衡量地震动对建筑结构破坏潜力的参数之一，实时预测PGV大小是重大工程地震紧急处置中的关键技术。为进一步提升PGV预测准确性，本文提出一种基于极限梯度提升树（Extream Gradien... 详细信息

地震动峰值速度（Peak Ground Velocity， PGV）是常用于衡量地震动对建筑结构破坏潜力的参数之一，实时预测PGV大小是重大工程地震紧急处置中的关键技术。为进一步提升PGV预测准确性，本文提出一种基于极限梯度提升树（Extream Gradient Boosting， XGBoost）的现地PGV预测模型。该模型以台站观测到的P波前3 s的峰值加速度（Pa）、峰值速度（Pv）、峰值位移（Pd）、累计绝对速度（CAV）及卓越周期（Tpd）5种特征参数为输入，以该台站观测到的PGV为预测目标。选取日本K-NET台网记录的102次地震的6918组加速度记录进行模型训练，89次地震的3430组加速度记录测试模型的泛化能力。结果表明，相同数据集下，对比基于Pd的PGV预测模型和基于支持向量机的PGV预测模型，基于XGBoost的PGV预测模型的预测值与实测值更趋近1:1比例关系，且预测误差标准差更小，预测残差均值更接近0，且在中国的实际地震震例上的运行结果良好。基于XGBoost的PGV预测模型可用于现地地震预警地震动峰值的预测。

关键词：地震预警现地预警极限梯度提升树机器学习地震动峰值速度

含碰撞缺陷的锂离子电池电化学性能衰退及安全性

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爆炸与冲击 2025年

作者：高游郑若昕姜宇新王璐冰宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室宁波大学机械工程与力学学院力学与工程科学系

不可避免的碰撞会导致电动汽车锂离子电池（lithium-ion battery，LIB）出现缺陷，为了确认碰撞后的缺陷电池能否继续使用，重点研究缺陷电池的机械性能、电化学性能、安全边界及其衰退机理。首先，使用不同的压头通过准静态加载和落锤... 详细信息

不可避免的碰撞会导致电动汽车锂离子电池（lithium-ion battery，LIB）出现缺陷，为了确认碰撞后的缺陷电池能否继续使用，重点研究缺陷电池的机械性能、电化学性能、安全边界及其衰退机理。首先，使用不同的压头通过准静态加载和落锤冲击制备了3种典型的缺陷电池，即压痕、50%偏置压缩和平板压缩缺陷电池。随后，分别通过准静态平板压缩和充电/放电循环评估其机械和电化学响应。结果发现，缺陷电池的机械性能显著下降，包括内部短路位移、短路载荷和能量吸收能力下降。相较于新电池，缺陷电池还表现出明显的电化学性能退化，包括更严重的容量衰退。此外，通过拆解电池解释了其降解机制，基于隔膜厚度提出电池的机械失效标准。最后，还讨论了加载速度和缺陷类型对缺陷电池性能的影响。加载速度越高，缺陷电池的性能退化越严重，这与惯性效应有关。不同类型的缺陷会导致隔膜厚度和石墨分层的变化，从而造成不同程度的退化。

关键词：缺陷锂离子电池容量衰减安全准则机械缺陷动态冲击

纤维与粉土提升水泥稳定风积沙抗压强度的试验研究

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水电能源科学 2025年

作者：杨熙胡再强李宏儒王一魏宇轩刘超超葛秀钰西安理工大学土木建筑工程学院陕西省黄土力学与工程重点实验室

为明确纤维与粉土对水泥稳定风积沙的增强效果,对不同纤维掺量、粉土掺量、养护龄期下的试样进行抗压强度试验,并通过扫描电镜(SEM)和核磁共振(NMR)试验对试样的微观结构特点进行了表征。结果表明,纤维与粉土的加入能有效提高试样的抗... 详细信息

为明确纤维与粉土对水泥稳定风积沙的增强效果,对不同纤维掺量、粉土掺量、养护龄期下的试样进行抗压强度试验,并通过扫描电镜(SEM)和核磁共振(NMR)试验对试样的微观结构特点进行了表征。结果表明,纤维与粉土的加入能有效提高试样的抗压强度;养护龄期与试样强度增长为正相关关系;最佳纤维掺量和最佳粉土掺量分别为2%、15%;在此掺量下,养护28 d试样的强度达到1.68 MPa,相比于水泥稳定风积沙的强度(0.45 MPa)提高了3.73倍。扫描电镜结果表明,试样强度提升来源于纤维在试样中的空间交织作用以及粉土的填充效应。核磁共振结果进一步表明,纤维的加入可降低试样中大孔与中孔的比例,其中2%纤维掺量下的降低幅度最大。该研究结果可为风积沙地区路基的施工与设计提供有效参考。

关键词：风积沙纤维粉土无侧限抗压强度微观结构

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大断面管幕箱涵顶进引起地表变形的解析解答

岩土工程学报 2025年第1期47卷 184-191页

作者：张坤勇李丹阳张梦沈小锐河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210024 南京市房屋安全服务中心江苏南京210029

研究大断面管幕箱涵顶进全过程对土体变形和周围环境的影响,对于事前预测变形并控制施工扰动影响具有重要意义。基于Mindlin解答、修正Sagaseta公式等经典理论解答,分别考虑由正面推进力、摩擦力和土体损失等因素引起的地表变形,提出考... 详细信息

研究大断面管幕箱涵顶进全过程对土体变形和周围环境的影响,对于事前预测变形并控制施工扰动影响具有重要意义。基于Mindlin解答、修正Sagaseta公式等经典理论解答,分别考虑由正面推进力、摩擦力和土体损失等因素引起的地表变形,提出考虑三者共同作用下的大断面管幕箱涵顶进引起的地表变形计算方法。建立管幕箱涵顶进作用下土体受力模型,采用Mindlin解答分别给出正面推进力和摩擦力引起的土体变形计算公式;基于当层法原理提出由土体损失引起的横向地表沉降计算公式。根据各影响因素的相对独立性,将各因素引起的土体变形量叠加,从而得到一种适用于大断面管幕箱涵顶进施工,可综合考虑多种施工因素和土体三维变形的理论解答公式。通过工程实例验证公式的合理性,研究成果可为实际施工变形预测提供参考。

关键词：大断面管幕箱涵 Mindlin解地表变形变形预测