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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

数控机床传动误差实时评价测试系统设计及实验

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机械设计与制造 2025年

作者：屈晓莉李鹏王庆郑州职业技术学院机械工程系河南工程学院机械工程学院郑州市恒威机床制造有限公司

为克服缺少数控机床传动误差，设计了实现误差信号误差评价系统。给出了系统的硬件和软件设计，并开展了实验验证。为NIPXIe-1071主机配备了插槽以实现NIPXI-7842R采集卡安装功能，上位机数据采集程序把下位机产生的计数结果转换成转角... 详细信息

为克服缺少数控机床传动误差，设计了实现误差信号误差评价系统。给出了系统的硬件和软件设计，并开展了实验验证。为NIPXIe-1071主机配备了插槽以实现NIPXI-7842R采集卡安装功能，上位机数据采集程序把下位机产生的计数结果转换成转角参数再计算传动链运动的位置误差。利用信号接口预处理编码器TTL信号以及控制信号；通过数据接口获取信号状态与计数结果FIFO；利用控制模块调节计数器模块与数据接口逻辑结构。研究结果表明：设计了实验系统平台测定精密铣磨机床传动误差，系统平台可以达到的最佳分辨率。采用传动误差测试方法具备可行性与良好的重复性。传动误差的产生主要是在工作台传动链控制过程中形成的，蜗杆与蜗轮啮合传动副会形成明显的传动误差。该研究有助于提高机床的基础设计能力，为后续的工艺优化奠定一定的硬件基础。

关键词：传动误差圆光栅 LabVIEW 实验平台

煤矸石基地质聚合物固化两种重金属离子效果研究

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环境工程学报 2025年

作者：张荣新韩敏李凯龙刘祎李文龙沈阳建筑大学市政与环境工程学院

针对目前大量存在的工业废物煤矸石和严峻的重金属污染问题，以煤矸石为原料制备地质聚合物，利用地质聚合物类沸石结构，将重金属离子固封在其凝胶体系中，达到“以废治废”的目的。采用单因素、正交试验得到煤矸石基地质聚合物固化单... 详细信息

针对目前大量存在的工业废物煤矸石和严峻的重金属污染问题，以煤矸石为原料制备地质聚合物，利用地质聚合物类沸石结构，将重金属离子固封在其凝胶体系中，达到“以废治废”的目的。采用单因素、正交试验得到煤矸石基地质聚合物固化单一、协同固化两种重金属的最佳固化量，结合XRD、SEM-EDS等对重金属固化体进行表征，探讨固化单一重金属、协同固化两种重金属固化过程存在的差异及其作用机理。结果表明：相较于单一固化Pb2+、Cu2+，协同固化Pb2+、Cu2+的重金属固化体中Pb2+、Cu2+的浸出质量浓度升高。通过XRD、SEM-EDS等分析，说明在固化过程中，重金属参与了地质聚合物结构的形成，重金属的晶格取代改变了地质聚合物的局部晶体结构；通过计算机模拟计算证实在协同固化Pb2+、Cu2+的情况下，Pb2+、Cu2+对地质聚合物结构中Na+、K+结合位点的竞争导致同时固化两种重金属时，Pb2+、Cu2+的浸出质量浓度增加。本研究可为煤矸石的资源化利用及重金属固化提供指导。

关键词：地质聚合物重金属离子晶格取代取代竞争密度泛函理论

帷幕墙影响下侏罗系砾岩含水层地下水化学时空演化规律

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煤田地质与勘探 2025年

作者：陈陆望武明辉侯晓伟胡永胜张苗蔡欣悦殷晓曦施小平合肥工业大学资源与环境工程学院

【目的】帷幕墙是煤矿水害防治的主要工程之一，不仅改变地下水动力场，帷幕墙溶蚀也会影响地下水化学场，导致水化学组分发生变化。【方法】以淮北煤田朱仙庄煤矿侏罗系砾岩含水层为研究对象，基于常规水化学组分统计、Piper三线图、... 详细信息

【目的】帷幕墙是煤矿水害防治的主要工程之一，不仅改变地下水动力场，帷幕墙溶蚀也会影响地下水化学场，导致水化学组分发生变化。【方法】以淮北煤田朱仙庄煤矿侏罗系砾岩含水层为研究对象，基于常规水化学组分统计、Piper三线图、离子组合比例及主成分分析，探讨帷幕墙对该含水层水化学作用的影响，阐明帷幕墙影响下水化学作用时空演化规律。【结果和讨论】结果表明：（1）帷幕墙内外水化学特征差异显著，与帷幕墙外相比，帷幕墙内地下水中Ca2+和Mg2+含量增加；（2）修建帷幕墙后，水化学作用主要为基于方解石（CaCO3）与白云石(CaMg（CO3）2)溶滤溶解的帷幕墙溶蚀作用，并伴随不同程度的黄铁矿氧化、阳离子交替吸附以及脱硫酸作用；（3）受采动影响，帷幕墙内地下水受帷幕墙溶蚀作用影响明显增强，且与东线帷幕墙相比，北线帷幕墙溶蚀作用相对较弱。研究成果可为帷幕墙监测防护和地下水环境保护提供理论支持。

关键词：侏罗系砾岩含水层帷幕墙溶蚀水化学演化朱仙庄煤矿

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

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氯硫共掺杂氮化碳的制备及其光催化性能

功能材料 2025年

作者：景张欣宗刚高存任敬谢涛西安工程大学环境与化学工程学院

以三聚氰胺为前驱体,氯化铵为Cl源,硫脲为S源,采用直接热聚合法制备了Cl、S共掺杂石墨相氮化碳（g-C3N4）,考察了氯硫掺杂对g-C3N4结构和光催化性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、X射线光电... 详细信息

以三聚氰胺为前驱体,氯化铵为Cl源,硫脲为S源,采用直接热聚合法制备了Cl、S共掺杂石墨相氮化碳（g-C3N4）,考察了氯硫掺杂对g-C3N4结构和光催化性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积和孔径分布（BET）、紫外可见光（UV-Vis）等手段对样品进行了表征和分析,研究了催化剂投加量、PH以及底物浓度对光催化降解碱性红18（BR18）的影响。结果表明:当氯化铵掺入量为0.4g,硫脲掺入量为1g时,ClSCN2的光催化性能最优。催化剂投加量为40 mg,pH=10,底物浓度为5 mg/L时,在120 min内对BR 18的降解率达到92.6%。自由基捕获实验表明,光降解过程中主要的活性物质是·O2-和·OH。Cl和S两种杂原子的掺杂扩大了g-C3N4的比表面积,为光催化提供了更多的活性位点。同时Cl和S的掺杂代替了g-g3N4中的N,使之产生N缺陷,提高了光生电子和空穴的分离。

关键词：石墨相氮化碳氯硫共掺杂光催化碱性红18

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

钐离子掺杂二氧化铈光催化剂的制备及其净化双酚A污染物的机理

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硅酸盐学报 2025年

作者：王一帆钱文轩徐冬侯建华杨慧扬州大学环境科学与工程学院

二氧化铈(CeO2)材料因其独特的光、磁、电性能而备受关注，尤其在光催化降解环境污染物方面展现出了高效、无毒、低成本的显著优势。以硝酸铈和硝酸钐为原料，采用无模板一步水热法成功制备了具有类扫帚状形貌的钐离子掺杂二氧化铈(Sm-C... 详细信息

二氧化铈(CeO2)材料因其独特的光、磁、电性能而备受关注，尤其在光催化降解环境污染物方面展现出了高效、无毒、低成本的显著优势。以硝酸铈和硝酸钐为原料，采用无模板一步水热法成功制备了具有类扫帚状形貌的钐离子掺杂二氧化铈(Sm-CeO2)光催化剂，详细研究了不同掺杂浓度对其光催化性能的影响，同时确定了最佳掺杂比为Ce:Sm = 1.00:0.15（0.15-SC）。紫外–可见吸收光谱表明Sm掺杂后的样品与未掺杂CeO2相比带隙值(Eg)明显减小，最佳掺杂比时0.15-SC样品的Eg最小仅为2.88 eV。以环境污染物双酚A（BPA）为降解实验的模型，发现Sm掺杂后的CeO2样品光催化降解效率均有一定程度的提升，且0.15-SC样品降解效率最高达99.83%，是未掺杂CeO2（28.31%）的3.52倍。活性物质的猝灭实验可以判断出，羟基自由基（?OH）和空穴(h+)在0.15-SC样品光催化降解BPA过程中起到很大的作用。且在4次的性能循环性实验后，0.15-SC样品仍保持89.53%的降解率，表明其可循环利用性良好。本工作中钐离子掺杂后二氧化铈材料展现出较高的光催化净化环境污染物活性，充分证实了离子掺杂是一种有效提高光催化性能的方法，可为以后同类金属氧化物材料设计离子掺杂体系提供有效的思路。

关键词：二氧化铈离子掺杂光催化降解双酚A

二氢杨梅素分子结构与性质的密度泛函理论研究

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原子与分子物理学报 2025年第1期42卷 29-34页

作者：辛国鹏毛敏刘信平马文涛马杰张煜湖北民族大学化学与环境工程学院恩施445000

本文基于密度泛函理论(DFT),采用B3LYP泛函结合6-31G基组上对二氢杨梅素的分子几何结构进行了优化,在此基础上以水为溶剂计算二氢杨梅素分子的活性位点以及红外光谱进行分析.静电势结果表明二氢杨梅素的亲核活性位点位于酚羟基氢原子(H... 详细信息

本文基于密度泛函理论(DFT),采用B3LYP泛函结合6-31G基组上对二氢杨梅素的分子几何结构进行了优化,在此基础上以水为溶剂计算二氢杨梅素分子的活性位点以及红外光谱进行分析.静电势结果表明二氢杨梅素的亲核活性位点位于酚羟基氢原子(H23)附近;而亲电活性位点位于氧原子(O32)及其附近.前线分子轨道研究结果表明二氢杨梅素分子的最高占据轨道(HOMO)都位于酮基氧(O32)和羟基氧(O20)附近,说明这些位点易与亲电试剂反应.而最低空轨道(LUMO)位于碳原子(C12、C13、C14)区域,表明这些区域可与亲核试剂反应.简缩福井函数(f)结果证实了位于C-O-C键中的氧原子的f-值的亲电活性较其他位点氧原子大;而位于C8碳原子的f^(+)值较大,因此该位点亲核活性较强.通过理论计算所得到的二氢杨梅素的红外光谱数据与实验所得到的红外光谱数据相差不大,这就说明理论计算结果是较为可靠的.从而为实验和理论研究二氢杨梅素结构与性质的关系提供了一定的理论参考.

关键词：二氢杨梅素密度泛函理论反应活性位点量子化学计算

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