检索结果-南通市图书馆

碳纤维增韧注浆体试块动态压缩力学特性及其数值模拟

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中国矿业大学学报 2024年第3期53卷 600-612页

作者：朱昌星吴大志孙家鑫河南理工大学土木工程学院河南焦作454000

为研究存在大量细微裂隙砂层的注浆加固效果,以级配砂砾为被注材料,碳纤维改性超细水泥基浆液为注浆材料,进行室内注浆试验.以注浆体试块(GCB)为研究对象,开展分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击及其LS-DYNA模拟试验、扫描电子显微镜(SEM)试... 详细信息

为研究存在大量细微裂隙砂层的注浆加固效果,以级配砂砾为被注材料,碳纤维改性超细水泥基浆液为注浆材料,进行室内注浆试验.以注浆体试块(GCB)为研究对象,开展分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击及其LS-DYNA模拟试验、扫描电子显微镜(SEM)试验,对不同应变率试块动态压缩力学性能及碳纤维增韧机理进行研究.研究结果表明:随着应变率的增加,碳纤维(CF)对试块的增强效果逐渐增大,碎块数目增加,碎块尺度降低;模拟结果与试验基本一致,试块能量耗散率呈现应变率无关性,波动范围约在40%,水泥浆耗散能占总耗散能的85%以上,1%CF试块能量耗散率均略高于0%CF试块;通过SEM图像发现,试块基体中碳纤维的失效模式主要为拉拔破坏,少数为断裂破坏,碳纤维从基体中拔出或断裂吸收能量,阻止其破坏,且纤维改变微裂纹扩展路径,从而提高试块整体的力学性能.基于MATLAB创建碳纤维随机分布的数值模型,基体中不同位置、角度的碳纤维承受的轴向应力差距较大,碳纤维与冲击方向夹角的增大,碳纤维的主要承载方式由受压变为受拉.

关键词：碳纤维注浆固结体能量耗散 SHPB LS-DYNA

丹江口水库淅川库区大气硝酸盐干沉降特征及源解析

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1515-1525页

作者：肖春艳孙艺萌赵同谦陈晓舒李朋波陈飞宏河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003

以丹江口水库淅川库区为研究区,于2021年1~12月设置5个监测点进行干沉降样品采集,分析了样品中硝酸盐浓度、通量及其氮氧同位素,基于稳定同位素模型(SIAR)量化了硝酸盐的主要来源.结果表明,库区干沉降中硝酸盐月均浓度为0.16mg/L,全年... 详细信息

以丹江口水库淅川库区为研究区,于2021年1~12月设置5个监测点进行干沉降样品采集,分析了样品中硝酸盐浓度、通量及其氮氧同位素,基于稳定同位素模型(SIAR)量化了硝酸盐的主要来源.结果表明,库区干沉降中硝酸盐月均浓度为0.16mg/L,全年硝酸盐干沉降通量为2.49kg/(hm^(2)·a),δ15N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)月均值分别为(+0.17±4.10)‰、(+56.6±9.18)‰.干沉降中硝酸盐浓度、沉降通量和氮氧同位素的季节性差异显著,秋冬季节的硝酸盐浓度和沉降通量均高于春夏季节,主要与寒冷季节化石源排放量增加、大气边界层稳定性增强以及气粒转化平衡趋于颗粒态硝酸盐生成有关;冬季最高的δ15N-NO_(3)^(-)与冬季燃煤取暖和低温导致的氮同位素平衡分馏效应增加有关,夏季最低的δ^(18)O-NO_(3)^(-)则与NO_(2)+·OH途径形成硝酸盐占主导有关.SIAR分析结果发现,库区干沉降中硝酸盐主要来自化石源(交通排放及煤燃烧),贡献率为69.3%,其中交通排放源和煤燃烧源贡献率分别为51.1%和18.2%.冬季化石源的贡献率最高(72.0%),其中70.4%来源于交通排放.进一步证实交通排放和冬季燃煤取暖是影响库区干沉降中硝酸盐的主要因素,控制交通移动源污染排放和煤燃烧是今后减少大气中硝酸盐的重要举措.此外,较为稳定的生物质燃烧源对硝酸盐的贡献率表明外源输入也是库区硝酸盐干沉降中的重要来源.

关键词：干沉降硝酸盐氮氧同位素稳定同位素模型(SIAR) 后向轨迹

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高水压高应力岩石声波传播频域特性试验研究

岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1316-1334页

作者：金解放黄方博赵康艳王宇方立兴江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

深部岩体工程处于高水压高地应力环境中,其损伤演化特性受赋存环境的影响;声波广泛用于表征岩石(体)损伤累积演化程度。为研究高水压高地应力下岩石的声波传播规律和衰减机制,基于自主研发的高水压高应力岩石声波测试系统,设置6个水压力... 详细信息

深部岩体工程处于高水压高地应力环境中,其损伤演化特性受赋存环境的影响;声波广泛用于表征岩石(体)损伤累积演化程度。为研究高水压高地应力下岩石的声波传播规律和衰减机制,基于自主研发的高水压高应力岩石声波测试系统,设置6个水压力和5个轴向静应力等级,分别模拟不同的地下水压力和地应力环境,对孔隙率差别较大的红砂岩和石灰岩开展声波传播试验。确定声波首波选取方法,将首波进行傅立叶变换,分析频谱曲线的变化特性;定义频域传输系数,分析频域传输系数、质心频率和品质因子的变化规律,探索波阻抗与品质因子的关系,构建岩石频域衰减的经验模型。研究结果表明,随水压力增大,红砂岩的声波频谱面积和频域传输系数先增加后减小,频域传输系数与水压力呈高斯函数关系;而石灰岩的2个参数先整体增大后缓慢变化。随轴向静应力增大,2种岩石的频域传输系数均先增加后减小。随水压力增大,红砂岩的质心频率呈线性下降,出现“频率漂移”现象,而石灰岩的先上升后缓慢发展;随轴向静应力增大,不同岩石声波质心频率先上升后下降。2种岩石品质因子随水压力先快速增加后减小,但减小程度具有差别,红砂岩品质因子减小显著,石灰岩减小较小。2种岩石处于压密阶段时品质因子增大,达到损伤阶段时品质因子减小。研究成果为探索深部高水压环境下岩石损伤演化声学研究方法奠定了理论基础。

关键词：岩石力学深部高水压岩石声波传播频域传输系数质心频率品质因子

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高水压高应力岩石声波时域传播特性试验研究

煤炭学报 2024年第7期49卷 3074-3089页

作者：金解放赵康艳黄方博王宇方立兴江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

地下工程岩体普遍处于水压力和地应力环境中,水压力和地应力共同控制着岩石的物理力学特性,研究高水压和高应力对岩石声波传播的影响特性,有利于揭示深部岩体工程开挖时围岩损伤演化、动态力学响应以及水压力和地应力的反演。基于自主... 详细信息

地下工程岩体普遍处于水压力和地应力环境中,水压力和地应力共同控制着岩石的物理力学特性,研究高水压和高应力对岩石声波传播的影响特性,有利于揭示深部岩体工程开挖时围岩损伤演化、动态力学响应以及水压力和地应力的反演。基于自主研发的高水压高应力岩石声波测试系统,设置多组水压力和轴向静应力等级用于模拟地下水压力和地应力环境,对红砂岩和石灰岩进行声波传播试验。选取岩石声波首波波形,研究岩石声波波速、首波幅值和能量随水压力和轴向静应力的变化关系,构建岩石声学参数的演化经验模型。研究结果表明,当承受的轴向静应力确定时,红砂岩声波波速随水压力的增大呈先上升后下降的变化趋势,2者呈良好高斯函数关系,石灰岩声波波速随水压力的增加先快速升高后缓慢降低。当承受的水压力确定时,2种岩石声波波速随轴向静应力的增大均呈先增加后减小的变化趋势,红砂岩声波波速与轴向静应力呈高斯函数关系,且红砂岩声波波速变化显著,石灰岩变化较小。确定轴向静应力工况下,红砂岩首波幅值和能量随水压力的增加先平缓发展后快速降低,首波幅值与水压力呈指数函数的变化关系;石灰岩首波幅值和能量随水压力的增加先快速增加后平稳发展或略有降低。确定水压力工况下,红砂岩首波幅值和能量随轴向静应力的增加先升高后下降;石灰岩首波幅值和能量随轴向静应力的增大先快速上升后急剧减小。研究成果对深部高水压环境下岩体工程开挖围岩赋存状态表征、应力波传播以及邻近结构的稳定性分析提供理论基础。

关键词：深部高水压岩石声波传播声波波速首波幅值首波能量

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煤矸石在土木工程材料中的应用研究进展

材料导报 2024年第10期38卷 84-95页

作者：刘泽段开瑞周梅张海波罗树琼房奎圳王栋民中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 河南理工大学材料科学与工程学院河南焦作454000

煤矸石作为煤基固废系列的重要成员,其资源化利用一直是煤基固废的热点研究方向。多年来,在研究人员和工程技术人员的共同努力下,我国煤矸石资源化利用技术水平与利用效率均得到大幅提升,在多个领域(能源、化工、土木工程)成功实现了煤... 详细信息

煤矸石作为煤基固废系列的重要成员,其资源化利用一直是煤基固废的热点研究方向。多年来,在研究人员和工程技术人员的共同努力下,我国煤矸石资源化利用技术水平与利用效率均得到大幅提升,在多个领域(能源、化工、土木工程)成功实现了煤矸石“由废变宝”的转化过程。特别地,土木工程材料领域兼具“大体量”特点和“多元固废协同处置”等技术优势,成为大宗消纳煤矸石的中坚领域。本文综述了煤矸石作为胶凝材料/辅助胶凝材料和骨料在水泥混凝土、地质聚合物、道路工程及地下工程等方向的最新研究进展,总结并对比了煤矸石用作不同组分时的技术要点、难点及对应的质量控制措施和改性增强手段等。然而,矸石建材化的同时也容易导致矸石内部的“有价资源”未得到充分利用;矸石构筑物的长期耐久性和环境影响监测等工作也亟待补充。综上,受煤矸石理化性质、矸石资源化利用技术水平、经验及政策扶持力度等区域化差异因素的影响,煤矸石原料在用于多类型建材制品的生产过程中依然缺少因地制宜、明确且规范的分类管理和分级处置方法,“多领域技术-规范-政策”的逐步发展、完善和有机结合是今后建立高效有序的矸石建材市场及产业链的关键所在。

关键词：煤矸石胶凝材料骨料混凝土地质聚合物

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土木工程建造系统脆弱性研究综述

铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2932-2943页

作者：王辉李优李瑚均陈辉华程建华张建设河南理工大学土木工程学院河南焦作454003 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

现有工程建造风险主要考虑风险事件发生概率与风险后果严重程度,少有结合系统脆弱性开展研究。脆弱性作为系统固有属性,在外界干扰下表现出的不利影响严重制约风险管控过程,但尚未有学者对土木工程建造系统脆弱性的研究现状进行科学评... 详细信息

现有工程建造风险主要考虑风险事件发生概率与风险后果严重程度,少有结合系统脆弱性开展研究。脆弱性作为系统固有属性,在外界干扰下表现出的不利影响严重制约风险管控过程,但尚未有学者对土木工程建造系统脆弱性的研究现状进行科学评述。通过主题检索和学科分类,共筛选出103篇英文文献和96篇中文文献,运用Citespace文献分析软件统计了发表时间和期刊分布,归纳了研究热点和作者-机构合作情况;从脆弱性概念内涵、分析框架与评价过程等方面评述了土木工程建造系统的脆弱性。研究发现:土木工程建造系统脆弱性的研究当前仍处于探索阶段;常用脆弱性分析框架主要包括脆弱性递次演化分析框架、脆弱性-风险分析框架和灾害-脆弱性分析框架;脆弱性评价对象主要聚焦于施工安全系统、应急管理系统和项目管理系统;脆弱性影响因素识别和指标体系构建主要涵盖人-机-环-管框架、脆弱性特征维度框架和外部环境-项目参与方-项目特征框架。未来,可借鉴其他学科领域成熟的脆弱性理论成果,结合土木工程建造系统的特点,构建清晰准确的脆弱性概念与分析框架、探索科学适用的指标体系、深化实际应用与拓展研究。研究系统性梳理了土木工程建造系统脆弱性的研究现状,可为后续相关研究提供启发和参考。

关键词：脆弱性土木工程建造系统分析框架评价指标与方法后续研究方向

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含初始损伤饱水花岗岩的冲击破坏规律

爆炸与冲击 2024年

作者：褚怀保陈璐阳杨小林王东辉魏海霞孙博河南理工大学土木工程学院

为研究冲击荷载作用下饱水和初始损伤对花岗岩宏观和微观破坏特征的影响。开展了X射线衍射（XRD）试验、霍普金森（SHPB）试验、电镜扫描（SEM）试验，利用分形维数对花岗岩破碎块度、断口图像进行了分析，探讨了图像放大倍数对分形维... 详细信息

为研究冲击荷载作用下饱水和初始损伤对花岗岩宏观和微观破坏特征的影响。开展了X射线衍射（XRD）试验、霍普金森（SHPB）试验、电镜扫描（SEM）试验，利用分形维数对花岗岩破碎块度、断口图像进行了分析，探讨了图像放大倍数对分形维数的影响，并对冲击荷载作用下饱水对花岗岩的微观致裂机制进行了简要分析。结果表明：饱水后花岗岩中角闪石、钠长石、微斜长石、石英占比出现了减少，而高岭石占比显著提高；随着初始损伤的增大花岗岩的动态峰值应力逐渐减小，而破碎程度和块度分形维数逐渐增大，且初始损伤对块度分形维数影响要大于饱水的影响；随着初始损伤的增加，断口图像中出现更多的微裂纹和碎屑，图像的分形维数也逐渐增大；在一定范围内断口图像分形维数随着图像放大倍数的增大而增大，但当超过一定的倍数后会导致分形维数的减小。研究成果可为受扰动后含初始损伤饱水花岗岩体的破坏失稳机制分析提供理论和工程分析参考。

关键词：岩石动力学矿物成分破碎块度断口微观形貌分形维数

考虑干湿循环路径的粉砂质泥岩力学特性及本构模型

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浙江大学学报（工学版） 2024年第9期58卷 1912-1922,1980页

作者：成辉付宏渊曾铃于晓伟罗锦涛刘杰长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114

为了分析南方湿热地区粉砂质泥岩边坡浅层失稳机制,开展不同干湿循环路径下的粉砂质泥岩低围压三轴压缩试验与扫描电镜(SEM)试验.基于连续损伤理论和修正Drucker-Prager(D-P)强度准则,构建可考虑干湿循环路径影响的粉砂质泥岩损伤本构模... 详细信息

为了分析南方湿热地区粉砂质泥岩边坡浅层失稳机制,开展不同干湿循环路径下的粉砂质泥岩低围压三轴压缩试验与扫描电镜(SEM)试验.基于连续损伤理论和修正Drucker-Prager(D-P)强度准则,构建可考虑干湿循环路径影响的粉砂质泥岩损伤本构模型.结果表明:粉砂质泥岩应力-应变曲线具有非线性特征,可分为压密阶段、弹性阶段、塑性屈服阶段、峰后破坏阶段和残余强度阶段;随干湿循环次数或循环幅度的增加,压密阶段与塑性屈服阶段延长,岩样峰值强度、变形模量、黏聚力和内摩擦角损伤逐渐增大,粉砂质泥岩力学参数敏感度表现为变形模量>黏聚力>内摩擦角>峰值强度;受溶蚀、潜蚀作用,粉砂质泥岩孔隙率不断增大,破坏模式由以剪切破坏形式为主的顶锥-劈裂破坏向剪切破坏演化.构建的岩石损伤本构模型能考虑干湿循环路径的影响,能较好地反映粉砂质泥岩应力-应变曲线全过程变形特征.

关键词：粉砂质泥岩干湿循环路径力学特性微观结构损伤本构模型

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低温和含水率对重塑性煤体抗剪强度影响研究

矿业安全与环保 2024年第2期51卷 127-132,140页

作者：孙修伟梁为民李敏敏岳高伟蔺海晓河南理工大学土木工程学院河南焦作454000

为了研究温度—含水率耦合作用下重塑性煤体抗剪强度的变化规律,保障松软煤层安全高效稳定开采,采用直剪试验分析了重塑性煤体在较低温度(20、0、-10、-20、-30、-40℃)、一定含水率(0、0.8%、4%、8%、12%、16%)耦合作用下的抗剪强度特... 详细信息

为了研究温度—含水率耦合作用下重塑性煤体抗剪强度的变化规律,保障松软煤层安全高效稳定开采,采用直剪试验分析了重塑性煤体在较低温度(20、0、-10、-20、-30、-40℃)、一定含水率(0、0.8%、4%、8%、12%、16%)耦合作用下的抗剪强度特性,并通过数学统计分析了温度与含水率对抗剪强度的影响。研究结果表明:含水率为0时重塑性煤体的黏聚力随着温度的降低呈幂指数增加;温度—含水率耦合作用下重塑性煤体的抗剪强度均与垂向应力成正比,均符合莫尔-库仑准则;在温度为10~20℃、含水率为12%~16%时,黏聚力达到最大值322.9 kPa,最小值138.0 kPa出现在温度-40℃、含水率4%附近;在-20~-40℃温度下,重塑性煤体内摩擦角随含水率的增加逐渐降低至最小值18.25°;当含水率为6%~13%、温度为-20~10℃时,内摩擦角达到最大值31.45°,对应抗剪强度达到最大值。温度—含水率耦合作用下,重塑性煤体抗剪强度、内摩擦角与黏聚力均受温度的影响较大。

关键词：重塑性煤低温含水率抗剪强度黏聚力内摩擦角