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海洋工程混凝土结构服役寿命预测及耐久性设计方法

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中国表面工程 2025年

作者：达波卿家骏刘金文陶韬兰志强陈达河海大学港口海岸与近海工程学院河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室河海大学长江保护与绿色发展研究院

为有效提升海洋工程混凝土结构耐久性，研究不同混凝土保护层厚度、混凝土种类、强度等级、暴露区域以及附加防腐措施对海洋工程混凝土结构的服役寿命影响，提出提升海洋工程混凝土结构服役寿命设计建议。结果表明：相同海洋暴露区域下... 详细信息

为有效提升海洋工程混凝土结构耐久性，研究不同混凝土保护层厚度、混凝土种类、强度等级、暴露区域以及附加防腐措施对海洋工程混凝土结构的服役寿命影响，提出提升海洋工程混凝土结构服役寿命设计建议。结果表明：相同海洋暴露区域下，随着混凝土强度等级和保护层厚度的增加，珊瑚骨料混凝土（CAC）和普通骨料混凝土（OAC）结构服役寿命均逐渐提升；相同混凝土强度等级下，OAC结构的服役寿命明显高于CAC结构；海洋水下区下，对于常规保护层厚度为6 cm的CAC / OAC结构，即使混凝土强度等级达C50，其服役寿命仍较低，需要通过内掺、外涂等附加防腐措施，提升其结构耐久性；综合考虑工程成本和结构耐久性等因素，建议近海工程采用OAC结构，当混凝土强度等级为C50以上，保护层厚度大于14 cm，采用外涂高渗透环氧防护材料SP时，其水下区结构服役寿命可达100年；建议远海工程采用CAC结构，当混凝土强度大于C65，保护层厚度为10 cm，同时采用内掺MA与外涂SP的联合防腐措施，可大幅提升工程结构服役寿命。

关键词：海洋工程混凝土结构防腐措施服役寿命耐久性设计方法

利用拉丁超立方与相关性采样的通风系统仿真不确定研究

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安全与环境学报 2025年

作者：曹鹏刘剑辽宁工程技术大学安全科学与工程学院矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室

为降低数字通风系统仿真不确定性给智能通风决策带来的安全隐患，基于巷道风阻系数获取过程中存在的不确定性，同时考虑相同支护巷道间的相关性，提出了一种结合全局模拟的拉丁超立方采样（Latin Hypercube Sampling，LHS）技术和关注... 详细信息

为降低数字通风系统仿真不确定性给智能通风决策带来的安全隐患，基于巷道风阻系数获取过程中存在的不确定性，同时考虑相同支护巷道间的相关性，提出了一种结合全局模拟的拉丁超立方采样（Latin Hypercube Sampling，LHS）技术和关注局部相关性的多维变量精确采样技术的数字通风系统不确定性分析方法。LHS随机模拟生成多维独立标准正态分布初始变量；利用乔莱斯基分解法分解风阻系数间协方差矩阵求得相关性变换矩阵；线性组合初始变量与变换矩阵生成具有相关性的风阻系数随机变量；随机变量作为数字通风系统的输入参数；解算风量和风压，统计仿真结果。结合实际生产矿井通风系统进行分析，结果表明：风阻系数的不确定性对数字通风系统仿真结果有显著影响；当不考虑相关性且风阻系数的变异系数为15%时，仿真风量和风压波动范围分别为0.62～73.88 m3/s和0.06～522.89 Pa，平均波动率分别为83.04%和243.85%；考虑相关性时，风量和风压波动率分别下降了75.58%和84.97%，个别分支风量的波动率减少了95.90%；进风区分支和角联分支仿真风量、回风分支和角联分支仿真风压波动性最大；角联分支风量波动率最大为1 115.09%，回风分支风压波动值最大为539.75 Pa。

关键词：安全工程矿井通风系统不确定性分析拉丁超立方采样参数相关性

冲击荷载下双裂隙砂岩渐进破坏特性及裂纹扩展机制研究

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岩石力学与工程学报 2025年

作者：张庆海许晓亮李建林武立华王小平时全三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室绥化学院陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室

为研究裂隙砂岩的动态渐进破坏特性及裂纹扩展机制，利用SHPB装置对预制双裂隙砂岩试件进行冲击压缩试验，借助DIC技术实时监测裂纹扩展和动态破坏过程，开展不同裂隙倾角下的岩样强度特性和破坏模式分析，揭示相应的裂纹应变演化机制... 详细信息

为研究裂隙砂岩的动态渐进破坏特性及裂纹扩展机制，利用SHPB装置对预制双裂隙砂岩试件进行冲击压缩试验，借助DIC技术实时监测裂纹扩展和动态破坏过程，开展不同裂隙倾角下的岩样强度特性和破坏模式分析，揭示相应的裂纹应变演化机制。结果表明：(1)通过试件表面裂纹白斑萌生捕捉确定起裂荷载，其在峰值荷载的70%～83%范围，二者均随倾角呈现先减后增的“U”形趋势。(2)通过试件破碎块数测定发现能量耗散率与破碎程度具有显著正相关性，45°和90°试件分别出现最低和最高的能量耗散率。(3)裂纹扩展过程中，拉伸裂纹通常先于剪切裂纹出现，前者分布与荷载冲击方向接近，后者整体出现在与冲击方向约50°～130°夹角的范围内；不同倾角下，试件呈现出“一”形劈裂拉伸破坏、“X”形拉–剪切混合破坏以及“纺锤”与“X”形复合破坏3种模式，共包含6种裂纹聚集形式。(4)冲击荷载下试件的渐进破坏过程划分为弹性变形、屈服变形和宏观破坏3个阶段，破坏过程主要由裂隙尖端应变集中因子Df和起裂时间所决定，Df曲线的斜率均方指数(K)可为裂隙岩体动力损伤速率的评价提供理论依据。

关键词：岩石力学裂隙砂岩裂纹扩展能量耗散 DIC技术破坏模式应变集中

利用偏振取向任意可控的矢量光束实现椭球粒子的三维空间定向

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光学学报 2025年

作者：张笑河宁馨南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室横店集团得邦照明股份有限公司

本文提出了一种基于偏振取向任意可控的矢量光束实现椭球粒子在三维空间内精确定向的方法。首先，我们详细分析了偏振可控的紧聚焦矢量光束在焦场区域内的光强和偏振态特性。重点研究了椭球粒子在焦场范围内的光力和势阱分布情况，并分... 详细信息

本文提出了一种基于偏振取向任意可控的矢量光束实现椭球粒子在三维空间内精确定向的方法。首先，我们详细分析了偏振可控的紧聚焦矢量光束在焦场区域内的光强和偏振态特性。重点研究了椭球粒子在焦场范围内的光力和势阱分布情况，并分析了捕获势阱深度与椭球粒子空间取向之间的关系。研究结果表明：稳定捕获的椭球粒子在三维空间中的取向与紧聚焦焦场范围内的偏振方向一致，因此可以通过调节光束的偏振态实现对椭球粒子空间取向的精确控制。这项研究为光学操控技术提供了部分理论支持，并展示了其在微流体学、生物医学工程和纳米技术等领域的广泛应用前景。

关键词：光镊技术椭球粒子光场调控空间定向

渗流–应力耦合下砂岩广义应力松弛特性与流变破坏机制研究

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岩石力学与工程学报 2025年

作者：陈奕安赵光明许文松许江彭守建安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会... 详细信息

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会逐渐向宏观断裂区域集中，并呈现出张拉–剪切破坏的趋势。采用指数型函数对破坏条件下砂岩的应变变化速率进行拟合，效果较好。试件渗透率随流变的进行呈现出先快速下降再缓慢上升的趋势。随着渗透水压的升高，流变后砂岩试件的孔隙率持续增加，分别为1.72%,3.52%和12.86%，断裂面整体破坏严重。在流变过程中砂岩中黏土矿物的水解与侵蚀作用加剧，造成矿物颗粒结构的松散，从而形成宏观断裂。同时，孔隙水压也会对矿物颗粒产生水解与物理作用，导致晶体上剥落大量的岩屑并附着于其表面。从断裂力学的角度来看，渗透水压的增大也会引起砂岩中裂纹的扩展速度加快，使得应力水平对砂岩广义应力松弛特性的影响越来越显著，导致在高渗透水压作用下砂岩更容易产生断裂。孔隙水压也会造成砂岩内胶结物质溶解破坏，脱离晶体表面并形成明显的裂纹，导致渗流–应力耦合下砂岩的破坏模式主要为沿晶断裂。

关键词：岩石力学广义应力松弛渗流–应力耦合流变特性断裂特征流变破坏机制

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考虑地震强度不确定性的车站韧性评估方法

岩土工程学报 2025年第1期47卷 164-172页

作者：张陈龙张东明黄忠凯黄宏伟同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

地铁车站作为地下交通的枢纽,是社会经济交流和人员交往的重要组成部分,但其同时也面临着诸多灾害风险。以前包括地震在内的灾害,会对地下交通网络造成严重后果,也对城市功能造成重大损失。因此,地铁车站等关键交通枢纽的韧性评估对于... 详细信息

地铁车站作为地下交通的枢纽,是社会经济交流和人员交往的重要组成部分,但其同时也面临着诸多灾害风险。以前包括地震在内的灾害,会对地下交通网络造成严重后果,也对城市功能造成重大损失。因此,地铁车站等关键交通枢纽的韧性评估对于提高城市安全性和维护其功能至关重要。提供了一个考虑地震强度不确定性的综合韧性评估框架,用于评估浅埋地铁车站在地震灾害下的鲁棒性和快速恢复能力。该框架方法利用有限元软件,建立相关地铁车站数值模型;然后,通过所选择的地震动展开大量数值分析,以便生成关于峰值地面加速度(PGA)的地铁车站易损性函数;接着利用蒙特卡洛模拟进一步量化地震动强度不确定性,并最终确定车站在各个损伤阶段的概率。最终,通过联立地铁车站损伤概率与经济损失关系,考虑地铁车站的恢复路径和可恢复性,完成韧性评估。本研究通过该韧性评估框架和所计算出的韧性指标R,评价和讨论了性能恢复模型和场地条件对车站抗震韧性的影响。这项工作可以帮助地铁网络基于韧性的设计和管理,以支持对地震灾害的适应,从而促进相关决策者关于资源的有效分配。

关键词：地铁车站地震韧性地震易损性地震动不确定性恢复模型

枯丰水年闸控入海河流溶解氧时空分布特征及其驱动因素

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中国环境科学 2025年

作者：金晓玥范中亚罗千里黄露黄菊王振省市共建海洋灾害预警与防护广东省重点实验室汕头大学生态环境部华南环境科学研究所广东省水与大气污染防治重点实验室国家水环境模拟与污染控制重点实验室

闸坝阻隔造成的生境破碎化对水生态系统影响显著.溶解氧(DO)作为水生态健康的重要指标，解析枯、丰水年其在中小型闸控入海河流中的时空分布特征及影响因素对于小流域“三水”统筹治理具有重要科学意义.该研究以广东省黄江河为研究对象... 详细信息

闸坝阻隔造成的生境破碎化对水生态系统影响显著.溶解氧(DO)作为水生态健康的重要指标，解析枯、丰水年其在中小型闸控入海河流中的时空分布特征及影响因素对于小流域“三水”统筹治理具有重要科学意义.该研究以广东省黄江河为研究对象，基于沿程3个水质自动监测站数据，系统分析了枯水年(2021年)、丰水年(2023年)黄江河挡潮闸闸上与闸下河段DO的时空分布特征，并采用统计学方法，研究了DO变化的驱动因素及相对贡献.结果表明:闸上河段因水环境相对稳定，西闸断面DO呈现枯水年(8.02±0.10 mg/L)>丰水年(7.26±0.08 mg/L)特征;而闸下河段因水质改善，DO呈现枯水年(4.45±0.10 mg/L)<丰水年(7.33±0.09 mg/L)特征;枯、丰水年年内全河段DO均呈现汛期高、非汛期低的周期性变化规律.受闸坝作用及外源输入差异影响，闸上河段DO变化的主要驱动因素为降雨和水温，贡献度达到44%～87%;闸下河段DO变化的主要驱动因素则是氨氮和高锰酸盐指数，贡献度达到53%～75%.闸上“湖泊化”缓流河段DO更易受气候变化影响，尤其是暴雨径流引起的浮游植物流失是导致枯、丰水年DO差异的直接原因.而枯水年闸下感潮河段DO受外源污染输入及滞留影响显著，丰水年闸下河段耗氧物质的减少是DO提升的重要原因.该研究可为闸控入海河流DO变化的研判与预测提供参考，为闸控河流水环境治理及闸站调控提供科学依据.

关键词：闸控入海河流溶解氧枯丰水年环境要素

不同PDO位相期间IOD对热带东印度洋障碍层厚度的影响

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海洋科学进展 2025年

作者：江家旺凌征谢玲玲广东海洋大学海洋与气象学院近海海洋变化与灾害预警实验室陆架及深远海气候资源与环境广东省高等学校重点实验室自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室

本文基于1961年至2012年三维温盐数据,探讨了太平洋年代际涛动(Pacific Decadal Oscillation,PDO)不同位相期间,印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)对热带东印度洋障碍层厚度的影响。结果显示,PDO暖位相期间,赤道东印度洋障碍层厚... 详细信息

本文基于1961年至2012年三维温盐数据,探讨了太平洋年代际涛动(Pacific Decadal Oscillation,PDO)不同位相期间,印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)对热带东印度洋障碍层厚度的影响。结果显示,PDO暖位相期间,赤道东印度洋障碍层厚度在正IOD(pIOD)年显著变薄,而在负IOD(nIOD)年加厚并不明显;PDO冷位相期间,赤道东印度洋障碍层厚度在pIOD年变薄,在nIOD年则明显加厚。分析发现,pIOD引起的东风异常在不同PDO位相下差异较小,其引起的等温层深度差异也较小,但PDO冷位相期间,赤道东印度洋降水正异常更为显著,使得表层盐度降低,混合层变浅,削弱了障碍层厚度负异常,导致PDO暖位相期间pIOD引起的赤道东印度洋障碍层厚度负异常幅度比PDO冷位相期间稍大。nIOD引起的西风异常在PDO冷位相期间比暖位相更为强烈,其激发更强的下沉Kelvin波,导致等温层加深幅度更大,致使PDO冷位相期间nIOD引起的赤道东印度洋障碍层厚度正异常更为显著。

关键词：热带东印度洋障碍层印度洋偶极子太平洋年代际振荡盐度

黄河水下三角洲表层沉积物汞(Hg)分布特征及其影响因素

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中国环境科学 2025年

作者：车新颖刘明王飞宇陈竟博孙学诗范德江中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室

河流三角洲是陆海相互作用最强烈，也是人类活动最频繁的区域之一。本文基于对黄河水下三角洲表层沉积物的物质组成和汞(Hg)含量的分析，以期了解黄河水下三角洲Hg分布特征及影响因素。结果表明，黄河水下三角洲表层沉积物中的Hg含量介... 详细信息

河流三角洲是陆海相互作用最强烈，也是人类活动最频繁的区域之一。本文基于对黄河水下三角洲表层沉积物的物质组成和汞(Hg)含量的分析，以期了解黄河水下三角洲Hg分布特征及影响因素。结果表明，黄河水下三角洲表层沉积物中的Hg含量介于15.09-53.11 μg/kg，平均含量为36.32 μg/kg，相较于其他国内外海域较低。沉积物中Hg含量由岸向海呈现“低-高-低-高”的间隔分布，切变锋位置和外海细颗粒沉积区Hg含量出现峰值，南部靠近莱州湾区域沉积物中Hg含量也较高。Hg以自然来源为主，同时受人类活动排放的影响。水动力条件对沉积物中Hg的分布有显著的控制作用，Hg倾向于在细颗粒沉积物中富集，河口的“过滤器”效应尤其是切变锋的作用显著影响了Hg的空间分布和向远海的迁移。沉积物中Hg的分布还与有机碳、碳酸盐矿物和铁锰氧化物等其在沉积物中的赋存载体有关，一方面，这些赋存载体直接与Hg结合影响其在沉积物中的分布，另一方面这些赋存载体还会影响沉积物的性质进而间接影响Hg的分布。本研究明确了黄河水下三角洲Hg的空间分布特征及其影响因素，对于认识大河三角洲Hg等重金属污染物质的源汇过程及环境效应具有重要意义，同时对于黄河三角洲生态保护和可持续发展也具有一定的参考价值。

关键词：黄河水下三角洲汞空间分布影响因素