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硼掺杂介孔炭吸附四环素的效能与机制

环境科学 2024年第2期45卷 885-897页

作者：邹震许路乔伟唐茂森金鹏康西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049

以椰壳和硼酸为原料,通过简单的一步热解法制备出新型硼掺杂椰壳介孔炭材料(B-CSC)用于水中四环素类污染物的高效吸附去除.系统研究了关键制备条件热解温度和硼碳质量比对其吸附性能的影响,使用比表面积及孔径分析仪(BET)、场发射扫描电... 详细信息

以椰壳和硼酸为原料,通过简单的一步热解法制备出新型硼掺杂椰壳介孔炭材料(B-CSC)用于水中四环素类污染物的高效吸附去除.系统研究了关键制备条件热解温度和硼碳质量比对其吸附性能的影响,使用比表面积及孔径分析仪(BET)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线光子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)以及Zeta电位仪(Zeta)对其微观结构及物化性质进行了表征分析.系统考察了初始pH值、不同金属阳离子以及不同背景水质条件对其吸附效果的影响.结合材料表征与相关分析等对其强化吸附机制进行了深入讨论与分析.结果表明,一步热解能够将硼掺入椰壳炭的表面及晶格,导致其拥有更大的比表面积和孔体积,引入硼的形态主要是H_(3)BO_(3)、B_(2)O_(3)、B和B_(4)C.B-CSC对四环素的吸附量达到297.65 mg·g^(-1),是原始椰壳介孔炭(CSC)的8.9倍.同时,B-CSC对于水环境中常见污染物罗丹明B(RhB)、双酚A(BPA)和亚甲基蓝(MB)的吸附量分别高达372.65、255.24和147.82 mg·g^(-1).B-CSC对四环素的吸附过程是物理化学作用共同主导的,主要涉及液膜扩散、表面吸附、介孔与微孔内扩散和活性位点吸附,H3BO3是其主要吸附位点.吸附强化机制主要是硼掺杂降低了其碳网络的化学惰性,增强了其与四环素分子的π—π相互作用和氢键作用.

关键词：椰壳介孔炭硼掺杂吸附四环素

沉积深度对非饱和原状黄土压缩及湿陷特性的影响

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地球科学 2024年

作者：许领兰天刚陆世锋左璐西安交通大学人居环境与建筑工程学院

通过非饱和一维固结仪对比研究黑方台地区沉积深度为10 m（HFT10m）和30 m（HFT30m）原状黄土的持水特性、非饱和压缩特性及湿陷特性，揭示应力历史和历史上的水文环境对原状黄土的持水特性、非饱和压缩特性和湿陷特性的影响机制。利用... 详细信息

通过非饱和一维固结仪对比研究黑方台地区沉积深度为10 m（HFT10m）和30 m（HFT30m）原状黄土的持水特性、非饱和压缩特性及湿陷特性，揭示应力历史和历史上的水文环境对原状黄土的持水特性、非饱和压缩特性和湿陷特性的影响机制。利用压汞实验和电镜扫描分别测试了原状黄土的孔径分布特征及颗粒排列方式，便于为黄土持水曲线、压缩特性和湿陷特性的结果进行辅助分析。研究结果表明：HFT30m试样的进气值较HFT10m试样的进气值大，这可以用压汞实验的结果解释，HFT10 m试样相对于HFT30 m试样具有更大的大孔隙峰值对应的孔隙尺寸。对于不同沉积深度试样的压缩性而言，在相同的吸力下，HFT10 m试样相对于HFT30 m试样有更低的塑性压缩系数。在吸力低于100 kPa时，HFT10 m试样相对于HFT30 m试样有更低的屈服应力；当吸力大于100 kPa时，HFT30 m试样相对于HFT10 m试样有更高的屈服应力。黄土的压缩特性不仅与试样的上覆压力有关，还与试样的基质吸力、饱和度和颗粒之间的胶结程度有关。在相同的基质吸力下，其饱和度越大其结构更容易在应力的作用下屈服。对于不同沉积深度黄土的湿陷性试验结果表明黄土的湿陷系数随着轴向应力的增加而增加，并且随着轴向应力的进一步增加，湿陷系数有减小的趋势。在本研究给定的压力水平下（1-1400 kPa），在相同的轴向应力下，HFT10m试样相对比HFT30试样有更低的湿陷系数。上述结果表明，黄土的水力特性、压缩特性和湿陷特性均会受到沉积深度及历史赋存环境的影响。

关键词：沉积深度非饱和黄土压缩特性湿陷特性

社区生活圈公共服务设施供需适配分析与优化——以西安为例

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建筑学报 2024年第S1期 192-197页

作者：刘柯琚周典王梦莹刘天野杨玙珺西安交通大学人居环境与建筑工程学院

以提升居民生活便利度、实现公共服务资源均等化、精准化配置为目标，提出针对城市社区生活圈公共服务设施供需适配的精准识别方法。以西安市城六区的3类居住小区为例，利用POI数据与手机信令数据反映现状设施与人口，通过完整度、便利... 详细信息

以提升居民生活便利度、实现公共服务资源均等化、精准化配置为目标，提出针对城市社区生活圈公共服务设施供需适配的精准识别方法。以西安市城六区的3类居住小区为例，利用POI数据与手机信令数据反映现状设施与人口，通过完整度、便利度、丰富度、均等度4项指标，分析“设施供给”与“居民需求”“人口密度”之间的适配性，归纳不同类型社区的设施优化策略，为城市社区生活圈公共服务设施的科学配置提供技术支撑。

关键词：社区生活圈公共服务设施供需适配设施配置优化策略

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考虑局部损伤区变化的能量平衡尺寸效应模型

力学学报 2024年第1期56卷 157-172页

作者：刘小宇张慧梅杨政西安科技大学理学院西安710600 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049

尽管研究者已经提出各种各样的尺寸效应模型,但是建立能描述不同类型尺寸效应规律的模型依旧是力学和材料学中最具挑战性的问题之一.首先通过系统深入分析局部损伤区(localized damage zone,LDZ)随试件尺寸的变化规律,提出能够准确地描... 详细信息

尽管研究者已经提出各种各样的尺寸效应模型,但是建立能描述不同类型尺寸效应规律的模型依旧是力学和材料学中最具挑战性的问题之一.首先通过系统深入分析局部损伤区(localized damage zone,LDZ)随试件尺寸的变化规律,提出能够准确地描述LDZ非线性尺寸效应的理论模型并验证.在此基础上,建立考虑LDZ随尺寸变化的能量平衡尺寸效应模型.考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型能体现5种不同类型的尺寸效应规律.随着尺寸增大,类型1:名义抗压强度逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型2:名义抗压强度先在一定尺寸范围内为真实抗压强度,然后逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型3:名义抗压强度先增加,然后逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型4:名义抗压强度先逐渐增加到真实抗压强度,然后在一定尺寸范围恒为真实抗压强度,再逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型5:名义抗压强度不随尺寸变化.文章模型首次理论预测类型4尺寸效应存在,并证实微纳尺度钛合金尺寸效应试验中存在这一规律.对考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型分析表明:LDZ尺寸与试件尺寸相对变化率之间的竞争是本文尺寸效应模型能体现5种类型的尺寸效应的原因.由于笔者先前已经证明能量平衡尺寸效应模型能很好预测类型1,2和5尺寸效应,但其不能体现类型3和4尺寸效应.因此,文章应用考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型和IUSEL(improved unified size-effect law)预测类型3和4尺寸效应试验数据,结果表明:考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型能很好预测各种材料类型3和4尺寸效应试验数据变化规律,而IUSEL不能描述类型4尺寸效应数据变化规律.考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型和IUSEL预测所有尺寸效应数据的总平均确定系数接近.

关键词：局部损伤区抗压强度能量平衡不同类型尺寸效应

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太原湿陷性黄土微观结构沿剖面变化特征研究

工程地质学报 2024年第1期32卷 8-18页

作者：陈轩翌许领魏欣董立西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049

本研究对山西太原某地不同深度单线法室内自重湿陷后黄土样,通过压汞与扫描电镜观测相结合分析,描述了黄土颗粒、孔隙的形态特征并揭示其随深度的变化规律。得出如下结论:(1)黄土颗粒受风化等作用影响,随深度有细化的趋势。(2)不同深度... 详细信息

本研究对山西太原某地不同深度单线法室内自重湿陷后黄土样,通过压汞与扫描电镜观测相结合分析,描述了黄土颗粒、孔隙的形态特征并揭示其随深度的变化规律。得出如下结论:(1)黄土颗粒受风化等作用影响,随深度有细化的趋势。(2)不同深度孔隙稳定性与颗粒形态、颗粒间胶结状态等多因素相关。(3)将孔隙划分为大(>20μm)、中(5~20μm)、小(0.1~5μm)、微(<0.1μm)4种尺寸类型。大孔隙不稳定,随深度增加而减少,而微孔隙基本不受土层深度的影响。(4)中、小孔隙范围内,包括不同大小能承受一定荷载的亚稳定孔隙。在一定深度范围内,该孔隙随深度增加由大到小逐级被破坏、转化为更小的孔隙。该范围土层黄土依旧处于亚稳态结构,具有湿陷性。(5)深度增加至土体自重超过最后一级亚稳孔隙的强度界限时,小孔隙被压缩破坏,黄土结构趋于稳定,此深度以下黄土基本丧失湿陷性能。

关键词：黄土微观结构深度湿陷压汞扫描电镜

MRF方法下旋转内域对流场特性及转矩的影响

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化学工业与工程 2024年第4期41卷 169-178页

作者：张威陈琛刘盼盼北京建筑大学环境与能源工程学院西安交通大学人居环境与建筑工程学院

多重参考系法（MRF）常用于搅拌过程的数值模拟研究，但此方法中旋转内域尺寸的讨论尚不充分，已有的研究结论也仅适用于特定尺寸搅拌结构。对装配Rushton叶轮的搅拌筒中搅拌过程进行数值模拟，与实验数据比较，确定搅拌模拟中最适宜旋... 详细信息

多重参考系法（MRF）常用于搅拌过程的数值模拟研究，但此方法中旋转内域尺寸的讨论尚不充分，已有的研究结论也仅适用于特定尺寸搅拌结构。对装配Rushton叶轮的搅拌筒中搅拌过程进行数值模拟，与实验数据比较，确定搅拌模拟中最适宜旋转内域尺寸，提出了适用于不同搅拌筒结构的旋转内域划分依据，并研究了内域尺寸对计算转矩的影响。结果表明，在MRF方法下，内外域交界面位置的影响主要在叶轮排出流方向，旋转内域尺寸对转矩的影响小于5%。提出内域直径Z=(din-D)/（T-2b-D）的定义方式，在Z=0.29时划分出旋转域的数值模拟准确性最高，且不受搅拌筒叶轮和挡板间相对大小的限制，可为MRF方法下旋转域尺寸选择提供理论参考。

关键词：搅拌筒多重参考系法旋转内域搅拌转矩

考虑土−结构相互作用的地下室层对高层建筑地震反应影响研究

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岩土力学 2024年第9期45卷 2808-2822页

作者：马建勋 MOHAMMED El Hoseny 庞盼望李文枭闫洪祥西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安710054

当前建筑抗震设计中往往忽略了地下室层及土−结构相互作用(soil-structure interaction,简称SSI)效应的影响,研究旨在通过振动台试验和数值模拟,研究考虑SSI效应时不同地下室层数的高层建筑在不同地震作用下的地震反应。首先选择相似系... 详细信息

当前建筑抗震设计中往往忽略了地下室层及土−结构相互作用(soil-structure interaction,简称SSI)效应的影响,研究旨在通过振动台试验和数值模拟,研究考虑SSI效应时不同地下室层数的高层建筑在不同地震作用下的地震反应。首先选择相似系数λ(λ=1:50)进行缩尺模型的振动台试验,以模拟真实建筑的地震反应。为了模拟复杂的结构系统,利用PLAXIS 3D对有无SSI效应的缩尺模型和真实模型分别进行了数值模拟。试验和数值模拟的结果取得了很好的精确度并具有良好的一致性,同时也验证了所选相似系数λ=1:50足以反映不同地震作用下建筑的真实情况。通过对试验和数值模拟的结果进行分析,发现SSI效应和地下室对高层建筑的地震反应的影响显著。虽然目前大多数规范都认为SSI效应会减小建筑的剪力,增加相对侧向位移,但研究发现,在某些情况下SSI效应会增加建筑的剪力和相对侧向位移。

关键词：地下室层土−结构相互作用小型振动台试验地震反应

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基于机器学习的黄土关键力学参数概率预测统一框架体系

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地球科学 2024年

作者：宋超赵腾远高重阳西安交通大学人居环境与建筑工程学院东北电力大学建筑工程学院

为实现黄土关键力学参数的准确预测，并合理刻画预测结果的不确定性，本文提出了基于机器学习方法的黄土关键力学参数概率预测统一框架体系，通过对训练集的预测偏差进行概率分布拟合，进而构建预测结果的95%置信区间，置信区间的大小... 详细信息

为实现黄土关键力学参数的准确预测，并合理刻画预测结果的不确定性，本文提出了基于机器学习方法的黄土关键力学参数概率预测统一框架体系，通过对训练集的预测偏差进行概率分布拟合，进而构建预测结果的95%置信区间，置信区间的大小反映了预测结果的合理与否．基于随机森林、决策树、极限梯度提升和自适应提升四种方法预测黄土黏聚力，对应的决定系数R2分别达到了0.84、0.75、0.81和0.79，四种方法所构建的95%置信区间包含真正的试验结果的比例均在95%左右．表明通过训练集的预测偏差得到的95%置信区间是相对可靠的，可对预测结果的不确定性进行合理量化．此外，基于上述四种方法可实现黄土黏聚力的相对准确的预测．

关键词：黄土黏聚力数据驱动概率预测偏差不确定性

健康城市导向下滨水区城市设计的“源-流”模式

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生态学杂志 2024年

作者：刘芮含周琴王逸权李鹏程季宪吴文东北大学江河建筑学院西安交通大学人居环境与建筑工程学院

随着城市环境问题不断凸显，以健康城市为导向的规划设计成为应对挑战的重要途径之一。本文拓展了“源-流”理论，包括社会和经济因素，并提出了一个适合城市设计的“源-流”模式。这种模式将健康城市中的“人类健康”和“城市健康”两... 详细信息

随着城市环境问题不断凸显，以健康城市为导向的规划设计成为应对挑战的重要途径之一。本文拓展了“源-流”理论，包括社会和经济因素，并提出了一个适合城市设计的“源-流”模式。这种模式将健康城市中的“人类健康”和“城市健康”两方面突出问题作为“源”，使环境、社会、经济等解决问题的“流”形成一个网络，共同优化城市结构，以缓解城市环境问题和提高居民的生活质量。中国沈阳市的彩塔现代服务产业片区是一个典型的老城市中心，存在一些如风环境不友好、舒适度差和活力不足的问题。本文以此区域为例，从“风源”和“人源”两个方面出发，结合PHOENICS软件对该区域的风环境进行量化和模拟。它构建了“风流＋水流＋绿流”和“人流＋交通流＋经济流”的优化策略。结果表明，这种优化策略可以实现滨水区生态效益的扩大，提高风环境的质量，激发街区的活力，提高居民的幸福指数，并为城市滨水区的规划和更新提供新的思路。

关键词：健康城市城市设计风环境模拟城市滨水区