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不同来水流量下黄土堰塞坝溃口展宽历程的水槽试验研究

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灾害学 2025年第1期40卷 180-186页

作者：焦其宪马鹏辉吴靓彭建兵李泽坤韩宁陈立森冉林长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 青海省地质环境监测总站青海西宁810008

黄土在水流作用下容易遭受侵蚀,不同流量的来水对黄土堰塞坝的溃决过程和溃口扩展方式有显著影响。该文通过一系列水槽实验,流量分别为0.6 L/s、0.8 L/s、1.0 L/s、1.2 L/s和1.5 L/s,得到以下结论:①当来水流量Q≤1.0 L/s时溃口展宽为... 详细信息

黄土在水流作用下容易遭受侵蚀,不同流量的来水对黄土堰塞坝的溃决过程和溃口扩展方式有显著影响。该文通过一系列水槽实验,流量分别为0.6 L/s、0.8 L/s、1.0 L/s、1.2 L/s和1.5 L/s,得到以下结论:①当来水流量Q≤1.0 L/s时溃口展宽为短暂历程,经历溃口贯通一个过程;来水流量Q>1.0 L/s时溃口展宽为完整历程,经历溃口贯通、快速发展、稳定三个过程;②溃口快速发展阶段中,侵蚀深度和坡角控制着溃口两侧土体的稳定性,坝顶溃口形态以及溃决流量的变化反映侵蚀方向和强度的变化;③黄土的水敏性促进了管涌现象的出现,使得坝体内部侵蚀更为剧烈,导致溃口展宽出现短暂历程;④完整历程模式下洪水迅速强烈地冲击下游,而短暂历程模式需要持续稳定的应急措施来应对洪水风险。能够为黄土堰塞坝的溃决机理和防治措施提供参考支持。

关键词：黄土堰塞坝来水流量溃口展宽侵蚀特征水槽试验

不同格网尺度下生态系统服务价值空间分异及影响因素分析——以秦岭西安段为例

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水土保持研究 2025年第1期32卷 389-399页

作者：马超群弋志强员学锋张硕蒙张莎莎长安大学土地工程学院陕西省土地整治重点实验室

[目的]探究生态系统服务价值空间分异的尺度效应，为秦岭地区的生态保护和经济发展决策提供参考。[方法]运用改进当量因子法，计算了2020年秦岭西安段5 km, 3 km, 2 km, 1 km和0.5 km共5个格网尺度水平上的生态系统服务价值；采用空间... 详细信息

[目的]探究生态系统服务价值空间分异的尺度效应，为秦岭地区的生态保护和经济发展决策提供参考。[方法]运用改进当量因子法，计算了2020年秦岭西安段5 km, 3 km, 2 km, 1 km和0.5 km共5个格网尺度水平上的生态系统服务价值；采用空间自相关分析和冷热点分析归纳了不同尺度下地均ESV空间分异特征；并利用地理探测器对各尺度下的影响因素作用强度进行定量分析。[结果](1)地均ESV总体上呈北低南高的分布格局，具有小分散、大集聚的空间分布特征，并随尺度降低，其局部越丰富，但整体性降低；(2) 2 km尺度适合进行宏观分析和做整体性布局规划，1 km尺度适合进行水域变化对区域ESV影响的研究；(3)格网尺度越小，各影响因素内部差异增加，其整体性特征减少，局部特征差异凸显，空间分异性增强；(4)人类活动带来的土地利用方式转变显著影响区域生态系统服务价值，多因素耦合作用显著影响区域地均ESV空间分异，随尺度降低，其影响减弱。[结论]秦岭西安段的生态保护要重点关注区域土地利用性质的转变，可继续加强退耕还林政策，管控建设用地的规模，在兼顾生态保护的基础上，制定经济发展的布局规划。

关键词：生态系统服务价值空间分异地理探测器多尺度秦岭西安段

发育性髋关节发育不良患者固液双相纤维增强软骨的力学性能

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4439-4444页

作者：高永昌陈鹏飞陈瑱贤魏晶董哲李辉张志峰长安大学工程机械学院公路养护装备国家工程实验室陕西省西安市710064 内蒙古医科大学第二附属医院关节外科内蒙古自治区呼和浩特市010020 西安市红会医院关节外科陕西省西安市710054

背景:发育性髋关节发育不良由于髋臼、股骨头存在结构、大小及方向等方面的畸形,患者长时间活动或站立会引起腹股沟疼痛,如果得不到有效的治疗,患者的正常活动将严重受限。目的:基于FEBio建立具有固液双相纤维增强软骨的球-窝髋关节有... 详细信息

背景:发育性髋关节发育不良由于髋臼、股骨头存在结构、大小及方向等方面的畸形,患者长时间活动或站立会引起腹股沟疼痛,如果得不到有效的治疗,患者的正常活动将严重受限。目的:基于FEBio建立具有固液双相纤维增强软骨的球-窝髋关节有限元模型,探究发育性髋关节发育不良患者和正常人髋关节软骨的生物力学特性。方法:对1名发育性髋关节发育不良患者和1名正常志愿者进行髋关节建模,模型包含左盆骨、左股骨及附着其上的软骨。验证正常髋关节固液双相纤维增强软骨模型有效性后,建立髋关节发育不良患者髋关节有限元模型,对比两者在单腿站立时(2 130 N静态载荷)软骨的接触应力、流体压力、固相等效应力和流体支撑率的差异。结果与结论:(1)与正常髋关节相比,载荷加载完成后1 s(承载初期),发育性髋关节发育不良患者髋臼软骨出现明显的边缘接触,且峰值接触应力(3.86 MPa)和峰值流体压力(3.76 MPa)均大于正常髋关节软骨;(2)1 500 s(承载稳定)后,2个模型软骨峰值接触应力和峰值流体压力均减小,但发育性髋关节发育不良患者软骨接触位置由软骨边缘向中心移动,流体支撑率由97.41%下降到91.08%,正常髋关节软骨流体支撑率下降了0.58%,由95.24%下降到94.66%;(3)提示单腿站立生理载荷下,发育性髋关节发育不良患者软骨出现明显的边缘载荷,其峰值接触应力、流体压力和流体支撑率的下降幅度均大于正常软骨,考虑软骨的固液双相纤维增强特性对于评估髋关节发育不良患者髋关节软骨的生物力学性能、理解髋关节发育不良病理生理机制和制定术前计划具有重要的临床意义。

关键词：发育性髋关节发育不良软骨固液双相纤维增强有限元分析生物力学

陆缘弧岩浆寂静期花岗质岩浆成因:以青藏高原东南缘腾冲地块晚白垩世花岗岩为例

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岩石学报 2025年第1期41卷 91-111页

作者：赵少伟方肖雨文泰赖绍聪裴先治李佐臣长安大学地球科学与资源学院西安710054 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

陆缘弧岩浆活动常具有幕式特征,展现出弧岩浆爆发和寂静交替的现象。虽然对其律动特征广泛研究,但目前对于岩浆寂静期的岩浆成因机制了解较少。本文通过对比新特提斯洋俯冲相关的陆缘弧岩浆分布特征,以新特提斯洋俯冲过程中陆源弧岩浆... 详细信息

陆缘弧岩浆活动常具有幕式特征,展现出弧岩浆爆发和寂静交替的现象。虽然对其律动特征广泛研究,但目前对于岩浆寂静期的岩浆成因机制了解较少。本文通过对比新特提斯洋俯冲相关的陆缘弧岩浆分布特征,以新特提斯洋俯冲过程中陆源弧岩浆寂静期的腾冲地块晚白垩世花岗质岩石为研究对象,探讨其形成过程,为寂静期岩浆的成因动力学机制提供重要约束。腾冲地块户撒地区二长花岗岩锆石U-Pb年龄为73Ma,形成于新特提斯洋俯冲陆缘弧晚白垩世(85~65Ma)的岩浆寂静期,为准铝质-弱过铝质和钙碱质花岗岩,具有富集的Nd-Hf同位素,其源岩为高黎贡山群正变质片麻岩。通过区域对比,晚白垩世(85~65Ma)新特提斯洋低角度俯冲相关的陆源弧应为挤压环境,腾冲地块同期花岗岩类应形成于加厚地壳背景下。通过与爆发期(55~50Ma)岩石组合、地化特征、锆饱和温度和斜长石环带特征的对比,本文认为腾冲地块晚白垩世花岗岩类是加厚地壳长期热积累诱发的下地壳片麻岩部分熔融的结果。因此,在幔源岩浆低通量的陆缘弧寂静期,通过加厚地壳长期热积累可以在陆缘弧局部形成长英质岩浆。

关键词：岩浆寂静期腾冲地块晚白垩世花岗岩

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生物油再生老化沥青材料研究进展

中国公路学报 2023年第5期36卷 1-20页

作者：汪海年徐宁陈玉杨旭王惠敏长安大学公路学院陕西西安710064

生物油是一种绿色、环保、可再生资源,具有恢复老化沥青物理、流变性能,改善再生沥青混合料路用性能的潜力。为了推动生物油在老化沥青材料再生领域的深入研究,概述了生物油的来源、制备及物化性能,探讨了生物油对老化沥青的再生机制,... 详细信息

生物油是一种绿色、环保、可再生资源,具有恢复老化沥青物理、流变性能,改善再生沥青混合料路用性能的潜力。为了推动生物油在老化沥青材料再生领域的深入研究,概述了生物油的来源、制备及物化性能,探讨了生物油对老化沥青的再生机制,综述了生物油再生沥青和生物油再生沥青混合料的性能,围绕生物油再生老化沥青材料现有研究存在的不足,阐述了后续的研究方向。研究现状表明,压榨油类生物油在老化沥青材料再生中的应用研究较为系统,其次是富木质纤维植物基生物油,动物粪便类生物油的应用研究相对最少,但这3种类型生物油在老化沥青材料再生中均具有广阔的应用前景。富木质纤维植物基和压榨油类生物油在老化沥青再生中既发挥“稀释”作用,也体现出“溶解”作用,从化学平衡和分子结构修复2个层面实现老化沥青的再生;动物粪便类生物油在老化沥青再生中主要发挥“溶解”作用,通过其富含的极性酰胺基团化合物促进了沥青质聚集体的解缔,从分子结构修复层面实现老化沥青的再生。此外,富木质纤维植物基和压榨油类生物油可直接用于老化沥青再生,而动物粪便类生物油更适合与富油再生剂复配应用,由此才能充分发挥再生作用。在这些生物油中,压榨油类生物油体现出更好的再生老化沥青材料的效率。未来的研究应从以下几个方面进行:建立生物油来源、制备工艺与其物化性能的关联性,以便更好地甄别和评估不同来源和制备工艺的生物油作为沥青再生剂的适用性;进一步探索富木质纤维植物基、动物粪便类生物油在老化沥青材料再生中的应用潜力;重点关注生物油再生沥青和再生沥青混合料的二次老化问题;探索生物油在老化沥青材料再生领域的复配应用。

关键词：道路工程老化沥青材料综述生物油再生沥青再生沥青混合料再生机制路用性能

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钢-ECC组合梁高温冷却后受剪性能研究

建筑结构学报 2024年第2期45卷 38-51页

作者：武芳文买少轩崔璇吴健辉段钧淇长安大学公路学院陕西西安710064

为研究受热温度、冷却方式对钢-高延性水泥基材料(ECC)组合梁高温后受剪性能的影响,通过4根高温后钢-ECC组合梁和1根常温对比组合梁的静力加载试验,分析了钢-ECC组合梁在高温后的裂缝扩展规律、破坏模式、剩余承载力及变形。试验结果表... 详细信息

为研究受热温度、冷却方式对钢-高延性水泥基材料(ECC)组合梁高温后受剪性能的影响,通过4根高温后钢-ECC组合梁和1根常温对比组合梁的静力加载试验,分析了钢-ECC组合梁在高温后的裂缝扩展规律、破坏模式、剩余承载力及变形。试验结果表明:高温作用后,钢-ECC组合梁裂缝呈现多缝开裂、密集分布的特征,随温度升高,裂缝数量增多、宽度增大,湿水冷却后裂缝深度加深;钢-ECC组合梁在常温下及高温后的破坏形态均为剪切破坏,经历200℃高温后钢-ECC组合梁仍具有较好的延性,而当温度高于400℃时,采用湿水冷却后延性下降显著;高温后钢-ECC组合梁承载力降低,200℃内冷却方式对承载力影响较小,400℃时湿水冷却后承载力显著小于自然冷却的,自然冷却和湿水冷却后承载力分别降低8.7%、25.7%;冷却方式对钢-ECC组合梁初始抗剪刚度影响显著,湿水冷却后钢-ECC组合梁初始抗剪刚度提高,而自然冷却后降低。基于ABAQUS软件中瞬态热传导分析模块模拟钢-ECC组合梁的温度场,并采用塑性损伤模型对钢-ECC组合梁进行热-力耦合全过程分析,建立了有限元模型,经比较,模型的预测结果与试验得到的荷载-位移曲线吻合良好。进一步利用有限元模型开展参数分析,发现与自然冷却相比,钢-ECC组合梁湿水冷却后受剪承载力随翼板厚度及强度增加而增长的幅度较小。

关键词：钢-ECC组合梁静力试验受火试验有限元分析受剪性能

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基于部分优势比的公路隧道交通事故严重程度分析模型

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中国公路学报 2018年第9期31卷 159-166页

作者：赵跃峰张生瑞马壮林长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学汽车学院陕西西安710064

为了明晰公路隧道交通事故严重程度的影响因素,在分析了16条公路隧道3年内发生的296起交通事故的空间特性、事故形态及其发生原因的基础上,以交通事故严重程度为因变量,将其分为仅财产损失、轻伤、重伤或死亡事故3个等级,从人、车和隧... 详细信息

为了明晰公路隧道交通事故严重程度的影响因素,在分析了16条公路隧道3年内发生的296起交通事故的空间特性、事故形态及其发生原因的基础上,以交通事故严重程度为因变量,将其分为仅财产损失、轻伤、重伤或死亡事故3个等级,从人、车和隧道行车环境3个方面选择了14个交通事故严重程度的潜在影响因素,分别采用有序Logit模型和部分优势比模型建立交通事故严重程度分析模型,并采用Brant检验判断比例优势假设。研究结果表明:与公路隧道交通事故严重程度显著相关的有4个自变量,分别为是否涉及大货车、事故涉及车辆数、事故发生时间和天气因素,其中是否涉及大货车、事故发生时间和天气因素3个自变量满足比例优势假设,而事故涉及车辆数不满足比例优势假设;对于部分优势比模型来说,涉及大货车的事故发生轻伤事故、重伤或死亡事故的概率比不涉及大货车的事故分别增加10.2%和3.4%,多车事故发生轻伤事故、重伤或死亡事故的概率比单车事故分别增加1.9%和5.9%,夜间发生轻伤事故、重伤或死亡事故的概率比白天分别增加5.6%和1.7%,非雨天发生轻伤事故、重伤或死亡事故的概率比雨天分别增加4.5%和1.5%。

关键词：交通工程交通事故严重程度部分优势比模型有序Logit模型弹性分析

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智能道路无线充电系统耦合线圈互操作性分析

中国公路学报 2022年第7期35卷 113-125页

作者：杨阳张久鹏曹元博孙国庆胡哲长安大学汽车学院陕西西安710064 长安大学公路学院陕西西安710064

无线充电线圈的互操作性是智能道路无线充电系统的关键性能指标。为分析耦合线圈的互操作性,首先建立了无线充电系统及耦合线圈的仿真模型,选取了3种不同形状和对应尺寸的线圈作为发射线圈和接收线圈,利用COMSOL Multiphysics有限元仿... 详细信息

无线充电线圈的互操作性是智能道路无线充电系统的关键性能指标。为分析耦合线圈的互操作性,首先建立了无线充电系统及耦合线圈的仿真模型,选取了3种不同形状和对应尺寸的线圈作为发射线圈和接收线圈,利用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件,分别分析了不同形状和尺寸以及不同组合形式线圈对无线电能传输系统效率和耦合线圈互操作性的影响。另外,采用MATLAB/Simulink对无线充电系统的传输效率进行了仿真分析。为验证仿真结果的准确性,对无线电能传输的试验装置进行了测试验证。研究结果表明:随着线圈传输间距的不断增加,线圈的自感不变而互感不断降低,同时其耦合系数和系统的输出效率也会随之减小;圆形线圈的互操作性优于方形线圈,其中方形-方形耦合线圈互操作性最差,圆形-圆形耦合线圈互操作性最优,其最大传输间距提升9%~12%;大尺寸线圈的互操作性优于小尺寸线圈,且线圈尺寸的变化对于互操作性的影响大于线圈形状。研究结果为智能道路无线充电系统设计提供了理论依据。

关键词：道路工程无线充电有限元分析耦合线圈互操作性

多车道高速公路超高过渡段积水分布数值模拟与规律分析

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交通运输工程学报 2022年第2期22卷 187-196页

作者：赵建有郭万江贾兴利陈星澎长安大学汽车学院陕西西安710064 长安大学公路学院陕西西安710064

为了揭示多车道高速公路超高过渡段积水分布规律,基于流体动力学理论,选取典型多车道高速公路超高过渡段设计参数,利用道路BIM设计软件建立了40组三维道路模型;分析了路面积水量和排水设施径流量的关系,建立了考虑排水设施与路面构造深... 详细信息

为了揭示多车道高速公路超高过渡段积水分布规律,基于流体动力学理论,选取典型多车道高速公路超高过渡段设计参数,利用道路BIM设计软件建立了40组三维道路模型;分析了路面积水量和排水设施径流量的关系,建立了考虑排水设施与路面构造深度影响的降雨模拟方案;采用离散相模型和多相流模型耦合,模拟了降雨条件下的路面积水状态;分析了不同组合参数下的超高过渡段积水厚度数据,得到了合成坡度、道路宽度、降雨强度与超高渐变率对积水厚度的影响模式,计算了各车道最大积水厚度,分析了六车道、八车道高速公路积水横向分布规律。研究结果表明:积水厚度与合成坡度、超高渐变率负相关,与降雨强度、道路宽度正相关,其中降雨强度对积水厚度的影响最大,超高渐变率对积水厚度的影响最小;合成坡度为2.02%~8.54%,降雨强度为1~5mm·min^(-1)时,多车道高速公路超高过渡段最小积水厚度为0.58mm,最大达到28.35mm;当降雨强度为5mm·min^(-1)时,高速公路超高过渡段内外侧车道最大积水厚度差异明显,六车道由内侧车道到外侧车道的最大积水厚度比例为1.0:3.1:3.3,八车道为1.00:0.96:1.03:1.36;多车道高速公路超高过渡段积水厚度峰值先出现在道路中间附近,然后向外侧移动,最大积水厚度一般出现在外侧车道。

关键词：道路工程超高过渡段积水厚度流体仿真多相流模型