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螯合飞灰用作路基填料的工程特性

土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：李超华陈爱军蔡建军丁传洋桂林电子科技大学建筑与交通工程学院

螯合飞灰在道路工程中的资源化利用可减少土地资源占用，但对其用作路基填料的可行性仍未形成统一的认识。通过室内试验和微观测试，研究螯合飞灰的基本物化特性和含水率、干密度对其工程特性的影响，探讨螯合飞灰用作路基填料的可行性... 详细信息

螯合飞灰在道路工程中的资源化利用可减少土地资源占用，但对其用作路基填料的可行性仍未形成统一的认识。通过室内试验和微观测试，研究螯合飞灰的基本物化特性和含水率、干密度对其工程特性的影响，探讨螯合飞灰用作路基填料的可行性，并提出施工控制指标和环境污染防治措施。结果表明：螯合飞灰是一种微观结构复杂、比重较小的高液限粉土，相较于普通填料，最佳含水率偏大，最大干密度偏小；螯合飞灰的主要化学元素为Ca、Na、Si、Cl，主要矿物成分为钙化合物、二氧化硅及氯盐，钙化合物可通过化学沉淀作用固化飞灰；强度、有效黏聚力和有效内摩擦角分别随含水率和干密度的增加而近似线性下降和上升，渗透系数随干密度的增加呈下降趋势；螯合飞灰适用于公路路基填料，用作路堤及路床填料的含水率范围宜为22.0%～29.5%和24.5%～29.5%。同时，为确保路基稳定和降低环境污染风险，建议采用低液限黏土包边和防渗土工布包芯联合处置。

关键词：道路工程路基填料垃圾焚烧飞灰工程特性资源化利用

基于颗粒重组理论的水合物沉积物温-压耦合热力学模型

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1226-1235页

作者：周瑞白冰杨光昌北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力... 详细信息

水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力学模型。利用数值模拟结果同室内试验结果的对比分析,从宏观力学性质变化和微观作用机理两个角度探讨了围压、水合物饱和度和温-压耦合系数对沉积物力学特性的影响。最后,对模型中的刚度系数和体应变衰减参数进行敏感性分析。结果表明:引入温-压耦合系数的水合物沉积物模型能够很好的描述沉积物赋存的温度和水压同其力学特性变化关系。环境温度降低和水压增大增强了微观层面水合物的胶结强度和刚度,宏观表现为峰值强度、应变软化和剪胀性提高。刚度系数γ通过增大沉积物初始刚度使得沉积物表现出更强的峰值强度。体应变衰减参数λ_(v)通过提高胶结应力衰减速率增强沉积物的应变软化特性。

关键词：温-压耦合系数颗粒重组理论热力学模型水合物沉积物剪胀方程

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站-桥同位合建工程中地下结构的地震响应

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第2期46卷 42-50页

作者：张胜郑俊杰章荣军杨文钰华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074 武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

地铁车站与高架桥同位合建(站-桥合建)工程能缓解城市交通拥堵和节约建造空间,但其动力响应机制和地下结构地震反应特性不甚明确。利用有限差分软件建立站-桥合建工况和单一车站工况对应的三维模型,首先进行静力计算,分析两类工况的受... 详细信息

地铁车站与高架桥同位合建(站-桥合建)工程能缓解城市交通拥堵和节约建造空间,但其动力响应机制和地下结构地震反应特性不甚明确。利用有限差分软件建立站-桥合建工况和单一车站工况对应的三维模型,首先进行静力计算,分析两类工况的受力变形规律,在此基础上分析在输入El-Centro波和Kobe波时两类工况中地铁车站的层间位移角、应力变化规律以及薄弱位置;最后深入研究高架桥的桥梁荷载和高度对地铁车站地震反应的影响规律。结果表明:随着基岩输入加速度的增加,高架桥对地铁车站层间位移角和最大应力的影响增大;站-桥合建工况中车站楼板两端容易发生受拉破坏,大震时应增加对车站中柱的关注;层间位移角随桥梁荷载线性增加,随桥梁高度非线性增加,应力随两者均呈线性增加。

关键词：站-桥合建工程高架桥地铁车站地震响应桥梁特性

渗流地层地铁联络通道冻结壁形成过程及其影响因素分析

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1463-1476页

作者：刘欣冯利华任全军沈宇鹏韩昀希刘越韩风雷北京交通大学土木工程学院北京100044 重庆交通大学未来土木科技研究院重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 中铁一局集团第二工程有限公司河北唐山063000

冻结法凭借封水性好、适应性强和环境影响小等优势成为地铁联络通道施工的主要工法之一,而地下水渗流易引起冻结壁交圈时间延后、厚度和平均温度不及预期,对冻结工程的推进具有不利影响。本文采用频域反射法获取饱和砂砾石未冻水体积分... 详细信息

冻结法凭借封水性好、适应性强和环境影响小等优势成为地铁联络通道施工的主要工法之一,而地下水渗流易引起冻结壁交圈时间延后、厚度和平均温度不及预期,对冻结工程的推进具有不利影响。本文采用频域反射法获取饱和砂砾石未冻水体积分数和温度的函数关系式,基于多孔介质传热和渗流理论,建立考虑相变的饱和地层渗流冻结流热耦合数学模型,利用联络通道冻结模型试验结果验证流热耦合模型的有效性。在此基础上,研究渗流速度、冷媒温度、冻结管直径和渗流温度对联络通道冻结壁形成过程和交圈时间的影响规律。最后,采用正交试验方法对冻结壁形成过程影响因素的显著性进行分析,提出考虑多因素影响的冻结壁交圈时间和标厚时间预测方法。研究结果表明:无渗流时,联络通道冻结温度场呈W型对称分布;当渗流速度为51.2 m/d时,地层温度场不再呈对称分布,上游区域温度高于下游区域温度。渗流速度是影响联络通道冻结壁形成的首要因素,冻结管直径和冷媒温度次之,渗流温度对交圈时间的影响较小。上游侧墙是渗流地层冻结壁扩展的薄弱环节,应加强该区域温度场的监测,跟踪冻结壁的形成过程。

关键词：联络通道人工地层冻结冻结壁渗流温度场

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软弱破碎围岩地层预应力管-索结构的提出及应用

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岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1505-1518页

作者：余涛罗虎姜逸帆姚志刚李梦可方勇西南交通大学土木工程学院四川成都610031

针对高地应力软弱破碎围岩隧道变形控制难题,分析不同类型锚杆优点和不足并结合模型试验,研发一种隧道新型预应力管-索结构,详细阐述其结构形式及受力机制,通过理论分析,建立深-浅预应力体耦合力学承载模型,并对其承载效应进行系统分析... 详细信息

针对高地应力软弱破碎围岩隧道变形控制难题,分析不同类型锚杆优点和不足并结合模型试验,研发一种隧道新型预应力管-索结构,详细阐述其结构形式及受力机制,通过理论分析,建立深-浅预应力体耦合力学承载模型,并对其承载效应进行系统分析,最终,通过现场试验验证新型结构的可靠性。研究结果表明:预应力管-索支护结构能够实现“注浆加固、承载结构形成及应力扩散”的协同作用,进而实现对支护强度的2次放大。对管-锚支护而言,注浆提高预应力体力学参数是围岩控制的关键手段,但调整管-索间排距提升围岩承载能力的方式在施工中更为直接高效;进一步分析表明,浅层预应力体合理厚度b1为隧道半径r0的0.8倍,深层预应力体合理厚度b2为隧道半径的1.44倍,可为管-索的参数设计提供一定依据。工程实践表明预应力管-索支护能够有效提高软弱破碎围岩的稳定性,为类似工程提供参考。

关键词：隧道工程软弱破碎围岩管-索结构深-浅预应力体承载增强系数工程应用

基于ACBO-GM联合方法的高维变量结构模型修正

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噪声与振动控制 2024年第4期44卷 8-14,21页

作者：夏志远王友唐柏鉴周广东史慧媛苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011 河海大学土木与交通学院南京210098

工程结构模型修正常面临变量维度高、非线性程度强等现实问题,其模型修正的精度和效率受到严重影响,为改善这一不足,提出基于改进物体碰撞算法(Advanced Colliding Bodies Optimization,ACBO)和高斯白噪声扰动(Gaussian-white-noise Mut... 详细信息

工程结构模型修正常面临变量维度高、非线性程度强等现实问题,其模型修正的精度和效率受到严重影响,为改善这一不足,提出基于改进物体碰撞算法(Advanced Colliding Bodies Optimization,ACBO)和高斯白噪声扰动(Gaussian-white-noise Mutation,GM)的联合修正方法。在联合方法中,ACBO实现从传统的“一对一”到“优对多”的碰撞模式的转变,GM则用于保证碰撞过程中种群的多样性,可有效提升结构模型修正效率。基于一系列测试函数,对比分析标准物体碰撞算法(Colliding Bodies Optimization,CBO)和联合优化方法的优化性能;给出基于ACBO-GM联合方法的修正流程,并将其应用于钢框架修正算例和悬臂梁修正实例,对比研究基于联合修正方法与基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的修正精度和效率。研究表明,ACBO-GM联合优化方法在精度和效率方面都明显优于传统的CBO方法,该优化方法的可行性得到验证;基于ACBO-GM联合方法在钢框架和悬臂梁两个工程结构修正案例中的应用,其修正精度均与基于GA方法的精度一致,但修正效率显著优于基于GA的修正方法。

关键词：振动与波改进物体碰撞算法高斯白噪声扰动模型修正联合优化方法遗传算法

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玄武岩纤维棒聚合物混凝土的弯曲韧性

建筑材料学报 2024年第2期27卷 99-105页

作者：崔圣爱徐李麟饶家锐曹卓颖西南交通大学土木工程学院四川成都610031

研究了玄武岩纤维棒(BFB)的纤维增强指数I_(R)对玄武岩纤维棒聚合物混凝土(BFB-PC)韧性指标T_((2(n-1)))(n)的影响,通过分形理论探究了T_((2(n-1)))(n)与裂缝形貌的关系,并建立了弯曲韧性计算模型.结果表明:当IR=90.0时,BFB对BFB-PC的... 详细信息

研究了玄武岩纤维棒(BFB)的纤维增强指数I_(R)对玄武岩纤维棒聚合物混凝土(BFB-PC)韧性指标T_((2(n-1)))(n)的影响,通过分形理论探究了T_((2(n-1)))(n)与裂缝形貌的关系,并建立了弯曲韧性计算模型.结果表明:当IR=90.0时,BFB对BFB-PC的增韧效果最优,此时BFB-PC的弯曲韧性比未掺BFB时提升了8.39倍;BFB的增韧阈值为IR=37.5和IR=90.0;当IR相同时,与未掺聚合物的混凝土相比,聚灰比为0.06的BFB-PC T_((2(n-1)))(n)更高;IR越大裂缝形貌越复杂,T(2(n-1))(n)与裂缝分形维数呈二次函数关系;本文提出的弯曲韧性计算模型准确描述了BFB对PC梁的增韧作用,其试验值与理论值的相对误差小于15.00%.

关键词：聚合物混凝土玄武岩纤维棒纤维增强指数韧性指标分形维数

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遥感影像目标检测多尺度熵神经网络架构搜索

测绘学报 2024年第7期53卷 1384-1400页

作者：杨军解恒静范红超闫浩文兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070 兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070 挪威科技大学土木与环境工程学院挪威特隆赫姆7491

针对传统神经网络架构搜索需要耗费大量时间用于超网训练,搜索效率较低,搜索得到的模型无法高效解决遥感影像中多尺度目标检测困难、背景复杂度高的问题,本文提出采用多尺度熵神经网络架构搜索的方法进行遥感影像目标检测。首先,在搜索... 详细信息

针对传统神经网络架构搜索需要耗费大量时间用于超网训练,搜索效率较低,搜索得到的模型无法高效解决遥感影像中多尺度目标检测困难、背景复杂度高的问题,本文提出采用多尺度熵神经网络架构搜索的方法进行遥感影像目标检测。首先,在搜索空间的基础模块中加入特征分离卷积以代替残差模块中的常规卷积,减少遥感影像中由于背景复杂度高而造成的信息间干扰,提高网络模型在复杂背景下的检测性能;然后,引入最大熵原理,计算搜索空间中每个候选网络的多尺度熵,将多尺度熵与特征金字塔网络相结合,以兼顾遥感影像大、中、小目标的检测;最后,在不进行参数训练的情况下利用渐进式进化算法搜索得到多尺度熵最大的网络模型用于目标检测任务,在保证模型检测精度的同时,提升网络搜索效率。本文方法在RSOD、DIOR和DOTA数据集上的平均检测精度均值分别达到93.1%、75.5%和73.6%,网络搜索时间为8.1 h。试验结果表明,与当前基准方法相比,本文方法能够显著提升网络的搜索效率,在目标检测任务中更好地结合了不同尺度下的特征并解决了影像背景复杂度高的问题。

关键词：遥感影像神经网络架构搜索目标检测特征分离卷积最大熵多尺度熵渐进式进化

粉煤灰基充填膏体制备过程中氨气释放的超声强化特性

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3063-3073页

作者：李亚娇罗阳王铁鞠恺金鹏康唐仁龙赵兵朝任武昂西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 陕西彬长矿业集团有限公司陕西咸阳712000 西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安710049 西安科技大学能源学院陕西西安710054

将粉煤灰作为主要胶凝材料的膏体充填开采不仅能有效控制地面沉降、解决“三下”压煤问题、提高煤炭采出率,还可解决燃煤电厂粉煤灰堆积难题。而粉煤灰基充填膏体的氨气释放会对充填作业面的气体环境造成污染,亟需治理。提出一种利用超... 详细信息

将粉煤灰作为主要胶凝材料的膏体充填开采不仅能有效控制地面沉降、解决“三下”压煤问题、提高煤炭采出率,还可解决燃煤电厂粉煤灰堆积难题。而粉煤灰基充填膏体的氨气释放会对充填作业面的气体环境造成污染,亟需治理。提出一种利用超声波促进膏体氨气释放的新思路。通过对粉煤灰浆液进行超声处理,采用以超声时长(A)、超声功率(B)、固液比(C)作为考察因素,进行单因素实验,结果表明:随着超声时长、超声功率以及固液比的的增加氨气释放速率呈现出先增大后减小的趋势,并在超声时长、超声功率以及固液比分别为30 min、80 W和1∶10时达到最大值。在单因素实验结果的基础上进行响应面实验建立回归模型。通过响应面优化确定最佳实验参数。结果表明:影响因素主次顺序为:A>B>C,AB>AC>BC;去除氨气最佳实验参数为:超声时长为32 min,超声功率为80 W,固液比为1∶7.7。验证结果表明:实测值与预测值仅存在-1.6%的相对误差。利用优化后的实验参数处理粉煤灰,并制备成充填膏体测定氨气释放量,发现膏体氨气释放量平均减少了95.94%,氨气释放速率提高84.02%,膏体3 d和28 d的单轴抗压强度分别提高185.00%和86.50%,坍塌度、泌水率和凝结时间均降低,同时减少了膏体内部多害孔数量,使孔隙率由33.58%降低到28.13%,为粉煤灰基充填膏体的氨气释放治理提供新的方法与思路。

关键词：氨气释放超声波充填膏体粉煤灰响应面法