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磷石膏充填技术研究进展

工程科学学报 2025年第2期47卷 195-214页

作者：陈秋松吴爱祥北京科技大学土木与资源安全学院北京100083

磷石膏充填是大宗固废处置和磷矿安全高效开采的重要途径,响应国家生态文明建设发展战略、符合绿色矿山可持续发展要求,应用前景广阔.本文系统分析了磷石膏材料性能与充填制备工艺、充填性能、充填污染风险与控制的研究成果,主要包括:(1... 详细信息

磷石膏充填是大宗固废处置和磷矿安全高效开采的重要途径,响应国家生态文明建设发展战略、符合绿色矿山可持续发展要求,应用前景广阔.本文系统分析了磷石膏材料性能与充填制备工艺、充填性能、充填污染风险与控制的研究成果,主要包括:(1)概述了磷石膏充填研究现状,介绍了相关研究成果产出及政策动态;(2)整理了国内外不同地区磷石膏化学成分、物理性能,分析了胶凝材料类型以及理论最佳化学计量组成范围,汇总了磷石膏充填料浆流变性能、力学性能影响因素及演化机理;(3)评价了磷石膏充填的潜在环境污染风险,总结了现有磷石膏预处理技术与有毒元素固定机理;(4)从预处理技术、靶向材料、原位监测三个方面对未来研究进行了展望.

关键词：磷石膏充填膏体充填胶结充填绿色矿山磷石膏

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琼东南海域水合物绿色高效安全开采的新思路

岩土工程学报 2025年

作者：蒋明镜苏州科技大学土木工程学院

针对琼东南海域天然气水合物绿色高效安全开采对提升我国能源战略地位，实现“双碳”目标具有重要意义。琼东南海域主要为黏质粉砂和粉砂质黏土水合物储层，使用传统的降压、升温和CO2置换开采法均存在很大挑战。本文从深海能源土温-压-... 详细信息

针对琼东南海域天然气水合物绿色高效安全开采对提升我国能源战略地位，实现“双碳”目标具有重要意义。琼东南海域主要为黏质粉砂和粉砂质黏土水合物储层，使用传统的降压、升温和CO2置换开采法均存在很大挑战。本文从深海能源土温-压-力-化耦合条件下宏微观力学特性与表征方法、深海能源土工程问题分析的多场耦合多尺度理论和数值仿真方法以及水合物绿色高效安全开采与适应性评价三个方面总结了近年来国内外的研究现状，探讨现有水合物开采研究在琼东南海域应用存在的问题和局限性。提出应综合考虑降压、升温、CO2置换/注入及其他提高产气率、固碳率和工程安全性措施，以期实现琼东南海域水合物绿色高效全周期安全开采。

关键词：能源土本构模型多场耦合水合物开采二氧化碳封存

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面向近岸态势感知的双激光雷达检测方法

激光与光电子学进展 2025年

作者：孙丰肖宇峰王海洋何宏森刘冉杨莉琼西南科技大学信息工程学院西南科技大学土木工程与建筑学院

针对无人艇近岸态势感知需求，本文设计了一种双固态激光雷达的水面目标检测方法，以较低的成本实现高分辨率的检测。首先，建立两台固态激光雷达的联合标定模型，基于最小二乘法求解了该激光扫描系统的外参矩阵，在保持144线扫描精度... 详细信息

针对无人艇近岸态势感知需求，本文设计了一种双固态激光雷达的水面目标检测方法，以较低的成本实现高分辨率的检测。首先，建立两台固态激光雷达的联合标定模型，基于最小二乘法求解了该激光扫描系统的外参矩阵，在保持144线扫描精度下扩大了水平视场角。其次，对激光扫描系统和IMU进行联合标定，通过姿态校准减少点云畸变，解决船体摆动造成的扫描偏差。在检测算法方面，本文将自适应核卷积和层级注意力机制融入CenterPoint网络，对其进行改进，从而显著提升了推理速度和检测精度。本文制作了用于近岸态势感知数据集，并开展了实验验证。测试数据表明，对比基准算法，模型的整体BEV AP提升了6.14%,3D AP提升了4.66%，推理速度有了40%以上的提升。

关键词： 3D目标检测无人艇点云激光雷达标定

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3D打印混凝土流动度稳定控制策略设计

工程设计学报 2025年

作者：韩怡萱马宗方贺静宋琳刘超崔衡西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安建筑科技大学土木学院

3D打印混凝土流动度的稳定控制对于提高打印构件成型质量意义重大。现存提升打印精度的途径主要集中在这几方面：优化混凝土材料特性、优化打印设备的机械结构或者优化打印工艺参数。而事实上，混凝土打印材料流动度稳定与否直接影响打... 详细信息

3D打印混凝土流动度的稳定控制对于提高打印构件成型质量意义重大。现存提升打印精度的途径主要集中在这几方面：优化混凝土材料特性、优化打印设备的机械结构或者优化打印工艺参数。而事实上，混凝土打印材料流动度稳定与否直接影响打印质量，为此本文从控制角度出发研究3D打印混凝土流动度稳定控制问题。首先分析了混凝土打印材料流动度与打印精度的关系，提出了3D打印混凝土流动度稳定控制系统结构；其次设计了基于PSO-PID算法的混凝土材料流动度控制策略，可以实现控制参数实时在线多次优化，使3D打印混凝土流动度稳定控制性能得到提升；最后仿真表明，本文所设计的控制策略可以满足混凝土流动度稳定控制要求，与传统PID、模糊PID算法对比，动态性能最优。实物实验也表明，本文所设计的控制策略能保证打印材料挤出的连续和均匀，最终成型精度得以提高。本文方法通过实时控制机械参数，实现材料流动度的稳定控制，这种方法有望为3D打印混凝土技术的有效工程应用提供技术支撑。

关键词： 3D打印混凝土流动度 PSO-PID控制策略打印精度

PVDF膜材裂缝扩展演化过程试验与数值模拟研究

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复合材料科学与工程 2025年

作者：李雯芮刘平尹灵芳江苏科技大学土木工程与建筑学院

在实际工程中，膜材的抗撕裂性能对于确保膜结构的整体安全性至关重要。针对常用的PVDF涂层织物膜材，采用单轴拉伸试验和数值模拟研究具有初始切缝的PVDF膜的撕裂行为。采用ANSYS LS-Dyna软件建立纱线及基体细观结构的单轴撕裂数值模... 详细信息

在实际工程中，膜材的抗撕裂性能对于确保膜结构的整体安全性至关重要。针对常用的PVDF涂层织物膜材，采用单轴拉伸试验和数值模拟研究具有初始切缝的PVDF膜的撕裂行为。采用ANSYS LS-Dyna软件建立纱线及基体细观结构的单轴撕裂数值模型，进行了不同切缝角度和不同切缝位置下膜材撕裂破坏过程的分析，获得了膜材的撕裂强度和破坏模式特征，探讨了不同切缝角度对膜材撕裂性能的影响。结果表明，依据切缝角度的不同，可形成“一”、“Z”、“√”字形的断面；撕裂试验和数值模拟下，膜材的切缝扩展过程一致，且基体先于纱线发生断裂；数值模拟对于不同角度下的误差均小于10%，说明有限元法可以很好地预测出膜材撕裂强度。

关键词：聚偏二氟乙烯膜裂缝扩展单轴拉伸试验显式有限元分析

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甲烷在钠基蒙脱土吸附的第一性原理研究

原子与分子物理学报 2025年第2期42卷 8-14页

作者：方志杰李博宋昌辉刘美玲何秋芝刘翔莫曼广西科技大学电子工程学院柳州545006 广西科技大学土木建筑工程学院柳州545006 广西科技大学医学部柳州545006

随着经济的发展,能源需求日益增加,为了弥补国内少油缺气短板,页岩气的开发成为近期新能源的热点,探索页岩气储存规律是页岩气能源开发的关键所在.本文采用密度泛函理论的第一性原理方法,计算甲烷(CH_(4))在钠基蒙脱土表面和层间的吸附... 详细信息

随着经济的发展,能源需求日益增加,为了弥补国内少油缺气短板,页岩气的开发成为近期新能源的热点,探索页岩气储存规律是页岩气能源开发的关键所在.本文采用密度泛函理论的第一性原理方法,计算甲烷(CH_(4))在钠基蒙脱土表面和层间的吸附能,对比吸附前后的态密度和物理结构以及差分电荷密度.结果表明:钠基蒙脱土表面吸附中,甲烷最佳选择是桥位,吸附能为-0.08eV,被吸附后甲烷的键长和键角变化率均小于0.96%.层间吸附中,伴随着甲烷吸附量增加,纳基蒙脱土体积向c轴方向线性增加,a、b轴方向则变化不大.总态密度随着吸附量的增加,总能级数量也增加,甲烷分子的分波态密度峰向低能级移动.本文的研究成果,从原子角度分析了甲烷在蒙脱石表面以及层间的吸附能力,为解释页岩气在页岩储存规律提供理论依据.

关键词：钠基蒙脱土第一性原理甲烷吸附态密度

柱中抬升式自复位摇摆钢框架结构滞回性能研究

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工程力学 2025年

作者：周玉浩连鸣苏明周吴伟豪戴柏豪西安建筑科技大学土木工程学院西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室

提出了一种新型的柱中抬升式自复位摇摆钢框架(SCRSF-CMU)，旨在提高柱脚抬升式自复位摇摆钢框架(SCRSF-CBU)的恢复能力和抗震性能。SCRSF-CMU的摇摆节点位于底层柱的中部，采用可更换的锥形钢棒阻尼器(WHPs)作为耗能元件。为研究SCRSF-... 详细信息

提出了一种新型的柱中抬升式自复位摇摆钢框架(SCRSF-CMU)，旨在提高柱脚抬升式自复位摇摆钢框架(SCRSF-CBU)的恢复能力和抗震性能。SCRSF-CMU的摇摆节点位于底层柱的中部，采用可更换的锥形钢棒阻尼器(WHPs)作为耗能元件。为研究SCRSF-CMU的滞回性能，对一榀三层单跨的SCRSF-CMU试件进行了拟静力试验。随后，利用有限元软件ABAQUS建立了试件的多尺度有限元模型并验证了其准确性。建立了19个有限元模型，分析了主要设计参数对自复位摇摆钢框架滞回性能的影响。结果表明：SCRSF-CMU通过摇摆节点的抬升和自复位机制，将结构损伤集中于可更换的WHPs，其余构件保持弹性状态，2.5%顶层侧移角下具有可忽略的残余变形；与SCRSF-CBU相比，SCRSF-CMU具有更高的初始刚度、屈服后刚度、承载能力、变形能力和耗能能力；摇摆节点位置的变化对自复位摇摆钢框架的变形模式无影响；钢绞线的初始预拉力显著影响SCRSF-CMU的初始刚度、承载力、复位能力和相对能量耗散比，但对单圈循环耗能和屈服后刚度无影响；WHPs钢棒的数量、长度和直径对SCRSF-CMU的初始刚度和摇摆框架抬升力无影响，但显著影响其屈服后刚度、极限承载力、单圈循环耗能和相对能量耗散比。为避免SCRSF-CBU出现整体抬升，并确保其在实际应用中具备良好的自复位能力和耗能性能，自复位率应在1.0～1.5。

关键词：自复位摇摆钢框架柱中抬升拟静力试验滞回性能自复位率数值分析

岩石爆破基础理论研究进展与展望Ⅲ——波纹关系

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工程科学学报 2025年第1期47卷 1-12页

作者：许鹏杨仁树陈程丁晨曦王雁冰北京科技大学数理学院北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北方工业大学土木工程学院北京100144 中国矿业大学(北京)力学与土工工程学院北京100083

岩石爆破“三大关系(本构、动静、波纹)”是爆破理论研究的重要内容,爆炸应力波与裂纹的相互作用是影响岩石破碎效果的关键因素.本文围绕“炸药爆炸能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理”这一关键科学问题,聚焦爆炸应力波与静止裂纹(... 详细信息

岩石爆破“三大关系(本构、动静、波纹)”是爆破理论研究的重要内容,爆炸应力波与裂纹的相互作用是影响岩石破碎效果的关键因素.本文围绕“炸药爆炸能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理”这一关键科学问题,聚焦爆炸应力波与静止裂纹(岩体中既有缺陷)的相互作用、爆炸应力波与爆炸裂纹的相互作用、爆炸应力波作用下裂纹间的相互作用、地应力与爆炸应力波耦合作用下的裂纹扩展等四个方面,深入探讨了不同爆炸应力波的传播方向和强度对裂纹扩展行为(包括裂纹扩展方向、速度和长度)的影响规律.现有研究发现爆炸应力波在静止裂纹处发生反射和衍射,产生“双马赫锥”现象,致使爆炸能量较多地积聚在静止裂纹周围,诱导静止裂纹周围产生损伤和破坏;爆炸膨胀波对迎面爆炸裂纹的扩展有抑制作用,剪切波对其扩展有促进作用,而在爆炸应力波与同向爆炸裂纹的相互作用过程中,爆炸膨胀波和剪切波对裂纹扩展速度的影响则相反;爆炸荷载下相向扩展的两条裂纹互为自由面,产生“咬合效应”,形成相互勾连的形状;地应力场能够促进平行最大主应力方向的爆炸裂纹扩展,抑制垂直最大主应力方向的爆炸裂纹扩展,且地应力场的主应力差值越大,爆炸裂纹沿最大主应力方向的扩展长度越长.研究成果可为优化爆破炮孔间距、延期时间等参数,实现精细调控爆炸裂纹扩展提供理论依据.

关键词：岩石爆破爆炸应力波静止裂纹爆炸裂纹裂纹相互作用

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基于卷积神经网络的桥梁裂缝两阶段识别算法研究

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工程力学 2025年

作者：冯昊龙刘宇飞刘晓刚刘诚清华大学土木工程系北京科技大学土木与资源工程学院土木工程系中路高科交通检测检验认证有限公司

为解决桥梁裂缝智能识别场景下桥梁表面图像条件复杂、对智能识别算法的识别效果产生严重干扰的问题，提出了“分类筛选-裂缝识别”的两阶段桥梁裂缝识别算法。根据桥检实拍图像的图像特征调整MobilenetV3的网络结构，构建桥梁表面图像... 详细信息

为解决桥梁裂缝智能识别场景下桥梁表面图像条件复杂、对智能识别算法的识别效果产生严重干扰的问题，提出了“分类筛选-裂缝识别”的两阶段桥梁裂缝识别算法。根据桥检实拍图像的图像特征调整MobilenetV3的网络结构，构建桥梁表面图像的筛选分类模型，实现对背景图像、干扰图像及低质量图像的自动筛除；通过迁移学习方法训练框-网格融合式裂缝识别模型，实现裂缝识别与定位，为进一步的裂缝精细分割、裂缝测量提供条件。算法开发过程中构建了包含5000张图像的图像分类数据集、包含6400张图像的裂缝识别数据集；最终得到的图像分类最高准确率为97.9%，裂缝网格识别最高准确率为65.6%。结果表明：基于本文提出的桥梁裂缝智能检测方法可实现桥梁裂缝的高效率、自动化检测，算法具有较强的抗干扰能力。

关键词：桥梁与隧道工程裂缝识别算法算法研究深度学习两阶段识别算法卷积神经网络