压实黄土的气体突破压力及渗透性试验研究

生活垃圾中有机物降解会产生大量的垃圾填埋气体,如CO_(2)、CH_(4)。填埋气体在不能有效收集和排放的情况下,可能会导致填埋场覆盖层的失效或是发生气爆事故。为探究填埋覆盖层气体的突破压力与排放,采用逐步加压法对不同干密度、饱和度和围压条件下的压实黄土进行气体突破压力试验,通过压汞(MIP)试验对气体突破压力进行预测。结果表明:压实黄土在饱和状态下,气压较低时的气体排出速率很小可以忽略不计,当气压达到阈值时,气体排出速率急剧增加;气体突破压力随干密度和围压的增大而增大,与围压相比干密度对其影响更为显著。另一方面,压实黄土的气体突破压力与固有渗透率在对数坐标下具有较好的线性关系;MIP试验表明,可采用汞饱和度与入汞压力曲线出现拐点时的入汞压力对气体突破压力值进行预测。研究结果为西北黄土地区垃圾填埋场覆盖系统的优化设计提供有益见解。

黄土覆盖层气体突破和循环气体渗透特性试验研究

垃圾填埋场中未处置的垃圾会持续排放大量有毒气体,布置覆盖系统是减少有毒气体排放到大气中的有效方法。然而有毒气体积累可能导致填埋场覆盖系统失效或空爆事故。我国西北地区黄土常作为覆盖材料,为避免上述问题发生,对压实黄土试样进行了气体突破压力和渗气特性试验。结果表明,压实黄土在饱和状态下,当气体压力较低时,气体的排出率很小或可忽略不计;当气体压力达到阈值时,气体的排出率开始急剧增加;压实黄土的气体突破压力随有效压力的增加而增加,当有效压力从10 kPa增加到20、30 kPa时,气体突破压力值分别从28.95 kPa增加到30.97、37.27 kPa;在循环渗气试验中压实黄土试样渗气特性表现出滞后现象;此外,气压引起的试样体积变化与有效应力之间存在指数关系,可将气压升高引起有效应力降低导致试样体积出现急剧膨胀视为垃圾填埋场黄土覆盖层整体破坏的前兆。

铅污染对黄土宏观持水性能和微观结构演化的影响研究

垃圾填埋场渗滤液中的重金属与土体发生物理化学反应,可能导致土体微观结构的改变,重金属等有毒物质得以扩散、运移,威胁人体健康和周边环境。为探究重金属污染对黄土宏观持水性及微观结构的影响,采用轴平移技术测得铅污染黄土的土-水特征曲线。通过扫描电子显微镜(SEM)、压汞(MIP)、X射线衍射(XRD)和Zeta电位试验,阐明细观结构变化特征。结果表明:铅污染黄土的进气值随铅离子浓度的增加而减小,当铅污染浓度由0 mg/kg增加至2000 mg/kg时,进气值从19.18 kPa下降至12.12 kPa;铅污染导致持水性能降低,渗透系数随铅离子浓度的增加而增加,饱和渗透系数从7.92×10^(-8) m/s增加到3.73×10^(-7) m/s;铅污染引起的物理化学反应及Zeta电位的降低导致絮凝结构形成,小孔隙占比减小,中孔隙占比增加;铅污染引起的微观结构演化与宏观持水性和渗透性具有良好的对应关系。该研究结果可为重金属污染场地非饱和渗流及溶质运移等问题的研究提供重要参数。

无线传感器网络中基于分簇和休眠的组播路由

针对无线传感器网络中节点的能量效率和能耗不均衡问题,提出一个组播路由方法。通过把簇以一跳相邻节点为单位重分为更小的子簇,并根据接收消息的延迟把子簇分为不同的等级。对不同等级中的子簇头使用同步非对称休眠机制,对子簇内部的节点使用同步对称的休眠机制,使节点在不接收信息时尽量处在节能的休眠状态。仿真结果表明,该算法能减少能耗并延长网络生存时间。

无线传感器网络组播方法研究

无线传感器网络由于自组织、多跳、资源受限等特点,使得对于一对多或多对多的消息传输比较困难。组播在解决无线传感器网络中带宽受限,资源不足等方面,具有单播和广播无法相比的优势,并得到广泛的研究。已有的组播方法根据不同的角度解决无线传感器网络中的问题,对这些组播方法进行分类研究,并列举了其中几个比较有代表性的组播方法。最后用表格表示出几种组播方法在不同性能下的优劣。

黄土中铜铅金属的电动迁移及强化去除机理研究

以人工配制的铜铅污染黄土为研究对象,使用性价比更高、二次污染风险更低的电动修复技术,研究污染黄土中铜铅金属离子迁移规律,分析电极材料、阳离子交换膜及酸预处理等单一强化方法对电动力学修复过程中电流、电渗流、pH、电导率、去除效率、离子赋存形态等的影响规律,揭示强化方法的电动修复机理,并在此基础上明确三者联用电动修复强化机理。结果表明:电动土工合成材料(EKG)电极比石墨电极具有更高的电流,同时能够快速释放较多的氢离子和氢氧根离子,在阳极附近提供了酸性环境促进了更多重金属离子的解吸和迁移,从而提高了修复效率,但阴极附近的沉淀导致去除效率较低;阳离子交换膜能够较好地调控阴极附近土壤的pH值,有益于金属离子的解吸,然而阳离子交换膜引起的浓度差极化作用,以及阳离子交换膜表面沉淀现象使电流和电渗流显著降低,限制了去除效率的提高;酸预处理能够降低污染黄土试样pH值,使黄土中黏土矿物、水合氧化物及有机质表面原始的负电荷减小甚至变为正电荷,有助于重金属提前解吸,显著提高电导率,从而提高电流和电渗流,与阳离子交换膜强化效果接近,是一种较为经济的强化手段;EKG电极、阳离子交换膜及酸预处理三者联用能够充分发挥各自的强化机制及优势,可提高电流且降低黄土pH值,避免重金属在阴极附近形成沉淀,促进重金属离子的解吸和迁移,强化电动修复去除效率。研究成果进一步证明了电动修复技术应用于去除黄土中铜铅金属污染的可行性及强化方法联用的有效性。

基于边权重局部扩展的机会网络社区检测方法

为解决机会网络中社区重叠问题,提出一种基于边权重局部扩展的社区检测方法 (LWLE)。利用相遇时间和相遇间隔时间信息,计算节点间的关系强度作为边权重,根据它局部扩展初始节点社区。针对局部扩展方法中初始节点选择随机、重复计算的不足,给出一种利用节点聚集系数对初始节点进行选择的局部扩展优化策略。ONE模拟器仿真结果表明LWLE算法能够较准确地检测节点社区归属,能够得到重叠社区。

FANET中时延感知的跨层优化方法

针对FANET中的实时路由、速率分配和功率控制问题,提出异步的分布式跨层优化(ADCO)方法。为了解决所提问题,首先设计时延约束的跨层优化框架,然后利用拉格朗日松弛和对偶分解方法把联合优化问题分解为几个复杂度较低的子问题。ADCO允许每一个中继节点仅通过局部信息来完成对不同子问题的优化,同时,中继节点利用异步更新机制实现对偶变量的更新。仿真结果表明,所提方法有效地增加了吞吐量,减少了数据分组的超时率和功率消耗。

重复循环荷载作用下原状黄土动力特性试验研究

为探究重复循环荷载作用下含水率、固结压力对原状黄土动力特性、变形性状的影响规律,利用英国GDS双向动态三轴试验系统模拟交通荷载,对海东地区原状黄土进行动三轴试验研究。试验结果表明:单一重复循环动荷载作用下,在加载初期,海东地区原状黄土的轴向动应变随着循环次数的增大急剧增加,后期缓慢增加至趋于稳定,即发生应变硬化现象。在加载初期,含水率、固结压力对原状黄土的轴向动应变无明显影响,当循环次数N>400时,原状黄土的轴向动应变随含水率的升高而增加,随固结压力的增大而减小。动剪切模量随循环次数的增加出现先减小后增加再减小的变化,随含水率的升高有较大幅度的降低。动阻尼比随循环次数的增加先增加后减小,随含水率的升高而增大。表明海东地区原状黄土所具有的大孔隙架空结构使其在重复循环荷载作用下易发生振动变形。

海东地区原状黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

使用英国GDS双向动态三轴试验系统对青海省海东地区原状黄土进行动力特性试验研究。试验结果表明:动应变ε_d <1%时,动剪切模量随动应变的增加急剧减小;动应变ε_d>1%时,动剪切模量随动应变的增加减小缓慢,后期基本趋于稳定。动剪切模量随固结围压、固结应力比、加载频率的增大而增大,且增大幅值随应变的增大呈现减小的趋势。在动应变ε_d <0.5%时,阻尼比随动应变的增加迅速增大;在动应变ε_d>0.5%时,阻尼比随动应变的增加缓慢增大;在较小动应变时,固结围压、固结应力比、加载频率对阻尼比无明显的影响,随着动应变的增大,阻尼比随围压、加载频率的增大而减小,随固结应力比的增大而增大。

公路隧道快速参数化建模及自动分析平台研究

为解决公路隧道有限元分析对工程人员的有限元软件使用能力和专业力学理论要求高、建模过程繁琐、耗时较长等问题,通过对公路隧道力学模型和设计施工特点等进行分析研究,建立公路隧道数值建模的通用数据结构;以Python语言为二次开发和界面设计工具,基于PyQt5和Matplotlib图形模块,搭建公路隧道快速参数化建模平台;以ABAQUS为核心计算平台,利用其强大的二次开发能力,研制集成前、后处理和计算分析于一体的公路隧道自动建模与分析平台,并通过三心圆公路隧道算例对研制的参数化建模与自动分析平台的完整性、可用性和正确性进行测试。研究结果表明:该快速参数化建模与自动分析平台极大地简化了公路隧道的有限元建模分析流程,降低了工程人员的建模难度和使用代价。

原状黄土的剪应变速率效应及数值模拟

为探究不同剪应变速率下非饱和原状黄土的变形性状与强度特性,利用南京土壤仪器SLB-1型三轴剪切渗透试验仪器,通过不同围压、不同剪应变速率条件下的室内三轴UU试验,对非饱和原状黄土在不同初始应力状态的剪应变速率效应进行分析,并结合PLAXIS 3D数值模拟研究,以期为数值模拟室内试验提供参考从而节约时间和成本。研究结果表明:非饱和原状黄土偏应力随应变的增加前期迅速增加,随后增加缓慢,呈现出应变硬化型,硬化程度随着围压的增大而增大,模拟结果的硬化程度小于试验结果的硬化程度。在试验范围内,原状黄土偏应力-应变曲线随着剪应变速率的增加不断上移,破坏强度随剪应变速率的增加而增大,模拟结果中剪应变速率对破坏强度的影响范围小于试验结果。

无人机辅助车联网环境下干扰感知的节点接入机制

在车联网中,链路频繁切换和信道干扰会导致传输时延增加及网络吞吐量下降。引入无人机与地面车辆进行协同通信,构建无人机辅助的空地一体化车联网,采用发送端自主决策的分布式策略,提出了一种干扰感知的节点接入机制。将节点接入问题形式化为一个与链路传输速率、链路切换次数和节点发射功率相关的多目标优化问题,利用对偶分解法将该问题分解为2个凸优化子问题:联合优化链路切换次数与链路传输速率和在保证链路可靠性的前提下优化节点发射功率。仿真实验表明了所提出节点接入机制可有效地改善数据传递率、平均端到端时延以及网络吞吐量。

非饱和原状黄土强度特性试验研究

为了探究非饱和原状黄土在快速施工条件下,不同含水率、剪切速率和围压对其强度特性的影响,进行了UU三轴剪切试验。试验结果表明:试样的体积含水率在脱湿和吸湿过程中均随着基质吸力的增大而减小。当剪切速率达到1.5 mm/min时,3种含水率试样的黏聚力分别达到各自的峰值43.2 kPa、40.6 kPa和38.7 kPa,当剪切速率小于此值时黏聚力随着剪切速率的增大而增大。剪切速率达到3 mm/min时,黏聚力分别降为31.8 kPa、21.2 kPa和19.6 kPa;在剪切速率仅为0.5 mm/min时,3种含水率下试样的内摩擦角分别为27.5°、27.3°和27.6°。而后,随着剪切速率的增大内摩擦角逐渐减小,降幅分别为1.6°、1.3°、1.8°;试样的黏聚力随着剪切速率的增大表现为先增大后减小,而内摩擦角随着剪切速率的增大逐渐减小。随着含水率的增大,试样的黏聚力明显减小,但含水率对内摩擦角影响甚微。原状黄土的应力-应变曲线、抗剪强度与剪切速率之间是二次函数关系,存在临界剪切速率;与含水率之间呈负相关性,含水率的增大对土体强度具有软化作用;与围压之间呈单向递增函数关系,围压的增大对土体强度具有强化作用。

循环荷载作用下海北地区重塑黄土刚度弱化试验研究

基于GDS动三轴对青海海北地区重塑黄土进行不同条件下的循环加载试验,采用应力控制方式进行加载,研究不同循环动应力、不同加载频率对黄土累积塑性应变和刚度弱化特性的影响,并采用Idriss提出的弱化模型对试验进行拟合。试验结果表明:相同振次下,循环动应力、加载频率对累积塑性应变和刚度弱化指数均有影响,较大循环动应力和较低加载频率下试样累积塑性应变较大,且较大循环动应力和较低加载频率下弱化指数的衰减程度较大;弱化指数随着累积塑性应变的增大出现递减,较大循环动应力和较低加载频率下弱化指数的衰减速率相对缓慢;双对数坐标下的刚度弱化指数δ与加载振次N近似呈线性关系,Idriss提出的刚度弱化模型δ=N^(-d)能够较好地拟合试验曲线,相关系数R^(2)均大于0.9,拟合效果较好,弱化参数d随循环动应力的增大而增大,而随着加载频率的增大而减小。

脲酶矿化作用机制及其提升仿古黏土砖瓦阻水性能研究

脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)是岩土工程古迹和土遗址加固领域具有广阔发展前景的前沿技术。然而,关于脲酶矿化作用机制的研究鲜有报道。以试管试验模拟脲酶矿化过程,研究不同底物浓度、不同镁离子浓度、不同铵根离子浓度对脲酶矿化过程中电导率、酸碱度、碳酸钙沉淀量及沉淀率变化的影响规律,从而揭示脲酶矿化强化及劣化机制,并对个别机制作用下的砖瓦试件进行吸水率、透气率及风蚀试验。结果表明:随着底物浓度的升高,电导率逐渐升高但曲线演变趋势基本不变,pH值变化不显著,沉淀量先升高再降低,沉淀率逐渐降低,其中脲素水解速率和脲酶活性是碳酸根的转化及提高沉淀量和沉淀率的关键;随着氯化镁浓度的升高,沉淀量先增加后降低,沉淀效率逐渐升高,除了生成碳酸钙外,还生成碳酸镁,镁离子在提高脲酶活性从而形成最优矿化效果上具有积极作用;随着氯化铵浓度的增加,电导率逐渐升高,pH值逐渐降低,铵根是导致脲酶活性、沉淀量及沉淀效率劣化的主要原因。吸水率、透气率及抗风蚀性能试验结果突出脲酶诱导碳酸钙沉淀技术用于古迹建筑保护的可行性,为将来实际应用和技术拓展提供数据和理论支持。

滨水空间观赏植物的大众审美偏好探究

当前观赏植物的规划设计研究主要关注供给侧,对大众审美的需求关注不足,缺少自下而上的量化依据。以滨水空间观赏植物作为研究对象,尝试提取观赏植物的审美属性,运用SP法探讨不同社会背景的人群对不同观赏植物的偏好。根据研究结果,选取的4个审美属性对人审美偏好的影响大小依次为:色彩、质感、形式、尺寸,在进行规划设计时,要重点关注色彩和质感属性。由这4个要素构建的审美偏好预测模型总体预测准确率一般,说明大众审美偏好还会受到更多要素的影响。运用模型对现状进行评价,可以发现各类花境和一些色彩鲜艳的小灌木更受大众偏好,而各类观赏草则不太受大众偏好。对于人的社会背景要素(年龄、学历、职业、专业、环境)的差异会对审美偏好产生较大影响,在进行规划设计时可以从这些方面入手开展用户调研。

改性黄土材料对Pb(Ⅱ)的吸附阻滞特性实验和内在机理探究

垃圾填埋场垫层是防止渗滤液向下方土体运移进而污染地下水的重要屏障。为了研究改性黄土材料对重金属Pb^(2+)的吸附阻滞特性,以天然黄土为主要材料,生物炭、膨润土、纳米零价铁为添加剂,Pb(NO_(3))_(2)作为污染溶液,通过7 d的渗透试验研究改性黄土对Pb^(2+)的吸附阻滞效果。并结合FTIR试验探究改性黄土材料吸附Pb^(2+)前后表面基团变化。结果表明:从试件渗出液Ca^(2+)离子浓度可知天然黄土吸附Pb^(2+)主要是方解石矿物的界面沉淀作用;膨润土改性黄土试件对Pb^(2+)的去除效率略有提高;FTIR试验检测到生物炭、纳米零价铁改性黄土中丰富的含氧官能团,证实了官能团通过络合作用吸附大量Pb^(2+)。生物炭、纳米零价铁改性黄土增强了对Pb^(2+)的吸附性,其在渗透试验后期对Pb^(2+)的去除效率达到80%以上,很大程度上延长了改性黄土对Pb^(2+)的阻滞时长。所得为改性黄土垫层的长期重金属吸附阻滞性能提供重要参考。