聚氨酯泡沫注浆修复材料泡孔结构特征及抗压性能研究进展

聚氨酯泡沫(PUF)注浆修复材料以轻质高强、快凝高膨胀等优势,在基础设施修复加固领域得到了广泛的应用。抗压性能是工程修复材料十分重要的力学指标之一,而材料的微观结构对其宏观力学行为有决定性影响。近年来,国内外专家学者对PUF注浆修复材料的微观结构特性和抗压性能进行了大量研究,但尚未见到系统性总结。本文介绍了PUF注浆修复材料的定义及反应过程,综述了其微观泡孔结构特性、压缩应力-应变关系和本构模型,从宏微观角度讨论了其变形和破坏机理,总结了密度、试件尺寸、应变率和特殊环境工况对压缩性能的影响机理及规律,最后展望了PUF注浆修复材料未来的研究方向。

高聚物注浆修复的面板堤坝探地雷达波场特征分析

针对高聚物注浆修复堤坝面板脱空病害的修复效果问题,依据实际堤坝面板层间结构和材料介电参数,基于时域有限差分法和完全匹配层边界条件建立了高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达电磁波计算模型,分析了雷达中心频率、面板脱空修复程度及脱空区域大小、面板厚度及配筋等因素对高聚物注浆修复面板脱空堤坝探地雷达波场特征的影响。结果表明:随着激励源中心频率增大,探地雷达剖面图分辨率逐渐增加;随着脱空区域长度增加,探地雷达剖面图中产生的水平状界面反射波增长;随着脱空区域深度增加,探地雷达剖面图水平状反射线之间时间间隔逐渐增大;随着堤坝面板厚度增加,在面板脱空修复区域绕射波和衍射波幅值减小;探地雷达发射的电磁波遇到钢筋时将产生能量较强的绕射波,强绕射波将脱空区域上下分界面的反射波分割开,难以判断反射波的水平长度。根据高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达波场特征,能有效判断堤坝面板脱空区域的高聚物注浆修复效果,有助于解释实际堤坝面板高聚物注浆修复效果的探地雷达图像。

宿迁市河流生态水位管控目标与预警机制分析

针对宿迁市近年水环境保护与水生态修复实践,阐述了宿迁市开展的第一批及相关重要河道生态水位制定情况与实施政策,分析了河道生态水位管理的工程调度原则与预警机制方案设计等技术内容,提出了河道生态水位管控目标保障措施。相关技术方法对构建完善的生态水位目标管控长效机制,提升宿迁市河湖水生态环境质量具有重要决策参考价值。

复合干热胁迫下黄土高原夏季植被脆弱性评估

随着气候变化的加剧,高温干旱事件频发,对植被健康生长造成了严重影响。针对相关性方法难以准确刻画复合干热胁迫下植被脆弱性的问题,利用1982—2015年去趋势和标准化的归一化植被指数(detrended and standardized normalized difference vegetation index,SNDVI)、标准化降水蒸散发指数(standardized precipitation and evapotranspiration index,SPEI)和标准化气温指数(standardized temperature index,STI),构建基于Vine Copula的复合干热胁迫下植被脆弱性评估模型,量化黄土高原不同土地利用类型和气候区植被对高温干旱的响应关系。结果表明:1)黄土高原大部分区域SNDVI与SPEI呈正相关关系,与STI呈负相关关系,草地SNDVI与SPEI、STI的相关性最高,其次为耕地,林地最低;2)相对于单一干旱或高温事件,复合干热事件进一步加剧了植被脆弱性,复合干热胁迫下黄土高原6、7、8月植被损失概率分别为0.51、0.57和0.55,较高的区域集中在陕西北部、宁夏、甘肃东部和内蒙古等地区;3)黄土高原地区不同植被类型对复合干热的脆弱性各异,脆弱性从大到小依次为草地、耕地、灌木、林地。研究结果有助于深入了解植被对气候极端事件的响应,支持应对气候变化的陆地生态系统风险管理。

苏北平原区河流生态水位阈值计算方法适用性研究

针对平原区多数河流缺乏有效的流量资料的情况,研究适用于平原区河流生态水量阈值的计算方法具有重要现实意义。本文对比分析7Q10法、保证率法、湿周法、基于Tennant改进的生态水位法等4种代表性生态水量计算方法与结果,以水文节律、生态水位满足度为判别原则,评价了上述方法的适用性。分析结果显示:(1)在水文节律相应性方面,7Q10法、Q90法、湿周法计算的生态水位值为单一的特定值,无法反映水文节律的天然变化过程;(2)在生态满足度方面,7Q10法的多年平均生态水位的满足度最小;(3)基于Tennant法改进的生态水位法的水文节律模拟效果最好、生态水位满足度最高。研究表明:在选择的4种计算方法中,相较于7Q10法、Q90法及湿周法,基于Tennant法改进的生态水位法能较好地满足水文节律相应性和生态水位满足度原则,对平原区河流生态水位(阈值)计算具有一定的适用性。该研究成果可为苏北平原河网区流量资料缺乏型河流生态需水的确定和管理提供有益的参考。

供水管网大口径管道爆管事件形成机理与精细模拟

近年来城市供水管网爆管事件频发对城市的运行安全造成直接影响。结合2017年上海“11·16”溧阳路四平路爆管事件,系统介绍了本次爆管事件概况,同时,利用本次爆管事件现场调查数据,采用3D激光扫描技术和三维数值建模方法,对本次爆管管道进行了建模分析,研究了供水管道在存在初期裂缝情况下,裂缝末端应力集中与管内水压力和裂缝长度发展变化影响关系,采用动力分析方法模拟了管道从裂缝发展到管体破坏形成爆管的物理全过程。结果表明:在供水管网管道早期裂缝末端,由于应力集中管体裂缝继续发展,且随管道水压增大而增大,其增速与裂缝长度密切相关;管道发生开裂后其临界破坏水压随早期裂缝长度的增加而降低,结合本次爆管事件周边获得的3个测点实测水压分析可知,爆管管道早期裂缝断面圆心角应大于26°;管道爆管破坏过程模拟显示,管道残片随裂缝开展向管顶转动,直至形成贯通裂缝完全脱离管道,脱落管片在内水压及外部荷载作用下会发生剧烈的转动和向外弹射,从而形成爆管并产生极大的瞬间破坏作用。

工程类非全日制专业学位硕士研究生培养质量提升路径研究

专业硕士研究生教育是我国教育的重要组成部分,从2017年开始,其培养形式从单一的全日制发展为全日制和非全日制并存。与全日制专业硕士研究生相比,非全日制专业硕士研究生在培养模式和考核方式等方面仍有待进一步完善,社会认可度也有待进一步提高。探索工程类非全日制专业硕士研究生培养质量提升路径对于创新培养模式、培养国家现代化建设所需要的高层次人才具有重要的理论和现实意义。该文重点分析工程类非全日制专业硕士研究生培养中存在的问题,并提出相应措施。

基于Boosting-Monodepth的管道病害深度估计与三维重建

城市地下管道是城市的血脉经络,但随着排水管道的大量投入运营和使用年限增加,引发了一系列的管道病害安全隐患,如管道整体结构变形、内表面破裂和管中异物插入等问题,传统的病害图像视频采集、检测和后期病害分类甄选都是从二维视角出发,欠缺对三维空间信息(深度)的考虑。针对上述3种病害从生成深度图、由二维深度图重建三维管道病害这两方面进行研究,提出了一种基于boosting-monodepth的双重深度估计方法以提升深度图效果,最终生成画面连续一致、轮廓清晰的深度图。性能评估方面采用Abs-Rel、RMSE、SqRel、ORD和D3R等通用指标,与传统算法对比,结果显示boosting-monodepth的RMSE值降低了30%,精确度指标δ<1.25时,模型深度信息预测精确度提高了18%,此后以得到的深度图为基础重建管道病害三维点云,并在CloudCompare软件上三维可视化,最后采用随机采样一致算法测算病害深度并和实测数据对比证明其有效性和准确性。

城市供水管网极端寒潮灾害影响特征与设防标准

近年来随着全球气候变化,城市遭遇极端寒潮灾害频发,经常对城市关键基础设施大型供水管网造成破坏。为此,以上海市为例,研究城市供水系统寒潮灾害影响规律及设防标准,通过对上海市2020年底到2021年初的极端寒潮事件进行研究,分析寒潮过程中供水系统压力、流量、管道维修以及其他供水设施功能受损情况。结合近60年的气象资料,对上海市历年气象寒潮事件进行统计分析,给出当日最低温度、24h降温、48h降温、72h降温、过程最低温度及持续时间6个寒潮特征指标的分布规律。同时,利用泊松分布计算了上海市年最低温度的重现期和超越概率,提出了水表等外露设施的温度设防建议标准,并针对气温数据和管道维修数据进行关联性分析,从维修率的角度识别对管道运行造成不利影响的温度基准。研究结果可为长三角地区城市供水行业安全运行与灾害防控提供理论和技术参考。

新型聚氨酯弹性体注浆材料的压缩尺寸效应及应变率效应

为了解决现有风电基础注浆加固材料强度低、抗变形能力弱及可注性差等难题,制备了一种新型聚氨酯弹性体注浆材料。在考虑尺寸效应和应变率效应的影响下进行了单轴压缩试验研究,得到了压缩应力-应变关系曲线,提出了一种适用于该聚氨酯弹性体注浆材料的四参数唯象本构模型。结果表明:在该材料达到极限破坏之前,其应力-应变关系分为弹性阶段、屈服阶段、应变软化阶段三个阶段;材料的弹性模量、抗压强度、软化应力、能量密度等力学参数随应变率增大而增大,随试件尺寸的增大呈现先减小后增大的趋势,且相比尺寸效应,应变率效应的影响更为显著。本工作提出的四参数唯象本构模型能准确地表征本材料在不同尺寸时的压缩应力-应变关系。此本构模型为该聚氨酯弹性体注浆材料的理论计算和工程应用提供了重要的科学依据。

接触爆炸作用下高聚物复合板毁伤特性分析

高聚物材料具有成型快和膨胀性能好的特点,该材料与碎石和钢筋的复合结构应用于地基处理和城市道路脱空除险加固,具有明显优势。本文中,设计并制作了高聚物碎石板和钢筋高聚物板,开展了接触爆炸冲击下的试验研究,通过毁伤尺寸和所测冲击波数据探讨了2种板的毁伤特性。基于ANSYS/AUTODYN非线性显式有限元程序,建立了试验中毁伤更严重的钢筋高聚物板的接触爆炸全耦合模型,并通过与试验结果的对比,验证了所建耦合模型的准确性和适用性。参数化分析了钢筋高聚物板对炸药量和板厚的敏感性,并利用多参数非线性回归分析方法,提出了钢筋高聚物板迎爆面和背爆面破坏直径的预测公式。结果表明:接触爆炸作用下,高聚物碎石板的毁伤模式以接触部位的局部震塌冲切破坏为主,除此之还有一些毁伤裂纹;钢筋高聚物板的破坏模式主要是迎爆面爆坑毁伤、背爆面剥落损伤和中心冲切贯穿破坏。高聚物碎石板和钢筋高聚物板对爆炸冲击波都具有良好的衰减作用,有望应用到抗爆炸冲击防护领域。

苏州市水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调分析

【目的】针对苏州市水资源短缺及供需矛盾的严峻问题,为缓解苏州市水资源压力,促进城市综合发展,从多方面对苏州市发展现状进行系统耦合协调分析。【方法】以苏州市域范围为研究区域,基于2008—2020年各区(县、市)的面板数据,选取水资源、经济、环境、再生水4个维度的27个指标,在AHP-熵权法确定权重的基础上构建了苏州市各区(县、市)水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调度模型,并进行耦合协调分析,在此基础上构建用水压力与水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调度之间的PVAR模型,分析了用水压力与水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调之间的关系。【结果】结果显示:5个地区水资源-经济-环境-再生水系统综合发展水平存在较大差异,多数为发展提升阶段,苏州市区发展最好,其次为昆山市;5个地区整体上均已进入协调阶段,但没有出现优质协调,张家港市协调性最差;水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调增长与用水压力增长呈相互影响的负向抑制动态关系。【结论】结果表明:苏州市水资源-经济-环境-再生水系统综合发展能力及协调水平仍有发展空间,从用水压力与耦合协调的相互影响关系入手,苏州市可以加大再生水利用,从而缓解城市用水压力,进一步推动水资源-经济-环境-再生水系统耦合协调发展。

高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板的爆炸毁伤缓解效应

为研究高聚物牺牲包层对钢筋混凝土结构的爆炸毁伤缓解效应,开展了带高聚物牺牲包层钢筋混凝土板的接触爆炸试验,同时设置了普通钢筋混凝土板作为对照组,对比分析了高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板毁伤特征的影响。此外,运用AUTODYN软件建立了现场爆炸试验的SPH-FEM耦合模型,通过与试验结果的对比,验证了所建耦合模型的可靠性。在此基础上,通过参数敏感性分析,探究了炸药量和高聚物牺牲包层密度、厚度对带高聚物牺牲包层钢筋混凝土板毁伤特性以及吸能特性的影响。结果表明:接触爆炸下,高聚物牺牲包层能够有效地分散爆炸荷载,缓解爆炸荷载对钢筋混凝土板的冲击作用,具有良好的防护性能;药量在一定范围内增大时,高聚物牺牲包层依然能维持较高的吸能水平,增大包层密度和厚度有利于增强高聚物牺牲包层的吸能特性,包层厚度的变化会造成被保护钢筋混凝土板毁伤模式的改变。

入侵性害虫桦潜叶蜂生活史及土壤生态适应性

【目的】研究吉林地区新发现一种害虫桦潜叶蜂的生活习性与环境相关性,为控制该害虫扩散为害提供科学依据。【方法】采用DNA分子鉴定与形态学特征相结合的方法,明确该虫的分类地位;运用室内及野外对比观察法记录害虫的生活习性,描述各虫态。于林间采用固定样方调查法,记录越冬前土壤内桦潜叶蜂老熟幼虫、做茧量及成虫羽化量。采用模拟成虫羽化季节月平均降水量对测试样地进行间隔周期为3天人工浇水处理,至成虫羽化。测定并记录土壤含水量、土壤温度以及土壤化学性质对羽化的影响。【结果】该虫为桦潜叶蜂,在吉林首次发现为害白桦。在吉林年发生2代,世代不整齐。6月上旬,始见羽化的成虫,在白桦的下层叶片以幼虫潜叶危害;6月下旬至7月上旬,第一代幼虫大多数幼虫脱叶落入浅土层中,少数于叶片内化蛹,并羽化出成虫,继续危害白桦中、上部嫩叶,8月下旬至9月上旬,以老熟幼虫脱叶入土,主要在5~10 cm做土茧越冬。第一代羽化成虫自白桦叶片近地处开始产卵,成虫单叶产卵4~6枚,虫口密度急剧增加则全叶均被害,严重造成落叶。第一代老熟幼虫于白桦叶片上表皮和栅栏层之间或土壤表层化蛹,第2代成虫羽化后向树冠上层迁移产卵为害。卵孵化周期为10天,幼虫共6龄。田间观察,在干旱年份羽化延迟,直至降雨成虫可陆续羽化。经土壤理化性质与翌年成虫羽化量相关性分析及冗余分析表明,土壤含水量是决定桦潜叶蜂为害发生及发生量变化的关键决定因子,相对较高的土壤含水量显著的促进成虫羽化,土壤pH、含氮量与羽化量正相关,而土壤温度对越冬后成虫羽化基本不构成影响;其他因素土壤全碳、全氮及全磷含量等对土壤中的桦潜叶蜂末龄幼虫生存无影响。【结论】在吉林地区首次发现的桦潜叶蜂,已形成区域性为害;该虫扩散受环境因素及土壤含水量影响较大,其中土壤含水量是影响成虫羽化量及羽化时间的关键要素,其次为土壤pH、含氮量,而其他理化性对越冬后成虫羽化基本不构成影响。

水下接触爆炸下高聚物层对钢筋混凝土板的防护效果

为研究多孔材料高聚物对水下混凝土结构的抗爆防护性能,对含高聚物防护层的钢筋混凝土板开展了水下爆炸实验,并设置了对照组。利用AUTODYN有限元程序建立了含高聚物防护层的钢筋混凝土板水下爆炸全耦合模型,并通过数值模拟结果与实验的对比,验证了所建模型的可靠性。在此基础上,通过数值模拟,进一步分析了前置钢板对高聚物层防护性能的提升效果。以钢筋混凝土板跨中残余位移为指标,参数化分析了起爆药量和复合结构层厚比对高聚物层水下防护效果的影响规律。结果表明:水下爆炸下,高聚物防护层能够有效降低混凝土结构的毁伤程度;在高聚物层外侧布置钢质薄板,可以更好地发挥高聚物层的吸能效果,对钢筋混凝土板起到更好的防护效果,且当高聚物层与前置钢板层厚度比为20时,防护效果最佳。

城市再生水年利用量预测分析

城市再生水利用量预测对于城市再生水资源的优化配置至关重要。以苏州市为例,对影响再生水年利用量的因素进行相关性分析,筛选得到7个与再生水年利用量相关性较高的影响因素,并采用灰色GM(1,1)模型对各因素进行预测,预测结果作为BP神经网络的输入变量,利用BP神经网络非线性映射能力强、可自学习等优点,建立模型预测苏州城市再生水年利用量。模型验证分析表明:灰色模型和BP神经网络模型组合输出的预测结果与实际值之间的误差绝对值均小于1%,预测精度等级较高。最后应用该组合预测方法预测了苏州市2021年、2022年以及2025年的城市再生水利用量,以期为城市再生水利用量评估以及再生水利用规划、合理配置提供参考依据。

板栗综合利用研究进展

板栗作为食药两用植物,富含蛋白质、淀粉、脂肪、B族维生素、维生素C、胡萝卜素等多种营养成分,其皮、叶、花、苞中含有黄酮、多酚、单宁等大量的活性成分.从板栗各部位的形貌结构、化学成分、主要产品以及加工现状进行综述,并对板栗综合利用研究提出了展望,以期完善板栗产业链建设,为板栗高值化开发方向提供参考依据.

基于MRF-MLSTM和知识嵌入的地下排水管线淤积智能诊断模型研究

地下排水管线是城市的重要基础设施,被称为城市的“生命线”,在城市防洪排涝任务中起着至关重要的作用。管线淤积是导致城市内涝的重要原因之一。针对现有地下管线淤积诊断效率低、判读方法依赖人工、无法实现诊断全覆盖等问题,结合管道流速流量测量设备中的深度学习开发平台、深度学习加速器和管道水力学分析理论,提出了一种基于MRF-MLSTM和知识嵌入的地下排水管线淤积智能诊断方法。本研究利用排水管线足尺试验对该方法进行了验证。结果表明:该方法对不同材质、坡度、管径和粗糙度的管线淤积均可实现准确、实时检测与诊断,检测正确率达到97.18%,诊断正确率达到92.23%。与其他诊断算法相比,F1得分为0.935,远优于其他算法,在排水管线大规模淤积检测与诊断工作中具有较高的实用价值和应用前景。

基于Crack Mask R-CNN模型的路面裂缝像素级分割及测量算法应用分析

针对现有路面裂缝分割存在的问题,该文提出一种Crack Mask R-CNN像素级分割算法。Crack Mask R-CNN是一种用于路面裂缝图像的实例分割框架,其不仅可对图像中的裂缝进行检测,还可以对每一个裂缝的具体轮廓给出一个高质量的分割结果。首先对采集的道路裂缝大数据进行数据去噪和数据增强,构建用于模型训练、测试的数据集;其次,通过优化分割算法中锚框的比例和大小提高模型选择裂缝候选区域的准确度,并使用IoU-guided非极大值抑制(Non-Maximum Suppression,NMS)算法替代传统算法,以此提高道路裂缝分割精度。在模型学习超参数优化方面,通过训练多种组合算例,从中选择分割效果最优的超参数组合,最终训练出裂缝分割精度为93.45%的分割模型;最后,通过提取裂缝区域的拓扑特征信息,进一步实现裂缝像素级别尺寸信息的有效测量。

基于高聚物渗透注浆的半刚性基层路面承载性能恢复研究

针对长期运行的半刚性基层路面基层承载力下降的问题,选用新型非水反应类高聚物材料,进行基层注浆修复以恢复结构层性能.在落锤式弯沉仪检测的基础上,建立基层性能劣化的弯沉盆指数评价方法.基于渗透型高聚物材料,采用静压法制作不同密实度的半刚性基层材料试件,进行无侧限抗压强度试验,揭示渗透注浆对基层性能提升特征.通过改变注浆间距、注浆深度和注浆量等参数,现场开展高聚物渗透注浆试验,结果表明:渗透性高聚物注浆材料与半刚性基层材料结合紧密,在基层材料中渗透性好,显著提升半刚性基层的承载性能,实现基层承载功能的恢复.