干湿循环作用下红壤土孔隙结构与强度特性试验研究

【目的】周期性库水位升降使三峡库区消落带土体受反复干湿交替过程,为了分析干湿循环作用对土体的孔隙结构和强度特性的影响,【方法】针对三峡库区某滑坡消落带红壤土,开展反复干湿循环下的三轴试验和扫描电镜、核磁共振测试,分析干湿循环作用对红壤土微细观孔隙结构与强度特性的影响,研究土体孔隙结构演化规律及其与强度特性之间的关系。【结果】结果显示:干湿循环对消落带土体强度有明显弱化作用,随着干湿循环次数增加,土体剪切强度逐渐减小并趋于稳定;在干湿循环作用下,孔隙扩张向大孔隙演化,土颗粒间距增加,裂隙发育后团聚体崩解、分散为微小团聚体,孔隙间连通性增强,原有微观孔结构基本丧失,逐渐形成新的稳定孔隙结构状态。【结论】土体结构呈现明显的双重分形特征,土体黏聚力和内摩擦角与中巨孔隙分形维数呈现明显关联关系,干湿循环作用使中巨孔隙分布复杂程度降低,孔隙结构更松散,颗粒间咬合作用降低,黏聚力和内摩擦角减小。

冻融循环作用下路基结构水热汽迁移规律研究

在冻融循环环境下,路基结构内水分迁移是导致道路冻胀、融沉变形的主要原因。为了探究冻融循环条件下路基结构的水热汽迁移规律,模拟了实际工程的路基结构,基于半透膜材料开展了冻融循环条件下的水、汽分离的水分迁移试验,通过监测试样的水热变化、荧光素上升图像、补水量和集水量变化曲线,得到了水分迁移规律,进而分析了土的孔隙结构、升降温速率和温度梯度等因素对水汽迁移和液态水流出特征的影响。试验结果表明,在土水势作用下,马氏瓶的水分首先以水-汽混合的形式在土柱中向上迁移,达到一定高度后,转变为以水汽的形式向上迁移。非饱和土柱的水汽会透过半透膜向碎石层和控温板底迁移,在整个冻融循环过程中,水汽向碎石层和控温板底的迁移量呈现线性增加的趋势,表明水汽迁移在水分聚集过程中的作用不可忽视。碎石层和控温板底液态水的流出主要集中在每个冻融周期的两个阶段,第一阶段为降温阶段,以冷凝水为主;第二阶段为融化阶段,以融化水为主,融化水占一个冻融周期液态水流出量的70%以上。粉质黏土孔隙较小导致水汽迁移主要受体积含气率的影响,随着粉质黏土土柱含水率的增加,水汽迁移量呈减小趋势。而砂土的孔隙较大,水汽迁移主要受水汽扩散增强因子的影响,随砂土土柱含水率的增加,水汽迁移量呈增大趋势。降温速率减小使冻结锋面有一个缓慢下移的过程,减小土体冻结对水汽迁移通道的封闭影响。升降温速率的减小导致碎石层和控温板底的水分聚集量增大。较大的温度梯度导致水汽扩散系数和水汽密度梯度的增加,从而引起碎石层和控温板底的水汽迁移量增大。

干湿循环对黏土微观结构及持水性能影响的试验研究

长期干湿循环作用会削弱路基土的工程力学性质,产生工程灾害,有必要研究干湿循环对其微观结构及持水性能的影响。针对既有线有砟轨道路基土,开展了一系列考虑干湿循环影响的压汞试验、扫描电镜试验、压力板试验与饱和盐溶液蒸汽平衡试验。试验结果表明:在反复的干湿循环过程中,土体结构遭到破坏,内部胶结物质不断减少。土体微孔及小孔(<5μm)数量逐渐增多,中孔及部分大孔范围(5~30μm)内的峰值孔径逐渐减小,分布密度逐渐增大。数次干湿循环后微裂隙(>100μm)逐渐增多,导致试样开裂。干湿循环会对土体的持水性能产生影响,初始干密度较小时,经历过1次干湿循环持水性能略有增强,而经历过3次及5次干湿循环持水性能持续减弱。

冻融循环作用下天然浮石混凝土孔隙结构演变特征

采用核磁共振技术,对冻融循环后的LC20和LC30强度等级的天然浮石混凝土进行孔隙结构损伤特性研究,得到两种强度等级的天然浮石混凝土不同冻融循环次数的孔隙度、横向弛豫时间T_(2)谱分布及孔径分布。结果表明:随着冻融循环次数的增加,天然浮石混凝土的孔隙度先经历一段比较平缓的阶段,出现“拐点”后便呈现上升趋势,LC20和LC30天然浮石混凝土在0~25次冻融过程中没有发生损伤,在冻融循环次数100次和150次时,出现大尺寸孔隙中填充了部分小颗粒现象;两种强度等级天然浮石混凝土在冻融环境下,孔隙占比规律均为多害孔>少害孔>无害孔>有害孔,变化范围最大的是多害孔。

黏接结构在扭转循环载荷下力学行为的试验与理论研究

在应变控制的试验条件下,对圆柱形中空对接试件进行了扭转循环加载的试验,分析了平均剪应变和剪应变幅值对黏接结构的扭转循环应力松弛和软化的影响.试验结果表明:在扭转循环载荷作用下,黏接结构的应力-应变响应曲线形状为下凹形,说明该黏接结构在扭转循环载荷下黏接界面的变形较小,且黏接结构出现了扭转循环应力松弛和循环软化情况.松弛应力在初始阶段下降较快,但随着循环次数的增加逐渐稳定.循环软化在循环加载的初始几圈较为严重,随着循环圈数的增加而减弱.平均剪应变与剪应变幅值的增大都会导致黏接结构的扭转应力松弛与循环软化加剧.此外,通过此黏接结构在扭转循环载荷作用下的力学行为试验分析,本文提出了一个可描述黏接结构在扭转循环载荷下力学响应的非线性黏-弹性循环模型,考虑了扭转循环应力松弛及循环软化的变化规律,以及平均剪应变与剪应变幅值对其力学响应的影响.通过模型计算结果与试验曲线对比,可以看出模型计算的应力-应变响应循环曲线与试验曲线重合度较好,证明该模型可以较好地描述黏接结构在不同循环载荷条件下的力学行为.此研究结果可为黏接结构及相关复合材料疲劳损伤的预测与评价提供试验和理论支持.

双循环推动高质量就业的传导路径和作用机制——基于结构方程模型的多重中介效应检验

随着新时期我国社会发展主要矛盾的深刻变化,高质量就业成为立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局、推进高质量发展的重要抓手。基于《中国统计年鉴》和中国劳动力动态调查2012—2018年四期面板数据,利用结构方程模型(SEM)分析了双循环影响我国高质量就业的传导路径及作用机制。研究发现:内、外循环之间的协调互动可以显著促进高质量就业,其效应贡献率为45.15%;双循环所带来的技术进步、产业结构升级、人力资本积累是推动高质量就业的重要渠道,其效应贡献率为54.85%,其中,技术进步发挥的中介效应最强,贡献率为32.56%,产业结构升级和人力资本积累的贡献率分别为4.84%和5.89%。因此我国要充分依托国内超大规模市场优势,继续推动高水平对外开放,提升双循环的互动水平。同时充分发挥技术进步的“牵引器”、产业结构升级的“助推器”以及人力资本积累的“支撑轴”作用,从政策上支持我国在加快构建双循环新发展格局中更好地同步推动高质量就业。

“双循环”新格局下饲料产业经济的结构调整

当前,我国的饲料产业发展面临着国际、国内的双重挑战,推动“双循环”新发展格局,调整饲料产业经济结构,提高现代化发展水平,已成为我国重新塑造饲料产业优势,推动经济实现高质量发展的关键战略方向。本文主要分析了“双循环”新格局下对饲料产业的发展要求,明确了饲料产业经济的结构调整要素,并提出了饲料产业经济结构调整的具体策略,以期提高饲料产业在新时期的发展水平,为提高我国饲料产业的国际竞争力奠定了坚实的基础。

数字经济促进长三角经济双循环实证分析———基于产业结构升级与创新水平的视角

数字经济与地区国内国际双循环是实现我国经济高质量发展的重要战略,为探究二者之间的关系,基于2011—2020年长三角地区41个城市的面板数据进行了实证分析。结果显示:数字经济对国内国际双循的促进效应呈非线性特征,并通过产业结构升级和提高创新水平促进地区国内国际双循环。异质性检验表明:在“宽带中国”示范点和经济发展程度较高的城市,数字经济对双循环起到更显著的促进作用。因此,各地区应加强数字基础设施建设,深化数字技术研发应用,持续培养创新能力,为构建国内国际双循环新发展格局贡献力量。

“双循环”下消费金融对区域产业结构升级影响研究

为了适应新的经济发展要求,中央提出构建以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展格局。论文分析了我国消费金融发展现状,指出了影响区域产业结构变化的主要因素,从而得出消费金融对区域产业结构升级影响的相关建议:扩大消费信贷供给,挖掘和开发下沉客户;丰富信贷产品供给,创新绿色消费金融;加强消费金融政策与产业政策的协调性;加强金融投资的规范和引导,防范金融风险,以促进构建“双循环”新发展格局。

循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型

煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。

“双循环”背景下国内消费对于产业结构的影响

基于国内外经济环境以及形势的变化,习近平总书记提出要推动形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。以国内大循环为主体就是要依托我国巨大的消费市场,从而促进消费规模的扩大与消费结构的升级,从而推动我国产业结构的升级。本文通过文献分析法与实证分析法研究了在此背景下国内消费对于产业结构的影响,研究得出消费规模的扩大与消费结构的升级会促进产业结构升级。因此,我国要以国内大循环为主体,扩大国内消费,促进产业结构的升级,推动经济的快速健康发展。

岩体结构面循环剪切设备和剪切力学特性的研究现状及展望

总结了岩体结构面在循环荷载作用下的力学特性若干重要问题的研究进展,包括4个方面:(1)岩体结构面表面形态信息;(2)岩体结构面循环剪切试验设备;(3)循环剪切试验影响因素;(4)结构面力学特性的描述与表征。在对现有研究成果进行评述的基础上指出了需要解决的问题和今后的发展方向。目前,结构面粗糙度描述缺乏统一的评判标准,在单向剪切中足以模拟地震动荷载的剪切设备仍有待进一步研发,且法向循环加载试验,特别是切向和法向循环荷载耦合剪切试验还有待研究,此外针对循环加载试验,仍缺乏一个完备的理论能够综合考虑所有影响因素;结构面的变形和强度公式如何选择也是一个较难解决的问题。研发新的动态、多自由度循环剪切设备,进行完备的循环剪切变形和强度公式研究是岩体结构面动态剪切问题研究的必由之路。希望本文可为今后的相关工作提供一定的参考和依据。

循环加载下碎石层细观孔隙结构演化分析

列车荷载作用下路基翻浆冒泥的实质是路基土体细颗粒迁移,细颗粒迁移会改变路基上覆碎石层孔隙结构,影响上覆碎石层力学及水力学性质。为此,采用自主研发的路基翻浆冒泥试验模型进行试验,结合X射线计算机断层(computed tomography, CT)扫描技术,分析循环荷载作用下路基土体细颗粒迁移对上覆碎石层细观孔隙结构的影响。结果表明:循环荷载作用下,碎石层孔隙的压缩作用及路基土体细颗粒迁移至碎石层的堵塞作用,不仅改变碎石层面孔隙率的分布特性,还减小碎石层孔隙率及孔隙连通度;孔隙尺寸分布特性不受加载影响,加载前后,碎石孔隙均呈现小孔隙多、大孔隙少的特点,孔隙分布特征曲线满足对数正态分布,但随着循环荷载的施加,碎石层内孔隙总数量减小;孔隙的形状参数(细长比和扁平度)均呈正态分布,细长比随循环荷载作用次数无明显变化规律,而加载后碎石层孔隙扁平度的分布更加均匀;碎石层孔隙具有明显的分形特性,加载前孔隙三维分形维数为2.40~2.50,随着循环荷载的施加,孔隙三维分形维数逐渐减小。

热化学碘硫循环制氢中硫酸分解器结构设计与模拟研究

硫酸分解是影响热化学碘硫循环制氢效率的关键环节。通过数值模拟方法设计了一款满足1 m^(3)/h制氢量要求的中试规模的刺刀式硫酸分解器。首先开展实验测定了Fe_(2)O_(3)催化剂的反应动力学参数,其中指前因子和活化能分别为1.439×10^(7)s^(-1)和125.63 kJ/mol。然后对三种结构形式的硫酸分解器进行模拟对比。结果表明,刺刀式硫酸分解器中“半截面积”内管形式比“半直径”形式具有更强的传热效果,可将分解器预热段长度缩短43.27%,达到相同分解率时催化剂用量减少23%。而结构三在“半截面积”内管形式的基础上向预热段填充SiC小球,进一步优化了预热段传热效果,预热段长度可缩短70.51%,并且SiC小球所引起的压降和能耗增加相对较小。对比发现,当预热段长度为870 mm、催化分解段长度为333 mm时,结构三表现出最佳的经济性能,此时SO_(3)催化分解率达到73.73%,对应H_(2)的理论产率为1.2288 m^(3)/h。当分解器外壁面加热温度降低到860℃时,SO_(3)分解率降至60%,恰好对应H2的理论产率为1 m^(3)/h。该研究可为中试规模硫酸分解器的设计提供参考。

基于多尺寸结构面的循环剪切力学特性及其抗剪强度研究

岩石结构面的抗剪强度具有强烈的尺寸依赖性,开展结构面多尺寸试验对于研究大尺寸结构面力学特性具有重要的理论价值和实践意义。针对过往研究较少的循环作用下结构面力学特性尺寸效应问题,首先基于立方体劈裂试验获得不同粗糙度的近天然岩石结构面,然后运用三维扫描技术获得结构面点云数据,进而采用三维打印技术制作不同尺寸结构面树脂模型,最后,通过倒模法制作试样并进行室内试验,研究不同法向应力下结构面尺寸效应的规律以及不同粗糙度和不同法向应力对结构面抗剪强度的影响。基于黏着摩擦理论-Barton经验公式,提出了一个可以考虑结构面尺寸效应的峰值抗剪强度公式。研究结果表明:岩石结构面的峰值抗剪强度具有明显的负尺寸效应,且峰值抗剪强度的改变对小尺寸大法向应力和大尺寸小法向应力下的结构面更为敏感;低法向应力下的残余剪切强度具有明显的负尺寸效应,而高法向应力下的残余剪切强度随着结构面尺寸的增大,从正尺寸效应变为负尺寸效应。

干湿循环下花岗岩残积土胶结物溶蚀-微结构演化规律与力学行为

花岗岩残积土中的游离氧化铁粒间胶结作用使其具有高结构性和水敏性.因此,在干湿循环过程中,粒间胶结氧化物被溶蚀,残积土表现出结构崩解重组和复杂的剪切变形特性.为进一步研究干湿循环过程中花岗岩残积土中游离氧化铁溶蚀造成的土体组构变化及其对力学性能弱化的影响,进行一系列的宏微观试验以揭示不同干湿循环次数(0、1、2、4)下残积土的复杂力学特性.研究结果表明,随着干湿循环次数的增加,花岗岩残积土的应力-应变关系将由弱应变硬化型逐渐转变为应变软化状态.微观分析表明游离氧化铁会促使黏土颗粒胶结形成团聚体,随着干湿循环的进行其含量逐渐降低最终趋于稳定.此外,原状残积土粒度分布(PSD)曲线呈现明显的双峰,然后在干湿循环或去除氧化铁后转变为单峰曲线.反复干湿循环会削弱残积土的胶结结构特性,进而导致土体出现明显的软化特征.在剪切过程中,残积土首先表现出剪切收缩特性,随后出现明显的扩张趋势.随着干湿循环次数增加,残积土的有效黏聚力逐渐减小,但有效内摩擦角呈现逐渐增加的趋势.干湿循环过程中花岗岩残积土复杂的力学性能特点是不可逆的体积收缩和胶粒含量的变化以及微裂缝发展之间的耦合效应.

含Ag@Ni核壳结构粉体镍基复合涂层的多循环高温摩擦学性能

为了抑制Ag的扩散,采用化学镀方法制备Ag@Ni核壳结构粉体,并利用大气等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层,详细研究核壳结构设计对涂层在高温循环工况下的力学及摩擦学性能的影响。研究结果表明:Ag的核壳结构设计可以提高镍基涂层中Ag与NiCrAlY的界面结合强度,进而显著提高复合涂层的硬度。Ni覆层有效地抑制了Ag在高温摩擦过程中的扩散与耗散。800℃时NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层的摩擦因数仅为0.25,磨损率仅为1×10^(-5)mm^(3)/(N·m),显著低于NiCrAlY-Mo-Ag涂层。同时,Ag的核壳结构设计使得涂层在高温多循环工况下始终保持良好的自润滑性和耐磨性。

宁夏第三排水沟底泥氮循环细菌群落结构特征

底泥是水体氮循环过程的重要场所。为揭示宁夏第三排水沟底泥氮循环细菌群落结构特征,该文在5个采样点底泥理化性质分析基础上,采用荧光定量PCR法测定硝化和反硝化功能基因丰度,并对细菌群落与环境因子进行相关性分析。研究结果表明:除三排起点底泥中pH值为6.96以外,其余点均呈弱碱性。有机碳、铵态氮、硝态氮、全氮和全磷沿沟的空间分布均呈先降低后增高趋势。在硝化菌群落中,AOB amoA基因丰度(3.16×10^(6)~7.95×10^(7)copies/g)远高于AOA amoA(5.62×10^(3)~3.76×10^(5)copies/g);反硝化菌群落中,nirS基因丰度(6.87×10^(7)~9.16×10^(8)copies/g)高于nirK(2.40×10^(7)~3.42×10^(8)copies/g)。泉古菌门是AOA主要优势菌门,变形菌门为AOB、nirK和nirS共有的主要优势菌门。底泥中的氮循环微生物群落结构与环境因素的Spearman相关性分析表明,AOA与铵态氮呈显著正相关(P<0.05),与TOC呈极显著负相关(P<0.001);AOB与pH呈显著正相关;nirS型反硝化菌与pH呈显著负相关;nirK型反硝化菌与TOC呈极显著负相关,三排底泥氮循环功能微生物群落差别较大且受理化因子影响显著。

冻融循环次数对淀粉结构及理化性质影响的研究进展

冻融处理是常用的物理改性方法,在影响淀粉冻融特性的因素中,冻融循环次数是最主要的因素之一。研究发现冻融处理可以提高淀粉的吸油率,导致淀粉晶体结构发生转变,使结晶度增加,而这些变化的形态因素与冻融循环次数呈显著相关。本文总结冻融循环次数对淀粉结构特性和理化性质的影响,通过对冻融循环中淀粉结构和性质的变化为进一步研究改性淀粉提供理论依据。

面向循环寿命最优的电池组串-并混联结构设计方法研究

在电池系统中,由于其单体间不可避免的差异性,使得系统在循环老化速率方面远快于其中单体。而这一老化速率,又同时受到单体间老化分布与模组内串并联结构等多因素的影响。如何在给定模组规模与单体参数分布条件下,通过对组内最优串并混联结构的选取,实现对系统整体寿命的延长,成为亟待解决的关键问题。为此,在经典电池动态模型的基础上添加了对其老化与不一致行为的描述;在此基础上,通过对典型成组结构的老化仿真,与非典型结构的机器学习推衍,实现了对任意拓扑需求下最佳串并组合结构的选取。并结合不同锂离子电池组老化实验证明了方法在寿命预测与最优结构选取方面的有效性。