热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型

建立了热渗透作用下有机污染物在双人工复合衬层中的一维运移模型,利用COMSOL Multiphysics数值软件对模型进行模拟计算并对相关参数进行参数分析。结果表明,即使渗滤液水头h_(w)增大到10 m,双人工复合衬层底部浓度仅增加了4.9%,这表明渗滤液水头对有机污染物在双人工复合衬层中运移的影响较小。当热渗透系数达到5×10^(-11)m~2·K^(-1)·s^(-1)时衬垫系统底部浓度增加了31.5%;热渗透系数k_(T)>1×10^(-11)m~2·K^(-1)·s^(-1)时,在双人工复合衬层的设计中需要考虑热渗透作用的影响。次衬层中土工膜上连接的褶皱长度和漏洞频率对有机污染物在双人工复合衬层中运移的影响则十分显著,褶皱长度由10 m增加到100 m时底部浓度增加了87%。在双人工复合衬层施工中,严格控制次衬层土工膜施工质量,减少褶皱和漏铜的产生,能有效提高衬垫系统的服役性能。

基于节点构形度的自由曲面网壳结构形态优化研究

为获得形式自由且受力性能合理的自由曲面单层网壳结构形态,以单位力作用下的位移响应作为结构连接性能的衡量参数,同时为保证结构曲面的光顺性引入NURBS技术,基于考虑荷载作用的结构节点构形度评价指标,提出了相应的自由曲面结构形态优化方法。将结构控制点的坐标作为优化变量,节点构形度最小值的最大化作为优化目标,综合结构总用钢量、最大节点位移和构件长细比等约束条件,采用遗传算法对结构的曲面形态进行优化。结果表明,节点构形度可以准确反映节点的连接性能,采用遗传优化算法优化结构的曲面形态,可获得杆件以受轴压为主的结构形态,受力模式得到有效改善,受力合理,保证了结构极限承载力及其安全性。

基于超声横波测试的Na基膨润土充填体强度预测模型研究

充填体作为充填采矿法的核心单元,其强度是保障安全开采的重要指标。Na基膨润土的亚甲基蓝吸附量和生坯抗压强度较高,是制备充填体的优质添加剂,然而鲜有其掺量与充填体强度之间关系的研究成果。本文基于超声波测试技术和单轴压缩试验,分析不同Na基膨润土掺量充填体的横波波速、主频幅值、幅值衰减系数、波形分形维数在各龄期的变化规律,结合敏感性分析遴选出对抗压强度变化最敏感的声学参数。建立了不同Na基膨润土掺量下充填体强度的预测模型,并结合显著性检验及对比分析,对强度预测模型进行了验证。研究成果可为开展充填体单轴抗压强度预测的相关理论研究和工程应用提供参考和帮助。

土体颗粒物流动物质点法模拟的弹塑性和非牛顿流体本构模型比较研究

土体颗粒物流动是一种典型的大变形破坏,具有非牛顿流体的流动特征。准确模拟土体颗粒物的流动及冲击过程,对滑坡和泥石流等地质灾害的防治具有重要意义。物质点法是一种无网格粒子类方法,已在各类大变形问题中得到了广泛应用。以往土体颗粒物流动的模拟,通常采用弹塑性本构模型,但缺乏对非牛顿本构模型的模拟分析。本文引入非牛顿本构模型的模拟分析,旨在为土体颗粒物流动模拟提供一种新的方法与思路。非牛顿本构模型的模拟分析是将非牛顿广义Cross模型引入三维物质点法,通过人工阻尼力模拟颗粒间的摩擦力,对土体颗粒物的坍塌、沿斜面滑动以及冲击障碍物等问题进行了动态模拟,研究了其运动全过程,并与弹塑性本构模型的模拟结果进行了对比验证。结果表明,基于非牛顿流体本构模型的物质点法可以较好地模拟土体颗粒物加速、减速到再次稳定的流动全过程及其对障碍物的冲击效应。

单轴压缩下不同饱和度红砂岩横波特征研究

为了研究饱和度对岩石超声波横波传播规律影响,以红砂岩为研究对象,开展不同饱和度下入射频率分别为50、100、200 kHz的超声波横波传播实验,分析饱和度及入射频率对横波声学参数变化规律。结果表明:干燥至饱和状态,横波波速随饱和度增大呈非线性下降趋势,幅值衰减系数随饱和度增大呈非线性递增趋势,均满足三次函数关系,属于高度相关;整体分析发现横波波速受饱和度变化影响大于幅值衰减系数,幅值衰减系数拟合参数能较好反映岩样物理量的变化;基于敏感性及决定系数的综合考虑,建议今后采用100 kHz作为含水砂岩超声波横波测试优势频率。研究成果可为不同饱和度下岩石超声波测试技术发展提供参考。

粗粒含量对红砂岩土静力压实能耗规律影响

为研究粗粒含量对红砂岩土静力压实能量消耗规律的影响,利用自制装置在电子万能试验机上进行了静力压实试验,得到6种不同粗粒含量红砂岩土静力压实试验的压力-位移关系,分析了粗粒含量和压实能量对红砂岩土压实特性的影响。结果表明:在相同的压实能量作用下,当粗粒含量为60%时,红砂岩土产生的压实位移最大;不同粗粒含量红砂岩土应变随单位体积静压功增加而增大,两者符合对数函数关系。

匀速等量堆载的真空联合堆载预压下吹填土工程特性试验研究

针对温州滩涂围垦区吹填土处理难度大、强度低、工期长等问题,在真空-堆载联合预压下,采用5 k Pa/d匀速堆载的方式进行室内模型试验;同时设立真空预压对照组。对真空度、孔隙水压力、表层沉降进行监测并分析变化原因。通过加固后的土体含水率和十字板剪切强度对加固效果进行对比分析。试验结果表明:真空-堆载联合预压处理技术能够又快又好地加固温州吹填土。匀速堆载时真空度、孔压和土体表面沉降有明显变化;但随着时间推移而减弱。加固效果优于真空预压。

双层波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

利用有限元软件ABAQUS分别建立平钢板混凝土组合剪力墙与双层波纹钢板混凝土组合剪力墙有限元模型,对2种钢板混凝土组合剪力墙在低周往复荷载作用下的受力机制及滞回性能进行对比分析,验证波纹钢板代替平钢板的合理性。通过对4种波纹尺寸不同的钢板混凝土组合剪力墙进行对比分析,研究波纹直径与波幅对组合墙体抗震性能的影响规律。结果表明:将波纹钢板代替平钢板,能显著提升墙体的承载能力、耗能能力与整体刚度。波纹直径较小、钢板波折次数较多的组合剪力墙承载能力更强;波纹直径较大、钢板波折次数较少的组合剪力墙整体刚度较强。波幅等于半径的波纹钢板剪力墙具有更强的承载能力和耗能能力,整体抗震性能较好。

考虑时间效应的加筋土挡墙筋材内力解析法与数值法

土工合成材料是一种非线性的弹塑性材料,其长期刚度受到加载时间、应变、环境温度等因素的影响。基于非线性弹性理论,推导了估算工作应力状态下竖直加筋土挡墙潜在破坏面筋材拉力的全量计算方法。并在此基础上以竖直土工合成材料加筋土挡墙为研究对象,结合土工合成材料长期蠕变刚度的表达式,提出了考虑时间效应时估算直立加筋土挡墙筋材内力的解析法表达式。另外还提出一种模拟筋材刚度随时间变化的数值法,将数值法与解析法筋材拉力进行对比分析,能看出两者均能反映筋材最大拉力随工作年限增长逐渐降低,且两者具有较好的一致性。

近场波动对钢筋混凝土框架结构地震响应的影响

采用一维化时域方法将地震波动转化为等效节点荷载,通过三维黏弹性人工边界单元模拟远场地基辐射阻尼,建立基于刚性地基假定和考虑近场波动的三维钢筋混凝土框架结构有限元模型,对比内力和位移动力时程响应。研究表明:考虑近场波动使钢筋混凝土框架结构自振周期变长;与刚性地基假定相比,在观测点处,梁端弯矩幅值增大,轴力幅值减小,剪力幅值改变;柱端弯矩幅值减小,轴力幅值增大,剪力幅值也存在差异;顶点位移和层间位移均衰减。

微塑料断面分布的不均一性——以赣江水域赣州段为例

塑料由于其优异的性能被广泛的应用于生产生活,然而其在环境中不易降解,这导致环境当中存在着许多微塑料,可能造成潜在的生态环境风险。因此,明确水体当中微塑料的丰度并对其进行风险评估对于降低微塑料带来的安全问题有着至关重要的作用。然而,此前关于流域内微塑料丰度的研究多停留于河流表层水体的研究,忽略了水平方向取样点位以及取样深度对微塑料分布造成的影响,所得出的结论代表性不足。赣江是长江中游的主要支流,在赣州城市区段的代表断面处取样分析,横向与纵向相结合分析了该断面处微塑料的丰度、颜色形态、粒径、聚合物情况的变化情况,并通过生态风险指数法计算了微塑料风险等级。结果表明:该代表断面微塑料丰度为0.25-0.35 pieces∙L^(-1),表层水、中层水和底层水的平均微塑料丰度分别为2.65、2.03和0.91pieces∙L^(-1),微塑料丰度横向范围表现处越靠近河岸处越大,纵向范围随着取样深度的增大而减小;微塑料主要形状为纤维和碎片,以黑色为主,粒径范围在0.125-3.000 mm的微塑料的占比超过94%;集合种类为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二脂和聚氯乙烯;研究区域微塑料潜在风险等级为Ⅱ级。总体而言,赣江赣州城市段河流微塑料丰度在横向和纵向分布上是不均匀的,污染程度总体而言相对较轻。该研究将促进对城市水体当中垂直领域微塑料分布特征的理解,对其他水体流域开展微塑料的相关调研具有指导意义。

基于AP法的单层球面网壳结构地震倒塌破坏分析

在地震作用中,结构的薄弱部位构件可能会先发生初始失效,并导致结构在之后的地震中发生倒塌破坏。为研究在杆件初始失效下单层网壳结构的抗连续倒塌性能,通过增量动力分析方法(IDA法)确定网壳结构薄弱区域分布规律及结构的动力响应,引入最大响应参数(应力、塑性应变、等效塑性应变等)杆件作为初始破坏杆件,采用备用荷载路径法(AP法)分析剩余结构在之后的地震作用中产生的动力响应。结果表明:单层网壳结构地震薄弱区处于底部区域,且受地震影响较大。在地震作用下,处于薄弱区域的杆件初始失效会使结构节点最大竖向位移、塑性杆件比例、总应变能等结构响应参数急剧增大,并且加速了结构的凹陷。由于杆件的初始失效,其两端节点发生较大塑性,周围杆件塑性发展明显,应重点关注处于地震薄弱区的杆件,该区域杆件若发生初始失效将对结构产生影响较大。

一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器及其性能分析

为解决传统剪切型金属阻尼器耗能形式单一,剪切腹板易过早发生局部屈曲的问题,设计了一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器。该阻尼器主要由剪切腹板和防屈曲耗能件组成,防屈曲耗能件分布于剪切腹板两侧,上下两端与固定架相连。为考察其耗能和防屈曲能力,本文以传统的剪切型阻尼器试验模型为参考,利用ABAQUS有限元分析平台建立了14组阻尼器数值模型,分析了防屈曲耗能件的截面形状、使用材料的类型及与固定架间的连接方式等对阻尼器性能的影响,并采用刚度退化系数和等效黏滞阻尼比为评价参数衡量新型阻尼器的抗震性能。结果表明,设置了防屈曲耗能件的新型阻尼器其剪切腹板的最大面外位移与传统阻尼器的比值低于1/4,防屈曲耗能件与剪切腹板的最大屈服位移比超过3∶1,可以有效防止剪切腹板过早发生屈曲,具备多阶段耗能的能力。相比于传统无防屈曲耗能件剪切型阻尼器,此类阻尼器耗能能力强、滞回性能稳定、具备较好的抗震性能,可以满足实际工程结构的抗震设计要求。

多频次爆破扰动对倾倒式危岩体稳定性影响分析

危岩体主控结构面岩桥段岩石有效发挥其抗拉或抗剪性能是维系倾倒式危岩体稳定的关键,而岩桥段岩石力学性能常因工程爆破扰动而劣化,导致危岩体稳定性持续降低。首先,基于极限平衡理论考虑衰减后的爆炸应力波对危岩体稳定性影响,构建倾倒式危岩体稳定性评价方法;其次,通过Lemaitre等效原理得到爆破荷载作用下岩桥段岩石细观累积损伤变量,根据岩石有效抗拉面积弱化得到抗拉强度劣化方程并通过试验结果进行验证;最后,根据抗拉强度劣化方程对危岩体稳定性评价方法进行修正,依托工程算例分析相关敏感参数对危岩体稳定性的影响。研究结果表明:频繁的爆破扰动会使主控面的力学性能劣化,危岩体随爆破强度的增大、爆炸应力波传播距离的减小,岩桥段岩石力学性能劣化加剧,其自身的稳定性系数衰减趋势增大且爆炸产生对危岩体的倾倒荷载相较于岩体力学性能劣化更为敏感。

水土环境中镧污染治理研究进展

概述了La在水土环境中的来源、转移及其造成的环境污染问题,总结了水土环境中La污染治理技术的研究现状,结合实例分析比较了物理法、化学法、生物法及耦合技术等常用治理手段的优缺点,就复合污染和持续发展的问题,提出了今后研究方向应该兼顾经济和环境效益,结合各技术的优点,更好地进行La污染治理。从实际工程中的研究缺口和理论需求设计的角度对La污染治理的发展方向作出展望,旨在为La污染提供研究思路。

UV/H2O2-生物活性炭工艺控制消毒副产物进展

针对水环境中存在的天然有机物(NOM),经过消毒工艺会产生消毒副产物(DBPs)的情况,叙述了UV/H2O2和BAC的工艺现状及其作用原理、UV/H2O2-BAC联合工艺对有机物的去除和DBPs的控制效果,总结了对该联合工艺的现存问题和发展趋势。认为UV/H2O2-BAC联用工艺可以最大限度地发挥有机物的去除效率和DBPs的控制效果,UV/H2O2和BAC之间存在某种协同作用,使得UV/H2O2-BAC联合工艺的处理效果大于2种单独工艺之和,降低了水处理厂运行成本,改善了出水水质、UV/H2O2-BAC联用工艺作用机理和作用效果仍存在较多空白,需要研究学者进行深入研究,UV/H2O2-BAC联合工艺的研究与改进,可以为未来各种水源水的处理提供的一种重要的处理方案。

超声纵波在孔隙砂岩中的传播特性实验

为了深入研究不同入射频率下超声波纵波在砂岩中的传播特性,以灰、红、褐砂岩为研究对象,开展了基于50 kHz、100 kHz、200 kHz、500 kHz和1000 kHz入射频率的超声波纵波测试。提取纵波波速、幅值衰减系数、主频幅值、波形能量这些声学参数,结合入射频率和砂岩孔隙率进行传播特性的相关性分析。结果表明,在3种砂岩中,纵波波速随入射频率增大呈非线性增长趋势,砂岩种类不同,波速增长规律也不同;波形能量和主频幅值随入射频率呈指数关系降低;灰、红砂岩纵波波速随孔隙率越大,下降速率越大,褐砂岩在同级孔隙率下波速差异性明显。建立了基于3种砂岩的入射频率和幅值衰减系数的回归方程;基于200 kHz的入射频率,建立了砂岩孔隙率于波形能量的回归方程,实际测试中建议采用200 kHz作为入射频率,可较好兼顾检测的灵敏度和探测距离。研究成果为建立声学参数与砂岩抗压强度之间的内在联系提供了更多数据支撑,为实际物探测试中超声波入射频率的选择提供参考。

红砂岩土与建筑渣土混合料路用性能研究

文章分别对红砂岩风化土、建筑渣土的物理力学性质进行了室内研究,对两者混合制成不同配合比的试件进行筛分和重型击实试验,对击实后试件进行承载比(CBR)试验,并通过得到的CBR值计算对应的回弹模量参数。结果表明,混合料随着建筑渣土掺入率增加,最佳含水率不断减少,最大干密度先增后减,混合料在建筑渣土掺入率为60%时得到的CBR值和回弹模量最大,在红砂岩土中掺入一定比例的建筑渣土,可以使材料的路用性能提高。

不同含水率与剪切速率下超固结红砂岩粗粒土的剪切特性研究

为研究不同含水率和剪切速率下超固结红砂岩粗粒土剪切特性,利用Shear TracⅢ大型直剪仪对其进行固结排水剪切试验,研究含水率和剪切速率对不同超固结比土体剪切特性的影响规律。结果表明,不同超固结比的红砂岩粗粒土剪切特性在初始剪切阶段有很大的不同,正常固结土会先产生剪缩,而超固结土会产生不同程度的剪胀。随着含水率的增加,超固结土体的剪切变形特性由不同程度的剪胀现象转为剪缩;随着剪切速率的增加,土体的剪切变形特性由剪缩转变为剪胀;随着超固结比的增大,土体会逐渐产生剪胀现象。超固结比越大的土体,其抗剪强度越大,含水率和剪切速率对土体的剪切特性影响越小。在相同的超固结比下,随着含水率的升高,其抗剪强度呈先增后减的趋势,当含水率为8%时,抗剪强度最大;随着剪切速率的增加,剪胀效应越明显,抗剪强度呈先减小后增大的趋势。在剪切过程中,土颗粒间不同的移动方式,会影响剪切带的形成,从而导致产生不同的剪切特性。

聚乙烯醇纤维增强水泥稳定砖混再生骨料力学性能研究

为研究聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)增强水泥稳定砖混再生骨料的力学性能,以PVA纤维长度、PVA纤维掺入量、水泥掺入量、砖砼比为变量,分别设置4个水平,通过正交试验法研究材料的基本力学性能,利用极差分析、方差分析法探讨各因素对砖混再生骨料力学性能的影响。结果表明,再生骨料粒形差,孔隙、裂缝较多,与天然骨料的表观密度、吸水率、压碎值相差较大;PVA纤维长度和掺入量对无侧限抗压强度影响不显著,PVA纤维长度、水泥掺入量、砖砼比对抗劈裂强度影响特别显著。各因素最佳水平配合比为:PVA纤维长度为9 mm、PVA纤维掺入量为0.3%、水泥掺入量为7%、砖砼比(质量比)为0。该研究验证了PVA纤维增强水泥稳定砖混再生骨料作为底基层材料的可行性,为再生骨料在公路工程中的综合利用提供了理论依据。