最新刊期

    • “在土质边坡稳定性监测领域，研究人员利用有源波导系统和声发射技术，揭示了土体剪切过程中AE信号特征的演化规律，为滑坡预测预警提供理论依据。”

      吴鑫,刘永红,王雪梅,张满

      DOI：10.12454/j.jsuese.202300583
      摘要：土质边坡稳定性监测技术在近年来获得了较大发展，但滑坡体内部剪切过程监测和潜在风险感知仍然存在不少困难。因此利用有源波导系统和声发射（Acoustic Emission，AE）技术研究了土体在不同剪切条件下的AE信号特征演化规律。研究表明，振铃计数随剪切位移增加而迅速增大，并随含水率的增加呈幂函数减小；能量随着剪切位移加大呈现缓慢增加趋势，且含水率低、加载速率快的土样释放声发射能量更大；b值随剪切位移先降低后平缓，宏观破坏发生后b值逐步稳定，而含水率与其呈负相关。此外，试验还揭示了AE信号的多因素演化规律，在振铃计数-b值空间中，随含水率的降低特征向量逐次向右下方移动，即低含水率试样总是具有更低的b值和更大的振铃计数；在振铃计数-能量空间中，随含水率增加结果分布逐次向右上角移动，即能量和振铃计数同时增大；加载速率对结果分布形态亦有一定影响，且剪切速率越大类间分离度越高。以上研究成果可为声发射技术在土质边坡滑动预测预警中提供特征指标选取的理论依据。  
      关键词：土体剪切;加载速率;含水率;声发射;特征参数   
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      更新时间：2024-09-30
    • “攀枝花阳光隧道工程研究，揭示了隧道开挖对围岩和结构的影响，为隧道安全施工提供科学依据。”

      杨春山,魏立新,王雅甜,李亚东,马辉

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400156
      摘要：依托攀枝花阳光隧道工程，构建1：40比例尺的模型试验装置，开展隧道破除抗滑桩进洞模型试验，探究隧道开挖扰动下围岩、结构的力学响应特征。以此为基础，借助数值法建立三维精细模型计算，与试验结果对比分析，进一步阐析转换结构受力特性、既有敏感建筑物的影响特性，且理清围岩塑性变形规律及潜在破坏机制。研究结果表明：隧道开挖破除抗滑桩影响下，围岩主要发生沉降及伴随着沉降的侧移，位移在掌子面到达前明显增加，通过后逐渐趋于稳定；隧道开挖诱发的坡面最大位移为1.19mm，围岩受隧道建设影响可控。隧道开挖诱发应力扰动重分布，局部围岩自重应力调整促使隧道-围岩接触压力与应变增大，浅覆土区最大压力增加28.3%，最大应变增加58.28×10-6。隧道开挖除受到瞬时变形影响外，还存在明显的时间效应，表征出了软岩变形的滞后性。隧道开挖扰动扩散衰减且传递至转换结构，使其发生挠曲变形，最大应变为隧道结构最大值的30%，与掌子面距离呈反相关，并在抗滑桩截断时出现应变突增，具有瞬时变形特性，对既有边坡支挡的影响主要在截断抗滑桩两侧相邻桩范围。截断抗滑桩受隧道开挖影响很小，既有边坡稳定系数均大于1.35，处于整体稳定状态，结合围岩和隧道结构响应特性可判断，设计的转换结构可有效抑制截断抗滑桩隧道开挖力学扰动，保证隧道安全实施。隧道开挖过程邻近既有建筑主要经历微小变形段→变形显增段→变形缓增段→变形稳定段；空间错层双线隧道薄弱处在两者连线上部隧道拱腰位置，在施工中应重点防治斜上方隧道拱腰处的塑性破坏。  
      关键词：山岭隧道;破除抗滑桩;转换体系;开挖扰动;受力变形;模型试验;数值模拟   
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      更新时间：2024-09-30
    • “在建筑安全领域，研究团队通过火灾和冷却试验，揭示了钢筋混凝土梁的抗弯性能变化，为火灾后结构评估提供了新方法。”

      刘才玮,杨蒙,李康,高旭阳,苗吉军

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400671
      摘要：为研究受火钢筋混凝土梁的抗弯性能，对12根钢筋混凝土梁进行了火灾试验和不同冷却方式后的静载试验。观察记录了试件的表观变化、温度曲线、试件破坏模式、荷载-挠度曲线、混凝土应变变化以及各项力学性能指标。在试验结果的基础上，分析了各研究变量对力学性能的影响，并提出了不同冷却方式下钢筋混凝土梁受弯承载力计算方法。研究结果表明：喷水冷却相较于自然冷却，对试件造成的损伤和剥落现象更为严重；此外，喷水冷却的降温过程更为迅速和陡峭；大部分试件均表现为典型的受弯破坏。然而，受火时间达到120 min的喷水冷却试件可能展现出脆性破坏的特征；随着受火时间的延长，试件的承载力和初始刚度均出现了显著的下降，分别下降了27%和52%；与保护层厚度20 mm相比，保护层厚度30 mm的初始刚度大幅度降低，降幅在18%以内；冷却方式的选择对钢筋混凝土梁的力学性能指标产生了显著影响。特别是喷水冷却方式，相较于自然冷却，其导致的承载力下降可达9%；提出了不同冷却方式下钢筋混凝土梁的受弯承载力的计算式，可以为实际工程提供理论依据。  
      关键词：钢筋混凝土梁;自然冷却;喷水冷却;力学性能;受弯承载力计算   
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      更新时间：2024-09-30
    • “在建筑工程领域，研究者通过实验和声发射技术，揭示了钢纤维掺量对超高性能湿喷混凝土力学性能的显著提升，为材料优化提供了新思路。”

      刘振威,魏凯,石丹丹,张国志,陈飞翔,陈徐东

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400548
      摘要：为研究钢纤维掺量对超高性能湿喷混凝土（UHPSC）力学性能的影响，对四种不同体积掺量的（0%、0.5%、1.0%、1.5%）UHPSC立方体试件开展了轴压和劈拉试验。结合声发射（AE）和数字图像相关（DIC）技术，探究了UHPSC试件在压缩和拉伸静载工况下的破坏特征。结果表明：UHPSC试件的抗压强度和劈裂抗拉强度均随钢纤维掺量的增加而增大，最大分别提高了77.0%和63.8%；钢纤维的掺入会延后试件局部应变集中带的形成，同时也会改变裂缝的扩展路径，使试件在受压过程中裂缝由边缘向内部扩展，劈拉过程中裂缝从上侧向中部扩展；最大主应变均在试件表面裂缝处，以局部应变集中带的形式出现；试件在压缩和劈拉过程中的声发射振铃计数分别呈现出四阶段和三阶段的变化规律；试件在破坏时，累计振铃计数和累计能量急剧增长，b值显著降低至1.0以下；随着钢纤维掺量的增加，剪切裂纹占比增大；基于声发射累积振铃计数定义的峰前损伤变量，所建立的损伤演化模型能够实现对不同钢纤维掺量UHPSC损伤的定量分析。  
      关键词：超高性能湿喷混凝土（UHPSC）;钢纤维;抗压;劈裂抗拉;声发射;数字图像相关   
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      更新时间：2024-09-30
    • “在建筑领域，研究人员采用风积沙粉替代水泥，显著提升了混凝土的微观力学性能，为固废材料的高效利用提供了新思路。”

      李越,王海龙,维利思,郭皓隆,马扩,云振军

      DOI：10.12454/j.jsuese.202300902
      摘要：针对风积沙在大掺量替代河砂的情况下会导致混凝土力学性能下降的问题，本文采取以废治废的思路，将风积沙磨细制备风积砂粉，随后以10%、20%、30%替代风积沙混凝土中的水泥，并通过纳米压痕试验与压汞试验（MIP）探究风积沙粉对风积沙混凝土微观力学性能的影响及提升机理。结果表明，在掺入风积沙粉后，风积沙混凝土的微观力学性能得到较大提升；20%风积沙粉相比其它掺量，对风积沙混凝土界面过渡区（ITZ）的压痕模量与硬度提升最为明显，使二者平均值分别提升了19.9%与25.9%，且从水化物相的压痕模量、硬度及体积分数来看，20%的风积沙粉使风积沙混凝土ITZ的水化物相的模量及硬度均得到较大提升，低密度C-S-H凝胶及孔隙含量减少，高密度C-S-H凝胶与CH含量上升，进而促使风积沙混凝土内部>100nm的孔隙体积分数减少，<100nm的孔隙体积分数增多，优化了低碳混凝土的孔隙结构，使界面过渡区产生缩进现象，厚度减少10μm，导致微观力学性能提升。该研究为固废材料在混凝土中大掺量的使用及以废治废提供了新思路、新见解。  
      关键词：风积沙;风积沙粉;微观力学性能;界面过渡区   
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      更新时间：2024-09-30
    • “在桥梁抗震领域，研究者提出了一种新型自复位桥墩，通过有限元分析验证了其优越的抗震性能和快速恢复能力，为桥梁设计提供了新思路。”

      彭涛,王军文,郝玉军,李春雨,李勇,郭进

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400013
      摘要：为顺应韧性抗震设计理念新要求，提高预制拼装桥墩抗震性能和震后功能快速恢复能力，提出一种新型功能可恢复的塑性铰区扩大截面预应力混凝土摇摆自复位桥墩。基于OpenSees有限元分析软件，建立该桥墩的数值计算模型，在验证模型可靠性基础上，研究新型桥墩抗震性能以及耗能钢筋配筋率、上部和底部预应力筋有效预应力等参数的影响；从能量角度出发，提出摇摆自复位桥墩抗力韧性评价方法，分析以上设计参数对新型桥墩抗力韧性的影响。结果表明：新型桥墩的滞回曲线呈现饱满“旗帜型”，捏缩效应显著，残余偏移比小于1%，具有良好自复位能力和可修复性；其侧向承载力和位移延性相较于整体式钢筋混凝土桥墩分别增加80%和20%以上，具有更好的抗震性能；综合承载力、耗能能力以及复位能力，当新型桥墩耗能钢筋配筋率在0.5%~0.6%，上部、底部预应力筋有效预应力分别为484、646 MPa时桥墩抗震性能达到最优；所提出的抗力韧性评价方法能准确判别摇摆自复位桥墩不同阶段的抗力韧性。  
      关键词：预应力混凝土桥墩;摇摆自复位;功能可恢复;抗震韧性   
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      更新时间：2024-09-30
    • “在深空探测领域，科学家们致力于实现资源原位利用，以减少对地球资源的依赖。NASA等机构在资源表征、原位产品生产等方面取得显著进展，为未来深空任务提供关键支持。”

      奚邦禄,祁麟,蒋明镜

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400130
      摘要：人类经过广泛的空间探索后，深空探测逐渐向可持续、可负担的方向发展，其关键在于定位、提取并利用太空中存在的能源与资源，转换为深空探测或基地建设等任务中所需要的关键能源与产品，以最大程度降低探测任务对地球资源的依赖，即深空资源原位利用（ISRU，In Situ Resource Utilization）。自2005年NASA的ETDP计划将月球资源原位利用列入其中后，国内外众多学者开展了深空资源原位利用技术的研究，包括资源表征与映射、原位消耗品生产、土木工程建设、原位能源生产与存储、环境资源利用、ISRU模拟现场试验6个方面，取得了一系列丰富的成果。为此综述了国内外深空资源原位探测技术的发展现状，尤其是美国NASA在深层资源表征与映射、原位资源获取以及氧气、氢气、无水月壤混凝土等原位产品生产、能源生产与存储等方面发展的较为成熟的技术和试验设备，初步探讨深空资源原位利用中尚存在的科学问题及发展趋势，为我国深空原位资源利用技术的研究和发展提供参考。  
      关键词：深空资源;原位资源利用;月球基地;月壤   
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      更新时间：2024-09-30
    • “在西南河谷地区，堆积体稳定性对水电工程至关重要。本文基于地质演变分析，反演强度参数，确保了拉哇水电站坝区堆积体的安全。”

      韩建华,陈菲,谢晨希,叶成林,邓建辉

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400630
      摘要：大型堆积体在西南河谷地区十分常见，对水电工程坝址选择、枢纽布置、施工与运营安全均存在重要影响。堆积体属于粗颗粒土，其强度参数对堆积体稳定性评价和治理设计十分重要。但是，由于堆积体中岩块尺寸大，其强度参数很难通过试验确定。基于堆积体稳定状态，采用反分析确定堆积体强度参数，进而进行治理设计的方法在工程上应用广泛。因此，如何判定堆积体在各种工况下的稳定程度是分析与设计取得成功的关键因素。本文介绍了一种基于堆积体地质演变分析方法。以金沙江上游拉哇水电站坝区Ⅷ号堆积体的地质调查与地质测年成果为基础，对其形成与演变历史进行了详细分析，定性评价其在各种工况下的稳定状况，并以此为基础反演堆积体和基覆面的强度参数，评价抗滑桩治理后堆积体在施工和运行期安全系数。结果表明，堆积体位于干热河谷，强透水，无滑带，无地下水，也无泉眼，短暂状况对其稳定影响很小；堆积体与下游特米滑坡坝同期形成，时间~ 4.0 ka BP，诱发因素是地震。虽然部分堆积体进入河床，但是并未完全堵江；上游错拉堰塞坝同期发生首次溃决，为特米堰塞湖提供了沉积物源。早期沉积物以粉质粘土为主（Q1-2层），~ 1.51 ka BP上游错拉堰塞湖大溃决在Q1-2层之上沉积了Q1-3粉细砂层。该沉积至~ 1.4 ka BP特米堰塞湖完全溃决为止；~ 0.71 ka BP，区域地震导致堆积体表层局部崩塌，堆积于河滩冲积细砂层之上，此后堆积体形貌未出现明显改变；施工前堆积体形态规整，无变形迹象，堆积体整体稳定性良好，仅在偶然状况下堆积体局部处于临界稳定状态；白格堰塞湖洪水刷脚后，堆积体未出现明显的变形与破坏迹象，稳定状况并未发生根本性改变；基于堆积体稳定状态的定性分析，反演的堆积体和基覆面的抗剪强度分别为80 kPa，28.5°和90 kPa，27.5°；经抗滑桩治理后，堆积体在各种状况下的安全系数均满足规范要求，且有一定的安全裕度。  
      关键词：金沙江上游;崩塌堆积体;地质测年;成因与演变;加固安全评价   
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      更新时间：2024-09-30

    • 改进PSA的3维WSN定位算法 增强出版 AI导读

      “在无线传感器网络定位领域，IPLA算法通过改进PSA算法，有效降低定位误差，提升定位精度。”

      余修武,张正凌,刘永

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400314
      摘要：针对传统3维DV-HOP定位算法在定位无线传感器网络节点中存在定位误差高、不稳定等问题，提出一种改进PSA的3维WSN定位算法，即IPLA算法。首先，在获取最小跳数过程中，IPLA算法采用双通信半径细化跳数，以降低误差；然后，在获取最优跳距的过程中，建立融合距离加权系数的目标函数，并设计改进的PSA算法（IPSA）求解最优跳距。使用混沌映射改进PSA算法搜索种群初始化，提高算法迭代能力以及减少拓扑结构改变产生的距离估计误差；最后，在获取未知节点过程中，建立含权重的目标函数，再次采用改进的PSA算法获取最终估计坐标，以提升寻优速率并降低定位误差。在不同场景中，将提出的IPLA算法与传统3维DV-Hop算法及其他算法进行算法迭代性能、定位误差仿真对比实验，结果表明IPLA算法具有更低的归一化误差、更好的寻优曲线。IPLA算法在降低无线传感器定位误差方面具有较好的效果及更好的收敛性能。  
      关键词：无线传感器网络;3维WSN定位;混沌映射;双通信半径   
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      更新时间：2024-09-29
    • “在生物材料领域，黄河泥沙与海藻酸钠结合，提升了石英砂砖的强度和耐久性，开辟了新材料研究新方向。”

      原华,李瑾,沈文博,苏忠胜,韩智光,朱想

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400477
      摘要：近年来利用生物胶结生成的“生物砖”引起人们的关注，然而生物砖在特殊环境下的耐久性问题尚缺少深入认识。本文将黄河泥沙引入到酶诱导碳酸钙沉积（EICP）和海藻酸钠制作石英砂砖的过程中。通过正常环境、酸性环境、干湿及冻融循环下的强度、吸水性和扫描电镜测试，分析黄河泥沙掺入对石英砂砖性能的影响。结果表明：海藻酸钠掺入对EICP处理石英砂砖强度的提高不仅仅源于碳酸钙含量的增大，还受到砂砖内部结构及碳酸钙沉淀晶体形态的影响。所掺黄河泥沙粒径愈小，海藻酸钠+EICP固结石英砂砖的抗压、抗折强度愈高；黄河泥沙的掺入最高可将砂砖的抗压、抗折强度分别提升1.09和0.97倍，砂砖对干湿、冻融及酸性环境的适应能力更强。海藻酸钠为Ca2+的沉淀提供成核位点，碳酸钙在海藻酸大分子网格中生长；黄河泥沙被碳酸钙结晶和海藻酸钙凝胶包裹，形成“海藻酸钙凝胶-碳酸钙-黄河泥沙-石英砂”的四相单元结构，颗粒之间粘聚力增大，结构更为致密。  
      关键词：生物砖;酶诱导碳酸钙沉积;黄河泥沙;海藻酸钠;干湿;冻融循环   
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      更新时间：2024-09-27
    • “在风电领域，专家提出了基于直流电压动态时间尺度的小信号稳定性判据，简化了分析过程，为直驱风电场经柔直并网系统稳定性问题提供了解决方案。”

      李乔,吴林林,王潇,杜文娟,王海风

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400593
      摘要：基于直驱永磁同步风力发电机（PMSG）的直驱风电场经柔性直流输电（柔直）并网时，可能会引发小信号振荡失稳。这种失稳通常是由于PMSG和柔直之间的相互作用引起的，同时也与系统的传输功率和线路连接电抗相关。为了分析直驱风电场经柔直并网系统的小信号稳定性及其与PMSG输出有功功率、线路连接电抗以及PMSG与柔直的控制参数之间的关系，传统方法多采用特征值分析，但该方法较为复杂，计算工作量大，且结果不够直观。为此，本文提出了一种基于直流电压动态时间尺度的小信号稳定性判据，以简化分析并降低计算量。首先，建立了系统在直流电压动态时间尺度下的小信号降阶模型，捕捉了系统的关键动态特性；然后，在此基础上应用劳斯-赫尔维茨稳定判据，推导出系统的小信号稳定判据。该判据通过PMSG的最大输出有功功率和系统最大线路连接电抗来表达，明确展示了PMSG输出有功功率、线路连接电抗及PMSG与柔直控制参数对系统小信号稳定性的影响。推导的小信号稳定判据揭示了当增加PMSG输出有功功率或/和线路连接电抗时，直驱风电场经柔直并网系统存在振荡失稳的风险。最后，为了验证所推导小信号稳定判据的有效性，本文通过单台和多台PMSG经柔直并网系统的数值算例分析。结果表明，虽然所推导的小信号稳定判据与全阶模型相比存在一定误差，但其计算过程简单、易于理解，并能清晰揭示关键因素对系统小信号稳定性的影响。  
      关键词：小信号稳定判据;直驱风机;柔直;直流电压动态时间尺度;线路连接电抗   
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      更新时间：2024-09-27
    • “在桥梁工程领域，最新研究揭示了钢壳-混凝土组合索塔截面构造的优化方法。通过滞回试验，比较了加劲肋-钩筋截面与隔舱式截面的性能，分析了约束效应的影响，并探讨了钩筋直径和钢壳厚度对结构性能的作用。研究指出，双向均衡约束的隔舱式截面表现更佳，钩筋直径增加可提高位移延性，而钢壳厚度对延性的影响具有双重性。”

      武建立,梁桓玮,许春荣,林昱,夏富友,闫鹏帆,赵灿晖

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400576
      摘要：为优化钢壳-混凝土组合索塔截面构造，本文基于加劲肋-钩筋的截面形式进行了滞回试验，对比了加劲肋-钩筋截面与隔舱式截面的滞回性能及破坏特征，基于约束混凝土本构分析了截面形式对约束效应的影响规律，其后采用有限元软件探讨了钩筋、钢壳厚度对结构滞回性能的作用机理。研究结果表明：加劲肋-钩筋截面与隔舱式截面中混凝土所受约束效应处于同一水平，两类型试件的滞回承载力与位移延性相当；相较于单向强约束的隔舱式截面，双向均衡约束的隔舱式截面具有更好的滞回性能；当加劲肋—钩筋截面钩筋的直径由16 mm提升至32 mm，结构的位移延性系数由2.76增大至3.59，但承载能力基本保持不变；截面钢壳厚度的提升对结构的延性影响存在两面性，钢混面积比低于3.67%时钢壳厚度的提升能有效增大结构延性，但在钢混面积比大于3.67%后效果则相反。  
      关键词：桥梁工程;斜拉桥;组合结构;索塔;滞回试验   
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      更新时间：2024-09-25
    • “在建筑材料领域，研究者深入探讨了高温对SiO2气凝胶水泥基复合材料性能的影响，揭示了其在极端环境下的性能变化规律，为高温环境下材料应用提供了科学依据。”

      于本田,罗国栋,杨玉祥,王永刚,郭月霞,周玉龙

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400546
      摘要：为研究高温对SiO2气凝胶水泥基复合材料性能的影响，开展了经历不同高温后的SiO2气凝胶水泥基复合材料试件的外观、质量损失、抗压强度、导热系数的测试，分析了不同温度、受火时间和冷却方式对SiO2气凝胶水泥基复合材料性能的影响规律。采用X射线衍射（XRD）、核磁共振（NMR）和扫描电子显微镜（SEM）测试了水化产物、孔结构与微观形貌，阐释了高温后SiO2气凝胶水泥基复合材料的性能演变机理。研究结果表明：随着作用温度的升高，质量损失随之增大、抗压强度随之减小，导热系数先减小后增大。高温作用后自由水、化学结合水散失以及试件开裂剥落引起质量损失；砂粒、气凝胶与水泥浆体热膨胀差异性、蒸汽压力导致孔结构粗化及微裂缝延伸和水化产物分解使强度降低；SiO2气凝胶体积收缩及内部孔隙塌陷导致导热系数先减小后增大。SiO2气凝胶水泥基复合材料的抗压强度与导热系数随受火时间增长而降低，采用喷水冷却的试件抗压强度与导热系数均低于自然冷却试件。  
      关键词：SiO2气凝胶;高温;抗压强度;导热系数;孔结构   
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      更新时间：2024-09-25
    • “在再生混凝土领域，研究者通过纳米材料增强再生骨料裹浆搅拌方法，显著提升了混凝土的力学性能和耐久性，为高效安全应用提供了新思路。”

      张珅侨,俞家珺,李浩雄,张征,张明明,王文海

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400558
      摘要：优化处理再生骨料可以有效改善再生混凝土的性能，促进其高效和安全应用。本研究采用普通搅拌和纳米材料增强再生骨料裹浆搅拌方法制备了9组不同Nano-SiO2 （NS）含量的再生混凝土，测试了其工作性能、抗压强度、电通量值和抗冻性能，并采用NMR和SEM揭示了NS含量和搅拌方式对再生骨料混凝土界面过渡区和孔结构的影响机理。结果表明：NS可显著增加浆体黏度，增强再生粗骨料的裹浆能力，适量NS的加入有利于改善再生混凝土力学性能和耐久性能。但NS掺量超过0.8%后，其掺量对混凝土界面过渡区和孔隙结构的影响趋于稳定，甚至NS的团聚现象会不利于其力学性能与耐久性能的发展。此外，与普通搅拌方法相比，NS裹浆再生骨料搅拌方法配制的混凝土力学性能、抗渗性能和抗冻性能更优，其冻融后的质量损失和相对动弹性模量损失均低于普通搅拌方法配制的混凝土。微观结构测试表明，NS裹浆再生骨料搅拌方法配制的混凝土有害孔数量比普通搅拌方法配制的混凝土更少，且其新生成界面过渡区的质量更优。  
      关键词：纳米增强;再生骨料裹浆;再生混凝土;力学性能;抗冻性能;界面过渡区   
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      更新时间：2024-09-25

    • 朱新荣,王勇超,杨 柳

      DOI：10.12454/j.jsuese.202300796
      摘要：建筑领域应用可再生能源可以大大降低碳排放，但由于可再生能源的间歇性问题，无法解决建筑全时段的用能需求。氢能是一种能够快速可再生、零碳排放、可长周期储存的储能介质，通过可再生能源发电、电解水制氢储氢的形式对富余的可再生能源进行储存，可有效解决建筑领域储能问题。近年来，国内外对氢能作为储能介质应用于建筑中的形式开展了大量研究，本文对国内外氢能应用于建筑的发展现状、存在问题、发展问题等进行了综述。本文首先梳理了氢能从制取到建筑应用的各个环节，总结了目前主流的制氢、储运氢和建筑用氢的方式以及未来发展趋势。结果表明：可再生能源电解水制氢由于尚处于发展初期，因此只占比一小部分，但随着风光发电生产成本和远距离储运氢成本的进一步降低，可再生能源电解制氢可能是未来主流之一；质子交换膜电解槽在消纳波动性和随机性较大的风电、光伏方面有良好的应用；液氢车船输送、纯氢管道及天燃气掺氢管道输送可能为未来发展方向；目前建筑用氢方式包括天然气掺氢、纯氢、转换为甲烷使用以及供氢燃料电池热电联供使用。其次综述了目前建筑氢能利用系统的具体形式，包括光储氢系统与光热系统、地源热泵系统、氢燃料汽车、蓄电池、化石燃料系统结合使用，对系统的组成、运行策略以及得出的关键性成果等进行了梳理。搜集整理了目前国内外氢能应用于建筑的实际案例，包含住宅建筑、办公建筑、建筑群以及社区等，并对部分典型案例进行了展开描述，总结了各案例中氢能利用的模式以及关键参数。阐述了光伏发电制氢、储运氢、氢燃料电池的成本情况。结果表明；光伏制氢成本虽然距离焦炉煤气制氢尚有差距，但与天然气重整制氢、甲醇制氢、氨分解制氢方式已有足够的成本竞争力；从减碳角度考虑，光伏制氢相较于焦炉煤气制氢在未来是有明显优势的；目前我国氢能相关设备系统多为依赖进口，高成本氢燃料电池是阻碍氢能推广的关键因素之一，最后对我国氢能应用于建筑的问题进行了探讨，包括相关政策还尚未明确、应用形式还有代探索等，并总结了建筑氢能利用的发展方向：对于不同储能系统如何匹配不同场景下的建筑负荷特征；氢能系统应用于建筑的综合效果进行评价；可再生能源发电制氢、氢燃料电池、热电联供等关键技术的进一步突破以降低氢能利用成本等。本文研究以期对我国氢能在建筑的推广应用提供参考。  
      关键词：碳中和;低碳建筑;可再生能源;氢储能;绿氢   
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      更新时间：2024-09-20
    • “在地质力学领域，研究人员通过三轴渗流声发射试验，揭示了含软弱夹层砂岩在应力-渗流耦合作用下的力学行为和渗透特性。研究发现，软弱夹层的存在和倾角变化显著影响岩样的峰值强度和破坏模式，渗透率随夹层倾角和渗透压的变化呈现复杂规律，声发射特征参数与岩样破裂演化密切相关。这些发现为理解和预测含软弱夹层岩体的稳定性提供了重要依据。”

      宋勇军,王双龙,李蕾蕾,谢丽君,卢云龙,孙银伟,安旭晨

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400435
      摘要：为研究含软弱夹层砂岩在应力-渗流耦合作用下的力学行为和渗透特性，开展完整岩样和含软弱夹层岩样三轴渗流声发射试验，研究了不同渗透压下不同夹层倾角砂岩的宏观力学特性、渗透特性和破裂演化与声发射特征参数之间的关系。结果表明：1）与完整岩样相比，相同渗透压下含软弱夹层砂岩峰值强度均有不同程度降低，同时随着软弱夹层倾角的变化呈“U”型分布；随着渗透压等级（1.0、1.5、2.0MPa）的提高，岩样峰值强度呈线性衰减。2）岩样的破坏模式分为沿软弱夹层滑动破坏和竖向剪切破坏；随着渗透压的增大含软弱夹层岩样重力-倾角效应增强。3）各渗透压下完整岩样和0°、30°倾角夹层岩样渗透率均经历下降、平稳、骤升骤降和上升四个阶段；由于作为主要透水通道的软弱夹层在应力渗流耦合作用下持续被压缩，导致45°和60°倾角夹层岩样渗透率整体处于下降趋势，软弱夹层破碎前后渗透率出现短暂性波动，但全过程渗透率均低于初始渗透率；90°倾角夹层岩样渗透率经历降低、骤升骤降和上升三个阶段。4）相同渗透压梯度下，岩样的初始渗透率随倾角的增加而提升；随着渗透压的增强，各岩样的初始渗透率均呈现不同程度的增长，且夹层倾角越大初始渗透率增幅越显著。5）整个加载过程声发射计数活动分为三个阶段，分别为平稳期、快速增长期和峰后发展期；声发射峰值计数随夹层倾角呈增-减-增的“N”型变化趋势。  
      关键词：应力-渗流耦合;渗透特性;软弱夹层;力学行为;声发射   
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      更新时间：2024-09-19
    • “在口腔医学领域，四川大学华西口腔医学院专家建立了数值模型，探索了超声波洁牙操作中气溶胶传播风险，为降低交叉感染提供理论依据。”

      万紫千红,杜龙环,王小霞,冯鑫,朱卓立

      DOI：10.12454/j.jsuese.202300934
      摘要：多种呼吸道病毒均可通过气溶胶传播，口腔超声波洁牙操作时因伴随呼吸道的暴露以及气溶胶的产生面临较高的传染风险。本研究参考四川大学华西口腔医学院的真实诊室建立数值模型，并采用Realizable k-ε 湍流模型与DPM（离散相颗粒模型）对气溶胶进行瞬态计算；分析了医护人员为患者进行超声波洁牙操作时，在两种现有风速下（方案1：V=0.3 m/s与方案2：V=2.0 m/s）所产生气溶胶在诊室内的传播过程，研究了诊室内各表面气溶胶沉积的分布区域，并针对两种方案下的医护人员所面临感染风险进行了讨论。结果表明：在口腔诊室中，随着诊疗操作的进行，两种方案气溶胶都会迅速扩散至整个诊室空间内，操作进行一段时间后（方案1：第9分钟和方案2：第3分钟），诊室内气溶胶一直维持在较高的浓度直至诊疗结束；操作停止后，方案1与方案2分别需要30.55分钟和5.55分钟排空气溶胶，呼吸道传染病高发季节可适当选择更高的通风速度；两种方案下医护人员在洁牙过程中接触感染性气溶胶的可能性皆很高，医护人员应严格按要求穿戴防护用具；大约37.55 %与52.67 %的气溶胶沉积在室内可接触表面上，尤其在治疗边台和治疗车上，提示在治疗操作结束后消毒时需重点关注相关表面。基于研究结果，为口腔诊室科学设置患者就诊间隔时间，优化消毒方案，以及合理选择通风风速提供了参考和理论依据，有助于降低医护人员以及患者之间的交叉感染。  
      关键词：口腔诊室;气溶胶;数值模拟   
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      更新时间：2024-09-19
    • “在河道整治领域，最新研究揭示了船型浮堤对水流结构的影响，通过k-ε模型分析了淹没比例、长度比例、布置角度和床面横向坡度对三维水流特性与湍动能分布的作用，为河流整治工程提供了技术支持。”

      李彬,鲁俊,李超群,陈翠霞,任晓光

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400190
      摘要：船型浮堤相比于丁坝，具有缓流促淤、生态适宜性特点，但将船型浮堤应用于河道整治中尚缺乏足够的研究。为进一步揭示船型浮堤对水流结构的影响，采用k-ε模型研究船型浮堤的淹没比例（吃水深度/水深=D）、长度比例（船长/河宽=K）、布置角度（θ>0下挑）与床面横向坡度对船型浮堤三维水流特性与湍动能分布，利用水槽试验结果验证。结果表明：1）随着D从0.2增至0.8，船型浮堤下方最大相对纵向流速（局部最大流速/入口平均流速=U/U0max）增加，回流长度与U/U0max分别从1.0L增至3.5L（L为船长）以及从-0.35增至-0.51，船型浮堤后方湍流强度随D增加而增大；2）随着K增加，船型浮堤下方与外侧流速增加，回流区与缓流区范围增大，但回流区长度与强度保持不变，湍动能强度增强并在船型浮堤底部与后方形成核心区；3）船型浮堤向上挑（θ=-30º）时阻水作用明显，近岸处其上游U/U0max衰减至0.4，底部U/U0max=1.53小于θ=30º时U/U0max=1.63；船型浮堤后方缓流区分布范围在下挑时大于上挑，下挑时水流流态平稳，湍动能较弱并在船型浮堤后方形成局部加速区与环流；4）当船型浮堤布置于深水侧时，水流集中在船型浮堤下方，回流区强度增加，河床横向坡度使船型浮堤后方环流增强。上述研究结果表明船型浮堤缓流促淤效果在其布置于深水侧、向下挑、淹没比例≤0.4、长度比例≤0.5时效果最好，船型浮堤后方缓流区稳定、环流发育、对底部流场扰动小，具有生态适宜性，为应用于实际河流整治工程提供了技术支持与参考。  
      关键词：船型浮堤;水动力结构;河流整治;数值模拟   
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      更新时间：2024-09-18
    • “在工程材料领域，最新研究揭示了塑性混凝土在复杂加载路径下的力学响应，为结构设计和安全性评估提供理论支持。”

      刘振国,王蓥森,李树忱,刘日成,郑长洲

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400348
      摘要：通过开展塑性混凝土循环剪切与卸荷诱发剪切试验，探究循环剪切与卸荷诱发滑移条件下塑性混凝土的力学特性，揭示复杂加载路径下塑性混凝土的力学响应机制。试验结果表明：塑性混凝土的剪切力曲线可分为弹性阶段、峰前屈服、峰后失效和残余阶段4个阶段。剪切力曲线的峰后阶段随着法向应力的增加，由应变软化过渡到应变硬化。当剪切速率为1~2mm/min时，剪切力随剪切位移增大呈现台阶状增长，塑性混凝土呈现局部软化和再硬化；剪切速率为3~4 mm/min时塑性混凝土随剪切位移增大呈现出应变硬化。随着循环次数的增大，剪切力逐渐降低，且随着剪切位移的增大而趋于平缓，最后剪切力基本保持不变。在法向应力为4.5 MPa，剪切速率为3 mm/min的条件下，当循环次数由1增加到5，剪切位移为1、2、4、6、8和10 mm时，剪切力分别减小了97.56%，96.03%，56.94%，28.51%，10.21%和1.33%。锯切的塑性混凝土试样在卸载试验过程中，剪切位移呈现台阶式增长，试样结构面在滑动-锁住-滑动之间交替。塑性混凝土试样在开始动态滑移时，法向应力、剪切应力和剪切位移随着围压的增大而增加，相较于围压为5 MPa的工况，在围压为10 MPa条件下试样开始动态滑移时对应的法向应力、剪切应力和剪切位移分别增加了110.13%、152.76%和79.90%。研究结果能够丰富塑性混凝土在复杂应力条件下的力学理论，为工程实践中塑性混凝土结构在复杂应力条件下的设计和安全性评估提供理论依据，并对深入理解塑性混凝土力学性能与损伤特征具有重要意义。  
      关键词：塑性混凝土;剪切强度;卸荷滑移;损伤特征   
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      更新时间：2024-09-18
    • “在若尔盖草原河流岸线侵蚀研究中，专家构建了BSTEM模型，为河岸侵蚀防控提供技术支撑。”

      邓漩,刘超,李龙国,鲁恒,李乃稳

      DOI：10.15961/j.jsuese.202400490
      摘要：若尔盖草原作为黄河上游关键水源涵养地，河流岸线侵蚀崩塌问题日益凸显，严重影响草原生态和水源涵养功能。因此以若尔盖草甸型弯曲河流为研究对象，调查了若尔盖草原自然环境特征及河道岸线侵蚀破坏现状，深入探讨了河岸侵蚀过程机制及其影响因素。研究全面分析了长期洪水冲刷、植被根系锚固、冻融和渗流潜蚀耦合作用下的侵蚀破坏机制，揭示了河流岸线侵蚀是由下部粉砂层及砾石夹砂层的冲刷、上部草甸层的坍塌以及渗流和冻融影响共同作用的结果，水流冲刷力与土体抗冲能力的相对大小决定了岸坡的稳定性。同时，通过详细分析土层土粒结构、土层厚度、水流深度、弯曲度及渗流等土体参数与河道参数，构建了具有针对性的计算模型，并通过计算模型与实地测量相结合的方法，验证了BSTEM（bank stability and toe erosion model）模型河岸坡脚侵蚀量和侵蚀速率的模拟结果，证明了计算模型的科学性与可靠性，这种综合研究方法不仅提高了研究的深度和广度，而且为河岸侵蚀的防控提供了更加全面和有效的技术支撑。  
      关键词：草甸型弯曲河流;侵蚀机制;计算模型;岸坡稳定性   
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      更新时间：2024-09-18
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