双碳行动与新能源技术发展专栏

• 有限元法作为滩涂光伏阵列桩基设计计算方法的适用性研究

  闫俊义;刘毅;刘立珍;张翔宇;崔炜;李海枫;朱银邦;贾凡;

  【目的】滩涂光伏电站的建设处于起步阶段，光伏阵列桩基在土建工程中占比很大，对投资有显著影响，目前承载力设计计算主要借鉴建筑行业规范，其适用性值得探讨。为改进滩涂光伏桩基设计计算方法，探索有限元方法对此的适用性，【方法】以既有滩涂光伏桩基设计方案为例，依据行业规范方法进行竖向、抗拔、水平承载工况复核计算，同时使用有限元超载法和强度折减法进行计算和分析。【结果】分析及对比结果显示：两类方法所依据的力学机理基本相同，计算得出的承载力规律一致，安全系数值接近，沉降值接近；竖向承载和抗拔工况，有限元法得出的安全系数略大于规范方法；水平承载工况，有限元法得出的安全系数略小于规范方法；对于滩涂光伏阵列桩基而言，竖向承载力安全系数最低，是承载力设计的控制工况；抗拔承载安全系数最高，远高于规范要求值，不是控制性工况；水平承载安全系数居中，有较充足的安全裕度，该工况容易满足要求。【结论】结果表明：有限元法计算能够生动展示桩基及支架的空间、过程和细部力学响应，有利于指导和改进设计，对滩涂光伏阵列桩基设计有良好的适用性；有限元法用于桩基承载力计算应优先使用超载法；滩涂光伏阵列桩基的承载特点和工作环境与建筑桩基不同，目前规范规定的竖向承载力安全系数偏保守，应适当放宽，对设计理论创新做出尝试，并合理地控制工程投资。

  2024年03期 v.55;No.605 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K]
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博士生论坛专栏

• 生物诱导碳酸钙沉淀在改善土壤侵蚀中的应用

  耿会岭;赵卫全;赵永刚;杨晓东;于凡;

  【目的】雨、雪、波浪、风等作用常会引起土壤侵蚀。生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP/EICP)由于环境友好的特点已成为岩土和地质领域的研究热点之一。为了探究MICP/EICP在土壤抗侵蚀性方面的效果，【方法】介绍了MICP/EICP的矿化过程，基于现有成果总结了MICP/EICP改善不同类型土壤侵蚀效果。【结果】结果显示：对于土壤适应性，MICP处理粗砂的无侧限抗压强度和CaCO_3含量高于EICP,而在粉细砂中结果相反。对于遇水崩解特性，MICP改性黏土中25μm以下颗粒质量减少，75～250μm颗粒质量分数增加，团聚体变大，有效降低了黏土、黄土、黏性紫色土崩解速率和崩解率。对于波浪侵蚀特性，随喷洒固化次数由1增加到4,海岸砂质边坡侵蚀速率呈对数下降，固化18次后，30次潮汐变化下坡角几乎不变。对于切向水流侵蚀特性，1 g/L的黄原胶溶液结合MICP固化2次的样品和0.5 mol/L胶结液结合掺入0.2%纤维所得到的固化土的抗侵蚀性优于单纯高剂量MICP处理的结果。对于风蚀，MICP固化时，0.25 mol/L胶结液可达到抗风蚀效果，而EICP反应较快应加入抑制剂。对于多次干湿和冻融循环侵蚀，MICP/EICP处理试样的强度和侵蚀量都好于未处理试样，EICP处理砂土样的耐久性效果不如MICP明显。【结论】结果表明：MICP适用于粗粒土，生成的CaCO_3整体性好；EICP脲酶分子小，工艺简单，可应用于细粒土中，但生成的CaCO_3较松散。MICP/EICP作用可有效降低细粒土的遇水崩解特性，有效降低海岸砂质边坡的波浪侵蚀，与纤维或生聚物结合可改善固化土的脆性，抵抗切向水流的侵蚀。低浓度的胶结液配方即可抵抗风蚀。MICP/EICP可提高固化土的耐久性。

  2024年03期 v.55;No.605 11-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 922K]
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气候变化、极端天气与复合型灾害应对专栏

• 长江经济带洪涝灾害社会脆弱性评价及时空分析

  贺玲;陈佳川;程春歌;袁建伟;屈波;魏杨;

  【目的】系统地分析长江经济带各省洪涝灾害社会脆弱性及时空特征，对其防灾减灾提供决策依据。【方法】以长江经济带11个省作为研究对象，基于暴露度-敏感性-适应性(ESA)脆弱性评估框架构建社会脆弱性评估模型，并采用熵权法和多级模糊综合评价方法，对长江经济带洪涝的社会脆弱性和时空分布特征进行评估和分析。【结果】结果表明：(1)长江经济带洪涝社会脆弱性分布呈现出下游低，中游适中，上游高的特征。上游地区社会脆弱性指数平均值约为下游地区的4倍，中游地区的2倍。(2)2009—2019年长江经济带社会脆弱性的暴露度和适应性小幅上升、敏感性持续降低，整体上社会脆弱性表现为持续降低，经济带的灾害防御能力在逐年增强。(3)长江经济带洪涝社会脆弱性的影响因素表现出显著的空间异质性。高适应性和低敏感性是下游地区低社会脆弱性的原因；低适应性是中上游地区高脆弱度的主要原因；高暴露和高敏感性是湖南省的主要影响因素。【结论】就不同地区的致脆主导因素，提出针对性的防灾减灾措施。对于城市基础设施建设能力不足的地区，如江西省和四川省，其基础设施适应性指数对总适应性指数的贡献率分别为43%和47%,应当兴修其排水基础设施，加强防洪排涝设施的管护，增加绿化面积，建设海绵城市，提高城市韧性等。就水库数量不足导致其灾害抵御能力较弱的地区如贵州省，应当加快病险水利工程加固提标，开展小型水库系统治理评估等。

  2024年03期 v.55;No.605 24-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1385K]
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• 考虑台风事件影响的日降水预报检验与订正

  简志健;赵铜铁钢;田雨;吴永研;李波;陈晓宏;

  【目的】台风带来的强降水常给当地带来洪涝等灾害，在台风事件下提供准确可靠的降水预报是科学研究和业务预报的重要工作。【方法】通过台风路径缓冲区筛选台风场次，检验台风事件和非台风事件分布情况；对美国国家环境预报中心提供的GEFSv12逐日原始降水预报检验数据精度情况，评价原始预报技巧；应用伯努利-伽马-高斯模型对GEFSv12降水预报，在我国粤港澳大湾区格点，设计不同订正方案，在不同降水场景下，评估不同情况下模型订正前后预报性能。【结果】影响我国东南沿海台风登陆时间主要集中于7—9月，台风等级集中在14级以前；台风事件下，利用台风事件样本训练模型订正后预报BIAS接近0,排序概率技巧得分CRPSS平均提高了近15%,α-index相对原始预报提升了约0.16。【结论】伯努利-伽马-高斯模型能有效订正原始预报存在的系统偏差，提高预报的准确性；不同降水场景订正效果有所区别，对出现极值降水较少的非台风事件，订正后效果有更好的表现；台风事件下，利用台风样本训练模型订正效果相对较好，提高了原始预报精度技巧、可靠性，减少预报偏差；订正的效果和相关系数大小有关，相关系数表现好的区域有更好的预报精度技巧得分，经订正后有利于后续水文集合预报应用、模型发展和备灾应灾工作。

  2024年03期 v.55;No.605 40-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1589K]
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城市防洪排涝专栏

• 融合多源数据的湖北省城市洪涝灾害韧性综合评估

  陈述;远维康;颜克胜;袁修猛;罗楠;

  【目的】洪涝灾害是湖北省主要自然灾害之一，为了评估湖北省城市洪涝灾害韧性水平，以加快韧性城市建设、助力推进省域协同发展，【方法】从洪涝灾害的暴露度、敏感性、适应力和恢复力4个维度，构建湖北省城市洪涝灾害韧性评价指标体系，采用G1法(序关系法)和熵权法对评价指标进行赋权，收集气象、遥感影像、基础地理、社会经济等多源数据，应用GIS空间分析技术，对湖北省城市洪涝灾害韧性进行评估。【结果】结果显示：湖北省城市洪涝灾害韧性整体处于中等韧性水平。其中，高韧性区域主要分布在神农架林区、宜昌市和武汉市，较高和中等韧性水平区域大多位于荆门市及其以西的鄂西地区，其余地区洪涝灾害韧性水平较低，总体呈西强东弱的分布态势。【结论】融合多源数据的洪涝灾害韧性评估方法能准确高效地评估研究区洪涝灾害韧性水平，研究成果可为湖北省制定区域洪涝灾害管理及韧性城市规划提供参考。

  2024年03期 v.55;No.605 51-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 990K]
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• 上海城区动态洪水风险图应用系统及典型暴雨内涝分析

  王静;李娜;

  【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力，快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布，【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块，通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时水情、闸泵运行数据库相关联，研发了上海城区动态洪水风险图应用系统。采用由雨量站点到气象格网和水力网格的降雨二级空间融合技术，实现了模型与气象预报降雨数据的有效耦合。利用数据挖掘提取和GIS空间分析技术构建了包含10项洪水风险要素要点的城市内涝预报专报自动生成方法，实现了对内涝风险的快速一站式概览。利用系统可以对城市暴雨、河道洪水和风暴潮等单一发生或遭遇组合引起的淹没分布进行快速实时预报计算，模拟和预测城市洪涝潮灾害的有关淹没特征数据和淹没动态过程。【结果】利用系统分析了2023年6月23—24日暴雨的内涝风险分布，将模型模拟的积水区域与积水监测站、灾情直报和热线灾报的积水点进行对比，结果显示在150处对比积水点中，有129处误差不超过20 cm,占86%。模型模拟的积水空间分布与实际情况基本接近。【结论】结果表明：系统满足汛期常态化、业务化运行需求，能够为城市洪涝风险的实时动态分析和防汛指挥决策提供重要工具。

  2024年03期 v.55;No.605 61-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 3180K]
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• 基于DBSCAN-RF洪水分类的洪水预报应用研究

  甘甜;郑英;蒋云钟;赵红莉;贺君彦;段浩;

  【目的】洪水分类预报能有效提高洪水预报准确性，为防灾减灾工作提供科学依据。【方法】针对分类因子和分类算法优选问题，以海河流域徒骇河宫家闸上游为例进行研究，(1)充分考虑产汇流影响因素与洪水特征，选取洪峰流量、洪水总量、时段洪量、洪水历时、起历时、落历时、峰度、偏度、涨水仰角、落水仰角、C_s、C_v、前3 d面雨量、前10 d面雨量、累计面雨量及最大面雨量等16维分类因子，使用主成分投影法(Principal Component Analysis, PCA)对分类因子降维提高计算效率；(2)基于密度聚类(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise, DBSCAN)-随机森林(Random Forest, RF)算法进行洪水分类，减少对分类先验知识的依赖，提高了分类精度；(3)在徒骇河流域进行了方法应用，选择适用于半干旱半湿润地区的超渗-蓄满同时作用的产流模型及单位线汇流模型进行洪水分类预报研究，分别针对各类洪水进行模型率定。【结果】结果表明：轮廓系数为0.701 5,表明DBSCAN算法聚类效果理想，基于RF算法的洪水分类准确率为91.67%,分类效果理想；经洪水分类预报，NSE系数均高于0.8,分类预报结果优于直接预报。【结论】结果说明：基于DBSCAN-RF洪水分类的洪水预报能较好地反映研究区域洪水演进过程，为研究区域洪水预报及防灾减灾工作提供依据。

  2024年03期 v.55;No.605 77-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1258K]
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• 基于GWO-PSO算法的小尺度地区LID布设优化模型研究

  夏怡杰;杨侃;夏超;石莹洁;徐晗羽;

  【目的】海绵城市通过低影响开发(LID)雨水系统来降低降雨相关灾害的影响，合理的LID布设方案是开发效果的决定性因素。【方法】通过耦合暴雨洪水管理模型(SWMM)和灰狼粒子群算法(GWO-PSO),建立了小尺度地区LID优化布设模型。GWO-PSO算法中粒子进行了基于社会等级制度的位置策略调整，以此得到更好地寻优性能。模型依据排放口流量，完成参数自动率定，并以洪峰流量为目标，经济成本为约束，求解雨水花园、生物网格、绿色屋顶和透水铺装四种包含相互独立与制约关系的LID设施的优化布设方案。【结果】将该模型应用于某试点小区，在预算182万元的情况下，得到5 a、10 a、20 a和50 a重现期下的布设方案，洪峰削减率分别为61.5%、53.2%、42.4%和31.1%。【结论】结果表明：在小尺度地区进行LID建设时，需要考虑子汇水区面积的影响；对于道路汇水区，需要联系地理位置布设；在低重现期下，各LID设施调控效果均较好，而在高重现期下，绿色屋顶的承受能力最强，且需要更多预算进行削峰。

  2024年03期 v.55;No.605 90-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1018K]
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水文水资源

• 基于并行自适应遗传算法的水文模型率定研究

  左翔;马剑波;丛小飞;

  【目的】参数率定是影响水文模型预报精度的重要因素，采用人工智能算法可以有效提高水文模型参数的率定效果。【方法】采用基于种群离散程度的自适应算子，对GA算法的交叉、变异和迁移过程进行自适应优化，并利用粗粒度并行计算模型提高种群进化效率，综合以上手段研究了一种基于自适应策略的并行遗传算法。将传统遗传算法(GA),串行自适应遗传算法(AGA)和并行自适应遗传算法(PAGA),应用于屯溪流域新安江模型的参数率定，从率定效率、率定收敛性、率定稳定性和率定效果四个方面，验证PAGA算法的综合性能。【结果】结果表明：PAGA算法的计算加速效果显著，在10核环境下相对于AGA算法计算时间减少了87.9%;在进化后期，PAGA算法能够更加稳定的收敛于最优解，收敛后的目标函数值具有更好的稳定性；在验证期的场次洪水模拟中，采用PAGA算法率定的模型模拟效果最优，总体洪水合格率大于90%,确定性系数均值为0.85。【结论】PAGA算法能够明显降低模型参数寻优耗时，改善模型率定效果和收敛性能，为水文模型参数的率定提供了新思路。

  2024年03期 v.55;No.605 102-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
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• NPDM及改进模型在淮河流域的月径流模拟研究

  吴昊昊;倪晋;曾兰婷;

  【目的】参数模型大多数基于模型驱动，并且对于水文序列的概率分布和相关关系做了一定程度的假设。然而，水文序列的真实分布复杂多样，相关关系也无法仅用线性相关描述，因此基于模型驱动的传统随机模型难以模拟实际月径流概率分布中的强不对称或多模态性，与变量真实概率分布存在差异。【方法】非参数解集模型(Nonparametric Disaggregation Model, NPDM)从数据驱动出发能有效模拟径流间的随机性和相关性变动规律。改进模型(Improved Nonparametric Disaggregation Model, INPDM)考虑年径流和前期月径流综合影响建立条件概率分布函数，使用基于黄金分割搜索和抛物线插值方法的优化算法以最小二乘交叉验证指标(Least Squares cross Validation, LSCV)为目标函数寻求最优带宽，并结合可变核方法修正边界。为深入探讨两模型在淮河流域的适用性，建立淮河流域1950—2007年吴家渡站、1951—2007年鲁台子站年、月径流随机模拟的NPDM和INPDM模型，利用一系列统计特征值和相关特性对比分析模拟效果。【结果】结果表明：在均值方面，NPDM和INPDM模拟效果均较为理想，实现100%控制在一个均方差标准下；吴家渡站和鲁台子站模拟序列的标准差和变异系数均控制在两个月的均方偏差标准下；INPDM模型对于原序列的最大值、月径流间互相关性和非线性状态相关统计特性的再现能力要优于传统模型，NPDM模型在吴家渡站和鲁台子站的2阶自相关系数无法控制在一个均方差标准下的月份占比分别比INPDM模型高50%和16.6%,1阶自相关系数也呈现出类似结果，表明INPDM模拟序列的自相关系数统计特征值与原序列统计特性更接近；但NPDM模型描述月径流序列偏态系数的能力更强。【结论】综上表明基于优化算法改进后的非参数解集模型能充分再现径流序列的统计特性，可为淮河流域开展年、月径流的随机模拟研究提供参考。

  2024年03期 v.55;No.605 113-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1823K]
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• 基于网络分析的水网可达性评估

  李发文;高菲;

  【目的】为探究水资源可达性的空间格局，促进优化水资源配置，科学规划水系布局，【方法】提出一种基于网络特性和取水成本的水网可达性计算方法。运用网络分析工具sDNA计算网络可达性指标，以CRITIC法计算网络分析指标权重，加权求和得到水网网络可达性，然后通过核密度估计进行空间拓展；综合考虑地形、土地利用、道路因素，制作研究区的成本阻力栅格数据，水网网络可达性减去累计成本阻力，以此评估水网的可达性。【结果】研究区的平均可达性为0.31,标准差为0.04,变异系数为0.13。当河网是偏自然状态水系时，可达性呈现出树枝状分布，从主河道到支流逐渐减弱，且随着远离河道而减弱。在地形较为平坦、人类活动频繁、人工渠道发达的区域，一些江河交汇处将出现水网可达性较高的密集区域，例如汉江中游、长江中游、太湖流域、里下河流域、黄淮海平原、渭河平原。【结论】结果表明，从网络分析的角度出发，将水网视为一个拓扑网络来计算水网的可达性，实现了在大尺度区域的应用。同时考虑了取水成本和阻力对局部可达性的影响，从而增加了可达性结果的准确性，为实现精细化的水资源管理提供了重要的依据。

  2024年03期 v.55;No.605 127-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 3056K]
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工程施工

• 基于位移等代法的深部直墙半圆拱形隧洞松动圈厚度预测

  邵炜星;查文华;许涛;王荣荣;程文博;

  【目的】位移等代法是在工程实践中被广泛应用的一种等效圆法。为进一步探索该方法在深部非均匀应力场下预测松动圈厚度的工程效果，并建立具有工程适用性的等效圆半径计算公式，【方法】选取深部隧洞常采用的直墙半圆拱形断面为研究对象，根据位移等代法基本原理，利用FLAC~(3D)数值模拟和理论计算相结合的方式，建立了侧压系数λ为1.1～1.5,跨高比b_0/h为1.3～1.5条件下的等效圆半径函数关系式，并应用到江西曲江某煤矿水仓围岩的松动圈厚度预测。【结果】结果显示：根据等效圆公式计算出的水仓围岩松动圈的纵轴厚度为1.41 m,横轴为1.20 m,呈椭圆形；现场实测的松动圈也呈椭圆形，厚度平均值在1.15～1.45 m,其中最大均值在纵轴1.45 m,最小均值在横轴为1.15 m。理论预测值与实测值相吻合。【结论】结果表明：位移等代法适用于深部软岩松动圈厚度预测；所建等效圆半径公式具有良好的工程适用性，可为评价和预测类似隧洞工程松动圈厚度提供一种简化的、可借鉴的方法和思路。

  2024年03期 v.55;No.605 140-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 816K]
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工程基础

• 循环荷载作用下土工格栅加筋黄土动力特性研究

  唐富春;张吾渝;唐鑫;刘成奎;

  【目的】由于黄土所具有的结构疏松、抗剪性低，以及对水、力及震动都十分敏感等工程特性，故探究采用双向土工格栅对西宁地区黄土加筋前后土体动力性能的改善效果。【方法】采用GDS双向动三轴测试系统开展不同加筋层间距、不同围压、不同动应力幅值工况条件下加筋黄土的动三轴试验，分析循环荷载作用下加筋层间距对黄土动强度、动剪切模量、阻尼比等动力响应特性的影响，探讨分析加筋黄土动力响应特性的演化规律。【结果】结果显示：黄土动应变随着动应力的增大而增大，骨干曲线呈现应变强化型，并且骨干曲线随加筋层间距的减小逐渐由曲线型过渡为直线型；随着加筋层间距的减小，黄土强度随之增大，随着围压和加筋层间距的增加，黄土幅值剪应力明显增大，动剪应变减小，阻尼比明显减小。【结论】结果表明：围压和加筋层间距对加筋黄土的动力特性具有显著的增强作用，且存在一个最优加筋层间距。研究成果可为西宁地区加筋黄土道路设计提供参考依据。

  2024年03期 v.55;No.605 148-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1495K]
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• 级配对粗粒土-格栅界面循环剪切特性影响试验研究

  蒋明杰;石竣允;栗书亚;胡荣峰;梅国雄;

  【目的】为研究级配对粗粒土-土工格栅界面动力剪切特性的影响规律，【方法】基于连续级配方程，通过改变试样的最大粒径d_(max)和级配面积S,制备了18组不同级配试样，对各组试样分别进行设置土工格栅和不设置土工格栅的循环直剪试验，分析d_(max)和S对界面循环剪切特性的影响，并引入了加筋剪切刚度系数α_K和加筋阻尼比系数α_D,来评价土工格栅对动剪切强度参数的影响效果。【结果】结果显示：当小于格栅网孔尺寸的粗粒含量较高时，剪切刚度K随着d_(max)的增大而增大，阻尼比D随着d_(max)的增大而减小；反之，则表现出相反的趋势。K和D均与d_(max)呈对数函数关系；K和D与S的关系均可用二次多项式表示。此外，给出了α_K和α_D与粒孔比的关系，即随着粒孔比的增大，α_K先增大后减小，α_D呈先减小后增大的规律。当粒孔比取0.073左右时，土工格栅对粗粒土循环剪切特性的加筋效果最好。【结论】结果表明：颗粒与土工格栅间的互锁机制对粗粒土-格栅界面的循环剪切特性有重要影响，当大部分颗粒粒径小于格栅网格尺寸时，颗粒与格栅间的互锁机制充分发挥；当颗粒最大粒径及格栅网格尺寸相同时，存在一个最优级配面积，使得粗粒土-格栅界面的抗震性能最好。

  2024年03期 v.55;No.605 162-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
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工程地质

• 基于响应面法的PP-PAM复合改良微生物固化膨胀土优化研究

  张银峰;赵卫全;陈筠;耿会岭;杨涛;齐少烽;

  【目的】采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)加固膨胀土，可有效提高膨胀土的强度，降低胀缩性，但存在土体破坏时脆性明显，以及养护初期崩解量高等问题，为了进一步改善微生物固化膨胀土的脆性破坏和养护初期崩解量高的问题，【方法】在微生物固化膨胀土的基础上，研究掺入聚丙烯纤维(PP)和聚丙烯酰胺(PAM)对微生物固化膨胀土破坏模式和水稳性的影响。以纤维长度、纤维掺量和聚丙烯酰胺掺量为影响因素，以无侧限抗压强度和崩解量为响应值，采用Box-Behnken响应面法进行条件优化试验，建立了响应面回归模型，获得聚丙烯纤维长度、聚丙烯纤维和聚丙烯酰胺用量及其交互作用对微生物固化膨胀土强度和崩解性综合指标的影响。【结果】结果表明：聚丙烯纤维的掺入降低了微生物固化膨胀土破坏时的脆性、提高了土体强度、降低了膨胀土的崩解性，但随着纤维长度的增加，崩解量逐渐增加；聚丙烯酰胺的掺入降低了膨胀土的崩解量，但会降低土体强度。【结论】在影响因素试验范围内，以无侧限抗压强度最高和崩解量最低为原则，通过Box-Behnken响应面法获得最佳配比为：聚丙烯纤维长度为9 mm,掺量为0.5%,聚丙烯酰胺掺量为0.12%。在此配比下，复合固化土的无侧限抗压强度为1.24 MPa,相比优化前提高了29.57%,崩解量仅为0.34%,相比优化前降低了99.07%。

  2024年03期 v.55;No.605 173-183页 [查看摘要][在线阅读][下载 3549K]
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• 三轴循环加卸载条件下砂岩能量和孔隙演化

  刘腾龙;毕靖;王超林;党爽;沈明轩;

  【目的】为了对考虑复杂应力环境下的岩土工程破坏特征演化及稳定性加固提供指导依据，【方法】对砂岩进行循环加卸载试验，基于宏观三轴压缩试验和微观核磁共振试验研究砂岩能量和孔隙演化规律。【结果】结果显示：砂岩在三轴循环加卸载下偏应力-应变曲线出现了明显的滞回环，试样峰值强度与围压成正相关关系，并且试件延性破坏程度随初始围压增加而增强；基于能量密度准则，径向能量表现出相似的变化规律，耗散能均在最后一个阶段明显增加，且径向总能量和径向弹性应变能差距变大；基于核磁共振理论，发现试件T_2谱和核磁成像灰度值变化规律一致。【结论】结果表明：从滞回环和能量密度准则揭示了岩石在试验过程中的能量损耗特征和岩石的破坏是因为岩石储存弹性应变能的能力达到极限导致能量的急剧释放；从微观核磁共振成像结合试件宏观破坏特征分析，两者在破坏形态上高度一致，增加初始围压可以提高试件循环次数从而致使试件峰值强度增大。

  2024年03期 v.55;No.605 184-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K]
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水工材料

• 轮胎碎片对黏土剪切特性影响研究

  李丽华;刘文;徐维生;康浩然;朱书森;孙恺;

  【目的】为解决黏土工程性质差和废旧轮胎利用率低的问题，【方法】将轮胎碎片加入黏土中，开展轮胎碎片-黏土界面直剪试验，探究了轮胎碎片含量对黏土剪切性能的影响。随后进行了一系列循环剪切试验，分析不同轮胎碎片含量、竖向应力和剪切幅值对轮胎碎片混合土剪切界面剪切刚度和阻尼比的影响。【结果】结果表明，轮胎碎片的掺入可以增大黏土抗剪强度、内摩擦角、阻尼比和剪切刚度，但会降低黏聚力。其中，5%轮胎碎片含量混合土具有最优的抗剪强度和较好的剪切刚度与阻尼比。竖向应力和剪切幅值对混合土剪切界面剪切刚度和阻尼比影响较大，且随着竖向应力和剪切幅值的增大，混合土剪切界面剪切刚度增大，阻尼比下降。【结论】结果证明，轮胎碎片的掺入可以使黏土呈现一定的隔震减震性能，但何种轮胎碎片掺量能使黏土具有相对较优的抗剪强度和减震性能，以及轮胎碎片的加筋作用机理还需进一步研究。

  2024年03期 v.55;No.605 196-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 1151K]
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