• 2019年第1期文章目次
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    • 微生物岩土技术及其应用研究新进展

      2019, 41(1):1-14. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.001

      摘要 (1083) HTML (11) PDF 6.32 M (641) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物岩土技术主要是利用自然界广泛存在的微生物的代谢功能,与环境中其他物质发生一系列生物化学反应,改变土体的物理力学及工程性质,从而实现环境净化、土壤修复、地基处理等目的。微生物岩土技术作为岩土工程领域新的分支逐渐成为一个热门研究方向,近年来,许多学者已经开展了相关研究。为了促进该领域更加全面深入的基础研究,指导微生物技术在岩土工程中更切合实际的推广与应用,对环境岩土工程领域涉及的几种主要微生物种类、相关生物化学反应过程以及微生物作用机理进行详细的介绍与总结,并对微生物岩土技术在土体加固、岩土体抗渗封堵、金属污染土修复等方面的相关研究及应用进行了总结与评述。

    • 微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

      2019, 41(1):15-21. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.002

      摘要 (525) HTML (11) PDF 4.84 M (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物固化(MICP)技术能显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性,在此基础上探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。

    • 自由落体贯入试验获得土体强度的简化分析

      2019, 41(1):22-28. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.003

      摘要 (542) HTML (4) PDF 5.45 M (432) 评论 (0) 收藏

      摘要:自由落体贯入仪(FFP)用于量测黏性土的不排水抗剪强度,具有操作快捷、经济性好等优点,在海洋原位勘察中有相当大的应用潜力。但FFP在土中的动力贯入机制复杂,其试验数据解释还存在较大的不确定性。进行FFP的室内缩比尺模型试验,同时改进现有的简化分析模型,比较预测与试验结果,验证了借助简化分析模型推算不排水强度的合理性。进而提出FFP"质量初始贯入速度"图,根据场地土强度的大致范围和贯入深度要求,能够快速设计现场试验需要的FFP质量与初始贯入速度。

    • 高铁软基工后沉降特性与加固效果

      2019, 41(1):29-35. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.004

      摘要 (448) HTML (3) PDF 4.48 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:高速铁路深厚软土地基的工后沉降控制是世界性难题,为此,依托于沪宁城际高速铁路,统计分析100余公里路基段3 a运营期的沉降监测数据,将工后沉降划分成可以评价沉降控制效果的4个等级,并结合沉降推测评估,将其区划为稳定、基本稳定、临界超限与超限4个状态;针对地基处理措施工后沉降控制效果分析中传统方法存在的问题,提出"当量软弱土厚度"概念,可量化分析地基处理措施的工后沉降控制效果。分析表明:高铁路基的工后沉降与当量软弱土厚度成正相关关系,不同处理措施加固地基存在一个"临界"当量软弱土厚度,桩板结构处理的地基沉降处于临界超限时,对应的当量软弱土厚度是桩筏复合地基的1.7倍,是桩网复合地基的2.2倍;桩板结构处理的地基单位当量软弱土厚度工后沉降值仅为桩筏复合地基的59%,桩筏复合地基是桩网复合地基的76%。

    • 黄河流域冲积层本构模型的深基坑适用性研究

      2019, 41(1):36-47. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.005

      摘要 (447) HTML (11) PDF 8.14 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:以沿黄河流域不同地区地质力学特征差异较大的3种类别基坑为工程背景,分析所甄选的5种本构模型各自的屈服特征及适用条件,结合厚冲积层典型流域的地质力学参数特征,采用有限差分法模拟软件二次开发平台及实测数据,研究了各自区域基坑开挖结构变形所匹配的本构模型。研究表明:沿黄河冲积流域线,地质力学特征出现较大差异,总体上来说东部颗粒级配较好,西部地层深处以未固结的粘土和细砂为主;简尼模型能较为准确模拟济南基坑围护桩变形特征,邓肯张模型可表征该地区基坑地表的沉降变化发展规律;摩尔库伦模型在拟合郑州地区主动土压力时具有较高的精准性;修正剑桥模型在跟踪兰州地区基坑锚索轴力随时间变化的轨迹时与实测数据较为吻合。

    • 剪切速率对黏性土混凝土界面抗剪强度影响的试验研究

      2019, 41(1):48-54. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.006

      摘要 (588) HTML (11) PDF 2.82 M (378) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过自行研制的大型恒刚度桩土界面直剪仪,进行6种剪切速率的黏性土混凝土界面剪切试验,探讨剪切速率对黏性土混凝土界面抗剪强度的影响规律。结果表明:在黏性土混凝土界面,超孔隙水压力随着剪切速率的提高而增大;法向应力和剪切速率通过影响超孔隙水压力大小,决定黏性土混凝土界面剪切峰值强度和剪切破坏位移的大小;剪应力剪切位移关系曲线由基本一致变化到一定范围内产生偏离,且法向应力和剪切速率越大偏离越显著,并出现明显的应变软化现象;剪切速率从0.4 mm/min增加至5.0 mm/min,黏性土混凝土界面抗剪强度减小幅度增大,摩擦系数减小0.1,有效黏着力的变化介于0.81~5.93 kPa之间。

    • 基于单桥静力触探的静压桩沉桩阻力估算方法

      2019, 41(1):55-61. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.007

      摘要 (566) HTML (6) PDF 1.87 M (444) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了通过单桥静力触探指标比贯入阻力来模拟计算静压桩沉桩阻力,根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)中由比贯入阻力计算的单桩承载力与现场压桩试验所得到的压桩力进行比较,提出了考虑桩端阻力和桩侧摩阻力的综合修正系数α、β来估算静压桩沉桩阻力的计算方法,给出桩端阻力和桩侧摩阻力的计算公式;针对不同土层,给出了不同综合修正系数建议值;基于自行编制的Visual Basic可视化程序,以曲线的形式将计算结果直观地显示出来。实际工程的模拟计算和压桩力的实测结果进一步表明采用综合修正系数计算沉桩阻力完全可行。

    • 基于时空关系的盾构开挖地表沉降规律

      2019, 41(1):62-69. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.008

      摘要 (468) HTML (13) PDF 4.28 M (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于武汉地铁四号线某区间隧道盾构开挖引起的地表沉降数据分析,考虑地表沉降的时空关系,将地表沉降划分为无影响阶段、前期沉降阶段、通过阶段、盾尾空隙沉降阶段、工后沉降阶段,并给出了各个阶段的大致范围及其地表沉降占总沉降的比值。通过对Mindlin解引入时间参数,针对不同阶段地表沉降影响因素进行分析,在前影响距离范围内,盾构机与土体的摩擦力和地层损失对地表沉降的影响占优,在后影响距离范围内,地层损失对地表沉降起到了绝对的控制作用,前期沉降阶段的土层隆起与正面附加推力、摩擦力有关,而正面附加推力、摩擦力和注浆压力导致了工后沉降阶段的土体回弹,由此获得了实时地表沉降预测的理论公式。研究结果表明:理论预测值与实测值能较好的吻合,该公式能够较为准确地实时预测地表沉降。

    • 考虑蠕变效应的钢柱高温承载力计算方法

      2019, 41(1):70-79. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.009

      摘要 (557) HTML (6) PDF 6.95 M (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:高温蠕变对火灾下钢构件的内力和变形影响较大,现行《建筑钢结构防火技术规范》(GB 51249-2017)中未考虑蠕变对钢柱高温承载力的影响。采用ANSYS软件分析考虑蠕变后钢柱在高温下的受力性能,并与钢柱的抗火试验进行对比,发现考虑蠕变的钢柱有限元模拟结果与试验数据吻合更好。利用验证的有限元模型进行参数分析,结果表明:考虑蠕变效应后,钢柱的高温承载力受初始缺陷(残余应力、初弯曲、初偏心)、弯曲方向、荷载比、长细比、升温速率的影响较大,受截面形式和钢材屈服强度的影响较小。给出了考虑蠕变效应后计算钢柱高温承载力的简化方法。

    • 基于细观模型的含腹筋混凝土梁受剪承载力尺寸效应

      2019, 41(1):80-88. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.010

      摘要 (505) HTML (3) PDF 8.60 M (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑混凝土细观非均质性及钢筋与混凝土之间相互作用,建立了钢筋混凝土梁破坏行为模拟的三维细观数值分析模型。以悬臂梁为例,在数值模拟结果与已有试验结果吻合良好的基础上,扩展模拟了腹筋率、剪跨比及加载方式对大尺寸钢筋混凝土梁(最大梁深为2 000 mm)剪切破坏尺寸效应的影响规律。模拟结果表明:无腹筋梁抗剪名义强度尺寸效应显著,中国《混凝土结构设计》规范提出的截面高度影响系数难以全面的反映梁剪切破坏的尺寸效应现象;腹筋会抑制梁抗剪强度的尺寸效应,随着腹筋率的增加,梁的抗剪强度尺寸效应逐渐减弱;随着剪跨比的增加,梁的抗剪承载力有所减弱,同时,尺寸效应现象也略有减弱;相比于单调加载,循环加载下梁将产生低周疲劳脆性破坏,使得梁抗剪强度尺寸效应更加明显。

    • 弹性SDOF体系输入能量谱的设计表达式

      2019, 41(1):89-94. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.011

      摘要 (496) HTML (7) PDF 2.56 M (337) 评论 (0) 收藏

      摘要:合理的地震动设计输入能量谱是推动能量法走向工程应用的重要基础。选取3种场地条件下259条地震动记录,针对弹性单自由度体系(Single Degree of Freedom)的输入能量进行研究。采用归一化方法,将输入能量谱表征为输入能量谱峰值(Elmax)与归一化输入能量谱的乘积;根据相关性分析,提出输入能量谱峰值的影响参数及估算方法;基于3种场地条件下归一化输入能量谱特征,通过拟合建立三段式归一化输入能量谱,提出阻尼比为0.05时,弹性SDOF体系设计输入能量谱的计算方法,并验证了该方法的可行性。

    • 脉冲型地震动作用下大跨输煤栈桥的动力响应

      2019, 41(1):95-103. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.012

      摘要 (483) HTML (7) PDF 5.63 M (403) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究近断层脉冲效应对火力发电厂钢结构输煤栈桥地震响应的影响,以某典型输煤栈桥结构为研究对象,采用基于能量的脉冲地震动识别方法,选取9条不同脉冲周期的近断层脉冲型地震动,利用标准脉冲数学模型的方法,剔除所选地震动中的脉冲成分,从而获得相应的9条非脉冲地震动。在此基础上,采用动力时程分析方法,对比脉冲地震动与非脉冲地震动对该典型输煤栈桥结构地震响应的影响。研究结果表明:脉冲型地震动会对输煤栈桥的地震响应产生显著影响,特别是脉冲周期与结构自振周期接近时,三向输入时脉冲效应对输煤栈桥结构响应的放大作用最明显,其最大放大系数为2.1;在脉冲型地震作用下,输煤栈桥的柱顶水平位移为弹塑性位移限值的1.36倍,将产生超出预期的严重破坏,其钢桁架跨中挠度为正常使用限值的2.97倍,将会严重影响结构的适用性及附属设备的安全。因此,在对近断层区域内的输煤栈桥结构进行抗震设计时,有必要考虑脉冲效应和地震动多维性对结构地震响应的影响,否则将低估结构的动力响应。

    • 海洋环境下混凝土的硫酸盐腐蚀机理

      2019, 41(1):104-109. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.013

      摘要 (506) HTML (7) PDF 6.75 M (387) 评论 (0) 收藏

      摘要:海水中存在的硫酸根离子传输至混凝土内部将导致其腐蚀破坏。针对矿粉掺量0~65%的C40引气混凝土进行海洋潮汐区、大气区和水下区腐蚀1~2 a,测试其水溶和酸溶硫酸根离子浓度分布;分析水泥净浆中的腐蚀产物类型及含量。试验结果表明:海洋不同腐蚀区带混凝土中硫酸根离子传输量及传输深度排序为:潮汐区 > 水下区 > 大气区。混凝土中反应硫酸根离子与总硫酸根离子的关系服从线性函数分布,反应量占总硫酸根离子量的90%以上,反应的硫酸根离子量随腐蚀龄期增加而增加。海洋潮汐区和水下区生成的腐蚀产物量高于大气区,主要是钙矾石和石膏;海洋大气区暴露混凝土的腐蚀产物为钙矾石。对于P.I.52.5水泥制备的C40混凝土而言,掺加65%的矿粉有助于提升混凝土抗海洋硫酸根离子侵蚀能力。

    • 磁性壳聚糖微球吸附剂的研究进展

      2019, 41(1):110-119. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.014

      摘要 (595) HTML (8) PDF 2.29 M (550) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着现代工业的迅速发展,生产过程中排出的有害重金属离子废水、印染废水等日益增加,寻找更为高效的水处理材料成为环境保护中亟待解决的问题。磁性壳聚糖微球是一种新兴的水处理吸附剂,对多种污染物都具有优良的吸附效果,再加上可回收重复利用的特点,受到了广泛关注。对磁性壳聚糖微球进行改性,可赋予它不同的功能特性。综述了不同交联剂制备磁性壳聚糖微球的研究现状,分别介绍了对壳聚糖外壳和Fe3O4磁核的改性方法、机理及其应用,并对磁性壳聚糖微球未来的研究趋势进行了展望。

    • 环境中金属离子与有机污染物复合污染研究进展

      2019, 41(1):120-128. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.015

      摘要 (488) HTML (6) PDF 1.35 M (846) 评论 (0) 收藏

      摘要:金属离子与有机污染物可通过多种方式同时存在于环境中,形成复合污染。由于金属离子与有机污染物的相互作用,二者的物理化学性质、迁移转化规律以及生态毒性效应都发生了变化,给污染物的水处理过程以及污染物的生态毒性评估带来极大的挑战。综述了环境中金属-有机物复合污染的来源、金属离子与有机污染物之间的相互作用、共存对二者去除效率的影响以及复合污染的生态毒性研究,以期为复合污染的防治与处理工艺研究提供参考。

    • 复合混凝剂PTA-CPAM的形貌结构与净水性能

      2019, 41(1):129-135. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.016

      摘要 (412) HTML (6) PDF 1.93 M (472) 评论 (0) 收藏

      摘要:以聚合氯化铝(PAC)、四氯化钛(TiCl4)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)为原料成功制备无机-有机复合混凝剂聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺(PTA-CPAM),采用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与差热热重(TG-DTA)对产物的结构、组成及热稳定性进行分析。此外,对PTA-CPAM的混凝性能进行研究。结果表明:当m(CPAM)/m(PTA)=0.4、PTA-CPAM投加量为9.0 mg/L、pH为9.0的条件下,混凝剂的净水效果最优,且PTA-CPAM对不同初始浊度的水样都有较优的除浊能力;协同增效作用使PTA-CPAM具备更强的吸附电中和与吸附架桥网捕能力,表现出优异的除浊性能。

    • 城市照明色光对居民室内活动的干扰阈值

      2019, 41(1):136-143. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.017

      摘要 (376) HTML (7) PDF 3.62 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市照明的发展与LED的广泛使用致使居住区室外光环境日益明亮,且常见彩色光,居民的室内休闲娱乐活动所受到的影响也日见显著。从居民的主观感受出发,通过主观评价实验,得出正常室内照明情况下城市照明色光对居民看电视的干扰阈值,包括表征居民视觉感知的"明度阈值"和表征光源实际情况的"亮度阈值"。讨论了城市照明色光对居民室内活动干扰的季节差异、性别差异和色调差异,并对阈值结论的应用性进行了讨论。

    • 图书馆照明环境中电子阅读视觉满意度预测模型

      2019, 41(1):144-149. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.018

      摘要 (409) HTML (4) PDF 1.37 M (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于11个大型公共图书馆和高校图书馆的调研数据,建立多元线性回归方程,探讨客观照明参数与主观评价的关系,建立主观评价视觉满意度与照明参数相关的预测模型。该模型表明,在图书馆开放阅览空间中使用电子阅读媒体阅读时,读者视觉满意度随着水平照度平均值和垂直照度平均值的增加而提高;随着斜面照度平均值减少而增加;随着斜面照度均匀度和垂直照度均匀度的增加而提高。由此可以看出,斜面照度均匀度对视觉满意度的影响较大。

    • 西安办公建筑相变蓄热通风技术的季节适宜性研究

      2019, 41(1):150-159. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.019

      摘要 (518) HTML (4) PDF 6.21 M (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:以西安地区一栋典型办公建筑为例,运用EnergyPlus数值模拟软件研究了相变蓄热通风技术在过渡季节和炎热季节的应用情况。采用日累计降温幅度ΔT和降温潜力百分比J两个指标对其降温效果进行评价,分析了相变材料充分发挥相变潜能时室外干球温度的日气温特征,并基于ASHRAE 55热舒适模型评价了该技术对室内热环境的改善情况。结果表明:当室外干球温度最大值高于相变区间上限值3℃时,最低温度低于相变区间下限值3℃,且日平均温度处于相变区间范围内时,相变蓄热通风技术能够充分发挥相变蓄能作用;该技术在过渡季节的应用效果优于炎热季节,与夜间自然通风技术相比,该技术可使整个过渡季节室内空气温度降温幅度提高14%,室内操作温度满足ASHRAE 55标准的80%,可接受温度范围的小时数提高8%,而整个炎热季节室内空气温度降幅只提高5.6%,室内操作温度满足ASHRAE 55标准的80%,可接受温度范围的小时数仅提高1%。

    • 南京夏季城市局地气温时空变化特征

      2019, 41(1):160-167,174. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.020

      摘要 (575) HTML (7) PDF 7.74 M (888) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市局地气候分区(Local Climate Zone,简写为LCZ)是一套用于城市气温研究的客观、标准、通用的局地热气候分类方法。基于LCZ方法对南京城市气温进行观测,分析了2016年夏季时段(7-9月)分布于南京城区至郊区的12个不同类型LCZ地块的气温时空变化特征,包括热岛日变化特征、平均热岛强度、日最高/最低温度差异、升温/冷却率差异。结果表明:各LCZ地块的热岛强度在日落后迅速增加,日落后3~5 h达到最大值,然后逐渐减小,这一现象与各LCZ地块的升温/冷却率变化特征相对应;城市化强度越高的LCZ地块热岛强度越大;午间部分地块出现城市冷岛现象;水域区(LCZ G)在白天有一定的降温效果,夜间则会产生热岛效应;各LCZ地块的夜间平均热岛强度差异明显,日最低气温差异显著高于日最高气温差异。

    • 基于改进PSO-BP神经网络的冰蓄冷空调冷负荷动态预测模型

      2019, 41(1):168-174. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.021

      摘要 (453) HTML (4) PDF 2.63 M (394) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前多数冰蓄冷空调冷负荷动态预测方法中,由于模型输入变量与输出结果相关性差、信息冗余度高等原因,导致多数预测模型在预测精度和收敛速度方面都未达到理想的预测效果,因此,提出一种改进的PSO-BP神经网络算法预测大型公共建筑的冷负荷。对于输入变量与输出结果采用灰色关联度分析,消除样本输入变量对数的耦合性,确定影响冰蓄冷空调系统冷负荷的关键性因素,将其作为输入变量,预测冰蓄冷空调系统动态冷负荷。结果表明:T时刻室外空气温度、T-1 h时刻室外空气温度、T时刻室外空气湿度、T时刻太阳辐射强度、T-1 h时刻太阳辐射强度、T-1 h时刻空调冷负荷是影响T时刻冰蓄冷空调系统冷负荷的关键因素,并以此作为预测模型的输入变量。相对于传统PSO-BP神经网络全输入变量预测算法,该模型预测结果精确度更高、收敛速度更快。

    • LEG屋顶对夏季室内热湿环境和热舒适的影响

      2019, 41(1):175-184. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.022

      摘要 (451) HTML (2) PDF 3.51 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿色屋顶被认为是改善建筑物热湿环境和室内热舒适性的技术。为研究轻型绿色(LEG)屋顶对重庆市夏季室内温度、湿度和人体热舒适度的影响,对两栋自然通风的6层住宅内相似房间、不同类型的屋顶(LEG和普通型)进行了对比试验。结果表明,与普通屋顶建筑相比,夏季LEG屋顶室内温度较低。下午14:00,LEG屋顶的7月份室内月平均温度比室外低5.8℃,比普通屋顶室内月平均温度低4.9℃。7月24日,研究期间最炎热的晴天,LEG屋顶室内外温度明显不同,在中午时温差达到7.6℃,室内没有明显的温度分层。与普通屋顶相比,LEG屋顶的建筑内部湿度相对较高。PMV-PPD热舒适模型和热感投票(TSV)都表明,LEG屋顶可显著提高人体热舒适性。利用LEG屋顶可以实现更高的室内热舒适度和更低的室内热不满意度。

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