摘要：探索土石坝形变规律及稳定性分析是全球水利工程所关注的一个重大问题,对保障人民群众生命安全和经济健康发展具有重大意义。采用2017年3月至2021年9月小浪底土石坝55景Sentinel-1A卫星SAR影像,利用PS-InSAR技术,监测到小浪底土石坝近5年从坝顶至坝底呈现“阶梯状”形变趋势,最大形变量达到-86.09 mm;并结合库水位、降雨量等因素,发现坝体整体呈现“夏急冬缓”的季节性形变趋势。进一步采用二维有限元方法,对小浪底土石坝的模拟模型进行渗流、应力分析。在高库水位情况下,相较于低水位情况,坝体渗流量更大、形变速率更大;在应力分析部分,发现坝体的垂直向形变趋势与InSAR监测结果相吻合,亦呈现“阶梯状”形变。研究成果不仅为小浪底土石坝运行稳定性分析及形变历史回溯提供理论基础和决策依据,也说明PS-InSAR技术与二维有限元模型模拟技术在水利工程监测方面具有巨大的应用潜力。

摘要：在都市圈、现代化新城建设的时代背景下,传统农业地区的人口不断外溢,形成了局部乡村人口流失的典型区和加剧区.以省际交汇经济强市永城市为研究区,基于人口普查数据,利用空间自相关和重心转移法等方法来分析人口密度的时空变化特征,并进行影响因素分析.研究发现:(1)从空间演化上来看,2000、2010和2020年部分乡镇等级人口密度值有很大变化,特别是在市中心变化尤为明显.虽然市中心城镇人口不断上升,但城关镇近10 a人口却有所减少,附近演集镇人口却急速增加,而其他大部分乡镇人口在近20 a中都大幅度减少,只有个别乡镇的人口得到了回流.(2)从空间分异上看,随着研究的细化,虽然村级尺度人口密度和变化单元的分布形态和镇域尺度相比呈现出明显的破碎化特征,但表现出的低值、高值区域分布形态基本相同,只有个别村庄有些许差异.(3)从空间关联上来看,人口密度在空间上均表现出集聚现象,且随着尺度细化其集聚程度进一步加强.从重心变化看,人口密度重心有明显的空间转移且逐渐向城关镇附近靠近.(4)通过地理加权回归和其他因素分析发现,城镇化水平、人口老龄化程度和人均耕地面积对人口密度时空分异有着较大的影响,但其中单一指标的经济贡献值却很难对人口密度造成较大影响,永城市人口密度的差异性主要由经济社会发展、环境区位条件和政策等因素共同作用造成的.

摘要：基于某近接下穿运营线路区间新建洞桩法车站工程,采用数值分析软件对施工过程进行模拟分析,研究运营线路区间变形规律、最大及最小主应力变化趋势和发生位置;现场施工监测的发展趋势、发生位置均与模拟结果拟合度较高,且现场监测值均满足规范要求。

摘要：h-BN具有高的反应截面和高效率直接探测中子的优势,在中子探测技术领域具有潜在的应用场景。分析了三步脱氢法生长h-BN的低气压化学沉积机理,对于生长高质量的h-BN晶体,氨硼烷前驱体的升华温度是一个重要的参数。通过优化氨硼烷前驱体的升华温度,利用LPCVD外延生长技术在蓝宝石衬底上外延生长了高质量的h-BN。XRD表征技术表明,优化氨硼烷前驱体的升华温度能够显著改善h-BN晶体质量。利用半导体制备工艺在h-BN上完成了中子探测器的制备,在中子源照射下,在不同的氨硼烷升华温度下,获得了单个中子的电信号。中子响应测试结果表明,当设定温度分别为165℃和170℃时,获得了2.088 V和2.16 V的电压信号,电荷收集效率分别达到了87%和90%,实验中所测量的电压值与理论预期值呈现出良好的一致性。本实验结果对未来晶圆级和高质量h-BN晶体生长提供了实验数据,并为h-BN中子探测器大规模商业化应用提供关键的技术支撑。

摘要：以深圳市铁岗-石岩水库清水隧洞为依托,通过建立引水隧洞三维开挖模型,对比分析不同围岩区段力学响应规律,并对支护效果进行评价。结果表明:无支护开挖时,初始开挖面竖向应力与位移在开挖后迅速增大,后趋于平稳,塑性区约为1.8倍洞径。沿轴线剖面的竖向应力在掌子面附近大幅度释放,位移曲线在掌子面附近收敛,塑性区约为1倍洞径。支护开挖时,围岩与支护结构相互作用,初始开挖面应力与位移均大幅度减小,最大降幅分别为34%和79%。沿轴线剖面应力与位移分别减小55.0%和71.1%,塑性区除少量分布在Ⅲ类围岩区段外基本消除。研究结果与实际工程数据一致,可为相似隧洞设计与施工提供借鉴。

摘要：为了改善黄河泥沙的质量和推广其在路基工程中的应用,基于新兴的生物矿化技术,考虑胶结液浓度和灌浆次数,采用无侧限抗压强度(UCS)试验、碳酸钙质量分数测试、扫描电镜(SEM)等方式,对比分析微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)与酶诱导碳酸钙沉积(EICP)技术固化黄河泥沙试样的效果.试验结果表明:大豆粉质量浓度为40 g/L时,大豆脲酶的提取效率最优;培养基溶液pH=8时,细菌和大豆脲酶的活性最好;生物酶和胶结液的体积比为1∶1时,尿素能够与氯化钙充分反应.增加胶结液浓度、灌浆次数均能够提高黄河泥沙试样的抗压强度,但两者的影响规律不同,胶结液浓度起主导作用.当胶结液浓度为1 mol/L、灌浆次数为8次时,EICP、MICP技术固化后试样的抗压强度达到最大,分别为954.65、674.98 kPa.黄河泥沙试样内部生成的碳酸钙和抗压强度呈线性关系,EICP、MICP技术固化后试样的碳酸钙质量分数最大值分别为24.05%、21.35%.黄河泥沙颗粒表面和颗粒之间的孔隙中均有方解石型碳酸钙附着,但其质量分数在试样内部自上而下逐渐降低.宏观、微观的角度分析结果均表明,EICP技术相比MICP技术更加适合固化黄河泥沙.

摘要：锚索锚固偏心现象普遍存在于岩土及地下支护工程中,对锚固系统工作性能存在一定的不利影响。采用理论分析和室内实验手段,初步探究锚固偏心问题的影响机制,明晰了偏心对锚索锚固性能的影响特征,基于自主研发锚固剂推送限位装置,对锚索锚固偏心问题的控制对策进行有效探索。研究结果表明:锚索树脂锚固偏心导致锚固剂–围岩界面处的剪应力及位移分布不均衡,锚索靠近侧锚固剂–围岩界面区域因达到剪应力及位移承载极限而容易发生破坏失效,削弱锚索锚固系统的承载性能;锚固偏心程度与锚索锚固试件的抗拉拔性能整体表现为负相关形式,锚固偏心严重时影响更为显著;锚固剂推送限位装置能够为锚固剂搅拌阶段的锚索提供有效的约束,使锚索能始终近似位于锚固孔中心区域,保证锚索锚固后具有良好的居中效果,装置的实际工作效果得到了室内实验的有效验证。研究成果增加了对锚索偏心锚固问题影响机制的认识,并对该问题的解决途径开展了创新性的尝试研究,有助于进一步保证和提升锚索的树脂锚固效果。

摘要：为研究UHPC矮肋桥面板的抗弯性能并验证其在多跨大跨连续梁中的适用性,以滨州黄河大桥为背景,提出两种UHPC矮肋板方案(平均板厚分别为16.4 cm和14.3 cm).首先建立实桥有限元模型,得到实际荷载作用下桥面板UHPC应力和栓钉剪力.接着,进行足尺抗弯试验,获得矮肋板从加载至破坏的过程中裂缝萌生与发展特征、荷载-位移曲线和应变分布规律等.试验表明,底部钢板的设置可以有效限制UHPC裂缝的发展,在钢板屈服前裂缝宽度呈线性发展;两种方案开裂应力分别为16.8 MPa和15.6 MPa,经过实桥有限元计算得到两种桥面板方案的纵向受力安全系数分别为2.2和1.5;钢板屈服后主裂缝迅速出现,最终桥面板纵肋受拉裂缝快速发展,顶面出现受压裂缝,认为试件破坏;然后,考虑UHPC材料受拉贡献,结合UHPC规范对结构抗弯承载能力进行验算,结果表明,当采用截面非线性方法并使用材料实际性能参数时,可以预测UHPC矮肋板的极限弯矩,计算值和试验值的比值分别为0.95和1.01.最终,对结构关键设计参数进行分析,结果表明,UHPC抗拉强度对极限弯矩的影响较小,增加钢板厚度是提高其极限弯矩的有效途径,窄而高的纵向加劲肋具有更高的受力效率.

摘要：为了更好求解复杂函数优化和工程约束优化问题,进一步增强JAYA算法的寻优能力,提出一种面向全局优化的混合进化JAYA算法.首先在计算当前最优和最差个体时引入反向学习机制,提高最优和最差个体跳离局部极值区域的可能性;然后在个体位置更新中引入并融合正弦余弦算子和差分扰动机制,不仅增加了种群的多样性,而且较好平衡与满足了算法在不同迭代时期对探索和挖掘能力的不同需求;最后在算法结构上采用奇偶不同的混合进化策略,有效利用不同演化机制的优势结果,进一步提升了算法的收敛性和精度.之后给出了算法流程伪代码,理论分析证明了改进算法的时间复杂度与基本JAYA相同,而通过6种代表性算法在包含和组合了30个基准函数的CEC2017测试套件上进行的多维度函数极值优化测试,以及对拉伸弹簧、波纹舱壁、管柱设计、钢筋混凝土梁、焊接梁和汽车侧面碰撞6个具有挑战性的工程设计问题的优化求解,都清楚地表明改进后算法的寻优精度、收敛性能和求解稳定性均有显著提升,在求解CEC复杂函数和工程约束优化问题上有着明显优势.

摘要：针对西部生态脆弱区煤层埋藏浅、煤层保水开采地质条件较差特点,突破以往以堵截地下水渗漏为主要技术手段的被动保水开采理念,提出了以“导储用”为核心的煤矿地下水库地下水保护理念,通过近年来的研究,煤矿地下水库在基础理论和工程实践等领域取得了大量成果。系统地总结了煤矿地下水库六大关键技术(水源预测、库容设计、水库选址、坝体结构、安全运行和水质保障)的研究进展,前3项技术是煤矿地下水库建设的前提,其研究主要涉及煤矿工程地质与水文地质条件、煤炭开采地下水运移规律、采空区垮落岩体空隙与碎胀性等;坝体结构研究主要涉及各种复杂力作用下煤柱坝体、人工坝体的稳定性及二者的连接问题;安全保障和水质保障主要研究分别为煤矿地下水库安全监控系统建立和采空区垮落岩体对矿井水的净化机理。阐述了煤矿地下水库水资源井下和地面的利用情况,实现了矿区由耗水大户向供水水源地转变。在总结相关研究成果的基础上,以煤-水-生态相协调为宗旨,展望了煤矿地下水库研究的方向。