摘要：中国是世界上遭受地震灾害较严重的国家之一。近年来,灾害性地震给人们的生命财产带来了极大的损失,对重大工程结构开展减震隔震设计成为结构设计中重要的一环。本文将快速多极间接边界元法(FMIBEM)应用到2维地震超材料对地震波的散射模拟,并求解一种周期性隔震材料——岩土复合地震超材料(RSCSM)的隔震效应;在精度验证基础上,对RSCSM的带隙结构及不同单晶胞结构下的隔震效果与带隙范围进行详细的数值分析。结果表明:采用FMIBEM能够有效地处理大型地震超材料对地震波的宽频散射问题;RSCSM能够隔离地震波超低频段隙,方形晶胞结构产生的带隙宽度(0.5~17.0 Hz与54.0~72.0 Hz)涵盖了地震波产生危害的主要频段(0.5~2.0 Hz),隔震效果可达35%以上;改变RSCSM的单晶胞结构会对地震超材料带隙结构产生重要影响。方形晶胞结构产生的带隙约为0.5~17.0 Hz和54.0~72.0 Hz;菱形晶胞结构产生的带隙约为0.5~20.0 Hz;菱形单点晶胞结构产生的带隙约为0.5~16.0 Hz和40.0~57.0 Hz;菱形双点晶胞结构产生的带隙约为0.5~14.0 Hz。硬散射体填充率也会对带隙产生重要影响,相同填充率情况下,四边形晶胞能够产生更宽的带隙,并且能够在更低的填充率情况下产生更好的带隙效果。菱形单点与菱形双点晶胞结构只能在非常高的填充率情况下产生较好的带隙效果。本文研究为地震超材料对地震波散射的模拟提供一种高效方法,研究结论可为地基隔震设计提供科学依据。

摘要：人工冻结法凭借其封水性好、适应范围广和对环境影响小等优势已得到广泛应用,但地下水渗流会严重影响冻结效果,且设计规范中尚未考虑渗流对人工冻结的影响。为研究渗流作用下地层人工冻结特性,基于自主研发的渗流地层双管冻结物理模型试验系统,对不同渗流速度和温度梯度下人工冻结过程开展室内模型试验研究。通过模型试验揭示进出口水温差、冷量交换率和温度场随地层初始温度、冷媒温度和渗流速度变化的发展规律,提出不同温度梯度和渗流速度下的交圈时间和临界渗流速度确定方法,确定3组试验的交圈临界渗流速度分别为16.81,10.22和13.33 m/d,剖析冻结壁形状、厚度和平均温度等特性随温度梯度、地下水渗流速度变化规律。研究成果可为渗流条件下人工冻结技术应用及设计提供参考。

摘要：在钢结构建筑中,对节点螺栓进行松动检测有利于保障钢结构的稳定性和安全性。为解决螺栓松动目前存在的检测角度范围及批量检测限制问题,提出了一种基于机器视觉的钢结构螺栓松动自动化非接触式批量角度识别方法。首先,通过目标检测网络定位螺栓群区域目标框,根据提取的螺栓区域进行标定和编号,提出掩膜构建、ROI分割和占空比判断的组合处理流程,采用pgonCorners角点算法进行螺栓群角点位置坐标提取。进一步结合颜色匹配算法,完成对螺栓松动前后标记点位置绘制并提取对应的索引号,根据坐标系变换算法和数组操作算法完成螺栓松动批量角度计算。试验结果表明,该方法可准确地提取螺栓相关特征,最大相对误差为5.8%,能实现对螺栓群松动角度的准确和快速检测。

摘要：采用高精度间接边界元方法(IBEM)开展了山体-隔震层-隧道的整体响应分析,研究了P波入射下柔性隔震层对高斯形山体内双线隧道地震动响应的减弱作用。在隔震层与围岩之间考虑了碎土的错动滑移,以模拟不完美交界面,并系统讨论了隔震层弹性模量、厚度、P波入射频率等因素对隧道地震动响应的影响。数值模拟结果表明:适当增加隔震层厚度可以显著降低隧道应力,有效提升隔震效果,应力降低幅度约达50%以上,且使得结构受力更为均匀;随着隔震层材料的弹性模量减小,隧道动应力数值明显减小,有效减少了其应力放大区的面积,从而有效避免因地震而导致的衬砌裂缝。

摘要：采用一种高精度间接边界积分方程法(IBIEM),开展了山体-断层破碎带-隧道整体模型对地震波的散射作用模拟,考虑了三种影响因素:入射波强度、隧道与断层破碎带间距以及破碎带动力特性,模拟了其对山体表面及隧道地震动力响应的影响。研究结果表明:断层破碎带的存在使得山体-断层破碎带-隧道整体系统内相互作用更加复杂,山体表面位移幅值以及隧道的位移和应力幅值主要呈现放大效应,山体表面断层破裂处破坏异常严重,位移幅值陡增,可达10以上;在衬砌的拱肩、拱脚处的应力集中较为明显,衬砌的顶部和底部应力较小;地震波低频入射时,隧道内外壁应力和位移曲线较平缓,随着入射频率的增大,波的相干效应更加明显,衬砌隧道应力和位移发生空间重分布,出现峰值多段集中现象。

摘要：为实现绿色市政，节能减排，助力国家“碳达峰、碳中和”战略目标，提出了一种将潮汐能与真空预压相结合的软土地基处理技术，该技术可充分利用潮汐水位差对预压场地进行低频循环加载，联合真空预压使软土地基排水固结的同时受到循环压应力作用，加快土颗粒之间孔隙水压力消散速率，促使排水板之间的土体发生水平蠕变，使土体更加密实，提高地基承载力及稳定性的同时减小回弹变形。通过模型试验，该技术能够提高地基承载力，消除大部分地基回弹变形，缩短施工周期，节约投资。结合潮汐特点，拟采用连通器原理将潮汐能应用于滨海地区软土地基处理中，并提出了研究成果转化方案。

摘要：基于快速边界元方法和三维运动学有限断层模型,对倾滑断层作用下复杂场地地震动进行求解。以三维近断层沉积盆地为例,采用频域内动力格林函数求解散射场的地震动,以频域内地震波的相位变化反映发震断层在时域内的动态破裂过程,突破了确定性震源难以模拟高频地震波散射的瓶颈,通过设计快速边界元方法频域-时域自适应逆变换程序得到时域内地震响应,在频域和时域内皆实现了基于确定性运动学有限震源模型的地震动快速边界元法模拟,量化分析了倾滑断层动态破裂下近场沉积盆地地震动的放大效应,揭示了地震的近断层效应与盆地效应的耦合机制。结果表明:近断层效应和盆地聚焦效应存在明显的耦合作用,显著影响了盆地区域地震动的空间分布,盆地中心点的地震动相较于断层附近输入地震动放大了3.97倍;永久位移随断层距离的增加而衰减;在沉积盆地区域内,地震动持时显著延长,软土沉积对外部输入的速度脉冲有放大作用,出现幅值较大的长周期速度大脉冲;沉积盆地会显著增大近断层强震集中性的分布范围。

摘要：为探究工业废渣和膨润土协同处置市政污泥的应用效果,利用工业废渣(高炉矿渣和脱硫石膏)等量取代部分水泥,设计制备了低水泥掺量的工业废渣基复合固化剂(简称复合固化剂),开展了复合固化剂和膨润土协同固化污泥的无侧限抗压强度、浸出液重金属浓度及COD测试,评价了复合固化剂和膨润土对固化污泥力学特性和环境安全性能的影响。通过XRD、TG/DTG、BET、SEM等微观测试手段,明确了复合固化剂协同膨润土固化稳定污泥的微观结构特征。结果表明:采用高炉矿渣和脱硫石膏等量取代部分水泥可大幅度提升固化污泥的强度,复合固化剂的最优质量配合比为高炉矿渣∶脱硫石膏∶水泥=6∶1∶3;在复合固化剂固化污泥基础上,掺加膨润土可明显提升固化污泥的强度以及环境安全性,膨润土的最优掺量为10%;采用10%膨润土等量取代部分复合固化剂,固化污泥强度可提升17%~23%,浸出液中重金属离子浓度和COD值可降低40%~60%;相比水泥固化污泥体系,复合固化剂和膨润土协同固化污泥可生成更多的C-S-H凝胶、钙矾石晶体等水化产物,且膨润土具有较好的细化孔隙效应,二者协同作用共同提升了固化污泥的密实度和强度,而胶凝物质的物理包裹以及膨润土的物理吸附、离子交换等作用显著改善了固化污泥中重金属离子和有机质的稳定效果。本研究成果可为市政污泥的低碳固化和资源化利用提供参考。

摘要：倾斜桩组合支护是一种新型基坑支护形式,适用于大面积无内支撑的基坑。本文依托天津市某倾斜桩支护基坑项目,设计6种预制桩支护对比结构,其中4种为倾斜桩组合支护,进行基坑开挖大型现场试验,量测分析周边不同环境下各组合结构支护基坑的变形情况,并运用Plaxis 3D有限元软件进行基坑安全性分析。结果表明:不同形式的倾斜桩组合支护中,内斜直组合桩身位移最小,支护效果最优;基坑周边存在超挖等不利因素时,倾斜桩组合支护的刚架效应、斜撑效应与重力效应决定其依旧能较好地发挥自身稳定作用;软土蠕变对斜桩基坑支护影响亦不容忽视,开挖至坑底时,应及时施工垫层和底板;数值模拟分析发现倾斜桩组合支护基坑安全系数及临界破坏形态受超挖影响小于常规排桩支护,小幅超挖对基坑的稳定性影响较低。

摘要：为进一步优化吸力式基础结构,减小“土塞”效应,提高吸力式基础的可贯性与承载力,文中提出了低裙摩擦型吸力式基础模型。通过室内模型试验对比研究了不同吸力式基础模型的负压(P)-沉贯量(y)曲线。给出沉贯力、沉贯阻力与沉贯量之间的关系,结合试验数据分析了不同桩型之间的差异,对比得出各类桩型的可贯性及沉贯量。结果表明,低裙摩擦型吸力式基础可贯性良好,能有效减小“土塞”效应,提高桩体承载力。