硫化矿石自燃倾向性等级划分的GA-BP神经网络模型及应用

准确判定硫化矿石的自燃倾向性等级,可为高硫矿井防灭火设计和安全回采提供重要的理论依据。结合已有的研究成果,选取表征硫化矿石自燃倾向性本质特性的自热点温度、室内低温氧化质量增加率和自燃点温度3项指标作为硫化矿自燃倾向性等级划分的基本判别因子。以采自典型高硫矿山的18组矿样的实测数据作为训练样本进行分析计算,进而建立了硫化矿石自燃倾向性等级划分的GA-BP神经网络模型。最后,运用该模型对6组硫化矿井矿样的自燃倾向性进行了分级预测。研究结果表明,6组实测样本的误判率平均值仅为2.5%,取得了良好的预测效果。因此,GABP神经网络模型可以用于指导高硫矿山矿石自燃倾向性等级的划分。     

高阻接地故障双重化保护动作不一致原因分析

针对 220 kV 线路高阻接地故障过程中线路两侧双重化保护动作行为不一致的问题, 依据故障时序分为 3 个阶段分析故障保护报文信息和录波,同时通过故障仿真计算验证,找出保护动作不一致的原因和影响保护动作行为的现场缺陷,提出保护定值整定方法及保护装置应用的优化逻辑,以使高压线路发生高阻接地时两侧双重化保护装置能够快速、一致的动作,最大限度地保护电网和设备安全。应用结果表明:提出的保护整定方法易于计算,适用于 220 kV 及以上线路保护定值计算,利用背侧电源大小整定保护启动值从根本上解决了线路两侧保护动作不一致问题。     

滑坡灾害下航油管道抗滑桩的阻滑性能分析北大核心CSCD

针对于土体等大位移问题所带来的模拟求解难题,分析滑坡灾害对横坡敷设的航油管道运行所带来的影响。利用SPH‐FEM耦合算法,采用不同的接触形式,建立管‐土及桩‐土相互作用全尺寸耦合模型,进行非线性分析,获取管‐土力学响应规律,并对抗滑桩阻滑性能加以分析,保证滑坡区管道本体的安全。结果表明,在文中工况下,当滑坡趋于稳定时,在滑土推力作用下,管道所产生的位移、应力最大值均出现在滑体区域内;但由于桩‐土间“土拱效应”,致其桩后滑土更易趋于稳定,同时管道也并未发生沿管轴扭转的现象;随抗滑桩数量的增多,其阻滑性能增强,但对于文中工况,设置2个抗滑桩且混凝土强度为C30的抗滑方案即可保证管道的安全运行。所得结论可为保证航油管道的安全运行提供理论支撑,并为滑坡下管道力学行为和抗滑桩阻滑性能研究提供一种可行的模拟方法。     

隧道锚孔出水下树脂锚索锚固性能与提升技术研究∗

针对隧道锚孔出水时，树脂锚索锚固性能下降的现象，以木寨岭公路隧道为工程依托，开展了不同锚孔出水流量下树脂锚索锚固力测试分析，在剖析水影响树脂锚索锚固机理的基础上，对锚固提升技术进行了系统研究。 研究结果表明：①随锚孔出水流量增加，树脂锚索的锚固性能逐渐下降；当出水流量位于滴水区时，对锚固力影响较小；当出水流量位于强淋水区及以上时，基本无法锚固；当出水流量位于弱、中淋水区时，需引入锚固提升技术； ②水影响树脂锚索锚固性能的主要原因为水对树脂搅拌固化的影响，包括水对树脂锚固剂固化反应的影响和水对索体搅拌树脂锚固剂过程的影响；③开展了抗水锚固剂锚固试验、60°斜端面带限定装置锚索锚固试验、不同凝胶时间锚固剂组合试验和施工搅拌参数优化试验等 4 种锚固提升技术测试研究，最终获取了适用于不同锚孔出水流量下的优选树脂锚索锚固力提升(组合)措施。研究有助于提升树脂锚索在富水隧道中的适应性。     

村镇建筑装配整体式配筋砌体结构的抗震性能研究

为解决村镇建筑抗震设防水平低和施工不规范等问题,以陕西关中地区的村镇建筑为研究对象,提出适用于村镇建筑的新型砌块型式及整体式配筋砌体结构。首先根据所提出砌块的材料特性,对比分析了新型装配整体式砌块墙体与传统砖砌块墙体的承载能力和刚度退化能力,发现新型砌块墙体的整体性好、刚度退化率小及变形能力强;其次对典型村镇装配整体式配筋砌体结构开展了非线性时程反应分析,并与普通砖砌体结构进行了对比,根据二者周期值、底部剪力、层间位移角和损伤值等计算结果可知,所提出的村镇装配整体式配筋砌体结构具有刚度及应力均匀、层间位移较小、损伤程度小、承载能力大等特点,具有良好的抗震性能,加之该类装配式砌体结构砌筑方式简便,有利于在村镇建筑中大力推广使用。     

新型可恢复功能组合柱设计及其抗震性能研究

为实现框架结构震后性能的快速恢复，提出了一种有良好自复位能力且易于修复的新型可恢复功能组合柱。考虑钢绞线滑移及无粘结钢绞线的受力特征，采用OpenSees对柱抗震性能进行验证及参数分析。对不同设防烈度普通钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架、钢绞线混凝土框架及应用可恢复柱的可恢复框架进行静力推覆及地震荷载下的残余位移及最大位移响应分析，得出各框架层间最大位移与残余位移的关系，并对比分析各框架在不同地震强度下的可恢复性能。结果表明：钢绞线配置率对可恢复柱的抗震性能有重要影响；7度设防RC框架应用可恢复柱后，底层梁柱塑性铰发展大幅减轻，延迟了框架的破坏，且其承载能力与自复位能力均高于8度设防RC框架；在地震作用下可恢复框架的失效概率最低，可恢复性最高，且地震作用越大，其相对于普通RC框架可恢复性的提升越为明显。     

6061‑T6铝合金材料的冲击压缩力学性能实验与数值模拟∗

为了探究 6061?T6 铝合金的冲击力学性能和在防护结构上的应用前景，采用实验与数值模拟相结合的方法开展分析研究。根据多组准静态压缩及冲击压缩实验数据，对 Johnson?Cook 本构模型的相应参数进行了拟合；再进行数值模拟分析，并把数值模拟的结果与实验结果对比分析。最终，得到了 6061?T6 铝合金在常温下的屈服强度、峰值应力等力学参数；拟合出了 6061?T6 铝合金 J?C 模型的相应参数；研究表明 6061?T6 铝合金是一种应变率敏感材料，其屈服强度、流动应力峰值随着应变率的提高而提高，同时材料对冲击荷载的能量吸收也越来越多；当应变率为 1 600 s^-1 时，相对于准静态，其屈服强度和极限承载力分别提高了 30%、78%；数值模拟结果与实验结果吻合较好，表明拟合的 J?C 模型能够较好地表现出 6061?T6 铝合金在高应变率下的应力流动行为。研究成果可为 6061?T6 铝合金材料冲击动力学分析和在抗爆结构上的应用提供依据和参考，其在防护工程，防灾减灾工程领域上应用前景广阔。     

转筒式钢⁃复合材料套箱防船撞性能研究

转筒式钢?复合材料套箱是一种新型防船撞设施。采用PATRAN软件建立该新型防船撞设施及船舶的精细化有限元模型，并采用LS?DYNA软件进行动力响应分析，基于“分层耗能”的优化思想对该新型防船撞设施进行参数优化，并设置了船舶正撞和15°斜撞两种对比计算工况，选用3000DWT典型代表船舶以4.0 m/s初速度进行数值仿真计算。结果表明：套箱内部竖向和横向板件布置间距为0.8 m、钢板厚度为8 mm时，套箱的船撞力折减率为47.3%，损伤变形量为1.42 m，综合防船撞性能比其他布置形式更优；设置外层护舷层和中间钢结构层不同的厚度比例计算工况，当两者厚度比例为1∶1时，套箱的船撞力折减率为48.9%、损伤变形量为1.27 m、总造价为185万元，在总造价最低的同时其防船撞性能最优；碰撞结束后，正撞工况下船舶的初始动能全部转化为其它形式的能量，而斜撞工况下仍有50%左右的初始动能停留在船舶上、船舶可继续航行，碰撞造成的船艏损伤变形量分别为3.8、0.4 m，则该新型防船撞设施能通过自身旋转拨转船头，大大降低了碰撞造成的船艏损伤程度。     

排水刚性桩处置可液化倾斜场地的振动台试验研究∗

排水刚性桩将竖向排水体和刚性桩相结合,是一种有效的地基抗液化处理措施。但目前对排水刚性桩在可液化倾斜场地中抗液化侧向变形的性能研究还比较缺乏,制约了其推广与应用。通过振动台试验,开展了可液化倾斜场地中排水刚性桩和普通刚性桩的对比研究,从土体内部动孔压响应、液化土体的流动性质、桩顶水平位移等角度研究了排水刚性桩对可液化倾斜场地的处理效果,并考虑了群桩布置形式的影响。结果表明,排水刚性桩是一种有效的加固可液化倾斜场地的处理措施,可以较好的限制液化土体侧向变形;相同群桩布置形式下,排水刚性桩限制土体流动变形效果优于普通刚性桩,且这种限制效果在坡顶位置更为明显;对于普通刚性桩,群桩梅花形布置形式相对于正方形布置形式能更好的阻止液化土体的流动变形,而对于排水刚性桩,群桩布置形式影响较小。     

缓倾斜煤层孤岛工作面巷道底鼓机制及控制

针对缓倾斜煤层孤岛工作面回采巷道底鼓严重的状况,以庞庞塔矿5煤107工作面运输顺槽为研究背景,测试了顶底板的矿物成分、微观结构,利用物理模拟研究了底鼓机制,结果表明:①107工作面运输顺槽底板以高岭石为主,膨胀性岩石成分较低,岩石内部空隙较少,结构致密,强度高;②107工作面运输顺槽底鼓属于挤压流动性底鼓,掘进期间发生的是浅部岩层整体弯曲,在采动超前支承压力影响阶段,底板上位坚硬岩层超过其抗弯强度而发生破断,下位软弱底板解除约束,变形急剧增加,帮角出现裂隙,底板变形出现剧烈变形区、受限变形区、变形过渡区;③107工作面运输顺槽底鼓机制为:坚硬底板在高应力下的挤压流动是造成底鼓的主要原因,缓倾斜煤层巷道底板存在三角煤和底板岩石中存在少量膨胀性岩石对底鼓影响较小。针对性提出了采用开挖卸压槽释放压力方式进行底鼓治理,现场实测表明所提措施可有效降低巷道底鼓量。     

堆积体骨料比及土壤含水率对其稳定性影响的试验研究∗

堆积体失稳是较常见的滑坡灾害之一。以鹅卵石、碎石、南方红土为材料组成的堆积体为研究对象，通过测量堆积体临界坡度，分析了堆积材料组成比例及土壤含水率对其稳定性的影响。结果表明：（1）就堆积坡度而言，不同堆积坡度材料之间存在最不利组合（在单独堆积坡度较低的材料占比为80%时堆积体的临界坡度最低）；（2） 堆积体中含土率对堆积体临界坡度存在先减后增的影响，当含土率为20%时堆积体坡度最小；（3）堆积体中土壤的含水率对堆积体临界坡度存在先增后减的影响，当土壤含水率超过30%时负面影响明显；（4）混凝土流变仪测试得到的堆积材料的流动屈服应力与试验材料堆积稳定性存在正相关规律。     

考虑燃烧作用的隧道火灾三维数学模型

采用预设概率密度函数模型考虑燃烧的过程，构建了一种描述隧道火灾过程中燃油燃烧、烟气流动和传热的三维数学模型。应用该模型模拟了台缙高速公路苍岭特长隧道在释热率为50MW、风速分别为0～2m／s条件下的火灾过程，并通过室内模型燃烧试验验证了其有效性。与相同条件下热源模型计算结果的比较表明：无论通风条件如何，燃烧释放的大量烟气均会在火源上方形成一高速烟流区，而热源模型由于忽略了燃烧过程，在风速≥1m／s的条件下将无法刻画出该区域。高速烟流区抑制了纵向风流与高温烟流的混合，控制着火源近区的流场结构，是造成烟气回流和分层运动现象的主要因素之一。     

MICP技术对遗址土开裂抑制作用的试验探究∗

遗址土长期经受干湿循环作用,土体表面产生的裂隙对其保存构成威胁。为了探究MICP技术在土遗址修缮中的应用,基于巴氏芽孢杆菌开展微生物矿化作用的前期研究,确定了微生物最佳培养时间、菌液的最佳菌胶比、最佳胶结液浓度和拌合菌液的最佳体积分数;利用最优条件的研究结果对遗址土干缩开裂抑制作用进行研究,设置纯水拌合的对照组,对比观察初次干湿循环下烘干过程中的裂隙发育情况,分析三次干湿循环后裂隙的二值化图像,对比裂隙率,证明了MICP技术对遗址土干缩开裂的有效抑制;结合电镜扫描图像,分析碳酸钙胶结物的作用机理。通过试验研究和电镜图像的拟合分析,证明MICP技术对减缓遗址土开裂具有积极作用,为土遗址的修缮和维护提供了新思路。     

小剪跨比RC柱及钢管增强RC柱多次冲击的响应行为∗

近年来钢筋混凝土(RC)墩柱遭受车船撞击的风险日益增加，且车船撞击一般发生在RC 柱靠近地面或底部承台的位置，导致柱体出现小剪跨比条件下的脆性剪切破坏。而随着力学性能良好的钢管混凝土在工程中越来越广泛地应用，其在小剪跨比下的抗冲击性能也需要更加深入的研究。为进一步研究小剪跨比RC 柱的剪切损伤机理以及钢管对RC 柱抗剪性能的增强效果，使用大型刚性摆锤装置分别对1 根RC 柱、内置钢管增强RC 柱和外置钢管增强RC 柱进行了侧向冲击试验，考察了试件的损伤特征、冲击力和位移等试验结果。结果表明：RC 柱在承受两次冲击后发生剪切破坏，而两个钢管增强RC 柱在经历额外两次大能量冲击后仍保持较好的整体形态，即钢管可有效提升RC 柱的抗冲击性能；在相同截面配钢率下，外置钢管增强RC 柱相比内置钢管增强RC 柱整体上具有更强的抗冲击性能，但内置钢管可更有效地降低核心混凝土的剪切损伤；由于外置钢管RC 柱具有三者中最高的整体刚度和表面刚度，其对相邻构件承载力和刚度的要求也更高。     

垃圾填埋场PBFC防渗浆材吸附性能试验研究∗

以水泥-膨润土为主要材料,以粉煤灰替代部分水泥,辅以碳酸钠,聚乙烯醇(PVA)等外掺剂制备一种低渗透性,对垃圾渗滤液具有较好吸附阻滞效果的防渗浆材(即PBFC防渗浆材)。通过该浆材的吸附阻滞试验及SEM微观分析探讨了其吸附阻滞作用机理。SEM图显示,掺入PVA可使水泥水化反应更充分,从而提高浆材吸附性能。PBFC防渗浆材的PVA掺量为1.5 g/L时,其渗透系数最低可达到0.7×10-8cm/s。通过PBFC防渗浆材吸附阻滞作用的有效发挥,垃圾场渗滤液中部分有害成分的浓度达到了《城市生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求,且PVA掺量为1.5 g/L时,渗滤液有害成分的浓度值降到最低,这与PVA对防渗浆材渗透系数的影响是一致的。PBFC防渗浆材对铅、汞等重金属离子的吸附阻滞率接近100%,满足生活垃圾填埋场的使用要求。     

基于人工神经网络方法的FRP增强混凝土断裂研究新思路∗

纤维增强复合材料(FRP)作为一种新型的增强加固材料，由于其强度高、质量轻、防腐蚀、耐疲劳、与混凝土粘结性能好以及便于施工等诸多优点，在混凝土结构修复加固领域得到了广泛的应用。近年来，随着人工智能(AI)的逐渐兴起，机器学习(ML)作为实现AI 的一种途径，在水利、建筑等各行各业也得到了长足的发展。首先简单介绍了ML 的基本原理，并通过对ML 在混凝土结构工程中应用的系统回顾与总结，指出了传统试验和数值模拟分析中FRP 增强混凝土断裂研究存在的一些难点和局限性，阐述了基于ML 的人工神经网络(ANN)方法在处理混凝土结构问题中的优越性，认为采用ANN 方法能够有效解决FRP 增强混凝土断裂研究中难以解决的问题；其次，对ANN 方法应用于FRP 增强混凝土断裂韧度预测中的新思路进行了详细介绍，给出了ANN 方法应用于FRP 增强混凝土断裂韧度预测的具体流程，并对其流程中的一些步骤给出了建议；最后，对ML 应用于FRP 增强混凝土断裂方向的深入研究进行了展望，提出了ML 应用于FRP 增强混凝土断裂方向深入研究的相关问题。     

轴向中空壁管抗冲击性能试验研究与数值分析∗

轴向中空壁管作为一种新型结构壁管，几何构型简单、空间利用率高、且能量耗散性好，近年来在市政工程中得到广泛应用。为研究轴向中空壁管在低速冲击作用下的力学响应和耗能特性，设计了 20 个试验工况，以落锤冲击试验模拟施工过程中受到的落石冲击和机械撞击作用，基于量纲分析法提出冲击力峰值的计算方法，通过有限元软件 ABAQUS 对试验结果进行验证，并根据有限元计算结果分析管道在低速冲击作用下的变形特性和损伤机理。研究表明：数值分析结果与试验结果吻合较好，冲击力时程曲线趋势基本一致，冲击力峰值误差在 5% 以内。 轴向中空壁管具有良好的抗冲击性能，其双壁中空结构具有较好的能量耗散性，落锤与管道接触瞬间会产生较大的冲击力，12.9 kg 的落锤从 2 m 处自由下落冲击管道可产生 15.28 kN 的冲击力。对比 20 个试验工况的冲击力峰值试验值与计算值，误差均较小，最大误差为 5.8%，即冲击力峰值计算方法准确性较高。随着落锤高度和质量的增加，冲击力峰值增大，损伤区域和凹痕深度也随之增大，最大塑性应变由外壁内侧转移到外壁与加劲肋的连接处， 呈现出外壁损伤和加劲肋损伤两种损伤模式。提出的冲击力峰值计算方法和管道塑性损伤规律可以为施工过程中轴向中空壁管在落石冲击和机械撞击作用下的安全评价提供理论依据。