长沙理工大学学报（自然科学版）
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2026,23(3):1-13
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260315001
摘要：
【目的】为了解决实际桥梁非线性涡激振动响应预测精度不足、工程应用难度大等问题，建立了一种适用于典型桥面的非线性涡激振动通用建模框架。【方法】首先，基于自由振动风洞试验中观测到的非线性涡振行为，建立了数学模型，同时进一步开发了相应的非线性模型参数识别和气动弹性响应数值求解方法，并将该模型的预测结果与 Scanlan经验非线性模型及 Zhu等提出的单自由度竖向简化模型的预测结果进行了对比。最后，以初步设计阶段的某大跨度桥梁为例，通过建立有限元模型进行模态分析，针对前三阶关键竖弯模态开展了三维涡振分析，并将结果与二维分析结果进行了对比。【结果】本文所发展的非线性涡激振动建模框架具有良好的工程适用性与预测精度，其全部参数仅需通过自由振动风洞试验即可识别，且能够准确预测试验观察得到的涡激振动位移响应。与Scanlan经验非线性模型及 Zhu等提出的单自由度竖向简化模型相比，该框架在预测性能上具有明显优势。同时，由于模态振型导致非线性涡激力存在明显的三维展向效应，三维涡振分析得到的涡振振幅明显大于二维分析结果，前两阶竖弯模态下的三维分析结果较二维分析结果分别偏大 13.23%和11.68%。【结论】本文发展的非线性涡激振动建模框架预测精度高，工程应用简便；同时，在桥梁涡激振动响应预测中必须充分考虑三维涡振效应。
【目的】为了解决实际桥梁非线性涡激振动响应预测精度不足、工程应用难度大等问题，建立了一种适用于典型桥面的非线性涡激振动通用建模框架。【方法】首先，基于自由振动风洞试验中观测到的非线性涡振行为，建立了数学模型，同时进一步开发了相应的非线性模型参数识别和气动弹性响应数值求解方法，并将该模型的预测结果与 Scanlan经验非线性模型及 Zhu等提出的单自由度竖向简化模型的预测结果进行了对比。最后，以初步设计阶段的某大跨度桥梁为例，通过建立有限元模型进行模态分析，针对前三阶关键竖弯模态开展了三维涡振分析，并将结果与二维分析结果进行了对比。【结果】本文所发展的非线性涡激振动建模框架具有良好的工程适用性与预测精度，其全部参数仅需通过自由振动风洞试验即可识别，且能够准确预测试验观察得到的涡激振动位移响应。与Scanlan经验非线性模型及 Zhu等提出的单自由度竖向简化模型相比，该框架在预测性能上具有明显优势。同时，由于模态振型导致非线性涡激力存在明显的三维展向效应，三维涡振分析得到的涡振振幅明显大于二维分析结果，前两阶竖弯模态下的三维分析结果较二维分析结果分别偏大 13.23%和11.68%。【结论】本文发展的非线性涡激振动建模框架预测精度高，工程应用简便；同时，在桥梁涡激振动响应预测中必须充分考虑三维涡振效应。
2026,23(3):14-24
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260212001
摘要：
【目的】城市风场预测对风灾预警、行人舒适度评估以及无人机路径规划等领域至关重要。然而，现场测量、风洞试验以及计算流体动力学 （computational fluid dynamics，CFD）等方法耗时且成本高昂，难以满足大规模城市风场快速预测需求。为此，本文提出了一种数据与物理信息融合的城市风场预测框架，利用稀疏多站点时间序列数据预测未来的城市近地面风场。【方法】该框架由三个模块构成：风向推断模块，通过多站点风速分量推断主导来流风向；时序预测模块，利用双向长短期记忆网络预测每个站点的短期未来风速分量；物理信息空间预测模块，将预测的站点风速数据映射至行人高度二维网格，从而重建全场风速分量。为增强物理一致性，将不可压缩的纳维 -斯托克斯方程残差嵌入损失函数训练损失。【结果】该方法在基于 CFD生成的真实城市街区数据集上得到了验证。试验结果表明，本文所提出的框架在不同风向条件下均保持稳定的全场预测精度，速度分量的平均决定系数约为 0.80，本文框架相较于 CFD实现了数量级加速。【结论】该框架为利用稀疏数据实现城市风场预测提供了一种高效且物理一致的方法。
【目的】城市风场预测对风灾预警、行人舒适度评估以及无人机路径规划等领域至关重要。然而，现场测量、风洞试验以及计算流体动力学 （computational fluid dynamics，CFD）等方法耗时且成本高昂，难以满足大规模城市风场快速预测需求。为此，本文提出了一种数据与物理信息融合的城市风场预测框架，利用稀疏多站点时间序列数据预测未来的城市近地面风场。【方法】该框架由三个模块构成：风向推断模块，通过多站点风速分量推断主导来流风向；时序预测模块，利用双向长短期记忆网络预测每个站点的短期未来风速分量；物理信息空间预测模块，将预测的站点风速数据映射至行人高度二维网格，从而重建全场风速分量。为增强物理一致性，将不可压缩的纳维 -斯托克斯方程残差嵌入损失函数训练损失。【结果】该方法在基于 CFD生成的真实城市街区数据集上得到了验证。试验结果表明，本文所提出的框架在不同风向条件下均保持稳定的全场预测精度，速度分量的平均决定系数约为 0.80，本文框架相较于 CFD实现了数量级加速。【结论】该框架为利用稀疏数据实现城市风场预测提供了一种高效且物理一致的方法。
2026,23(3):25-35
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20251201001
摘要：
【目的】为提高垂直轴风力机在中低风速下的气动性能，本文针对传统单层 H型垂直轴风力机启动性能差、风能利用效率低的问题，提出了一种双层叶片结构的优化方案。【方法】基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）数值模拟方法，采用 SST k-ω湍流模型与滑移网格法，并通过流场分析，系统探究了小叶片相对于大叶片的纵向偏移距离与横向偏移距离对风力机力矩、输出功率及风能利用系数的影响规律。【结果】双层叶片结构能显著提升风力机在中低叶尖速比 （1.38~2.19）下的气动性能，当纵向偏移距离为 0.10倍风轮半径、横向偏移距离为 0.40倍大叶片弦长时，气动性能提升效果最为理想。当叶尖速比为1.38时，相比于单层结构，双层叶片结构的风能利用系数从 0.10提升至 0.19，提升幅度高达 90%。流场分析表明，性能提升源于大小叶片间的有利气动干扰及大小叶片对尾流的有效控制。此外，该结构使最高效率点向更低叶尖速比区域移动，拓宽了高效运行区间。【结论】本文提出的双层 H型垂直轴风力机能有效改善启动性能，并提升低风速下的工作效率，为垂直轴风力机在中低风速下的气动性能优化问题提供了重要的解决思路和理论依据。
【目的】为提高垂直轴风力机在中低风速下的气动性能，本文针对传统单层 H型垂直轴风力机启动性能差、风能利用效率低的问题，提出了一种双层叶片结构的优化方案。【方法】基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）数值模拟方法，采用 SST k-ω湍流模型与滑移网格法，并通过流场分析，系统探究了小叶片相对于大叶片的纵向偏移距离与横向偏移距离对风力机力矩、输出功率及风能利用系数的影响规律。【结果】双层叶片结构能显著提升风力机在中低叶尖速比 （1.38~2.19）下的气动性能，当纵向偏移距离为 0.10倍风轮半径、横向偏移距离为 0.40倍大叶片弦长时，气动性能提升效果最为理想。当叶尖速比为1.38时，相比于单层结构，双层叶片结构的风能利用系数从 0.10提升至 0.19，提升幅度高达 90%。流场分析表明，性能提升源于大小叶片间的有利气动干扰及大小叶片对尾流的有效控制。此外，该结构使最高效率点向更低叶尖速比区域移动，拓宽了高效运行区间。【结论】本文提出的双层 H型垂直轴风力机能有效改善启动性能，并提升低风速下的工作效率，为垂直轴风力机在中低风速下的气动性能优化问题提供了重要的解决思路和理论依据。
2026,23(3):36-45,71
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260112001
摘要：
【目的】静止土压力系数 K0的准确测定对于评估路基土的回弹模量具有重要意义。本文综合考虑法向应力、压实度与含水率等多种因素的影响，系统研究了路基土 K0的非线性变化规律，构建了相应的 K0预估模型，并将其应用于路基结构的动力响应分析。【方法】基于 GJY型K0固结仪开展了多因素影响下的固结试验，构建了以法向应力为核心、同时考虑压实度与含水率等土体物理状态的 K0预估模型，并通过不同动静荷载组合的足尺试验验证了该模型的可靠性。【结果】（1） K0随法向应力的增大呈现先快速增加后趋于稳定的趋势，其增幅平均可达 65.25%；K0随压实度的增大而减小，其降幅平均可达 23.43%；K0随含水率的增大而增大，其增幅平均为 55.1%。（2） 本文构建的幂函数形式 K0预估模型的预测精度可达 92%。（3） 在足尺试验中，采用该模型进行回弹弯沉预测；该方法相较于传统恒定 K0方法在精度上提高了 46%。【结论】K0是一个受多因素耦合影响且存在上限的参数，考虑其非线性特性的研究可显著提高路基结构动力响应分析的准确性。
【目的】静止土压力系数 K0的准确测定对于评估路基土的回弹模量具有重要意义。本文综合考虑法向应力、压实度与含水率等多种因素的影响，系统研究了路基土 K0的非线性变化规律，构建了相应的 K0预估模型，并将其应用于路基结构的动力响应分析。【方法】基于 GJY型K0固结仪开展了多因素影响下的固结试验，构建了以法向应力为核心、同时考虑压实度与含水率等土体物理状态的 K0预估模型，并通过不同动静荷载组合的足尺试验验证了该模型的可靠性。【结果】（1） K0随法向应力的增大呈现先快速增加后趋于稳定的趋势，其增幅平均可达 65.25%；K0随压实度的增大而减小，其降幅平均可达 23.43%；K0随含水率的增大而增大，其增幅平均为 55.1%。（2） 本文构建的幂函数形式 K0预估模型的预测精度可达 92%。（3） 在足尺试验中，采用该模型进行回弹弯沉预测；该方法相较于传统恒定 K0方法在精度上提高了 46%。【结论】K0是一个受多因素耦合影响且存在上限的参数，考虑其非线性特性的研究可显著提高路基结构动力响应分析的准确性。
2026,23(3):46-57
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260225001
摘要：
【目的】揭示海洋软黏土中的四足导管架桩基础在长期水平循环荷载 （如风浪作用 ）下的累积变形特性与承载退化机制，为其设计与长期服役性能评估提供试验依据。【方法】基于自主研制的模型试验系统，在饱和软黏土中开展室内模型试验，完整模拟静压贯入引起的土体扰动、再固结过程，并依次施加多级静载与双向水平循环荷载；通过在桩身密集布设应变计与位移传感器，实时监测并获取桩身轴力、弯矩、侧摩阻力、位移随循环次数与荷载比的变化规律。【结果】在循环加载下，上部桩身的侧摩阻力随循环次数增加而快速退化，下部桩段的侧摩阻力逐步发挥主导作用，受荷区段持续下移；桩身的弯矩与位移主要集中于桩顶附近区域，最大弯矩位置随循环次数增加而逐渐向深部迁移，泥面以下 3~5倍桩径范围为导管架平台在循环加载下的关键退化区域。基于位移累积规律，导管架响应可分为稳定、临界与失稳三个阶段，其长期循环承载力约为其静态极限承载力的 62.5%。【结论】四足导管架桩基础在长期循环荷载作用下呈现阶段性退化特征，其承载与变形性能受上部桩身的侧摩阻力退化与下部桩身的承载力发挥的共同控制。工程设计应以长期循环承载力作为主要控制指标，并重点关注泥面以下的关键深度范围内的性能演化。
【目的】揭示海洋软黏土中的四足导管架桩基础在长期水平循环荷载 （如风浪作用 ）下的累积变形特性与承载退化机制，为其设计与长期服役性能评估提供试验依据。【方法】基于自主研制的模型试验系统，在饱和软黏土中开展室内模型试验，完整模拟静压贯入引起的土体扰动、再固结过程，并依次施加多级静载与双向水平循环荷载；通过在桩身密集布设应变计与位移传感器，实时监测并获取桩身轴力、弯矩、侧摩阻力、位移随循环次数与荷载比的变化规律。【结果】在循环加载下，上部桩身的侧摩阻力随循环次数增加而快速退化，下部桩段的侧摩阻力逐步发挥主导作用，受荷区段持续下移；桩身的弯矩与位移主要集中于桩顶附近区域，最大弯矩位置随循环次数增加而逐渐向深部迁移，泥面以下 3~5倍桩径范围为导管架平台在循环加载下的关键退化区域。基于位移累积规律，导管架响应可分为稳定、临界与失稳三个阶段，其长期循环承载力约为其静态极限承载力的 62.5%。【结论】四足导管架桩基础在长期循环荷载作用下呈现阶段性退化特征，其承载与变形性能受上部桩身的侧摩阻力退化与下部桩身的承载力发挥的共同控制。工程设计应以长期循环承载力作为主要控制指标，并重点关注泥面以下的关键深度范围内的性能演化。
2026,23(3):58-71
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260225002
摘要：
【目的】研究软土地区十字型交叉换乘车站结构附近场地的土体地震空间差动效应及其诱发机制。【方法】开展基于人工模型土的 1∶25大比例尺振动台试验，以不同主频的 Ricker波作为输入激励。采用一种修正弹塑性单屈服面随动硬化模型来模拟土体响应，建立三维全时程动力数值模型，并用试验结果进行参数标定；通过综合试验结果和数值计算，研究换乘车站附近软土的地震空间差动效应，并探讨其诱发机制。【结果】换乘车站结构对附近地层一阶卓越频率的振幅传播放大具有抑制作用，表现出显著的差异化特征。换乘车站在不同主轴上的刚度差异较为显著，导致地震下的换乘车站结构的周边土体在水平向和竖直向均存在明显的差动响应现象。三层结构附近土体的地表峰值加速度最大值出现在该结构外侧约 0.75~1.00倍车站断面宽度的范围内。【结论】换乘车站结构通过土 -结构接触面显著改变了周围土体的加速度响应，且该影响具有明显的空间差异性。在评估城市枢纽节点的地震安全以及周边建 /构筑物的抗震设防时，尤其对于跨度大于 1倍车站断面宽度的整体结构，应充分考虑这种大型三维地下结构诱发的空间动力响应差异效应。
【目的】研究软土地区十字型交叉换乘车站结构附近场地的土体地震空间差动效应及其诱发机制。【方法】开展基于人工模型土的 1∶25大比例尺振动台试验，以不同主频的 Ricker波作为输入激励。采用一种修正弹塑性单屈服面随动硬化模型来模拟土体响应，建立三维全时程动力数值模型，并用试验结果进行参数标定；通过综合试验结果和数值计算，研究换乘车站附近软土的地震空间差动效应，并探讨其诱发机制。【结果】换乘车站结构对附近地层一阶卓越频率的振幅传播放大具有抑制作用，表现出显著的差异化特征。换乘车站在不同主轴上的刚度差异较为显著，导致地震下的换乘车站结构的周边土体在水平向和竖直向均存在明显的差动响应现象。三层结构附近土体的地表峰值加速度最大值出现在该结构外侧约 0.75~1.00倍车站断面宽度的范围内。【结论】换乘车站结构通过土 -结构接触面显著改变了周围土体的加速度响应，且该影响具有明显的空间差异性。在评估城市枢纽节点的地震安全以及周边建 /构筑物的抗震设防时，尤其对于跨度大于 1倍车站断面宽度的整体结构，应充分考虑这种大型三维地下结构诱发的空间动力响应差异效应。
2026,23(3):72-84
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260330001
摘要：
【目的】为探究泥岩在干湿循环作用下的渐进劣化机理与结构演化模式，以长沙—赣州高速铁路浏阳段的边坡工程为依托开展研究。【方法】分别采用浸泡 -干燥、滴水 -干燥的试验方法对浅表层岩石进行大气干湿循环模拟，开展三轴试验，并使用配备了能量色散 X射线谱仪 （energy dispersive X -ray spectroscopy，EDS）探头的扫描电子显微镜 （scanning electron microscopy，SEM）进行微观测试。【结果】宏观试验表明：干湿循环促进裂缝发育，导致泥岩力学性能产生不可逆劣化；黏聚力与内摩擦角的累计降幅分别达 68.4%和14.8%。SEM扫描结果表明：微观结构劣化主要体现在岩石基质的崩解和侵蚀。尽管岩石的整体结构未出现显著胀缩，但在干、湿阶段均存在劣化现象，且劣化程度随循环次数的增加持续加剧，孔隙方向周期性摆动，孔隙形态以螺旋式损伤扩张。在矿物的 X射线衍射 （X-ray diffraction，XRD）的试验结果中，敏感性黏土矿物的含量较低，表明非敏感性矿物是驱动矿物结构劣化的关键物质。EDS的结果进一步证实，干湿循环会导致钙质胶结物弱化甚至断裂。在干湿循环后，微观试样表面的 Ca元素扫描强度的降幅达 65.3%，而Si、O元素扫描强度保持稳定，这为宏观现象提供了微观层面的支撑。【结论】研究结果可为泥岩边坡的失稳演化及安全稳定性评估提供科学依据。
【目的】为探究泥岩在干湿循环作用下的渐进劣化机理与结构演化模式，以长沙—赣州高速铁路浏阳段的边坡工程为依托开展研究。【方法】分别采用浸泡 -干燥、滴水 -干燥的试验方法对浅表层岩石进行大气干湿循环模拟，开展三轴试验，并使用配备了能量色散 X射线谱仪 （energy dispersive X -ray spectroscopy，EDS）探头的扫描电子显微镜 （scanning electron microscopy，SEM）进行微观测试。【结果】宏观试验表明：干湿循环促进裂缝发育，导致泥岩力学性能产生不可逆劣化；黏聚力与内摩擦角的累计降幅分别达 68.4%和14.8%。SEM扫描结果表明：微观结构劣化主要体现在岩石基质的崩解和侵蚀。尽管岩石的整体结构未出现显著胀缩，但在干、湿阶段均存在劣化现象，且劣化程度随循环次数的增加持续加剧，孔隙方向周期性摆动，孔隙形态以螺旋式损伤扩张。在矿物的 X射线衍射 （X-ray diffraction，XRD）的试验结果中，敏感性黏土矿物的含量较低，表明非敏感性矿物是驱动矿物结构劣化的关键物质。EDS的结果进一步证实，干湿循环会导致钙质胶结物弱化甚至断裂。在干湿循环后，微观试样表面的 Ca元素扫描强度的降幅达 65.3%，而Si、O元素扫描强度保持稳定，这为宏观现象提供了微观层面的支撑。【结论】研究结果可为泥岩边坡的失稳演化及安全稳定性评估提供科学依据。
2026,23(3):85-98
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260415001
摘要：
【目的】为提高高风险区域分析与评估的针对性，本文深入剖析了交通事故严重程度的空间聚集特征与影响因素，并进行了严重程度评估，以期为交通安全管理提供决策参考。【方法】以长沙市 2017—2019年交通事故数据为基础，采用平均最近邻距离 （average nearest neighbor distance，ANND）、全局莫兰指数 （Global Moran’s I）和局部莫兰指数 （Local Moran ’s I）识别事故严重度高值聚集区域；针对高值聚集区域样本，构建随机参数 Logit模型，分析事故严重程度的影响因素及其未观测异质性，并基于显著因素构建随机森林模型开展量化评估。【结果】长沙市交通事故呈显著空间聚集分布，事故严重度加权值存在稳定的正向空间自相关，高值聚集区域主要集中于主城区，并在部分郊区形成持续性局部斑块。道路类型对致命事故风险的影响存在异质性，机动车 -非机动车混合车道、人行横道、弯道路段、潮湿路面及特定时段与严重后果形成更为密切的联系。随机森林模型具有较好的分类性能，可实现事故严重程度的初步判别。【结论】交通事故严重程度具有相对独立的空间分异规律，高风险区域判别不能仅依据事故数量，还应结合事故后果的空间集聚特征及其形成情景。高严重度事故与多种风险条件叠加密切相关，且具有一定的可评估性。
【目的】为提高高风险区域分析与评估的针对性，本文深入剖析了交通事故严重程度的空间聚集特征与影响因素，并进行了严重程度评估，以期为交通安全管理提供决策参考。【方法】以长沙市 2017—2019年交通事故数据为基础，采用平均最近邻距离 （average nearest neighbor distance，ANND）、全局莫兰指数 （Global Moran’s I）和局部莫兰指数 （Local Moran ’s I）识别事故严重度高值聚集区域；针对高值聚集区域样本，构建随机参数 Logit模型，分析事故严重程度的影响因素及其未观测异质性，并基于显著因素构建随机森林模型开展量化评估。【结果】长沙市交通事故呈显著空间聚集分布，事故严重度加权值存在稳定的正向空间自相关，高值聚集区域主要集中于主城区，并在部分郊区形成持续性局部斑块。道路类型对致命事故风险的影响存在异质性，机动车 -非机动车混合车道、人行横道、弯道路段、潮湿路面及特定时段与严重后果形成更为密切的联系。随机森林模型具有较好的分类性能，可实现事故严重程度的初步判别。【结论】交通事故严重程度具有相对独立的空间分异规律，高风险区域判别不能仅依据事故数量，还应结合事故后果的空间集聚特征及其形成情景。高严重度事故与多种风险条件叠加密切相关，且具有一定的可评估性。
2026,23(3):99-111
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260209001
摘要：
【目的】随着新能源汽车保有量的迅速攀升，其涉及的交通事故也显著增多。交通事故主要由人为因素导致。本研究旨在构建一种适用于新能源汽车的危险驾驶行为量化识别体系，以及时识别驾驶员的危险驾驶行为并预防事故。【方法】首先，对无人机高空拍摄的车辆轨迹视频进行提取与分析，构建了新能源汽车自然驾驶数据集。其次，确定超速、急变速与危险变道 3类常见危险驾驶行为的特征参数阈值，通过计算特征值、相关性分析，构建了新能源汽车危险驾驶行为谱。然后，基于该行为谱，结合文献与视频观察确定危险驾驶行为比例，并对数据进行混合采样均衡处理。最后，通过对比随机森林、KNN、支持向量机、XGBoost 与AdaBoost 等模型的识别精度，筛选最优识别模型。【结果】基于混合采样均衡处理的 AdaBoost 算法被确定为最优识别模型，其精确率达 97.6%，召回率达 100.0%，AdaBoost 算法能有效识别潜在的危险驾驶行为。对构建的危险驾驶行为谱进行分析，结果显示超速、急变速、危险变道的权重分别为 0.401、0.268与0.331，其中超速行为对行车安全影响最大。【结论】本研究构建的识别体系能有效识别新能源汽车的危险驾驶行为，为交通安全管理提供数据支持与理论基础。
【目的】随着新能源汽车保有量的迅速攀升，其涉及的交通事故也显著增多。交通事故主要由人为因素导致。本研究旨在构建一种适用于新能源汽车的危险驾驶行为量化识别体系，以及时识别驾驶员的危险驾驶行为并预防事故。【方法】首先，对无人机高空拍摄的车辆轨迹视频进行提取与分析，构建了新能源汽车自然驾驶数据集。其次，确定超速、急变速与危险变道 3类常见危险驾驶行为的特征参数阈值，通过计算特征值、相关性分析，构建了新能源汽车危险驾驶行为谱。然后，基于该行为谱，结合文献与视频观察确定危险驾驶行为比例，并对数据进行混合采样均衡处理。最后，通过对比随机森林、KNN、支持向量机、XGBoost 与AdaBoost 等模型的识别精度，筛选最优识别模型。【结果】基于混合采样均衡处理的 AdaBoost 算法被确定为最优识别模型，其精确率达 97.6%，召回率达 100.0%，AdaBoost 算法能有效识别潜在的危险驾驶行为。对构建的危险驾驶行为谱进行分析，结果显示超速、急变速、危险变道的权重分别为 0.401、0.268与0.331，其中超速行为对行车安全影响最大。【结论】本研究构建的识别体系能有效识别新能源汽车的危险驾驶行为，为交通安全管理提供数据支持与理论基础。
2026,23(3):112-121
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260328001
摘要：
【目的】3D打印技术能够实现沥青路面坑槽的快速修复，而界面对修复后沥青路面的性能具有至关重要的影响。本文旨在探究 3D打印修复后的沥青路面坑槽的界面力学响应规律。【方法】本文提出了坑槽界面的模拟方法，建立了沥青路面坑槽修复后的三维有限元模型，确定了最不利荷载作用位置，并研究了坑槽界面形式、深度、表面半径、界面坡度以及材料模量比对行车方向和宽度方向上的界面力学响应的影响规律。【结果】当量圆的圆心与坑槽的中心重合时，界面上的最大主应力和剪应力均达到最大值，此处为最不利荷载位置；当坑槽界面为光滑型时，行车方向上的最大剪应力最大，界面更容易发生剪切破坏；当坑槽深度小于上面层厚度时 （尤其是深度分别为 10 mm和20 mm的情况下 ），界面处的最大主应力和剪应力均较大；当坑槽表面半径与荷载当量圆半径相等时，行车方向上的最大主应力趋近于零，而最大剪应力达到峰值，且该方向上的剪应力比宽度方向上的剪应力高出 36.2%；坑槽界面坡度在小于 45°时，其对界面最大主应力的影响较为显著，且两个方向上的最大剪应力均处于较高水平。界面最大主应力和剪应力均随修复材料与上面层材料的模量比的增大而持续减小；当模量比从 0.8增至 1.5时，两个方向上的最大主应力分别下降了 59.6%和32.7%。【结论】当坑槽深度小于上面层厚度、表面半径接近荷载当量圆半径且界面坡度小于 45°时，修复界面在行车方向更易发生破坏。因此，应对 3D打印修复沥青路面坑槽技术开展专门的设计与验算。本文研究成果为 3D打印技术在路面坑槽修复中的应用奠定了重要理论基础。
【目的】3D打印技术能够实现沥青路面坑槽的快速修复，而界面对修复后沥青路面的性能具有至关重要的影响。本文旨在探究 3D打印修复后的沥青路面坑槽的界面力学响应规律。【方法】本文提出了坑槽界面的模拟方法，建立了沥青路面坑槽修复后的三维有限元模型，确定了最不利荷载作用位置，并研究了坑槽界面形式、深度、表面半径、界面坡度以及材料模量比对行车方向和宽度方向上的界面力学响应的影响规律。【结果】当量圆的圆心与坑槽的中心重合时，界面上的最大主应力和剪应力均达到最大值，此处为最不利荷载位置；当坑槽界面为光滑型时，行车方向上的最大剪应力最大，界面更容易发生剪切破坏；当坑槽深度小于上面层厚度时 （尤其是深度分别为 10 mm和20 mm的情况下 ），界面处的最大主应力和剪应力均较大；当坑槽表面半径与荷载当量圆半径相等时，行车方向上的最大主应力趋近于零，而最大剪应力达到峰值，且该方向上的剪应力比宽度方向上的剪应力高出 36.2%；坑槽界面坡度在小于 45°时，其对界面最大主应力的影响较为显著，且两个方向上的最大剪应力均处于较高水平。界面最大主应力和剪应力均随修复材料与上面层材料的模量比的增大而持续减小；当模量比从 0.8增至 1.5时，两个方向上的最大主应力分别下降了 59.6%和32.7%。【结论】当坑槽深度小于上面层厚度、表面半径接近荷载当量圆半径且界面坡度小于 45°时，修复界面在行车方向更易发生破坏。因此，应对 3D打印修复沥青路面坑槽技术开展专门的设计与验算。本文研究成果为 3D打印技术在路面坑槽修复中的应用奠定了重要理论基础。
2026,23(3):122-134
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260131001
摘要：
微波除冰技术具有环保、损害小、除净效率高等特点，在路面冰雪清除领域具有较大的推广价值。然而，微波除冰效率低的问题制约了该技术的应用。传统的水泥混凝土路面对微波的吸热效率低，导致微波除冰慢。因此，研究者通过在混凝土中掺加吸波掺料、以吸波骨料取代砂石、在混凝土表面涂刷吸波涂层、设置吸波功能层结构、改进微波除冰设备等方法提高混凝土微波除冰效率。本文对国内外的提升混凝土微波除冰效率研究在吸波掺料、吸波骨料、吸波涂层、吸波功能层和微波除冰设备等方面的进展进行了综述，并对混凝土微波除冰领域的发展进行了展望。单一吸波掺料对混凝土微波除冰效率影响的研究较多，复合吸波掺料可实现对微波的介电 -磁双重损耗。在混凝土中的占比上，吸波骨料比吸波掺料更大，其对混凝土微波除冰效率的提升效果更佳。在使用吸波涂层时，需考虑其对混凝土路面路用性能的影响。
微波除冰技术具有环保、损害小、除净效率高等特点，在路面冰雪清除领域具有较大的推广价值。然而，微波除冰效率低的问题制约了该技术的应用。传统的水泥混凝土路面对微波的吸热效率低，导致微波除冰慢。因此，研究者通过在混凝土中掺加吸波掺料、以吸波骨料取代砂石、在混凝土表面涂刷吸波涂层、设置吸波功能层结构、改进微波除冰设备等方法提高混凝土微波除冰效率。本文对国内外的提升混凝土微波除冰效率研究在吸波掺料、吸波骨料、吸波涂层、吸波功能层和微波除冰设备等方面的进展进行了综述，并对混凝土微波除冰领域的发展进行了展望。单一吸波掺料对混凝土微波除冰效率影响的研究较多，复合吸波掺料可实现对微波的介电 -磁双重损耗。在混凝土中的占比上，吸波骨料比吸波掺料更大，其对混凝土微波除冰效率的提升效果更佳。在使用吸波涂层时，需考虑其对混凝土路面路用性能的影响。
2026,23(3):135-148
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260326001
摘要：
【目的】针对无人机场景中目标尺度与结构差异建模不足的问题，提出一种多尺度目标检测方法。【方法】构建多尺度表征与调制网络 （multi -scale representation and modulation network，MRMNet ），通过自适应多尺度特征聚合模块 （ASMFA）增强浅层细粒度与方向特征表达，利用区域驱动选择性融合模块 （RDSFM）实现跨尺度特征的稳定交互，并设计多尺度四检测头结构 （MFHD）以强化对极小目标的检测能力。【结果】相较于基线模型，MRMNet 在多个数据集上的性能均得到稳定提升。在VisDrone 2019 -DET上，mAP 50：95由16.4%提升至 19.2%（提升 2.8个百分点 ）；在UAV -PDD 2023上，mAP 50：95由51.8%提升至 62.6%（提升 10.8个百分点）；在UAV -BTCrack 上，mAP 50：95由27.6%提升至 28.9%（提升 1.3个百分点 ）。试验结果表明，本文所提方法在复杂无人机场景下具有更强的多尺度建模能力与结构表征能力。【结论】本文所提出的 MRMNet 通过多尺度特征表征与融合机制的协同优化，有效缓解了无人机场景中目标尺度与结构差异带来的建模困难，在多类无人机视觉任务中表现出较高的检测精度与良好的跨场景泛化能力。
【目的】针对无人机场景中目标尺度与结构差异建模不足的问题，提出一种多尺度目标检测方法。【方法】构建多尺度表征与调制网络 （multi -scale representation and modulation network，MRMNet ），通过自适应多尺度特征聚合模块 （ASMFA）增强浅层细粒度与方向特征表达，利用区域驱动选择性融合模块 （RDSFM）实现跨尺度特征的稳定交互，并设计多尺度四检测头结构 （MFHD）以强化对极小目标的检测能力。【结果】相较于基线模型，MRMNet 在多个数据集上的性能均得到稳定提升。在VisDrone 2019 -DET上，mAP 50：95由16.4%提升至 19.2%（提升 2.8个百分点 ）；在UAV -PDD 2023上，mAP 50：95由51.8%提升至 62.6%（提升 10.8个百分点）；在UAV -BTCrack 上，mAP 50：95由27.6%提升至 28.9%（提升 1.3个百分点 ）。试验结果表明，本文所提方法在复杂无人机场景下具有更强的多尺度建模能力与结构表征能力。【结论】本文所提出的 MRMNet 通过多尺度特征表征与融合机制的协同优化，有效缓解了无人机场景中目标尺度与结构差异带来的建模困难，在多类无人机视觉任务中表现出较高的检测精度与良好的跨场景泛化能力。
2026,23(3):149-171
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20251231001
摘要：
随着我国山区交通基础设施建设的快速推进，并不断向高烈度地震区及复杂地质构造区延伸，隧道开挖所诱发的滑坡灾害日益增多。同时，既有隧道因滑坡作用造成的病害问题也日趋严重，对隧道的建设与运营安全构成了显著威胁。为系统推进隧道 -滑坡体系的研究，本文对国内外相关领域的研究现状进行了系统性综述。首先，对隧道 -滑坡体系的研究现状及发展历程进行了综述，并将其划分为单向致灾机制研究与系统相互作用研究两个阶段。其次，归纳总结了该体系的分类，系统阐述了各类外界因素对体系稳定性的影响，分析了不同空间构型下隧道的受力与变形特征，并指出现有围岩计算方法存在的局限性。最后，对既有灾害防控技术进行了归纳总结。在此基础上，指出了当前研究存在的不足及有待深化之处，并提出未来应进一步强化多重因素耦合作用下隧道 -滑坡体系相互作用机理的研究，尤其需关注地震动力作用的影响。在此基础上，建立以变形协调与破坏关联为核心的协同处治准则，积极推动新技术、新材料、新工艺的应用，构建更具普适性的理论模型与灾害防控体系。
随着我国山区交通基础设施建设的快速推进，并不断向高烈度地震区及复杂地质构造区延伸，隧道开挖所诱发的滑坡灾害日益增多。同时，既有隧道因滑坡作用造成的病害问题也日趋严重，对隧道的建设与运营安全构成了显著威胁。为系统推进隧道 -滑坡体系的研究，本文对国内外相关领域的研究现状进行了系统性综述。首先，对隧道 -滑坡体系的研究现状及发展历程进行了综述，并将其划分为单向致灾机制研究与系统相互作用研究两个阶段。其次，归纳总结了该体系的分类，系统阐述了各类外界因素对体系稳定性的影响，分析了不同空间构型下隧道的受力与变形特征，并指出现有围岩计算方法存在的局限性。最后，对既有灾害防控技术进行了归纳总结。在此基础上，指出了当前研究存在的不足及有待深化之处，并提出未来应进一步强化多重因素耦合作用下隧道 -滑坡体系相互作用机理的研究，尤其需关注地震动力作用的影响。在此基础上，建立以变形协调与破坏关联为核心的协同处治准则，积极推动新技术、新材料、新工艺的应用，构建更具普适性的理论模型与灾害防控体系。
2026,23(3):172-183
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260118001
摘要：
【目的】大断面竖井快速成井对海底隧道建设中的多头掘进施工及后续的通风运营均十分重要。为保证竖井建设的稳定性，改正传统竖井施工技术的单次掘砌段高与二次衬砌段高短、施工慢的缺点，以及实现大断面竖井的快速成井，本文以青岛市胶州湾第二海底隧道的黄岛端矩形断面竖井工程建设为背景，聚焦成井技术，并通过调整施工段高来提高施工效率，以达到快速成井的效果。【方法】本研究使用 PLAXIS 3D软件对竖井施工进行模拟，基于数值模拟结果和现场监测结果以及出于安全性与工程经验的考虑，对原施工段高进行优化，将单次掘砌段高由 1 m增加到 6 m、二次衬砌的施工段高调整为 10 m以上。【结果】在采用了优化后的施工工艺之后，整体工期缩短了 2个月。竖井围岩的位移收敛值随着施工深度的增加而增加，围岩的最大收敛值发生于掘进结束面底面，围岩位移水平方向的影响范围有限；当施工至不同岩层等级连接区域、节理发育带所在区域时，围岩强度较低、稳定性较差，导致该处位移收敛及波动幅度变大。锚杆受力、位移大小与围岩位移大小、施工深度呈现动态耦合现象，并存在锚杆安全冗余过高的现象。当采用 6 m的单次掘砌段高、10~20 m的二次衬砌施工段高时，模拟与监测所得的竖井水平位移收敛最大值分别为 10.1、16.4 mm，两者均小于 30 mm的预警值。【结论】在岩层稳定性良好的条件下，海底隧道竖井建设可通过优化单次掘砌支护段高与二次衬砌施工段高来提高施工速率，以达到快速成井的效果。同时，出于安全性、经济性等多方面的考虑，单次掘砌段高应控制在 6 m左右，二次衬砌施工段高应控制在 20 m以内，并可根据实际情况适当增大上部锚杆间距和相应减小下部锚杆间距，以保证围岩稳定性与施工经济性。
【目的】大断面竖井快速成井对海底隧道建设中的多头掘进施工及后续的通风运营均十分重要。为保证竖井建设的稳定性，改正传统竖井施工技术的单次掘砌段高与二次衬砌段高短、施工慢的缺点，以及实现大断面竖井的快速成井，本文以青岛市胶州湾第二海底隧道的黄岛端矩形断面竖井工程建设为背景，聚焦成井技术，并通过调整施工段高来提高施工效率，以达到快速成井的效果。【方法】本研究使用 PLAXIS 3D软件对竖井施工进行模拟，基于数值模拟结果和现场监测结果以及出于安全性与工程经验的考虑，对原施工段高进行优化，将单次掘砌段高由 1 m增加到 6 m、二次衬砌的施工段高调整为 10 m以上。【结果】在采用了优化后的施工工艺之后，整体工期缩短了 2个月。竖井围岩的位移收敛值随着施工深度的增加而增加，围岩的最大收敛值发生于掘进结束面底面，围岩位移水平方向的影响范围有限；当施工至不同岩层等级连接区域、节理发育带所在区域时，围岩强度较低、稳定性较差，导致该处位移收敛及波动幅度变大。锚杆受力、位移大小与围岩位移大小、施工深度呈现动态耦合现象，并存在锚杆安全冗余过高的现象。当采用 6 m的单次掘砌段高、10~20 m的二次衬砌施工段高时，模拟与监测所得的竖井水平位移收敛最大值分别为 10.1、16.4 mm，两者均小于 30 mm的预警值。【结论】在岩层稳定性良好的条件下，海底隧道竖井建设可通过优化单次掘砌支护段高与二次衬砌施工段高来提高施工速率，以达到快速成井的效果。同时，出于安全性、经济性等多方面的考虑，单次掘砌段高应控制在 6 m左右，二次衬砌施工段高应控制在 20 m以内，并可根据实际情况适当增大上部锚杆间距和相应减小下部锚杆间距，以保证围岩稳定性与施工经济性。
2026,23(3):184-194
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260212002
摘要：
【目的】减阻泥浆在顶管施工过程中具有关键润滑作用，泥浆套的厚度是决定减阻润滑效果的关键指标。在实际顶管施工过程中，泥浆套的厚度会发生沿程变化，而且会随着泥浆压力的梯度衰减而减薄。因此，顶管施工过程中的摩阻力是动态变化的。然而，传统顶管摩阻力的计算方法均不考虑泥浆套的厚度变化，且均假定摩阻力是理想且恒定的，故计算结果与实测数据之间的偏差较大。【方法】聚焦顶管施工过程各阶段中的泥浆套厚度计算，分别采用弹性力学中的半无限空间柱形圆孔扩展理论和黏性流体力学中的平板模型理论，同时基于泥浆压力及其压降比来建立注浆阶段、顶推阶段中的减阻泥浆套的厚度及其沿程变化的计算方法，并结合顶管与孔壁的不同接触状态，根据管 -土-浆摩阻力的基本公式，推导了考虑泥浆套厚度纵向沿程衰减的顶管顶推动态摩阻力的计算公式。【结果】本文方法对顶管摩阻力的预测值与实测值吻合较好，两者的相对误差约为 3.0%；与德国经验公式、北京经验公式和杨林德公式相比，该方法表现出较高的计算精度；考虑泥浆套厚度纵向沿程衰减的顶管动态摩阻力的计算结果与顶推过程中的实测动态摩阻力的变化趋势是基本一致的。【结论】该研究对精确预测管道顶进工程中的顶进力和减阻损失均具有重要的科学意义和工程价值。
【目的】减阻泥浆在顶管施工过程中具有关键润滑作用，泥浆套的厚度是决定减阻润滑效果的关键指标。在实际顶管施工过程中，泥浆套的厚度会发生沿程变化，而且会随着泥浆压力的梯度衰减而减薄。因此，顶管施工过程中的摩阻力是动态变化的。然而，传统顶管摩阻力的计算方法均不考虑泥浆套的厚度变化，且均假定摩阻力是理想且恒定的，故计算结果与实测数据之间的偏差较大。【方法】聚焦顶管施工过程各阶段中的泥浆套厚度计算，分别采用弹性力学中的半无限空间柱形圆孔扩展理论和黏性流体力学中的平板模型理论，同时基于泥浆压力及其压降比来建立注浆阶段、顶推阶段中的减阻泥浆套的厚度及其沿程变化的计算方法，并结合顶管与孔壁的不同接触状态，根据管 -土-浆摩阻力的基本公式，推导了考虑泥浆套厚度纵向沿程衰减的顶管顶推动态摩阻力的计算公式。【结果】本文方法对顶管摩阻力的预测值与实测值吻合较好，两者的相对误差约为 3.0%；与德国经验公式、北京经验公式和杨林德公式相比，该方法表现出较高的计算精度；考虑泥浆套厚度纵向沿程衰减的顶管动态摩阻力的计算结果与顶推过程中的实测动态摩阻力的变化趋势是基本一致的。【结论】该研究对精确预测管道顶进工程中的顶进力和减阻损失均具有重要的科学意义和工程价值。
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2023,20(4):64-75
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20221124001
摘要：
【目的】大通湖的水质长期处于Ⅲ类及以下，其主要超标污染物为总氮和总磷，通过估算大通湖流域吸附态氮、磷污染负荷，为大通湖地区水污染治理和水环境保护提供科学依据。【方法】该研究采用修正通用土壤侵蚀方程，耦合吸附态氮、磷污染负荷模型估算研究区的吸附态氮、磷污染负荷，重点分析大通湖流域吸附态氮、磷污染的空间分布特征。【结果】模型计算结果表明：2020年，大通湖流域土壤侵蚀总量为4 804.8 t，平均土壤侵蚀模数为5.20 t/(km2·a)，吸附态氮、磷的负荷量分别为4.943、2.098 t，对流域内各土地利用类型按吸附态氮、磷污染负荷模数由大到小排序依次为：林地、耕地、建设用地；按行政区域划分，茅草街、青树嘴、乌嘴乡、明山头和河坝镇吸附态氮、磷污染较为严重；按流域划分，五七运河流域、苏河流域、大新河流域、大通湖西入湖区以及草阳渠片区氮、磷污染负荷较大。【结论】大通湖流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主，耕地是吸附态氮、磷的主要流失来源，对于吸附态氮、磷流失较大的区域，可以按照源头减量、过程拦截、末端治理的思路进行治理。同时适当调整农业种植结构、改进耕作方式、完善水土保持措施，减少土壤流失量，降低吸附态氮、磷污染物对水体的直接影响。
【目的】大通湖的水质长期处于Ⅲ类及以下，其主要超标污染物为总氮和总磷，通过估算大通湖流域吸附态氮、磷污染负荷，为大通湖地区水污染治理和水环境保护提供科学依据。【方法】该研究采用修正通用土壤侵蚀方程，耦合吸附态氮、磷污染负荷模型估算研究区的吸附态氮、磷污染负荷，重点分析大通湖流域吸附态氮、磷污染的空间分布特征。【结果】模型计算结果表明：2020年，大通湖流域土壤侵蚀总量为4 804.8 t，平均土壤侵蚀模数为5.20 t/(km2·a)，吸附态氮、磷的负荷量分别为4.943、2.098 t，对流域内各土地利用类型按吸附态氮、磷污染负荷模数由大到小排序依次为：林地、耕地、建设用地；按行政区域划分，茅草街、青树嘴、乌嘴乡、明山头和河坝镇吸附态氮、磷污染较为严重；按流域划分，五七运河流域、苏河流域、大新河流域、大通湖西入湖区以及草阳渠片区氮、磷污染负荷较大。【结论】大通湖流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主，耕地是吸附态氮、磷的主要流失来源，对于吸附态氮、磷流失较大的区域，可以按照源头减量、过程拦截、末端治理的思路进行治理。同时适当调整农业种植结构、改进耕作方式、完善水土保持措施，减少土壤流失量，降低吸附态氮、磷污染物对水体的直接影响。
2026,23(2):152-165
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260131002
摘要：
随着低空经济的快速发展，无人机与地面车辆协同配送模式成为解决物流 “最后一公里 ”瓶颈的关键路径。本文系统梳理了空地协同系统的概念界定、典型应用场景与运行模式，提出“时间 -空间 -任务”三维耦合是空地协同问题的核心需求。空地协同系统可归纳为车载起降、固定交接点与动态交汇三种运行模式，模型的建立经历从机理基准到动态鲁棒的四个层次。求解方法从精确方法转向以可行性保证为核心的混合优化框架，包括数学分解、元启发式与学习驱动方法的融合应用。当前研究存在空域监管约束内生化不足、复杂环境适应性弱和工程可部署性差等挑战。未来，需通过分层一体化建模、容量与拥堵效应内生化，以及鲁棒与在线优化机制，推动空地协同系统从理论最优走向稳定可运行，实现其规模化、可持续应用。
随着低空经济的快速发展，无人机与地面车辆协同配送模式成为解决物流 “最后一公里 ”瓶颈的关键路径。本文系统梳理了空地协同系统的概念界定、典型应用场景与运行模式，提出“时间 -空间 -任务”三维耦合是空地协同问题的核心需求。空地协同系统可归纳为车载起降、固定交接点与动态交汇三种运行模式，模型的建立经历从机理基准到动态鲁棒的四个层次。求解方法从精确方法转向以可行性保证为核心的混合优化框架，包括数学分解、元启发式与学习驱动方法的融合应用。当前研究存在空域监管约束内生化不足、复杂环境适应性弱和工程可部署性差等挑战。未来，需通过分层一体化建模、容量与拥堵效应内生化，以及鲁棒与在线优化机制，推动空地协同系统从理论最优走向稳定可运行，实现其规模化、可持续应用。
2022,19(4):55-63
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672?9331.2022.04.006
摘要：
【目的】探究3D打印矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土（以下简称为打印混凝土）力学性能随龄期的发展规律和其各向异性的特点。【方法】通过力学试验测试打印混凝土在不同养护龄期和沿x、y、z 3个不同加载方向的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度，并利用X?CT扫描仪测试、分析打印混凝土的微观结构，探讨打印地质聚合物混凝土力学性能的变化机理。【结果】打印混凝土3和7 d养护龄期的力学强度分别达28 d的30%和60%以上，打印混凝土具有早强特性，满足混凝土打印建造需求；养护28 d试件的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗折强度在各加载方向上的差异分别为3.20%~10.40%、1.53%~7.05%和5.10%~24.00%。【结论】打印混凝土强度具有一定的各向异性，其各向异性主要源于在层条堆积过程中打印混凝土内部产生的缺陷数量和缺陷的空间分布。
【目的】探究3D打印矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土（以下简称为打印混凝土）力学性能随龄期的发展规律和其各向异性的特点。【方法】通过力学试验测试打印混凝土在不同养护龄期和沿x、y、z 3个不同加载方向的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度，并利用X?CT扫描仪测试、分析打印混凝土的微观结构，探讨打印地质聚合物混凝土力学性能的变化机理。【结果】打印混凝土3和7 d养护龄期的力学强度分别达28 d的30%和60%以上，打印混凝土具有早强特性，满足混凝土打印建造需求；养护28 d试件的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗折强度在各加载方向上的差异分别为3.20%~10.40%、1.53%~7.05%和5.10%~24.00%。【结论】打印混凝土强度具有一定的各向异性，其各向异性主要源于在层条堆积过程中打印混凝土内部产生的缺陷数量和缺陷的空间分布。
2022,19(3):69-77
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.03.007
摘要：
【目的】研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，并对支护结构进行优化设计。【方法】依托广州地铁11号线基坑工程，利用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工程中支护结构的水平位移及周围土体地表沉降的变化规律进行研究，并通过分析地下连续墙的厚度、嵌固深度及支撑层数对基坑变形的影响，对基坑支护结构进行优化，对优化前后支护结构的支护效果进行对比分析。【结果】各工况下基坑周围土体的地表沉降呈先增大后减小的趋势，且最大沉降发生在距基坑边缘150 m的位置；不同嵌固深度下地下连续墙水平位移的变化趋势和基坑周围土体地表沉降的变化趋势基本相同；地下连续墙厚度的改变对其水平位移和基坑周围土体地表沉降的影响不明显；支撑层数的增加可显著减小基坑地下连续墙的水平位移及周围土体的最大地表沉降；支护结构优化后，基坑开挖引起的周围土体的最大地表沉降减小了2388%，地下连续墙的最大水平位移减小了1919%。【结论】在设计同类型基坑时应重视支撑层数的选取，必要时可适当减小支护结构的厚度。
【目的】研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，并对支护结构进行优化设计。【方法】依托广州地铁11号线基坑工程，利用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工程中支护结构的水平位移及周围土体地表沉降的变化规律进行研究，并通过分析地下连续墙的厚度、嵌固深度及支撑层数对基坑变形的影响，对基坑支护结构进行优化，对优化前后支护结构的支护效果进行对比分析。【结果】各工况下基坑周围土体的地表沉降呈先增大后减小的趋势，且最大沉降发生在距基坑边缘150 m的位置；不同嵌固深度下地下连续墙水平位移的变化趋势和基坑周围土体地表沉降的变化趋势基本相同；地下连续墙厚度的改变对其水平位移和基坑周围土体地表沉降的影响不明显；支撑层数的增加可显著减小基坑地下连续墙的水平位移及周围土体的最大地表沉降；支护结构优化后，基坑开挖引起的周围土体的最大地表沉降减小了2388%，地下连续墙的最大水平位移减小了1919%。【结论】在设计同类型基坑时应重视支撑层数的选取，必要时可适当减小支护结构的厚度。
2026,23(2):166-176
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250917001
摘要：
【目的】自动驾驶汽车 （automated vehicle，AV）的快速发展在提升交通安全潜力的同时，也带来了人机混合环境下的新型交互风险，其中之一便是人类驾驶车辆 （human -driven vehicle，HDV）对AV的欺凌行为。现有研究多聚焦于欺凌行为的外在表现，而缺乏对心理机制的深入探讨。为此，本文旨在解析 HDV驾驶员对AV产生欺凌行为意向的心理认知路径，并评估车车 （vehicle -to-vehicle，V2V）通信技术作为干预手段的有效性。【方法】以计划行为理论 （theory of planned behavior，TPB）为基础，构建包含态度、主观规范与感知行为控制的欺凌行为心理模型，并引入 V2V信息交互作为外部干预变量。研究选取无信号灯交叉路口为典型场景，通过对中国长沙地区驾驶员进行问卷调查 （有效样本数 N=407），采用结构方程模型 （structural equation model，SEM）进行假设检验与路径分析。【结果】模型拟合良好，结果显示：感知行为控制、主观规范与态度均对欺凌意向具有显著影响；年轻驾驶员及驾龄较长者表现出更强的欺凌倾向；V2V通信技术可有效抑制欺凌意向，且在女性、年长及经验丰富的驾驶员中效果更为显著。【结论】本文创新性地构建并验证了 TPB框架下HDV驾驶员对 AV实施欺凌行为的心理机制模型，并将 V2V通信技术作为行为干预变量纳入分析，为AV人机交互设计与针对性防控策略提供了实证依据。
【目的】自动驾驶汽车 （automated vehicle，AV）的快速发展在提升交通安全潜力的同时，也带来了人机混合环境下的新型交互风险，其中之一便是人类驾驶车辆 （human -driven vehicle，HDV）对AV的欺凌行为。现有研究多聚焦于欺凌行为的外在表现，而缺乏对心理机制的深入探讨。为此，本文旨在解析 HDV驾驶员对AV产生欺凌行为意向的心理认知路径，并评估车车 （vehicle -to-vehicle，V2V）通信技术作为干预手段的有效性。【方法】以计划行为理论 （theory of planned behavior，TPB）为基础，构建包含态度、主观规范与感知行为控制的欺凌行为心理模型，并引入 V2V信息交互作为外部干预变量。研究选取无信号灯交叉路口为典型场景，通过对中国长沙地区驾驶员进行问卷调查 （有效样本数 N=407），采用结构方程模型 （structural equation model，SEM）进行假设检验与路径分析。【结果】模型拟合良好，结果显示：感知行为控制、主观规范与态度均对欺凌意向具有显著影响；年轻驾驶员及驾龄较长者表现出更强的欺凌倾向；V2V通信技术可有效抑制欺凌意向，且在女性、年长及经验丰富的驾驶员中效果更为显著。【结论】本文创新性地构建并验证了 TPB框架下HDV驾驶员对 AV实施欺凌行为的心理机制模型，并将 V2V通信技术作为行为干预变量纳入分析，为AV人机交互设计与针对性防控策略提供了实证依据。
2023,20(2):10-26
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20221214001
摘要：
【目的】阐明复杂装备故障预测内涵，指导装备主动性维修。【方法】对复杂装备故障预测研究内容、国内外研究现状以及方法体系进行调研、归纳和分析，划分并评述现有方法的适用条件和优缺点。【结果】基于知识的故障预测方法可充分利用来自相关领域专家的经验知识，但知识的获取是瓶颈问题；基于模型的故障预测方法可深入理解对象系统本质，但实际复杂装备的精确模型很难构建；数据驱动的故障预测方法依赖于大量数据，而实际应用中一些复杂装备的典型数据的获取代价很大；混合方法能克服单个预测方法的局限性，但有效的模型设计是一个难点。【结论】混合方法能更好地提高预测系统的智能性和预测性能，是复杂装备故障预测的重要发展趋势。
【目的】阐明复杂装备故障预测内涵，指导装备主动性维修。【方法】对复杂装备故障预测研究内容、国内外研究现状以及方法体系进行调研、归纳和分析，划分并评述现有方法的适用条件和优缺点。【结果】基于知识的故障预测方法可充分利用来自相关领域专家的经验知识，但知识的获取是瓶颈问题；基于模型的故障预测方法可深入理解对象系统本质，但实际复杂装备的精确模型很难构建；数据驱动的故障预测方法依赖于大量数据，而实际应用中一些复杂装备的典型数据的获取代价很大；混合方法能克服单个预测方法的局限性，但有效的模型设计是一个难点。【结论】混合方法能更好地提高预测系统的智能性和预测性能，是复杂装备故障预测的重要发展趋势。
2021,18(1):7-15
,DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.002
摘要：
现有的地铁隧道施工安全风险识别方法缺乏一定的系统性，在风险识别过程中缺少对多维风险情景的识别，因而具有一定的局限性。引入层次全息建模(hierarchical holographic modeling, HHM)方法和风险过滤、排序及管理(risk filtering,ranking and management, RFRM)框架，结合情景分析理论，构建地铁隧道施工安全风险情景识别的HHM方法，从多视角识别风险情景，应用 RFRM 框架对风险情景进行4次过滤并排序，筛选关键风险情景。对C市某地铁隧道项目进行案例分析，结果显示：该方法可以系统、完善地识别地铁隧道施工安全风险情景及关键风险因素，进而可为风险管理工作奠定一定的基础。
现有的地铁隧道施工安全风险识别方法缺乏一定的系统性，在风险识别过程中缺少对多维风险情景的识别，因而具有一定的局限性。引入层次全息建模(hierarchical holographic modeling, HHM)方法和风险过滤、排序及管理(risk filtering,ranking and management, RFRM)框架，结合情景分析理论，构建地铁隧道施工安全风险情景识别的HHM方法，从多视角识别风险情景，应用 RFRM 框架对风险情景进行4次过滤并排序，筛选关键风险情景。对C市某地铁隧道项目进行案例分析，结果显示：该方法可以系统、完善地识别地铁隧道施工安全风险情景及关键风险因素，进而可为风险管理工作奠定一定的基础。
2019(1):66-72
摘要：
为研究无限域和近水面水下爆炸冲击波压力特点以及近水面的物理特性,基于多物质ALE方法,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对无限域和近水面水下爆炸进行了三维数值模拟,再现了爆轰产物、水以及空气多物质介质间的相互作用过程。分析发现,在爆深不变的情况下,随着测深的减小,自由面对冲击波的影响主要体现在减小入射冲击波波形脉宽和削弱冲击波峰值压力上;相同当量炸药在自由面产生的水柱,其上升的速度随着爆深的减小而逐渐增大。定性地分析了近水面水下爆炸的密度分布情况,以及不同爆深情况下自由面水柱的形成过程。通过数值模拟研究了冲击波压力值的特性,并与经验值进行了对比,验证了计算模型具有较好的计算精度,同时三维再现了水下爆炸的复杂物理现象。
为研究无限域和近水面水下爆炸冲击波压力特点以及近水面的物理特性,基于多物质ALE方法,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对无限域和近水面水下爆炸进行了三维数值模拟,再现了爆轰产物、水以及空气多物质介质间的相互作用过程。分析发现,在爆深不变的情况下,随着测深的减小,自由面对冲击波的影响主要体现在减小入射冲击波波形脉宽和削弱冲击波峰值压力上;相同当量炸药在自由面产生的水柱,其上升的速度随着爆深的减小而逐渐增大。定性地分析了近水面水下爆炸的密度分布情况,以及不同爆深情况下自由面水柱的形成过程。通过数值模拟研究了冲击波压力值的特性,并与经验值进行了对比,验证了计算模型具有较好的计算精度,同时三维再现了水下爆炸的复杂物理现象。
2024,21(1):59-87
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231225001
摘要：
路基是公路的主要承重结构。随着我国公路建设由高速发展转向高质量发展，数字化施工技术、智能化建设以及信息化管控成为路基工程中的核心技术手段。本文综述了路基工程智能建养关键技术的研究现状，并主要从建筑信息模型（building information modeling，BIM）技术、路基智能压实技术、路基健康监测与评价技术以及路基智能注浆加固技术4个方面进行分析。目前存在问题如下：BIM技术在路基工程领域中的应用还处于起步阶段，缺少合理的施工质量量化指标以及成本估算方法；智能压实技术理论研究薄弱，质量均匀性评价研究较少；现有路基监测与评价技术的测量方法易受到其他因素影响，人工干预较大；注浆加固技术没有统一的质量评价指标，大多还是凭借工程经验和理论分析来评价。因此，未来需要针对提出的问题对各项关键技术开展智能化理论与应用研究，为路基工程智能化建养提供指引。
路基是公路的主要承重结构。随着我国公路建设由高速发展转向高质量发展，数字化施工技术、智能化建设以及信息化管控成为路基工程中的核心技术手段。本文综述了路基工程智能建养关键技术的研究现状，并主要从建筑信息模型（building information modeling，BIM）技术、路基智能压实技术、路基健康监测与评价技术以及路基智能注浆加固技术4个方面进行分析。目前存在问题如下：BIM技术在路基工程领域中的应用还处于起步阶段，缺少合理的施工质量量化指标以及成本估算方法；智能压实技术理论研究薄弱，质量均匀性评价研究较少；现有路基监测与评价技术的测量方法易受到其他因素影响，人工干预较大；注浆加固技术没有统一的质量评价指标，大多还是凭借工程经验和理论分析来评价。因此，未来需要针对提出的问题对各项关键技术开展智能化理论与应用研究，为路基工程智能化建养提供指引。
2026,23(2):142-151
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250312001
摘要：
【目的】揭示硫酸盐与铬盐耦合侵蚀下混凝土的力学性能及微观结构的劣化机制，为严酷服役环境下混凝土结构的耐久性设计与防护提供理论依据。【方法】依据实体工程环境配制含不同质量分数的硫酸根、不同质量浓度的三价铬及六价铬的耦合侵蚀溶液，通过干湿循环模拟侵蚀过程，对混凝土开展抗压强度耐蚀系数和氯离子迁移系数研究，使用扫描电子显微镜观测微观形貌，使用 X射线衍射仪分析腐蚀产物。【结果】相对于标养条件，混凝土在硫酸盐和铬盐耦合侵蚀下经 90次干湿循环后的抗压强度下降 4.2%~15.1%，氯离子迁移系数上升 69.2%~384.6%。分析结果表明，硫酸盐侵蚀引起的混凝土的抗压强度及氯离子迁移系数的变化幅度均较大，而铬盐侵蚀引起的混凝土的抗压强度及氯离子迁移系数的变化幅度均较小。在硫酸盐侵蚀前期，钙矾石和石膏不断生成并填充孔隙；在硫酸盐侵蚀后期，Ca（OH）?和水化硅酸钙凝胶被消耗，同时钙矾石分解成石膏。硫酸盐、铬盐的渗透深度与腐蚀产物含量均随干湿循环次数的增加而显著上升。【结论】在硫酸盐 -铬盐耦合侵蚀环境下，硫酸盐通过钙矾石 -石膏的膨胀反应主导混凝土的劣化；铬盐未影响硫酸盐的反应产物的形态，其对混凝土性能的影响可忽略；在硫酸盐、铬盐两者共存时，未发现明显的相互促进或抑制作用。干湿循环加速了离子迁移与孔隙结构的破坏，从而进一步削弱了混凝土的耐久性。因此，对于硫酸盐 -铬盐耦合侵蚀环境下的混凝土工程，应做好对干湿交替区的硫酸盐侵蚀的防控措施，以延长混凝土的服役寿命。
【目的】揭示硫酸盐与铬盐耦合侵蚀下混凝土的力学性能及微观结构的劣化机制，为严酷服役环境下混凝土结构的耐久性设计与防护提供理论依据。【方法】依据实体工程环境配制含不同质量分数的硫酸根、不同质量浓度的三价铬及六价铬的耦合侵蚀溶液，通过干湿循环模拟侵蚀过程，对混凝土开展抗压强度耐蚀系数和氯离子迁移系数研究，使用扫描电子显微镜观测微观形貌，使用 X射线衍射仪分析腐蚀产物。【结果】相对于标养条件，混凝土在硫酸盐和铬盐耦合侵蚀下经 90次干湿循环后的抗压强度下降 4.2%~15.1%，氯离子迁移系数上升 69.2%~384.6%。分析结果表明，硫酸盐侵蚀引起的混凝土的抗压强度及氯离子迁移系数的变化幅度均较大，而铬盐侵蚀引起的混凝土的抗压强度及氯离子迁移系数的变化幅度均较小。在硫酸盐侵蚀前期，钙矾石和石膏不断生成并填充孔隙；在硫酸盐侵蚀后期，Ca（OH）?和水化硅酸钙凝胶被消耗，同时钙矾石分解成石膏。硫酸盐、铬盐的渗透深度与腐蚀产物含量均随干湿循环次数的增加而显著上升。【结论】在硫酸盐 -铬盐耦合侵蚀环境下，硫酸盐通过钙矾石 -石膏的膨胀反应主导混凝土的劣化；铬盐未影响硫酸盐的反应产物的形态，其对混凝土性能的影响可忽略；在硫酸盐、铬盐两者共存时，未发现明显的相互促进或抑制作用。干湿循环加速了离子迁移与孔隙结构的破坏，从而进一步削弱了混凝土的耐久性。因此，对于硫酸盐 -铬盐耦合侵蚀环境下的混凝土工程，应做好对干湿交替区的硫酸盐侵蚀的防控措施，以延长混凝土的服役寿命。
2022,19(1):1-11
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.001
摘要：
【目的】探讨多尺度算法在研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能方面的有效性。【方法】通过划分5个尺度区域,对5种不同级配的沥青混合料进行多尺度分析,计算不同劈裂疲劳损伤程度下的劈裂强度, 并对比分析室内试验与多尺度算法得到的劈裂强度,验证多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能的合理性。【结果】集料粒径为1.18～2.36 mm 的沥青混合料的劈裂强度有较大幅度的提升;多尺度算法与室内试验得到的劈裂强度相对误差的绝对值均在10%以内,满足工程精度要求。【结论】用多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能具有可行性,该算法在实际工程中具有一定的应用价值。
【目的】探讨多尺度算法在研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能方面的有效性。【方法】通过划分5个尺度区域,对5种不同级配的沥青混合料进行多尺度分析,计算不同劈裂疲劳损伤程度下的劈裂强度, 并对比分析室内试验与多尺度算法得到的劈裂强度,验证多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能的合理性。【结果】集料粒径为1.18～2.36 mm 的沥青混合料的劈裂强度有较大幅度的提升;多尺度算法与室内试验得到的劈裂强度相对误差的绝对值均在10%以内,满足工程精度要求。【结论】用多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能具有可行性,该算法在实际工程中具有一定的应用价值。
2026,23(2):177-190
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20251017001
摘要：
【目的】分析绿色技术效率不确定性在不同供应链权力结构下对绿色供应链决策的影响，探索制造商与零售商博弈关系对绿色水平和价格策略的作用机制。【方法】在技术效率不确定性的情况下，构建制造商主导零售商为跟随者 （manufacturer -leader -retailer，MLR）、零售商主导制造商为跟随者 （retailer -leader -manufacturer，RLM）、制造商和零售商权力对等 （manufacturer -onpar -retailer，MOR）、集中决策 （centralized，C）4种供应链权力结构下制造商和零售商的博弈模型，分别采用 Stackelberg 博弈和 Nash博弈方法，分析各权力结构下的最优决策解，并通过数值仿真对比不同结构下技术效率的不确定性对绿色水平与价格的影响。【结果】技术效率均值的提高有助于提升绿色水平，但不同权力结构下定价策略存在差异；MOR权力结构更具绿色投入优势和抗风险能力；在波动性增强时，C权力结构与 MOR权力结构表现出更强的稳定性。【结论】绿色技术效率的不确定性与供应链权力结构共同影响绿色供应链决策。研究结果可为企业选择适宜的合作结构和制定绿色战略提供参考，也为政策制定者提供理论支持。
【目的】分析绿色技术效率不确定性在不同供应链权力结构下对绿色供应链决策的影响，探索制造商与零售商博弈关系对绿色水平和价格策略的作用机制。【方法】在技术效率不确定性的情况下，构建制造商主导零售商为跟随者 （manufacturer -leader -retailer，MLR）、零售商主导制造商为跟随者 （retailer -leader -manufacturer，RLM）、制造商和零售商权力对等 （manufacturer -onpar -retailer，MOR）、集中决策 （centralized，C）4种供应链权力结构下制造商和零售商的博弈模型，分别采用 Stackelberg 博弈和 Nash博弈方法，分析各权力结构下的最优决策解，并通过数值仿真对比不同结构下技术效率的不确定性对绿色水平与价格的影响。【结果】技术效率均值的提高有助于提升绿色水平，但不同权力结构下定价策略存在差异；MOR权力结构更具绿色投入优势和抗风险能力；在波动性增强时，C权力结构与 MOR权力结构表现出更强的稳定性。【结论】绿色技术效率的不确定性与供应链权力结构共同影响绿色供应链决策。研究结果可为企业选择适宜的合作结构和制定绿色战略提供参考，也为政策制定者提供理论支持。
2023,20(6):109-118
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230524001
摘要：
【目的】为了满足用户对低能耗、轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化需求，搭建了一种“互联网+”轿厢模块化结构变异设计框架。【方法】首先，在B/S架构下，采用Vue技术开发用户自定义设计数据采集前端，获取用户定制化设计需求，并通过Springboot技术开发模块化结构变异设计后端，搭建前后端分离的Web框架，实现前后端数据的双向绑定。其次，在后端引入一种考虑应力约束的高比刚度拓扑优化设计方法，以轿厢结构强度和体积分数为用户自定义约束条件，以轿厢模块化结构刚度最大化为优化目标，采用移动渐进线优化算法为求解器，驱动轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化变异设计。然后，在优化方法中引入Heaviside函数，以保证设计结果具有清晰的几何边界。最后，以某型背包电梯轿厢架为例，在用户自定义界面设定轿厢结构的几何与力学边界参数，开展创新型轻量化轿厢架结构的变异设计，并对其进行有限元仿真分析。【结果】在给定设计需求的前提下，结构变异过程稳定、收敛性强，所设计的结构几何边界清晰；在相同的力学边界条件并满足材料的2倍最小安全系数条件下，所设计的轿厢架结构的质量比原有结构的下降了16.09%，其结构变形满足实际应用需求，其比刚度得到了显著提升，验证了所搭建结构变异设计框架的有效性。【结论】所搭建的设计框架能在保证结构强度的前提下提高结构的比刚度，可有效应用于轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化设计，缩短了轿厢模块化结构的设计周期，丰富了轿厢模块化结构的设计手段。
【目的】为了满足用户对低能耗、轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化需求，搭建了一种“互联网+”轿厢模块化结构变异设计框架。【方法】首先，在B/S架构下，采用Vue技术开发用户自定义设计数据采集前端，获取用户定制化设计需求，并通过Springboot技术开发模块化结构变异设计后端，搭建前后端分离的Web框架，实现前后端数据的双向绑定。其次，在后端引入一种考虑应力约束的高比刚度拓扑优化设计方法，以轿厢结构强度和体积分数为用户自定义约束条件，以轿厢模块化结构刚度最大化为优化目标，采用移动渐进线优化算法为求解器，驱动轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化变异设计。然后，在优化方法中引入Heaviside函数，以保证设计结果具有清晰的几何边界。最后，以某型背包电梯轿厢架为例，在用户自定义界面设定轿厢结构的几何与力学边界参数，开展创新型轻量化轿厢架结构的变异设计，并对其进行有限元仿真分析。【结果】在给定设计需求的前提下，结构变异过程稳定、收敛性强，所设计的结构几何边界清晰；在相同的力学边界条件并满足材料的2倍最小安全系数条件下，所设计的轿厢架结构的质量比原有结构的下降了16.09%，其结构变形满足实际应用需求，其比刚度得到了显著提升，验证了所搭建结构变异设计框架的有效性。【结论】所搭建的设计框架能在保证结构强度的前提下提高结构的比刚度，可有效应用于轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化设计，缩短了轿厢模块化结构的设计周期，丰富了轿厢模块化结构的设计手段。
2026,23(2):116-130
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20251128001
摘要：
【目的】研究沥青拌合站回收粉流态填筑材料胶凝组分配比优化问题。【方法】基于响应曲面法 （Box-Behnken 设计）分析水泥掺量、粉煤灰掺量和矿渣粉掺量对材料工作性能 （流动度、泌水率）与力学性能 （7 d、28 d抗压强度 ）的影响规律，并通过 X射线衍射 （X-ray diffraction，XRD）、红外光谱 （infrared spectroscopy，IR）、扫描电子显微镜 （scanning electron microscope，SEM）等微观测试揭示其水化机理。【结果】流动度主要受粉煤灰掺量影响，水泥掺量与矿渣粉掺量次之；水泥掺量 -粉煤灰掺量交互作用在中低掺量时显著提升流动性；泌水率与水泥掺量呈非线性关系，在水泥掺量为 6%、粉煤灰掺量为 5%时最低；矿渣粉掺量对抗压强度贡献最大，其与粉煤灰掺量、水泥掺量的交互作用显著。在胶凝组分优化配比 （m水泥︰m粉煤灰︰m矿渣粉=33∶26∶41）下，模型预测误差小于 5%，最优配比为 m回收粉︰m水泥︰m粉煤灰︰m矿渣粉=100∶7.28∶5.78∶8.99、水固比 0.39、减水剂掺量为1.7%。综合性能指标为流动度 209 mm、泌水率 3.93%、7 d抗压强度 3.34 MPa、28 d抗压强度 7.88 MPa。回收粉流态填筑材料的水化产物以 C-S-H凝胶为主，粉煤灰与矿渣粉的火山灰效应促进了 C-S-H凝胶的生成。【结论】该配比兼具环保性与工程适用性，可为回收粉流态填筑材料设计提供试验技术支持。
【目的】研究沥青拌合站回收粉流态填筑材料胶凝组分配比优化问题。【方法】基于响应曲面法 （Box-Behnken 设计）分析水泥掺量、粉煤灰掺量和矿渣粉掺量对材料工作性能 （流动度、泌水率）与力学性能 （7 d、28 d抗压强度 ）的影响规律，并通过 X射线衍射 （X-ray diffraction，XRD）、红外光谱 （infrared spectroscopy，IR）、扫描电子显微镜 （scanning electron microscope，SEM）等微观测试揭示其水化机理。【结果】流动度主要受粉煤灰掺量影响，水泥掺量与矿渣粉掺量次之；水泥掺量 -粉煤灰掺量交互作用在中低掺量时显著提升流动性；泌水率与水泥掺量呈非线性关系，在水泥掺量为 6%、粉煤灰掺量为 5%时最低；矿渣粉掺量对抗压强度贡献最大，其与粉煤灰掺量、水泥掺量的交互作用显著。在胶凝组分优化配比 （m水泥︰m粉煤灰︰m矿渣粉=33∶26∶41）下，模型预测误差小于 5%，最优配比为 m回收粉︰m水泥︰m粉煤灰︰m矿渣粉=100∶7.28∶5.78∶8.99、水固比 0.39、减水剂掺量为1.7%。综合性能指标为流动度 209 mm、泌水率 3.93%、7 d抗压强度 3.34 MPa、28 d抗压强度 7.88 MPa。回收粉流态填筑材料的水化产物以 C-S-H凝胶为主，粉煤灰与矿渣粉的火山灰效应促进了 C-S-H凝胶的生成。【结论】该配比兼具环保性与工程适用性，可为回收粉流态填筑材料设计提供试验技术支持。
2023,20(5):1-24
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231008002
摘要：
地聚物是近年来发展起来的一种新型无机胶凝材料，其不仅实现了工业固废的资源再利用，还减少了能源消耗及温室气体排放，被认为是有潜力替代普通硅酸盐水泥的一种绿色胶凝材料。针对地聚物混凝土的耐久性问题，从耐化学侵蚀性（耐盐和耐酸）、抗碳化性、抗氯离子渗透性以及抗冻性4个方面对比总结了地聚物混凝土和硅酸盐水泥混凝土的耐久性能。研究发现，与硅酸盐水泥混凝土相比，地聚物混凝土有着更优异的耐化学侵蚀性、抗氯离子渗透性以及抗冻性，但有着稍低的抗碳化性能。然而，因地聚物原材料的多样性，各体系地聚物混凝土的微观结构、力学特性及劣化机理有所差异，致使其耐久性也存在较大区别。在环境的侵蚀下，地聚物混凝土的劣化机理主要归因于水化产物的溶解、膨胀性产物的形成、裂缝的产生以及孔隙率的增加。
地聚物是近年来发展起来的一种新型无机胶凝材料，其不仅实现了工业固废的资源再利用，还减少了能源消耗及温室气体排放，被认为是有潜力替代普通硅酸盐水泥的一种绿色胶凝材料。针对地聚物混凝土的耐久性问题，从耐化学侵蚀性（耐盐和耐酸）、抗碳化性、抗氯离子渗透性以及抗冻性4个方面对比总结了地聚物混凝土和硅酸盐水泥混凝土的耐久性能。研究发现，与硅酸盐水泥混凝土相比，地聚物混凝土有着更优异的耐化学侵蚀性、抗氯离子渗透性以及抗冻性，但有着稍低的抗碳化性能。然而，因地聚物原材料的多样性，各体系地聚物混凝土的微观结构、力学特性及劣化机理有所差异，致使其耐久性也存在较大区别。在环境的侵蚀下，地聚物混凝土的劣化机理主要归因于水化产物的溶解、膨胀性产物的形成、裂缝的产生以及孔隙率的增加。
2026,23(2):131-141
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20260123001
摘要：
【目的】针对早期路面病害中普遍存在的水损害及其对路面寿命和服役性能的显著制约，本研究旨在通过分析新旧沥青混融程度对厂拌热再生沥青混合料 （recycled hot -mix asphalt mixture，RHAM）水稳定性的影响，为优化再生沥青混合料设计与应用提供依据。【方法】首先，采用傅里叶变换红外光谱 （Fourier transform infrared spectrometer，FTIR）定量分析热拌过程中新旧沥青的混融程度；然后，利用动态剪切流变仪（dynamic shear rheometer，DSR）对FTIR结果进行验证；最后，通过冻融循环试验评价不同混融程度下混合料的空隙率、冻融劈裂抗拉强度 （indirect tensile strength，ITS）、冻融劈裂抗拉强度比 （tensile strength ratio，TSR）。在此基础上，建立新旧沥青混融程度与 RHAM水稳定性之间的关系。【结果】延长拌和时间和降低沥青路面回收料（reclaimed asphalt pavement，RAP）掺量均可有效提高新旧沥青的混融程度，进而改善混合料的水稳定性。当混融程度超过 81.6%时，随着冻融循环次数的增加，RHAM空隙率增幅减小；而在低混融程度条件下，冻融作用导致空隙率显著增大，TSR和水稳定性显著下降。【结论】新旧沥青的混融程度是影响厂拌热再生沥青混合料水稳定性的关键因素，较高的混融程度可显著提升混合料的抗水损害能力。本研究为再生沥青混合料的配比设计与工艺控制提供了理论依据，有助于延长路面服役寿命，并提升其使用性能。
【目的】针对早期路面病害中普遍存在的水损害及其对路面寿命和服役性能的显著制约，本研究旨在通过分析新旧沥青混融程度对厂拌热再生沥青混合料 （recycled hot -mix asphalt mixture，RHAM）水稳定性的影响，为优化再生沥青混合料设计与应用提供依据。【方法】首先，采用傅里叶变换红外光谱 （Fourier transform infrared spectrometer，FTIR）定量分析热拌过程中新旧沥青的混融程度；然后，利用动态剪切流变仪（dynamic shear rheometer，DSR）对FTIR结果进行验证；最后，通过冻融循环试验评价不同混融程度下混合料的空隙率、冻融劈裂抗拉强度 （indirect tensile strength，ITS）、冻融劈裂抗拉强度比 （tensile strength ratio，TSR）。在此基础上，建立新旧沥青混融程度与 RHAM水稳定性之间的关系。【结果】延长拌和时间和降低沥青路面回收料（reclaimed asphalt pavement，RAP）掺量均可有效提高新旧沥青的混融程度，进而改善混合料的水稳定性。当混融程度超过 81.6%时，随着冻融循环次数的增加，RHAM空隙率增幅减小；而在低混融程度条件下，冻融作用导致空隙率显著增大，TSR和水稳定性显著下降。【结论】新旧沥青的混融程度是影响厂拌热再生沥青混合料水稳定性的关键因素，较高的混融程度可显著提升混合料的抗水损害能力。本研究为再生沥青混合料的配比设计与工艺控制提供了理论依据，有助于延长路面服役寿命，并提升其使用性能。
2022,19(3):104-121
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.03.011
摘要：
行波定位技术可根据系统高压交流输电线路发生故障时采集到的时间信息进行快速、准确地故障定位，由于其定位精度高，因而受到广泛的关注。首先，分别从行波信号的精确检测、高精度同步时钟技术、故障定位算法以及工程实践等方面介绍了国内外行波定位技术的发展历程；然后，介绍了单端行波定位、双端行波定位以及网络行波定位方法的工作原理及各自的优缺点，分析了传统行波定位研究尚存的主要技术问题，并提出了相应的解决思路；最后，对行波定位技术的发展前景进行展望，以期为后续的研究提供参考。
行波定位技术可根据系统高压交流输电线路发生故障时采集到的时间信息进行快速、准确地故障定位，由于其定位精度高，因而受到广泛的关注。首先，分别从行波信号的精确检测、高精度同步时钟技术、故障定位算法以及工程实践等方面介绍了国内外行波定位技术的发展历程；然后，介绍了单端行波定位、双端行波定位以及网络行波定位方法的工作原理及各自的优缺点，分析了传统行波定位研究尚存的主要技术问题，并提出了相应的解决思路；最后，对行波定位技术的发展前景进行展望，以期为后续的研究提供参考。
2023,20(6):91-99
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220417001
摘要：
【目的】论证公称最大粒径为7 mm的半开级配沥青混合料BK-7的路用性能。【方法】对BK-7混合料的矿料组成进行了设计，并在其纤维掺量为0.4%的情况下，通过谢伦堡析漏和肯塔堡飞散试验确定了SBS改性沥青的用量。同时，对9%、11%、13%三种空隙率的BK-7混合料进行了单轴贯入试验、低温弯曲试验以及浸水马歇尔稳定度试验，并将其与SMA-5、AC-5、OGFC-5沥青混合料的性能进行比较。此外，还对经过酸性溶液浸泡过的空隙率为11%的BK-7混合料进行了飞散和马歇尔试验。【结果】空隙率为9%的BK-7混合料路用性能最好，抗车辙性能最优，且低温抗裂性能和水稳定性能与SMA-5、AC-5沥青混合料的相当；空隙率为11%的BK-7混合料在pH=4的酸雨溶液中浸泡两个周期（“浸泡7 d、自然干燥1 d”为一个周期）后，其马歇尔稳定度与肯塔堡飞散损失仍能满足相应的规范要求。【结论】掺纤维且采用SBS改性沥青的空隙率为9%的BK-7沥青混合料的路用性能具有比较优势，在温度较高的华南地区有一定的工程应用价值。
【目的】论证公称最大粒径为7 mm的半开级配沥青混合料BK-7的路用性能。【方法】对BK-7混合料的矿料组成进行了设计，并在其纤维掺量为0.4%的情况下，通过谢伦堡析漏和肯塔堡飞散试验确定了SBS改性沥青的用量。同时，对9%、11%、13%三种空隙率的BK-7混合料进行了单轴贯入试验、低温弯曲试验以及浸水马歇尔稳定度试验，并将其与SMA-5、AC-5、OGFC-5沥青混合料的性能进行比较。此外，还对经过酸性溶液浸泡过的空隙率为11%的BK-7混合料进行了飞散和马歇尔试验。【结果】空隙率为9%的BK-7混合料路用性能最好，抗车辙性能最优，且低温抗裂性能和水稳定性能与SMA-5、AC-5沥青混合料的相当；空隙率为11%的BK-7混合料在pH=4的酸雨溶液中浸泡两个周期（“浸泡7 d、自然干燥1 d”为一个周期）后，其马歇尔稳定度与肯塔堡飞散损失仍能满足相应的规范要求。【结论】掺纤维且采用SBS改性沥青的空隙率为9%的BK-7沥青混合料的路用性能具有比较优势，在温度较高的华南地区有一定的工程应用价值。
2022,19(1):73-80
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.009
摘要：
【目的】利用“大数据”对城市居民出行量(OD)的预测方法进行改进，以期改善传统城市居民出行调查方法费时、费力且准确度不高的问题，同时也为城市公共交通规划与管理提供可靠的数据支持。【方法】结合手机信令数据、公交IC卡、公交 GPS以及地铁闸机数据的特点和优势，利用聚类分析等方法获取城市居 民公共交通出行的 OD 矩阵，并利用小波神经网络结合优化后的鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm-wavelet neural network，IWOA-WNN)对未来时段的出行OD矩阵进行预测。以长沙市为例，选取60 d晚高峰期间的原始数据，利用IWOA-WNN 进行预测,并结合时间序列方法进行分析。【结果】与优 化前的小波神经网络相比,IWOA-WNN 的预测结果更加贴近实际情况，精度达到了93.36%。【结论】本研究提出的数据处理及预测方法具有更高的准确度。
【目的】利用“大数据”对城市居民出行量(OD)的预测方法进行改进，以期改善传统城市居民出行调查方法费时、费力且准确度不高的问题，同时也为城市公共交通规划与管理提供可靠的数据支持。【方法】结合手机信令数据、公交IC卡、公交 GPS以及地铁闸机数据的特点和优势，利用聚类分析等方法获取城市居 民公共交通出行的 OD 矩阵，并利用小波神经网络结合优化后的鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm-wavelet neural network，IWOA-WNN)对未来时段的出行OD矩阵进行预测。以长沙市为例，选取60 d晚高峰期间的原始数据，利用IWOA-WNN 进行预测,并结合时间序列方法进行分析。【结果】与优 化前的小波神经网络相比,IWOA-WNN 的预测结果更加贴近实际情况，精度达到了93.36%。【结论】本研究提出的数据处理及预测方法具有更高的准确度。
2023,20(3):14-31
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220913001
摘要：
近年来，锂元素资源的大量消耗以及锂资源价格的强劲上涨，导致锂离子电池的应用受到一定限制。与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池迎来了大好的发展机遇，引起了诸多研究人员的广泛关注。聚阴离子型化合物具有电压平台高而稳定、结构多样且稳定、Na+扩散速度快等优点，已成为钠离子电池正极材料领域的研究热点。然而，庞大的阴离子基团导致聚阴离子型化合物的电子电导率低，进而影响了其比容量和倍率性能等参数指标。在聚阴离子型材料中研究最多的是磷基聚阴离子型材料。本文综述了磷基聚阴离子型正极材料的研究现状，重点阐述了材料的晶体结构和其电化学性能之间的关系、元素掺杂和取代、碳包覆以及正极材料纳米化的改性策略等。
近年来，锂元素资源的大量消耗以及锂资源价格的强劲上涨，导致锂离子电池的应用受到一定限制。与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池迎来了大好的发展机遇，引起了诸多研究人员的广泛关注。聚阴离子型化合物具有电压平台高而稳定、结构多样且稳定、Na+扩散速度快等优点，已成为钠离子电池正极材料领域的研究热点。然而，庞大的阴离子基团导致聚阴离子型化合物的电子电导率低，进而影响了其比容量和倍率性能等参数指标。在聚阴离子型材料中研究最多的是磷基聚阴离子型材料。本文综述了磷基聚阴离子型正极材料的研究现状，重点阐述了材料的晶体结构和其电化学性能之间的关系、元素掺杂和取代、碳包覆以及正极材料纳米化的改性策略等。
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- 主管单位 ：湖南省教育厅
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- 主编 ：郑健龙（院士）
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