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期刊信息/Journal information
长沙理工大学学报（自然科学版）
长沙理工大学
长沙理工大学学报（自然科学版）

长沙理工大学

童小娇

季刊

1672-9331

lgdxxb2010@126.com

0731-82617276

410076

湖南省长沙市赤岭路45号长沙理工大学图书馆B馆3楼

长沙理工大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Changsha University of Science and Technology(Natural Science)CSTPCD
查看更多>>本刊是长沙理工大学主办的以公路、交通、电力、动力、信息、机械、数学、化学等专业学科为主的综合性学术期刊。
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    基于Sentinel-1A SAR影像的珠海市台风降雨淹没特征分析

    陈杰谭璐蒋昌波伍志元...
    1-13页
    查看更多>>摘要：[目的]基于雷达遥感卫星影像,探究珠海市城区在台风降雨条件下的淹没特征,解决台风过境时无法准确获取淹没范围的问题.[方法]首先,选用Sentinel-1A卫星的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像和全球地表水年度数据集,利用阈值分割法和双极化水体指数来获取对应时间段珠海市主城区的淹没范围;然后,结合数字高程模型和土地利用类型数据,并利用ArcGIS平台对珠海市2015-2022年间的10场过境台风降雨所造成的淹没范围进行空间特征与成因分析.最后,结合层次分析法,并利用淹没可能性、防潮洪能力、高程和河网密度4项指标对珠海市主城区台风降雨淹没风险进行分析.[结果]在台风和非台风降雨导致淹没的范围中,斗门区为淹没面积最大的行政区.珠海市河网密度较大区域发生淹没最为频繁,其次是城乡居民用地;珠海市部分区域受台风降雨影响易发生淹没,淹没风险偏高.[结论]利用Sentinel-1A SAR影像并结合双极化水体指数可获得较为准确的台风降雨淹没范围,在台风过境时应更加关注高程较低地区以及水系分布较密地区的受灾情况.

    淹没范围台风降雨空间特征Sentinel-1A淹没风险双极化水体指数

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    大断面隧道下穿建筑物风险评估模型及应用

    冯微赵博张明礼蒋春海...
    14-28页
    查看更多>>摘要：[目的]大断面隧道开挖易对上部建筑物的稳定性带来安全隐患,为实现对地表建筑物风险等级的准确预测,构建大断面隧道下穿建筑物风险评估模型.[方法]基于静态贝叶斯网络,建立包含地质、隧道、建筑物结构、隧道与建筑物位置关系4个一级指标及14个二级指标的风险评估模型,通过风险状态划分、专家语言模糊化处理得到先验风险概率值,并通过运用变异系数和弧间距算法得到影响地表建筑物的关键风险因素及其影响强度.进一步建立动态贝叶斯网络模型,运用Genie软件中的"Noisymax node""Strength of influence"等模块,结合白塔山隧道下穿百花亭工程案例中现场监测数据,更新模型推理结果,进而计算整个施工过程中的地表建筑物风险变化趋势.[结果]土体因素是最为关键的风险因素,隧道直径及洞顶沉降速率、周边收敛速率、洞顶累计沉降和周边累计收敛等隧道因素次之,接下来为地下水和不良地质,且地下水、不良地质和施工管理为影响强度最大的风险因素.从动态贝叶斯网络中得到的风险变化趋势数据与施工现场监测数据相比,误差仅为5.0%.[结论]本文提出的大断面隧道下穿建筑物风险评估方法,能够定量分析关键风险因素及其影响强度,结合工程监测数据,可以实现地表建筑物风险的动态预测,为类似工程提供一定理论和实践指导.

    大断面隧道风险评估地表建筑物贝叶斯网络动态风险演化

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    地震作用下斜坡桥梁桩基动力响应及变形特征

    陈源锋付亚伟
    29-39页
    查看更多>>摘要：[目的]研究斜坡桩基在地震作用下的动力响应及其变形特征,为山区的桥梁桩基设计和施工提供参考.[方法]利用颗粒离散元软件建立斜坡桩基模型,通过参数标定得到模型细观参数,以动力边界条件完成地震波加载过程.考虑桩基形式和斜坡坡度,分析地震过程中斜坡动力响应规律及桩基的受力与变形特征.[结果]数值模拟结果表明,群桩基础斜坡场地的震动变形破坏程度较单桩基础的小,且斜坡坡度的增大会使场地变形破坏更加严重.坡脚和坡内测点的加速度放大系数比坡肩测点的分别减小27.7%和37.9%,这表明坡肩测点的加速度放大效应更为显著.各桩基桩身弯矩最大值均出现在基岩面附近.在斜坡坡度为30°和45°时,双桩群桩基础桩身最大弯矩绝对值较单桩基础的分别减小18.4%和19.8%;而当桩基形式为单桩和双桩群桩基础时,斜坡坡度为45°的桩身最大弯矩绝对值较斜坡坡度为30°的分别增大9.7%和7.9%.桩身最大水平位移发生在桩顶处.群桩基础的最大桩身弯矩和水平位移都较单桩基础的小.斜坡坡度越大,群桩基础的最大桩身弯矩和水平位移都有所增大.[结论]桩基的形式和斜坡坡度对桩基动力响应和桩身受力变形均有较大影响.在桩基设计选址时,合理选择桩基的位置和形式可有效提高桥梁桩基在斜坡上的抗震效果.

    桥梁工程斜坡桩基颗粒离散元场地动力响应桩身变形特征

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    冻融循环下砂-黏土混合物的体变和强度特性

    亓帅汪晶索智马伟...
    40-52页
    查看更多>>摘要：[目的]获得压实砂-黏土混合物在不同重塑含水率和压实度下的冻融体变和强度劣化规律,揭示规律变化的微观机理.[方法]对三类重塑含水率(最优含水率wopt、干侧含水率wd、湿侧含水率ww)和两种压实度(Dc=0.80和0.85)的砂-黏土混合物(砂体积分数S=20%)开展了冻融循环下的体变和无侧限抗压强度(unconfined compression strength,UCS)研究,并基于X射线成像和电镜扫描技术的微观观测结果揭示了相关机理.[结果]S=20%的砂-黏土混合物呈黏土控制型土骨架结构,在wopt和wd下黏土颗粒聚集成团形成团粒-团粒结构,随Dc增大团粒间大孔隙群被压缩;在ww下黏土颗粒分散形成颗粒-颗粒结构,随Dc增大整体孔隙群被压缩.当Dc=0.80时,wopt和wd对应的试样呈现"冻缩融胀"规律,ww对应的试样呈现"冻胀融缩"规律;当Dc增大至0.85时,wopt对应试样的体变规律转为"冻胀融缩".此外,各类试样的体变在冻融结束后均呈现增大趋势.随冻融循环次数增多,UCS呈现衰减趋势,最大衰减速率出现在第1个循环.当Dc=0.80时,不同含水率下的UCS最大衰减速率由大到小依次为ww下的UCS最大衰减速率(42 kPa/次)、wd下的UCS最大衰减速率(29 kPa/次)、wopt下的UCS最大衰减速率(15.5 kPa/次);当Dc增大至0.85时,三个含水率下的UCS最大衰减速率均得到提高且数值转为相近(均在48～50 kPa/次).[结论]压实砂-黏土混合物土骨架结构随重塑含水率和压实度变化呈现不同的形态,影响了冻融循环下的体变和强度衰减规律.研究成果可为季冻区路基的建设和运营维护提供技术支撑.

    砂-黏土混合物压实度重塑含水率冻融循环体变行为强度衰减

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    抗滑桩加固挡坝力学特性及地下水影响研究

    武贤龙包小华沈俊章宇...
    53-65页
    查看更多>>摘要：[目的]研究多排抗滑桩加固既有挡坝结构的力学特性,确定最有效的抗滑桩排数,并明确地下水影响下的多排桩加固薄弱区及适当的加固步骤,为多排抗滑桩在挡坝工程中的应用提供参考.[方法]自主设计了一套多排抗滑桩分级加载试验装置,以深圳市下坪垃圾填埋场堆体挡坝加固工程为背景,开展了无加固及单排、双排、三排抗滑桩加固坝体模型试验,并对比分析了不同加固方案下的桩体位移及内力分布.建立挡坝加固工程的全尺寸模型,对最不利地下水位影响下的坝体薄弱区进行数值模拟分析.基于库仑土压力理论,计算不同施工桩数下地下水位的控制要求,并结合工程实际给出合理的同步施工桩数.[结果]多排抗滑桩能够有效控制坝体位移,随着抗滑桩排数的增加,坝体逐渐呈现稳定状态;当抗滑桩数量由单排增加到双排时,桩体弯矩降低最为显著,继续增加至三排抗滑桩时,加固效果并无显著提升.同时,多排抗滑桩仅能对坝体下游进行有效加固,为了提升坝体的安全储备,应在坝体上游部位采取额外的加固措施.[结论]对于本工程而言,双排抗滑桩加固能够满足坝体的安全需求,但为了提供足够的安全储备,推荐采用三排抗滑桩加固方案,施工时采用跳挖作业,且最多同步施工5根抗滑桩.

    地基基础多排抗滑桩坝体加固模型试验安全系数数值模拟

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    煤矸石路基填料中污染物的释放-迁移-抑制特性研究

    蒋晨煜杜倩卉张军辉顾凡...
    66-76页
    查看更多>>摘要：[目的]以煤矸石路基填料为研究对象,探究自然降雨作用下路基填料中重金属污染物的释放-迁移-抑制特性.[方法]通过室内试验确定了煤矸石填料的基本性能、煤矸石填料中重金属污染物种类和在自然降雨中重金属污染物的释放-迁移特性;基于多孔介质溶质迁移理论,建立了煤矸石路基填料污染物扩散数值模型,以预测污染物在长期降雨作用下对水土环境的影响;根据地聚物在不同掺量(质量分数)与不同养护龄期下对煤矸石填料中污染物的固化效果,探究地聚物对重金属污染物螯合作用的有效性,并与传统水泥的固化效果进行比较,综合评价了地聚物对煤矸石路基填料的抑制特性.[结果]煤矸石中的Pb、As重金属元素浸出浓度(质量浓度)均超出环境限值,分别是《地下水质量标准》中规定的Ⅲ类地下水限值的9.1倍和9.8倍;在降雨前期,煤矸石填料中各重金属污染物释放速率大且淋出量大;随后,释放速率缓慢减小直至稳定,累积释放量持续增大;随时间推移,重金属污染物向路基底部迁移;在掺入地聚物后,各重金属浸出浓度均低于环境标准限值.[结论]煤矸石路基填料中的重金属污染物对环境的影响具有持续性和长期性特点;随着地聚物掺量及养护龄期的增加,浸出液中重金属浓度(质量浓度)下降,直至远低于Ⅲ类水限值.地聚物的固化效果比水泥的更好,且在地聚物掺量为8%,养护龄期为14 d时,地聚物对污染物螯合效果为最佳.

    煤矸石固体废弃物重金属浸出毒性动态淋滤地聚物

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    吸附结合水对高液限土变形特性影响的试验研究

    曾重驰成先阳张锐张家明...
    77-86页
    查看更多>>摘要：[目的]揭示荷载作用下高液限土中吸附结合水的形态及其变化规律.[方法]采用不同浓度的NaCl溶液调控土样的初始吸附结合水含量,并利用热重分析法对其进行定量测定.在此基础上开展静荷载作用下的固结试验和动荷载作用下的永久变形试验,并分析吸附结合水含量变化对试样变形特性的影响.[结果]随着NaCl溶液浓度的增加,土样吸附结合水含量逐渐减少,但强结合水含量基本保持不变.在动静荷载作用下,土样的塑性变形随着吸附结合水含量的降低而增加.在相同荷载条件下,动荷载导致的塑性变形较静荷载作用下的更大.这是因为静荷载主要压缩孔隙,排出自由水,但不影响吸附结合水,而动荷载可使吸附结合水转化为自由水并被排出,从而使塑性变形变大.[结论]本研究揭示了吸附结合水对高液限土变形特性的影响机制,为高液限土的变形控制提供了科学依据和技术参考.

    高液限土吸附结合水热重分析法变形特性

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    基于代理模型更新管理策略的汽车乘员约束系统优化设计

    刘鑫毛勇勇
    87-95页
    查看更多>>摘要：[目的]探讨汽车乘员约束系统的安全性能.[方法]提出了一种基于代理模型更新管理策略的汽车乘员约束系统优化设计方法.建立乘员约束系统仿真模型,并检验该仿真模型是否准确可靠;对乘员损伤响应进行灵敏度分析,筛选出对损伤响应影响较大的模型参数;利用局部评估指数判断是否对代理模型的局部区域进行重采样,确定重采样区间,并采用最优拉丁超立方设计获得局部样本点;应用遗传拉丁超立方进行采样,获取全局样本点,通过加权欧式距离准则对局部和全局样本点进行筛选,并将筛选后合格的样本点添加到初始样本空间中以更新代理模型;通过隔代映射遗传算法搜寻潜在的最优解.[结果]该方法在保证代理模型精度下,减轻了乘员的损伤,保证了乘员的安全.[结论]该方法能较高效地确定乘员约束系统的最优解.

    乘员约束系统灵敏度分析代理模型更新管理策略隔代映射遗传算法

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    基于小波包优化的板件结构损伤概率成像研究

    向昊南徐晓强胡宏伟吕铎...
    96-103页
    查看更多>>摘要：[目的]探讨由于试验环境和试验设备而产生的噪声对Lamb波信号缺陷成像定位精度的影响.[方法]结合仿真与试验,将在板件中采集到的Lamb波信号运用小波包分解与重构方法获得激励频率范围内的Lamb波重构信号,优化信号差异系数对损伤的敏感性.[结果]在Lamb波信号重构后,板件实际损伤位置的概率值更高,且高概率值区域更贴近损伤位置.[结论]对Lamb波信号进行小波包分解与重构后,与原始信号的损伤概率成像图相比,发现结合重构信号的损伤概率成像有效地实现了板中损伤的定位,并提高了成像的定位精度和成像对比度.

    Lamb波噪声小波包分解信号差异系数损伤概率成像

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    Li2O对盖板玻璃离子交换深度和力学性能影响

    张晓辉
    104-110页
    查看更多>>摘要：[目的]以KNO3/NaNO3混合熔盐增强盖板玻璃的离子交换深度及力学性能.[方法]采用低温离子交换法对铝硅盖板玻璃进行化学强化,并在玻璃料方中添加Li2O,对玻璃进行二次强化.[结果]在玻璃料方中添加Li2O后进行的二次强化工艺能够显著提高玻璃的离子交换深度,同时保持其优良的力学性能.相比于传统的低温离子交换法,二次强化工艺在提高玻璃性能的同时,避免了可能导致玻璃变形和表面缺陷的高温处理过程.[结论]通过在玻璃料方中添加Li2O的二次强化工艺制备的锂铝硅盖板玻璃具有较大的离子交换深度,同时该玻璃的抗冲击强度等力学性能得到了显著增强.该玻璃在航空航天领域、交通领域、电子产品及清洁能源等领域具有广泛的应用前景.

    盖板玻璃化学强化方法离子扩散低温离子交换法二次强化工艺Li2O添加剂

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