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期刊信息/Journal information
应用基础与工程科学学报
应用基础与工程科学学报

倪晋仁

双月刊

1005-0930

jbse@iee.pku.edu.cn;jbse@vip.163.com

010-62753153

100871

北京大学老地学楼110室

应用基础与工程科学学报/Journal Journal of Basic Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经国家科技部和国家新闻出版署批准国内外公开发行的综合性学术期刊，1993年由北京大学、清华大学、中国科学院等单位的一些优秀青年学者共同创办。本刊编委全部是在国内外获得博士学位并具有高级职称的优秀中青年学者。本刊主反映国内外自然科学与工程科学，尤其是新兴与交叉学科领域研究的最新成果，为从事新兴学科及高技术领域研究的学者提供对外交流的窗口和发表研究论文的机会。读者对象为国内外从事自然科学特别是交叉学科研究的科研人员、管理人员和大专院校师生。
正式出版
收录年代

    复杂环境下膨胀土工程特性演化特征研究进展

    蔡国军田宏亮刘路路刘晓燕...
    1511-1537页
    查看更多>>摘要：膨胀土广泛分布于我国安徽、河南、云南等地,因其具有吸水膨胀和失水收缩的特性,给各类建筑物的健康运维埋下了安全隐患,加之复杂环境的影响,为膨胀土地区的工程建设造成了不可估量的破坏损失.近年来,为降低膨胀土区域工程建设的相关损失,学者们开展了一系列研究工作.综述了膨胀土在干湿循环、冻融循环、干湿-冻融耦合循环3种环境下的工程特性演变.基于渗透性试验、吸水膨胀试验和三轴剪切等试验方法,分析探究了膨胀土在演变过程中物理性质和力学行为的变化规律.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析、水蒸气吸附-脱附试验等技术研究了环境因素对膨胀土的微观结构响应特征.此外,从膨胀土抗剪强度、内摩擦角、黏聚力、微观孔隙的变化以及裂隙的生成等角度,归纳了膨胀土在复杂条件下宏/微观物理化特性的转变.针对不同 自然环境,从酸雨环境、暴雨影响和温度变化3方面总结了膨胀土的特性演变,剖析了其微观结构的变化机理.未来研究将有望进一步揭示膨胀土的复杂行为机制,提升对其在工程中表现的预测能力,为膨胀土的安全应用和工程设计提供坚实的科学基础和技术保障.

    膨胀土复杂环境干湿循环冻融循环工程特性微观结构边坡防护

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    预处理方式对磷石膏轻集料混凝土界面性能的影响

    吴军吴仙桥谈云志陈友伦...
    1538-1551页
    查看更多>>摘要：磷石膏轻集料可替代普通碎石,用于道路基层填筑.不同于传统碎石混凝土,磷石膏轻集料混凝土界面存在嵌锁结构与化学胶结双重作用,对经不同预处理的磷石膏轻集料混凝土界面效应进行研究有助于实际工程优化.基于此,对磷石膏轻集料混凝土进行烘干(L)、饱和(H)和饱和后表面风干(M)3种预处理,开展了无侧限抗压强度(UCS)、扫描电镜(SEM)、背散射扫描电镜(BSE)和纳米压痕(NI)等宏/微观试验,对比分析了3种预处理方式下轻集料混凝土的强度、水化产物含量、孔隙率、界面区厚度和弹性模量等参数变化规律.研究结果表明:经饱和后表面风干预处理的磷石膏轻集料混凝土强度最高(180d龄期强度为24.3MPa),界面区厚度最薄、孔隙率最低,具有更高的微/纳观弹性模量,从而增强了界面过渡区力学性能.此外,磷石膏矿渣水泥的膨胀性能可有效补偿界面过渡区因水化导致的收缩,协同强化界面过渡区的胶结性能,从而提升轻集料混凝土的力学性能.

    磷石膏轻集料磷石膏矿渣水泥预处理界面效应力学性能微观结构

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    透水型再生水稳材料工程压实特性与颗粒破碎特征

    杨涛王萌肖源杰王小明...
    1552-1568页
    查看更多>>摘要：为研究建筑固体废弃物(建筑固废)再生骨料水泥稳定碎石基层现场压实特性及骨料颗粒破碎问题,基于智能颗粒传感器,研究了含建筑固废再生骨料水泥稳定碎石混合料在工程压实机械下混合料颗粒运动加速度、颗粒转动和内部颗粒振动能量传递特征,并分析了工程现场压实与室内静力压实作用对再生水稳混合料颗粒破碎的影响.研究结果表明,工程机械静压下骨料颗粒加速度较低,在重型钢轮振动压实作用下颗粒加速度是机械静压的10～45倍;在工程机械静压下骨料颗粒主要沿竖直向和横向翻转,在重型钢轮振动压实作用下颗粒主要沿竖直方向翻转;在工程机械静压下骨料颗粒振动能量主要沿竖直向和纵向传递,在重型钢轮振动压实作用下主要沿着竖直方向和行车方向传递;现场压实作用下的再生水稳混合料颗粒破碎没有室内静力压实作用下严重,室内静力压实作用下骨料颗粒破碎率比现场压实高20％,并且现场压实作用下混合料子颗粒分布曲线呈间断型,室内静力压实作用下混合料子颗粒分布曲线呈连续型.

    公路工程再生水稳材料建筑固废智能颗粒颗粒运动颗粒破碎

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    铁尾矿砂替代率对水泥土热力性能的影响

    张根宝徐长节邓蘭庭成稳林...
    1569-1581页
    查看更多>>摘要：水泥土桩和水泥土锚杆作为能量桩和能源锚杆等能源土工结构的应用场景日益丰富,其中兼具粘结材料和换热材料作用的水泥土需要满足力学性能和导热性能的双重要求.铁尾矿砂作为工业固废,其所含金属成分的导热性较好,将其作为水泥土中部分土体的替换材料,可改善水泥土的导热性能.对不同替代率下铁尾矿砂改性水泥土的微观结构及热力宏观性能进行了系统试验研究,探究了铁尾矿砂对水泥土导热和力学性能指标的影响机理.研究结果表明:增大铁尾矿砂替代率可以提升水泥土的导热系数,长期养护条件下最大增幅为77.4％.增大铁尾矿砂替代率对水泥土抗压强度有劣化作用,但最大降幅小于20％;对水泥土抗折强度具有增强作用,最大增幅达20.3％.微观结构分析发现,铁尾矿砂通过孔隙空间效应、介质填充效应和介质传输效应对水泥土导热性能产生影响;铁尾矿砂通过水化阻隔效应、重金属抢夺效应和活性矿物减损效应对水泥土力学性能产生影响.

    水泥土铁尾矿砂替代率导热系数抗压强度抗折强度微观结构

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    固废基地质聚合物固化沿海软土的力学机理与劣化性能研究

    张顶飞刘涛郝琪余刘成...
    1582-1596页
    查看更多>>摘要：我国沿海地区的软土承载力低,无法直接作为地基进行工程建设.此外,矿渣和电石渣等工业废渣的利用率也较低.为满足高质量发展要求,探索了矿渣-电石渣基地质聚合物固化沿海软土的宏观力学性能与微观结构发展机理.通过响应面试验和数值分析得出,矿渣、电石渣和硅酸钠的最佳掺量分别为16.8％、6.9％和3.6％(命名KDG固化剂).通过无侧限抗压强度、水稳定性、干湿循环和冻融循环试验比较了KDG固化剂与水泥在不同环境下的固化效果.在7d和28d龄期,相较于水泥固化土,KDG固化土有着更好的抗压强度、韧性、水稳性、抗干湿循环和抗冻融循环性能.根据X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)测试结果,7d时KDG固化土水化产物主要为絮状水化硅酸钙(C-S-H),28d时絮状C-S-H逐渐发育形成三维网状结构,内部孔隙得到填充,促使固化土力学性能得到提高.KDG固化剂对软土的固化效果显著,提高了废渣的利用率,实现"以废治废",符合绿色可持续发展理念,具有良好的应用前景.以期该研究对沿海软土地基处理工程和以软土为基材的预拌固化土提供一定的技术支持.

    地质聚合物响应面法干湿循环冻融循环

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    三角形布桩桩网复合地基桩土应力计算方法

    郭帅杰周亚东宋绪国
    1597-1609页
    查看更多>>摘要：基于Hewlett 土拱模型和楔形土拱模型,建立三角形布桩形式下的桩土应力计算分析方法,分别得到相对应桩体荷载表达式.通过正方形和三角形两种布桩形式下土拱效应对比分析,研究了桩体面积置换率、桩间距对桩土应力计算结果的影响.根据Hewlett和楔形土拱模型关于三角形布桩桩土应力计算结果,确定两种基于不同原理建立的土拱效应分析模型在桩网复合地基桩土应力计算中的适用范围.研究结果表明:楔形土拱模型可满足任意高度下桩土应力计算,无最小填土高度假定,且与现场试验结果基本吻合;Hewlett 土拱模型适用于最小填土高度高于球形土拱拱高情形,否则将导致桩体分担荷载计算结果为负值;当桩体面积置换率相同时,三角形与正方形布桩桩体荷载分担比计算结果趋同,但三角形布桩拱高小于正方形布桩情形;填土内摩擦角较高且填土高度在2～5m时,采用两种土拱模型,其计算结果相近.

    桩网复合地基土拱效应三角形布桩桩体荷载分担比置换率土拱模型

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    新疆高寒山区泥石流发育区地形和积雪演变分析

    谢良甫何立斌谢永甜刘珊...
    1610-1629页
    查看更多>>摘要：使用数字高程模型和中国MODIS逐日无云500m积雪数据,研究了新疆高寒山区的叶尔羌河流域.根据泥石流灾害点的分布特征,该区域被划分为泥石流发育区(极高/高易发区)和非发育区(低/极低易发区),并分析了各分区的地质条件和积雪演变特征.研究结果表明:(1)泥石流发育区主要的地质条件:海拔为4 000～5 000m、坡度为8°～20°、阴坡坡向(占发育区3.10％).灾害点多集中在海拔小于3 000m、坡度为8°～20°、半阴坡的区域.(2)极高易发区的积雪覆盖百分比(SCP)在所有区域中最小(平均SCP为10.26％),年际变化最大(标准差条带面积最大).高易发区绝大部分时间SCP最高(平均为40.52％),年际变化较小.(3)泥石流发育区的积雪天数(SCD)为110.6d,长于非发育区(86.86d),积雪开始时间(SCOD)和融雪开始时间(SCMD)也较早(SCOD:339.46/342.70DOY;SCMD:97.59/102.46DOY).两个区域的SCD和SCMD均呈现减少趋势,SCOD呈增加趋势,但发育区的变化趋势较为显著,使其SCD更长.对叶尔羌河流域泥石流发育地形和积雪演变特征定量分析,以期为新疆高寒山区泥石流灾害的防治提供依据和参考.

    泥石流积雪演化高寒山区DEM数据地质分区时空演化积雪参数地形因子

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    大温差环境下新疆伊犁黄土变形特性

    马莉叶尔哈力·胡斯曼刘学军石开欣...
    1630-1647页
    查看更多>>摘要：为揭示复杂环境下新疆伊犁地区黄土变形特性,在常温和大温差环境中开展加荷、浸水和盐渍等条件下重塑黄土侧限压缩试验,结合体应变结构性参数分析黄土的压缩和湿陷变形规律.研究结果表明:伊犁黄土具有湿陷性大、易溶盐含量高和大温差环境特点,其变形特性与其物质成分、微观结构特征及外界环境因素密切相关.常温下初始含水率6％～17％的重塑黄土孔隙比-压力曲线呈现相似的压缩变形规律,黄土初始含水率越大,压缩变形越大,湿陷性越强,但饱和黄土对水和力的作用敏感性降低;高温干旱条件下伊犁黄土的结构性强,具有深厚湿陷性,强荷载压实黄土有利于消除黄土的湿陷性;土体内水分蒸发减湿导致盐分结晶析出,在一定程度上强化黄土土体骨架结构的稳定性,湿拌法比干拌法更能促进重塑黄土盐分的有效胶结;低温寒冷条件下不同初始含水率的黄土因水分冻结而表现出一定的抗压缩变形能力,但在0～-5℃的低温条件下,黄土内冰水两相转换不稳定,导致黄土的结构性具有一定的波动.

    伊犁黄土大温差侧向压缩试验变形特性湿陷性结构性参数

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    冻融循环下盐渍水泥改良风积沙三维力学特性

    张少英邵帅邵生俊吴昊...
    1648-1663页
    查看更多>>摘要：为深入研究冻融、盐渍条件下最优水泥含量改良风积沙的三维力学特性与劣化机理,以含盐量分别为0、3％和5％的水泥改良风积沙为研究对象,进行不同冻融循环次数、不同中主应力参数(b值)和不同固结围压的真三轴剪切试验,采用CT技术重建水泥改良风积沙三维孔隙,分析其应力-应变关系、抗剪强度和宏/微观劣化机理.研究结果表明:冻融循环过程中,受盐胀和冻胀作用,沙粒间水泥胶结物的黏结力退化,含盐量越高,试样的抗剪强度降低越显著.重建含盐量为5％的试样在0、3、6、10次冻融循环后的三维孔隙分析认为,孔隙内含盐液体反复冻胀和结晶迁移致使中-小孔隙不断发育,孔隙率由31％增加至37％,连通孔隙率也随之上升,导致冻融循环后抗剪强度降低.Lade-Duncan强度准则破坏参数kf随强度劣化而不断减小,考虑冻融和盐胀耦合作用,采用kf构建强度劣化模型,反映严酷环境、复杂应力条件下改良风积沙强度的劣化度,为沙漠与盐渍地区交通设施地基的建设选材与长期服役性能提供理论参考.

    水泥改良风积沙冻融循环真三轴试验CT扫描试验三维力学特性强度劣化模型

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    基于机器学习算法构建新疆积雪覆盖率预测模型

    邓文彬侯雪晴
    1664-1677页
    查看更多>>摘要：积雪作为宝贵的淡水资源,其覆盖率的变动对农牧业经济的发展具有深远影响.当前对积雪覆盖率的预测研究较少,为提升积雪覆盖率预测的准确性,基于机器学习算法,构建支持向量回归(SVR)、粒子群(PSO)优化SVR、随机森林(RF)、XGBoost及优化后的XGBoost预测模型对新疆积雪覆盖率进行预测研究,并对模型预测精度进行对比分析.研究结果表明:RF和优化后的XGBoost模型的R2均大于0.9;传统SVR模型的R2均小于0.8,而PSO算法优化后的SVR模型的R2均大于0.8,部分大于0.9;XGBoost模型的R2均低于0.4.说明RF、优化后的XGBoost及PSO-SVR模型在积雪覆盖率预测研究中呈现出较高精度,XGBoost模型的预测结果最差,且利用不同算法对传统模型进行优化在研究中十分必要.

    积雪覆盖率SVR粒子群优化算法RFXGBoost参数寻优

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