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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

zngdxb@mail.csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
正式出版
收录年代

    用于去除饮用水中硝基酚的双模板磁性分子印迹聚合物的制备及性能

    欧阳伊雯梁建军高小峰
    138-150页
    查看更多>>摘要：为高效去除4-硝基酚(4-NP)和2，4-二硝基酚(2，4-DNP)，本实验采用4-NP和2，4-DNP作为模板分子，以衣通酸(IA)为功能单体，磁性纳米氧化铁(Fe3O4@SiO2)为载体，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，采用表面分子印迹技术制备了双模板磁性分子印迹聚合物(D-MIPs)。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对D-MIPs的形貌进行表征。研究了D-MIPs的吸附性能、可再生性和适用性。结果表明，D-MIPs成功地包覆在Fe3O4@SiO2载体表面，聚合效果良好，且具有特异的识别位点和良好的印迹性能，其直径为90 nm，形状均匀。4-NP-MIPs、2，4-DNP-MIPs和D-MIPs对目标分子的理论吸附量分别为103。97，73。14和123。99 mg/g，存在许多不同吸附能的吸附位点。D-MIPs在30 min内达到最佳吸附平衡状态，其最佳拟合模型为Freundlich吸附模型和拟二阶动力学模型，表明其吸附是通过化学吸附过程进行的。实验结果表明，在不同水样中，MIPs具有高度的特异性识别和选择性吸附能力。经过8次再生循环后，D-MIPs的吸附能力仅下降7。51%，证实了MIPs具有优异的再生性能。

    4-硝基苯酚2,4-二硝基酚双模板分子印迹聚合物吸附性能

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    应用欧拉-拉格朗日方法分析动脉粥样硬化性颈动脉血流的流-固相互作用

    Majid SIAVASHIAva BINAMojtaba SAYADNEJADBorhan BEIGZADEH...
    151-168页
    查看更多>>摘要：本研究旨在模拟不同狭窄程度和脉搏率的颈动脉搏动血流。采用流-固耦合(FSI)和任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法研究了不同狭窄程度、脉搏率和动脉壁性质对周围流体的影响。分别应用Carreau-Yasuda非牛顿超弹性模型和修正Mooney-Rivin超弹性模型于具有非牛顿行为的血液和超弹性血管壁。结果得到血液的壁面径向位移、压力分布、轴向速度分布和壁面剪切应力。通过增加狭窄的严重程度，轴向速度、血压变化、最大壁面剪切应力和壁面径向位移均呈增长趋势。当脉率在狭窄程度为75%时，最大流量矩、壁面径向位移、压力、轴向速度和壁面剪应力的最大值均增大。此外，与弹性和刚性模型相比，将动脉壁视为超弹性模型，将其周围流体视为非牛顿和非定常，可以使模拟更加真实。在严重程度高达50%的狭窄中，红细胞受到轻微损害，而在严重程度为75%的狭窄中观察到溶血。通过改善动脉粥样硬化，弹性模量从500 kPa提高到2 MPa，在60 bpm脉率和狭窄程度75%下，剪切应力最大值增长65%。与刚性和弹性动脉壁相比，动脉壁的超弹性模型导致较低的轴向速度、较低的血压、较低的剪切应力和较高的径向位移。

    流-固耦合狭窄严重程度脉率变化超弹性的动脉动脉粥样硬化

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    基于注汞法的液冷花岗岩微观特性实验研究

    尹土兵苏巨振庄登登李夕兵...
    169-181页
    查看更多>>摘要：在开采高温储层的过程中，微观特征变化重要影响深部热储层人工裂隙网络的建立。因此，研究该过程中微观特征的变化对深部地热能的安全高效开采具有重要意义。采用液体冷却(包括酸冷却和水冷却)处理高温花岗岩，模拟向高温储层注酸情况，以获取相应条件下的花岗岩试样。随后，使用扫描电子显微镜-能量散射谱(SEM-EDS)和高压注汞法对样品进行测试。SEM-EDS结果显示，水冷却几乎不会影响元素的组成，酸冷却导致氧、硅和金属元素减少。在两种情况下，都观察到了孔隙和裂缝的形成。此外，与水冷却相比，酸冷却的样品表面更加不平整、疏松和粗糙。注汞法测试结果显示，随着处理温度的升高，液冷花岗岩样品的孔隙率、孔隙体积和比表面积有增加，但分形维数呈相反的趋势。研究结果表明，与水冷却相比，酸冷却条件对花岗岩的腐蚀作用使各项参数的变化更加显著，在酸冷却过程中产生更多的孔隙，提供更好的运输空间，使孔隙结构的复杂性降低。在高温储层的地热能有效提取方面，酸冷却具有更大应用潜力。

    孔隙结构微观结构液体冷却土酸溶液注汞法花岗岩分形理论

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    基于氮气吸附和压汞定量表征砂岩吸水孔隙结构演化规律

    孙晓明丁佳旭何林森石富坤...
    182-195页
    查看更多>>摘要：为了探究水对岩石孔隙结构的作用机制，本文依托山东万福煤矿砂岩地层，针对不同浸泡时间作用下的砂岩试样，开展扫描电镜、氮气吸脱附和高压压汞联合孔隙结构测试实验，分析微孔(<2 nm)、介孔(2～50 nm)和大孔(>50 nm)的孔隙结构变化规律。结果表明:砂岩孔隙结构类型为狭窄型和楔形结构，孔隙之间具有连通成缝的能力。砂岩吸水过程中孔隙度先减少后增加。微孔占比先减少后增加，介孔和大孔占比先增加后减少。根据广义分形维数和谱宽定量评估孔隙结构，得出其与孔隙质量正相关，即分维差值和谱宽越大，孔隙结构越复杂;而与岩石孔隙度呈负相关，即较大孔隙度对应较小的分维数差值和谱宽。

    水岩作用砂岩孔隙结构联合表征多重分形

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    真三轴应力状态下含预制裂隙煤系泥岩强度与破坏特征

    李文帅蒋邦友李兆霖王连国...
    196-209页
    查看更多>>摘要：对一系列含有预制缺陷的煤系泥岩试样进行了真三轴试验(TTT)，即中间主应力(σ2)平行于预制缺陷的试样(TTT-Flaw-2)和最小主应力平行于预制缺陷的试样(σ3)(TTT-Flaw-3)，研究σ2加载方向和预制缺陷的位置对试样强度和破坏模式的影响。结果表明，完整试样和含预制缺陷试样的峰值强度随σ2的增加先增大后减小，符合Mogi-Coulomb准则。在相同的应力条件下，完整试样的强度明显大于含预制缺陷试样的强度，且TTT-Flaw-2试样的强度最低。CT扫描结果显示，在常规三轴试验条件下，含预制缺陷试样中的裂纹并不总是沿着预制缺陷尖端形成，而是随机分布在试样内部;在TTT-Flaw-2试样中，反翼型裂纹从预制缺陷尖端附近开始形成，最终主要分布在σ2加载方向上;而在TTT-Flaw-3试样中，在σ2加载方向上出现剪切裂纹，而在σ3加载方向上几乎没有观察到反翼型裂纹。

    真三轴试验煤系泥岩预制缺陷强度破裂模式

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    二氧化碳静态爆破的边坡振动场地效应和能量分析

    王小飞胡少斌王恩元
    210-224页
    查看更多>>摘要：进行真三轴CO2静态爆破压裂实验和现场测试，获得压力曲线、试样裂隙分布、现场振动曲线和岩体破坏特征，并通过分析压力曲线和裂缝扩展特征来研究致裂原理，同时还利用窗函数傅里叶变换提取振动特征，以评估破岩现场边坡的结构安全。研究结果表明:(1)CO2 静态爆破的峰值振动速度在8 m处衰减至满足建筑物保护要求，比传统的钻爆法更安全;(2)CO2静态爆破引起的振动波形的主频高于钻爆法的，且随着距离的加长，振动能量的分布逐渐分散;(3)钻爆法的振动速度预测公式适用于CO2静态爆破的，且带高程的预测公式更为准确。根据压力曲线、试样裂隙分布和现场岩体损伤，提出CO2静态爆破的HIG 破岩模型，为新技术的研究提供了基础框架。在实验中没有采集到温度数据，今后迫切需要对聚能剂的瞬时放热特性和温度对CO2状态的影响进行研究。

    破岩技术二氧化碳静态爆破振动速度致裂机理能量计算

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    UHPC中钢纤维的增强机理:一种新的断裂相场模型

    赵冰李先正潘军彭晖...
    225-236页
    查看更多>>摘要：超高性能混凝土(UHPC)是一种具有巨大潜力的复合材料。为了降低UHPC的成本并获得更好的性能，有必要研究钢纤维在UHPC中的增强机理，实践中也需要一个有效的数值模型来促进UHPC的应用。钢纤维从UHPC中拔出时会产生新的裂纹面，进而需要消耗更多的能量。基于此，推导了新裂纹及其裂纹表面能的公式，提出了一种考虑钢纤维与UHPC基体之间界面断裂能的断裂相场模型。利用该模型，对含钢纤维的三维UHPC试样进行了单轴拉伸数值模拟;开展对比实验验证了所提模型的正确性。结果表明，模拟结果与实验结果吻合较好。通过分析不同试样的新裂纹面与拉伸强度间的关系，发现UHPC的抗拉强度和残余强度随钢纤维体积含量的增加而增加，随钢纤维直径的增加而降低。进一步分析发现，UHPC的抗拉强度与钢纤维的侧表面积成正比。理论分析、数值模拟和实验表明，钢纤维在UHPC中的增强机理为:钢纤维的加入使UHPC基体与钢纤维在断裂过程中产生了一些新的裂纹，这些新裂纹消耗了更多的能量。本文研究工作可为UHPC的性能设计和开发有效的UHPC数值模型提供理论依据。

    超高性能混凝土钢纤维断裂相场法拉伸强度增强机理裂纹表面能

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    黄泛区非饱和粉土动模量和阻尼比特性研究

    彭飞李梦瑶李永辉黄茂松...
    237-249页
    查看更多>>摘要：黄泛区粉土水敏感性强，力学性质独特，易受振动荷载的影响。本文通过循环三轴试验，研究固结围压和饱和度对黄泛区粉土动模量、阻尼比特性的影响。研究结果表明，黄泛区粉土骨干曲线符合双曲线关系;随动应变的增大，黄泛区粉土动弹性模量先急剧减小而后逐渐趋于稳定;随固结围压的增大和饱和度的减小，粉土动弹性模量逐渐增大，阻尼比则逐渐减小;二元线性方程可用于估算最大动弹性模量随固结围压和饱和度的变化规律，修正Hardin-Drnevich模型可较为准确预测黄泛区非饱和粉土的动弹性模量和阻尼比。本研究可为黄河流域工程建设提供理论支撑。

    黄泛区非饱和粉土动弹性模量阻尼比计算模型

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    走滑断层黏滑作用下隧道纵向及横断面分区破坏机理

    杨恒洪王明年罗勋于丽...
    250-271页
    查看更多>>摘要：黏滑作用下走滑断层将出现永久性的错动位移，当隧道与此类断层相交时将发生严重破坏，并且具有明显的分区特征。为了揭示隧道纵向和横断面的分区破坏机理，为穿越活动断裂带隧道抗震设计提供支撑，本文首先通过震害实例调研总结得到隧道的三种破坏模式，即环向裂缝、斜向裂缝和纵向裂缝。给出并讨论了断层类型、交角、错动量和隧道刚度等关键影响因素。结果表明:1)断层类型是影响隧道力学响应和安全性的最显著因素，而倾角影响很小;2)受左旋走滑断层黏滑作用的隧道沿纵向可分为弯曲-压缩-剪切(L-BCS)区和弯曲-压缩(L-BC)区，而受右旋走滑断层黏滑作用的隧道可分为弯曲-拉伸-剪切(L-BTS)区和弯曲-拉伸(L-BT)区;3)L-BCS区和L-BTS区的范围为1。4D～1。7D(D为隧道直径)，而L-BC区和L-BT区范围随关键影响因素变化而变化;4)隧道横断面可分为偏心受压(C-EC)区和偏心受拉(C-ET)区，分别发生偏心受压破坏或偏心受拉破坏。C-EC区和C-ET区的范围约为距断层面5D;5)穿越左旋走滑断层隧道的C-EC区包括上盘左拱腰、下盘右拱腰、拱顶和仰拱，C-ET区包括下盘左拱腰和上盘右拱腰。穿越右旋走滑断层隧道的横断面分区分布与左旋对称。

    走滑断层黏滑隧道工程分区破坏机理力学响应

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    双线盾构隧道开挖引起既有铁路路基沉降及盾构掘进参数研究:工程案例

    刘翔张瑞房倩李倩倩...
    272-287页
    查看更多>>摘要：为揭示盾构掘进参数对既有铁路路基沉降的影响规律，本文依托北京地铁16号线丰益桥南站至丰台站双线盾构隧道下穿既有铁路线路工程进行案例分析。将盾构掘进过程分为盾构穿越前、盾构穿越中和盾构穿越后三个阶段。实测数据表明，路基沉降在盾构穿越前逐渐增大，在盾构穿越过程中急剧增大，在盾构穿越后趋于稳定。将盾构管片及时封闭成环，施作补偿注浆、二次注浆，有利于控制路基沉降。此外，盾构掘进参数对控制路基沉降具有至关重要的作用。研究结果表明:盾构掘进速度越快引起的路基沉降越大，继而引起较大的土仓压力，并伴随刀盘扭矩和盾构总推力的骤减;由于盾构过程中出土量易于控制，因此其对路基沉降影响不大;然而，如果同步注浆量控制不当，将导致既有路基向上隆起。本研究为盾构开挖下穿多条既有铁路线路引起的路基变形控制以及盾构掘进参数设置提供参考和指导。

    路基沉降盾构掘进参数既有铁路盾构隧道

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