辽宁工程技术大学学报(自然科学版)

矿业工程

  • 碱激发自燃煤矸石基胶凝材料水化特性研究

    敬耀辉;张延年;汪青杰;尚昀郅;张林;

    为实现自燃煤矸石(SCCG)的高附加值利用,以SCCG为前驱体,协同粒化高炉矿渣(GBFS)和粉煤灰(FA)制备三元碱激发胶凝材料(AAMs)。基于抗压强度与流动度优化前驱体配比,结合抗压强度、流动度、X射线衍射、傅里叶红外光谱、热力学分析及扫描电镜-电子能谱,探究不同碱激发剂掺量对AAMs工程特性、水化产物及微观形貌的影响。研究结果表明:较高掺量的SCCG(质量分数大于30%)可显著提升新拌浆体流动度,且不会导致抗压强度的下降,当SCCG掺量达50%时,AAMs的28 d抗压强度可达75.7 MPa;AAMs的水化产物以C-S-H与C(N)-A-S-H凝胶为主,当碱激发剂掺量为6%时凝胶聚合度最高,微观形貌最为致密,28 d抗压强度最高。研究结论为SCCG资源化利用与低碳胶凝材料开发提供参考。

    2025年06期 v.44;No.280 659-666页 [查看摘要][在线阅读][下载 2288K]

力学与土木工程

  • 水玻璃激发赤泥-粉煤灰-矿渣复合固化红黏土特性

    肖桂元;代琳;王一名;梁河婧;潘嘉圆;

    为探究赤泥-粉煤灰-矿渣复合固化红黏土的效果,以桂林市红黏土为研究对象,采用水玻璃激发赤泥-粉煤灰-矿渣复合固化红黏土,通过无侧限抗压强度试验、渗透试验、水稳性试验、X射线衍射(XRD)和电镜扫描(SEM)试验,研究固化红黏土的强度、渗透性、耐水性及固化机理。研究结果表明:复合固化剂能增大红黏土强度,固化剂掺量为20%时,固化效果最佳。随着固化剂掺量的增加和养护龄期的延长,固化土的强度有所增大但脆性加剧。固化土渗透系数随固化剂掺量的增加线性增大。赤泥、粉煤灰、矿渣的质量比为3∶6∶1时,固化土水稳性不足。固化反应生成的C-S-H、C-A-H胶凝物质可填充土体孔隙,形成蜂窝状结构,显著提高土体密实度,增大土体强度。研究结论为工业固废改良红黏土提供理论参考。

    2025年06期 v.44;No.280 667-674页 [查看摘要][在线阅读][下载 2055K]
  • 黄土-古土壤结构面蠕变特性及分数阶非线性模型

    齐东鸿;邓龙胜;范文;王宗斌;张超;

    为揭示黄土-古土壤接触面蠕变机理,解决传统模型难以表征加速蠕变阶段的问题,以泾阳南塬寨头村滑坡接触面为研究对象,开展不同围压及含水状态下土体三轴蠕变试验,结合等时曲线法与稳态蠕变速率法确定土体的长期强度阈值,提出以5%轴向应变所对应的应力作为土体长期强度。引入非线性黏壶元件与分数阶微积分理论,构建耦合应力、时间和含水率的蠕变本构模型,并采用BFGS算法对参数进行优化。研究结果表明:增大围压可显著提高土体屈服强度,饱水状态可降低蠕变破坏应力;与传统模型相比,改进的Burgers模型能更准确地捕捉加速蠕变阶段的蠕变特征,揭示接触面蠕变的非线性演化规律。研究结论为黄土滑坡长期稳定性预测及工程边坡设计优化提供理论依据。

    2025年06期 v.44;No.280 675-686页 [查看摘要][在线阅读][下载 3608K]
  • 基于三轴试验地聚物固化土力学特性研究

    胡建林;赵雨萱;高通通;李雅儒;高玉增;周永祥;王志萍;

    为减少固化土体过程中的碳排放量,采用矿渣-粉煤灰基地聚物固化张家口某地区土体,通过三轴试验分析围压、固化剂掺入比、养护龄期对地聚物固化土力学性能的影响,结合电镜扫描技术揭示土体固化的微观机制。研究结果表明:随着养护龄期的延长及固化剂掺入比的增大,土体应力-应变曲线由硬化型向软化型转变,破坏应变稳定在1%~5%。土体峰值强度随养护龄期、围压及固化剂掺入比的增大而增大,破坏模式由鼓胀破坏转为脆性破坏。矿渣-粉煤灰基地聚物固化土体过程中产生的C-S-H、C-(A)-S-H及C-A-H凝胶,可胶结土颗粒并形成三维骨架结构,增大土体强度。

    2025年06期 v.44;No.280 696-703页 [查看摘要][在线阅读][下载 2074K]
  • 可控冲击波技术在混凝土内支撑破除中的应用

    陈晓磊;林海燕;谷智;任婧;张硕;杨铁峰;

    针对传统钢筋混凝土内支撑破除方法噪声大、危险性高等问题,采用现场试验与声发射监测相结合的方法,利用可控冲击波破除混凝土内支撑,研究冲击能量、冲击次数以及冲击波施加点位对破除效果的影响。研究结果表明:冲击能量越高,裂缝产生越早,扩展范围越大,贯穿性越强。增加冲击次数可增强破除效果,但后续冲击产生裂缝的时间相对较晚。冲击波施加点位位于近边缘区时,受自由表面反射压力波的影响,破除效果较好。冲击波施加点位位于远边缘区时,由于冲击波均匀传播,拉应力的产生受限,破除效果具有滞后性。

    2025年06期 v.44;No.280 704-710页 [查看摘要][在线阅读][下载 1706K]
  • 改性珊瑚骨料混凝土氯离子渗透性能试验研究

    赵家琦;李嘉民;刘梅梅;刘洗;

    为探究超细水泥改性珊瑚骨料混凝土的氯离子渗透规律及珊瑚骨料强化机理,开展了毛细吸水试验、快速碘离子电迁移试验、自然浸泡试验以及现场暴露试验,对比分析了改性前与改性后珊瑚骨料混凝土的毛细吸水性能和抗氯离子渗透能力。采用扫描电镜和能谱分析对珊瑚骨料混凝土界面过渡区的微观结构及元素分布进行了测试。试验结果表明:改性后珊瑚骨料的筒压强度提升69.2%,珊瑚骨料混凝土28 d抗压强度提升18.9%,毛细吸水系数降低42.1%,现场暴露120 d氯离子渗透深度降低42.9%,表观氯离子扩散系数降低47.9%,界面过渡区水化产物的Ca/Si明显降低,界面过渡区的微观结构更加致密。超细水泥改性珊瑚骨料后,珊瑚骨料内部的孔隙通道被有效阻断,氯离子传输路径变得更加曲折,珊瑚骨料混凝土表观氯离子扩散系数降低。

    2025年06期 v.44;No.280 711-719页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K]
  • 人工冻结工程中浆脉-冻土界面力学特性研究

    张立群;徐维江;张松;崔宏环;张辰;胡治强;

    为探究人工冻结工程中浆脉-冻土界面力学特性,分析浆脉-冻土界面抗剪强度与冻结负温、初始含水率、法向压力的关系,基于断裂能理论,引入韧度系数研究浆脉-冻土界面的力学表现。研究结果表明:冻结负温、初始含水率主要通过影响浆脉-冻土界面冰胶结力来提升界面黏聚力,冻结负温对界面强度的影响较为明显。浆脉-冻土界面峰值剪切位移由法向压力、冻结负温、含水率及内部结构等多种因素共同决定,在高法向压力法下随着冻结温度降低,浆脉-冻土界面韧性系数逐渐增大,在低法向压力下随着冻结温度的降低浆脉-冻土界面韧性系数先增大后减小,在初始含水率为15%,1 200 kPa工况下冻结负温由-5℃降低至-20℃,浆脉-冻结界面韧性系数增大27%。研究结论为人工冻结工程的安全性能评价提供理论依据。

    2025年06期 v.44;No.280 720-727页 [查看摘要][在线阅读][下载 2441K]
  • PHC桩-网复合地基承载特性

    李浩楠;石振武;

    针对PHC桩-网复合地基承载性能不明确及参数优化的需求,采用现场静载试验与ABAQUS三维有限元模拟相结合的方法,研究其载荷传递机制与沉降特性。研究结果表明:PHC桩-网复合地基承载性能良好,桩身轴力沿深度呈先增后减趋势,侧摩阻力自上而下逐步发挥。土工格室加筋褥垫层可有效抑制沉降,较普通褥垫层沉降降低7.5%。参数分析表明,桩长增至10 m后沉降控制效果趋缓,褥垫层模量提升至80 MPa可减少沉降31.7%,土工格室模量提高至2 GPa可降沉23.1%,褥垫层厚度存在0.3~0.6 m的最优区间。研究结论为类似工程的优化设计与沉降控制提供理论依据与决策参考。

    2025年06期 v.44;No.280 728-735页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K]
  • 含边缘裂隙红砂岩力学特性与裂纹扩展规律试验研究

    刘伟韬;周在兴;苏苗苗;刘玉本;杜衍辉;陈东祺;

    为探究不同长度的边缘裂隙对岩体力学性质与裂纹扩展规律的影响,采用室内试验、PFC~(2D)数值模拟方法,研究以50 mm×50 mm×100 mm含预制边缘裂隙(0 mm、5 mm、15 mm、20 mm、25 mm)的红砂岩试样在单轴压缩条件下的力学性质、裂隙扩展规律、破坏模式,使用声发射同步监测。试验结果表明:随着边缘裂隙长度增加,试样承载能力显著降低,峰值强度与弹性模量均呈现出阶梯状下降趋势,当裂隙长度达到25 mm时,试样强度降幅达到80.39%;破坏模式由拉剪混合破坏逐渐向剪切主导破坏转变,脆性特征显著增强;声发射累计振铃计数曲线斜率逐渐增大,弹塑性阶段分界点后移,脆性转变加快;PFC~(2D)数值模拟与室内试验结果基本一致,揭示了裂隙尖端起裂和破坏模式转变机制。研究结论为地下工程中临空侧含边缘裂隙围岩的稳定性评价与灾害防控提供理论支撑。

    2025年06期 v.44;No.280 736-745页 [查看摘要][在线阅读][下载 8393K]

软件工程与通信工程

  • 基于U2-Net与动态索引旋转卷积的混凝土路面裂缝提取

    王春艳;王康乐;姜勇;王祥;

    针对卷积神经网络提取混凝土路面裂缝时,因光照变化、背景复杂及模糊效应导致的精度下降问题,提出一种动态索引旋转卷积(DIRC)方法。该方法基于可变形卷积理论,通过解决偏移量可能超出感受野的问题,增强索引偏移量的有效性。将动态索引旋转卷积(DIRC)引入U~2-Net架构,以提升网络对混凝土路面裂缝纹理的识别能力。研究结果表明:在DeepCrack数据集上,DIRC-U~2-Net相较于基准U~2-Net,F1、Kappa和MIoU指标分别提升了2.40%、1.30%和1.49%;在CrackForest数据集上,上述指标分别提升了8.43%、8.47%和9.13%。对提取结果的可视化分析进一步表明,DIRC模块显著增强了U~2-Net模型对光照差异及图像模糊等复杂干扰因素的鲁棒性。研究结论为实现混凝土路面裂缝的精准与稳健提取提供理论依据。

    2025年06期 v.44;No.280 746-752页 [查看摘要][在线阅读][下载 2324K]
  • 改进CNN-BiLSTM-Attention模型的GPS时钟误差预测算法

    沈家庆;胡茂楠;许磊;胡飞;邢晓晴;钟勉;

    针对民航GPS时钟误差易受干扰和欺骗信号影响的问题,提出一种改进的CNN-BiLSTM-Attention预测模型。采用动态中位数绝对偏差法剔除时钟误差的单差序列异常值,并利用三次样条插值法修复数据。基于原始数据提取关键特征,通过消融实验分别评估CNN-BiLSTM-Attention预测模型在有、无干扰,以及短期(1 h)、中期(6 h)和长期(12 h)的抗干扰能力。研究结果表明:与ARIMA相比,CNN-BiLSTM-Attention预测模型的剩余预测残差提升49.2%;与XGBoost模型相比,平均绝对值降低53.3%;与ELM模型相比,均方根误差下降51.2%,R~2提升34.7%。该模型在复杂环境下预测精度和稳定性较高,能显著提升GPS时钟误差的预测性能,为高精度GPS抗干扰定位提供了新思路。

    2025年06期 v.44;No.280 753-760页 [查看摘要][在线阅读][下载 2410K]

材料科学

  • 蛭石模板法氮掺杂纳米片的制备及其电化学性能

    杨芳;杨宇博;张乐珅;杨绍斌;

    采用结晶紫作为碳源,蛭石作为模板,利用模板刻蚀的方法制备具有层状结构的氮掺杂碳纳米片,研究了碳化温度(600℃、700℃、800℃、900℃)对氮掺杂纳米片的结构、形貌和电化学性能的影响。研究结果表明:随着碳化温度增加,碳化的结晶紫层间距先增大后减小,其中经700℃碳化的结晶紫形成了蛭石形貌的薄纱状片层氮掺杂碳纳米片,比表面积为154.614 m~2/g;将700℃碳化的样品组装成锂离子电池,在0.1 A/g电流密度下进行恒流充放电测试,可逆容量为410.7 mA·h/g;在2 A/g电流密度下,可逆容量为192.9 mA·h/g;在2 A/g电流密度下循环500次,容量保持率为87.5%。以700℃碳化的样品为负极,活性炭为正极组装成锂离子电容器,功率密度为2 kW/kg,能量密度为58.17 W·h/kg,在1 A/g电流密度下循环300次,容量保持率为56.5%。

    2025年06期 v.44;No.280 761-768页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K]