检索结果-内蒙古大学图书馆

水力发电学报 2023年第7期42卷 24-36页

作者：李晓龙陈坤洋陈灿李媛媛钟燕辉张蓓王复明郑州大学水利与土木工程学院郑州450001 重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室郑州450001 河南省水利第二工程局集团有限公司郑州450016

针对自膨胀高聚物材料在土体中劈裂扩散仿真手段尚不完备的现状,初步建立了一种模拟高聚物对土体劈裂压密作用的仿真方法。该方法采用扩展有限元离散求解区域土体介质,用修正剑桥模型描述土体力学特性,利用高聚物密度-围压关系迭代计算... 详细信息

针对自膨胀高聚物材料在土体中劈裂扩散仿真手段尚不完备的现状,初步建立了一种模拟高聚物对土体劈裂压密作用的仿真方法。该方法采用扩展有限元离散求解区域土体介质,用修正剑桥模型描述土体力学特性,利用高聚物密度-围压关系迭代计算作用于裂缝面的浆液膨胀压力,实现了对土体劈裂缝扩展过程的数值模拟,通过与试验结果的对比验证了该方法的适用性。算例分析表明,应用该方法能够模拟膨胀力作用下土体裂缝启裂过程、扩展走向和浆脉厚度变化,获得裂缝周围土体变形模量、孔隙比、应力场和密度场分布特征,为深入研究膨胀性高聚物注浆材料对土体劈裂压密机制奠定了基础。

关键词：高聚物注浆扩展有限元修正剑桥模型劈裂机理压密作用

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循环荷载作用下渗透型高聚物与过江盾构隧道接缝混凝土界面特性试验研究

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中国公路学报 2024年

作者：王钰轲宋龙飞郭成超钟燕辉郑州大学水利与交通学院隧道掘进机及智能运维全国重点实验室重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室地下工程灾变防控省部共建协同创新中心

接缝渗漏是运营期过江盾构隧道的主要病害之一，针对此类病害，常选择易发泡、高流动等性能良好的治理材料，但其在长期循环荷载等作用下其黏结性能受到挑战。鉴于此，本文在现有发泡型高聚物材料基础上改进并研发了新型渗透型高聚物，... 详细信息

接缝渗漏是运营期过江盾构隧道的主要病害之一，针对此类病害，常选择易发泡、高流动等性能良好的治理材料，但其在长期循环荷载等作用下其黏结性能受到挑战。鉴于此，本文在现有发泡型高聚物材料基础上改进并研发了新型渗透型高聚物，考虑了循环幅值、循环次数和干湿状态因素，开展渗透型高聚物-混凝土界面循环剪切试验、循环后直剪试验，分析了不同因素下新型渗透型高聚物与隧道混凝土界面黏结性能，对比了发泡型高聚物与渗透型高聚物两者用于隧道不同渗漏病害处治的优劣。结果表明，渗透型高聚物-混凝土界面和发泡型高聚物-混凝土界面的黏结性能在循环荷载作用下均受到一定程度影响，界面剪切模量与剪应力在潮湿状态时的下降幅度与干燥状态时相比较大。渗透型高聚物-混凝土界面抗剪强度在界面干、湿状态和循环荷载条件下均满足过江盾构隧道渗漏处治需求。发泡型高聚物-混凝土界面的初始抗剪强度较高，但在循环荷载和干湿状态的影响下，其抗剪强度和剪应力下降超过50%，而渗透型高聚物-混凝土界面黏结性能和抗循环能力更强，适用于隧道接缝渗漏长久处治。

关键词：隧道工程渗透型高聚物循环剪切试验抗剪强度发泡型高聚物界面特性

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基于融合卷积神经网络的多种类管道病害检测方法

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北京工业大学学报 2022年第6期48卷 561-571页

作者：方宏远马铎王念念胡浩帮董家修郑州大学水利科学与工程学院郑州450000 国家地方重大基础设施检测与修复技术联合工程实验室郑州450000 南方工程检测修复技术研究院广东惠州516000

地下管道是城市的血脉,年久失修将会导致管道服役性能降低,引发各种环境问题.因此,应当按时检测地下管道的病害类型及数量,为管道维修提供数据支持.但是,人工检测的方法费时费力,传统的计算机检测方法准确度和泛化能力较低.为了解决这... 详细信息

地下管道是城市的血脉,年久失修将会导致管道服役性能降低,引发各种环境问题.因此,应当按时检测地下管道的病害类型及数量,为管道维修提供数据支持.但是,人工检测的方法费时费力,传统的计算机检测方法准确度和泛化能力较低.为了解决这一问题,该文提出了一种基于融合卷积神经网络的多种类地下管道病害分类算法.该算法结合了Inception网络构架和残差网络构架,提高了检测的准确度.对比现有的检测模型发现,该模型的平均准确率和Macro-F 1分数分别达到了93.15%和0.932,检测评估指标最优,证明该模型具有准确、全面、误检率低的检测特点.对测试集实际检测结果分析可知,该模型在不同光照、不同障碍物、整体和局部的场景下,均检测无误,结果准确,证明了该模型具有鲁棒性高、泛化能力强的特点.

关键词：融合卷积神经网络地下管道多种类病害分类深度学习 Inception网络残差网络

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基于数据驱动与可解释性分析的堤防管涌灾害预测模型

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2025年

作者：张茜张超夏洋洋王翠霞方宏远郑州大学水利与交通学院/黄河实验室(郑州大学)/地下工程研究院重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室地下工程灾变防控省部共建协同创新中心黄河实验室(河南)

管涌是堤防中常见的破坏形式之一，传统管涌灾害识别方法的效率和准确率较低，而现有机器学习预测模型的可解释性相对较差。基于数据驱动的机器学习算法，以阳新长江堤段管涌灾害情况为数据集，建立了多层次可解释性预测模型以提高堤防... 详细信息

管涌是堤防中常见的破坏形式之一，传统管涌灾害识别方法的效率和准确率较低，而现有机器学习预测模型的可解释性相对较差。基于数据驱动的机器学习算法，以阳新长江堤段管涌灾害情况为数据集，建立了多层次可解释性预测模型以提高堤防管涌灾害的预测精度。通过对比分析单一学习模型（反向传播神经网络BPNN、多层感知机MLP、支持向量机SVM）和集成学习模型（随机森林RF、梯度提升决策树GBDT、极限梯度提升树XGBoost、CatBoost），筛选出最佳的管涌灾害预测模型；对堤防管涌灾害进行多层次可解释性分析，识别出了影响管涌的关键特征，并结合Shaply加性解释与XGBoost分析了关键特征对预测结果的影响规律。研究结果表明，集成学习模型的预测精度优于单一学习模型，其中XGBoost的测试集R2为0.961 7，均方根误差RMSE为0.097 0，表现出最高的预测精度及良好的鲁棒性；弱透水层覆盖层厚度H、孔隙比e和水位高度差△h是管涌灾害的主要影响因素，由个体条件期望图得知它们的临界值分别为7.5、0.84和4.2 m。该研究成果为提升堤防管涌灾害的超前预测准确性提供了理论参考和科学依据。

关键词：堤防管涌数据驱动机器学习单一学习模型集成学习模型多层次可解释性分析

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含水环境高聚物注浆材料交联过程与微观结构演变模拟

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同济大学学报(自然科学版) 2025年第3期53卷 462-470页

作者：王翠霞武永深袁灵修张超方宏远朱朋佳郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 黄河实验室(郑州大学) 河南郑州450001 郑州大学地下工程研究院河南郑州450001 黄河实验室(河南) 河南郑州450001 重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室河南郑州450001 地下工程灾变防控省部共建协同创新中心河南郑州450001 中铁七局集团第五工程有限公司河南郑州450016

为了研究在有水环境下注浆时水分子参与交联反应对高聚物注浆材料交联过程和微观结构特性的影响,构建了具有不同水分子质量分数的交联聚氨酯模型,采用分子动力学模拟方法,计算了不同含水量体系的参与交联反应的水分子数量、玻璃转变温... 详细信息

为了研究在有水环境下注浆时水分子参与交联反应对高聚物注浆材料交联过程和微观结构特性的影响,构建了具有不同水分子质量分数的交联聚氨酯模型,采用分子动力学模拟方法,计算了不同含水量体系的参与交联反应的水分子数量、玻璃转变温度和自由体积,并提出一种计算交联分布均匀度的方法。结果表明:随着含水量增加,参与交联反应的水分子数先增大后趋于稳定,这是因为水分子团簇的体积随着水分子质量分数增加不断增大,限制了水分子参与交联反应。含水量越高,交联聚氨酯的玻璃转变温度越低,自由体积越小。水分子参加交联改善了体系的交联分布均匀性,含水量越高,体系的交联反应分布越均匀。研究结果可为有水环境下高聚物注浆材料反应过程和性能评价以及工程应用中高聚物注浆材料的设计研发提供理论参考。

关键词：分子动力学模拟微观结构高聚物交联分布自由体积

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缺陷相互作用系数及在管道失效压力评估中的应用

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人民长江 2024年

作者：张力李国兴孙明明李良琪王克俭河南省水利第二工程局集团有限公司郑州大学水利与交通学院重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室水利与交通基础设施安全防护河南省协同创新中心

腐蚀造成的金属损失严重威胁着钢质承压管道的完整性，为了准确高效评估具有相邻腐蚀缺陷管道的失效压力，本文采用相互作用系数量化相邻缺陷间距和缺陷尺寸对内压承载力影响，并结合相互作用系数计算模型提出了一种相邻缺陷管道失效压... 详细信息

腐蚀造成的金属损失严重威胁着钢质承压管道的完整性，为了准确高效评估具有相邻腐蚀缺陷管道的失效压力，本文采用相互作用系数量化相邻缺陷间距和缺陷尺寸对内压承载力影响，并结合相互作用系数计算模型提出了一种相邻缺陷管道失效压力评估的新方法。研究结果表明相邻缺陷间相互作用主要由缺陷间距、相邻缺陷的最大深度和最小长度决定，本文评估方法平均预测误差为0.28%。相比于现有群腐蚀管道失效压力评估方法，该评估方法不仅评估步骤简便，且评估精度更高，为管道完整性管理和承载力评估提供了有力支持。

关键词：钢质管道内压承载力相互作用系数评估方法腐蚀缺陷

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大豆脲酶诱导碳酸钙固化黄河泥沙水稳定性试验研究

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水利学报 2024年第1期55卷 71-79页

作者：王钰轲陈浩宋迎宾王振海钟燕辉张蓓郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室河南郑州450001 地下工程灾变防控省部共建协同创新中心河南郑州450001 黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003 水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心河南郑州450003

随着国家“交通强国”战略的提出,沿黄工程建设发展迅速,填筑用土需求剧增。黄河泥沙作为填筑材料的可行性已被证实,但其在多雨地区的服役性能需要改善,探索一种生态、高效的泥沙加固方法提高其水稳定性十分关键。本文基于酶诱导碳酸钙... 详细信息

随着国家“交通强国”战略的提出,沿黄工程建设发展迅速,填筑用土需求剧增。黄河泥沙作为填筑材料的可行性已被证实,但其在多雨地区的服役性能需要改善,探索一种生态、高效的泥沙加固方法提高其水稳定性十分关键。本文基于酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术固化黄河泥沙的方法,分别开展了常规浸水条件和干湿循环条件下固化黄河泥沙的水稳定性试验,研究了浸水后试样的质量损失及强度折损情况,分析了干湿循环对固化后黄河泥沙试样强度软化系数的影响规律。结果表明:采用EICP技术固化的黄河泥沙试样浸水崩解过程相比原状试样更加缓慢;胶结液浓度1.5 mol/L的黄河泥沙试样长期(56 d)浸水后,几乎保持完整,质量损失率仅为6.36%,强度折损率仅为6.21%;10次干湿循环后,不同胶结液浓度处理后的黄河泥沙试样均出现了不同程度的颗粒松散和脱落现象,胶结液浓度1.5 mol/L、灌浆10次的黄河泥沙试样的抗压强度损失仅为9.96%,抗干湿循环能力最强。利用EICP技术可以有效的固化黄河泥沙并提升其水稳定性,这对推进黄河泥沙的资源化利用进程十分重要。

关键词：黄河泥沙 EICP 干湿循环质量损失强度损失软化系数

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考虑不同初始状态的黄河泥沙三轴静力剪切特性试验

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工程科学学报 2023年第10期45卷 1782-1794页

作者：王钰轲陈宇源邵景干宋迎宾钟燕辉郑州大学水利科学与工程学院郑州450001 重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室郑州450001 水利与交通基础设施安全防护河南省协同创新中心郑州450001 日本九州大学土木与结构工程系福冈819-0385 河南交院工程技术集团有限公司郑州450001 黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450003

开展了一系列静态三轴剪切试验,研究了不同初始条件(围压、密实度)以及不同试验条件(剪切速率、排水条件)对黄河泥沙静力强度以及变形特性的影响,得到了黄河泥沙的应力应变曲线发展规律,以及应力路径、抗剪强度包线、应力比曲线和不同... 详细信息

开展了一系列静态三轴剪切试验,研究了不同初始条件(围压、密实度)以及不同试验条件(剪切速率、排水条件)对黄河泥沙静力强度以及变形特性的影响,得到了黄河泥沙的应力应变曲线发展规律,以及应力路径、抗剪强度包线、应力比曲线和不同特征状态下的内摩擦角分布、初始剪切模量以及极限偏应力等指标.结果表明:黄河泥沙的抗剪强度对围压、密实度以及排水条件更为敏感,具体而言,峰值强度、临界强度均随着围压与密实度的提高而增大,不排水条件下的抗剪强度大于排水条件;不排水条件下孔压的发展与排水条件下的剪胀特性具有对照关系,但孔压较剪胀特性发展得更为迅速,并且得到黄河泥沙的特征状态内摩擦角分布区间介于22.6°到38.1°之间.本研究可以为黄河泥沙在路基工程中的资源化利用提供数据和理论参考.

关键词：黄河泥沙三轴试验强度变形特征状态

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埋地管道修复技术碳足迹评价与减排策略

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环境工程学报 2025年第4期19卷 998-1010页

作者：张超孙迎娣夏洋洋王翠霞张晓光朱钢赵鹏方宏远郑州大学水利与交通学院/黄河实验室(郑州大学)/地下工程研究所地下工程灾变防控省部共建协同创新中心重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室黄河实验室(河南) 郑州安源工程技术有限公司成都市市政工程设计研究院有限公司

为探究埋地管道不同修复技术的碳足迹，本研究基于埋地管道生命周期分析与排放因子法提出了管道全生命周期碳足迹核算模型，该模型将管道生命周期划分为制造、运输、施工和运营4个阶段。结合管道工程的活动清单，本研究采用全生命周期... 详细信息

为探究埋地管道不同修复技术的碳足迹，本研究基于埋地管道生命周期分析与排放因子法提出了管道全生命周期碳足迹核算模型，该模型将管道生命周期划分为制造、运输、施工和运营4个阶段。结合管道工程的活动清单，本研究采用全生命周期碳足迹核算模型，对2种排水管道类型（重力流排水管道与压力流排水管道）在使用明挖法（OC）、碎管法（PB）、缩颈内衬法（DRL）、折叠内衬法（FFL）、穿插法（SL）、高分子材料喷涂法（PSR）以及紫外光固化法（UV-CIPP）7种修复技术时的全生命周期碳排放情况进行了分阶段核算和分析。结果表明，压力流排水管道的碳排放明显高于重力流排水管道。在压力流排水管道的全生命周期中，运营阶段的碳排放占比最高，约为99%。对于重力流排水管道，采用OC修复时，施工阶段的碳排放占比最高，为66.4%；而采用非开挖修复技术时，制造阶段的碳排放占比最高，介于48.0%和60.2%之间。在7种管道修复技术中，OC的碳排放最高，而UV-CIPP的碳排放最低。与OC相比，UV-CIPP在前3个阶段可减少60.4%的碳排放，且在全生命周期内，重力流排水管道的碳排放减少49.8%，压力流排水管道的碳排放减少7.6%。除采用低碳排放修复技术（如UV-CIPP）外，还可以通过选用低碳材料、使用可再生能源替代化石能源等措施来降低碳排放。本研究可为碳达峰和碳中和目标下埋地管道修复方法的选取提供理论指导和科学依据。

关键词：管道修复碳足迹模型全生命周期非开挖修复技术减排

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排水管道微生物群落对管道腐蚀的影响

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中国给水排水 2022年第8期38卷 46-51页

作者：袁艺鸣张广毅方宏远苏德志郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001 重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室河南郑州450001 水利与交通基础设施安全防护河南省协同创新中心河南郑州450001 南方工程检测修复技术研究院广东惠州516029

选取3条典型的腐蚀排水管道作为研究对象,通过对腐蚀区域的生物膜和污水进行采样,研究了排水管道系统微生物群落的分布特征和环境因素对生物多样性的影响,并通过16S rRNA分析了微生物群落的空间分布。研究结果表明,在3条排水管道中微生... 详细信息

选取3条典型的腐蚀排水管道作为研究对象,通过对腐蚀区域的生物膜和污水进行采样,研究了排水管道系统微生物群落的分布特征和环境因素对生物多样性的影响,并通过16S rRNA分析了微生物群落的空间分布。研究结果表明,在3条排水管道中微生物群落分布具有一定的相似性,在门水平上,变形菌门(38.2%)、放线菌门(37.2%)在管道顶部腐蚀区域占据优势,而管底区域绿弯菌门(31.6%)、广古菌门(19.5%)占据优势;在属水平上,分枝杆菌(33.1%)在管道顶部腐蚀区域丰度最高,而甲烷丝菌(18.1%)在管底区域丰度最高。在典型相关分析中发现,pH为微生物群落的重要影响因素。不同的功能菌对管道的腐蚀影响强度不同,在各功能菌影响权重的计算中发现,管顶硫氧化细菌及管底硝酸盐还原菌占据较高的权重,分别为0.30和0.22。在管道微生物腐蚀评估中发现,管道开始段面临的微生物腐蚀风险较高。

关键词：排水管道微生物群落腐蚀环境因子权重

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