河南城建学院学报


土木与交通

  • 珊瑚砂剪胀特性与三轴体积变形试验研究

    张青松;史元祺;曹振中;陈展辉;

    高内摩擦角条件下,土体剪胀角经验取值的差异会导致其承载力计算结果出现较大偏差。珊瑚砂因具有独特的颗粒形状和孔隙结构,在剪切过程中表现出高内摩擦角和显著剪胀性,但其剪胀角的取值及变化规律尚不明确。为此,开展了三轴固结排水剪切试验,研究密实度、有效围压等因素对珊瑚砂体积变形与剪胀特性的影响。结果表明:随轴向应变的增加,珊瑚砂体应变由剪缩逐渐转为剪胀;当有效围压不大于200 kPa时,密实度为30%~50%的松散珊瑚砂表现出较强的剪胀性,随着密实度增大至70%~90%,其剪胀性显著增强;当有效围压达到400 kPa时,珊瑚砂的剪胀性受到明显抑制,松散珊瑚砂在整个剪切试验过程均表现为剪缩,密实珊瑚砂在试验的后期阶段仍表现出较为明显的剪胀性;珊瑚砂剪胀角应根据有效围压、密实度等因素在10°~28°进行合理取值。

    2025年03期 v.34;No.170 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 965K]
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  • 地下水渗流作用下冻结温度场发展规律研究

    徐文;王晓健;金子刚;田瑞胜;

    为揭示地下水渗流作用对冻结法凿井工程中温度场演化规律的影响机制,以淮南潘二煤矿中央风井工程为例,基于FLUENT有限元软件构建水热耦合温度场数值模型,通过数值模拟与实测数据的对比验证模型可靠性,系统探究抽水井流量和距离对冻结壁交圈时间的耦合作用规律。结果表明:地下水渗流场与冻结温度场存在显著交互效应,抽水流量增加会加剧冷量沿渗流方向的迁移扩散,导致冻结壁交圈时间呈非线性增长;当抽水流量为100 t/d、抽水井距200 m时,交圈时间较无渗流工况延迟1 d;当流量增至500 t/d、抽水井距缩短至50 m时,渗流强度超出冻结壁发育阈值,交圈过程被完全阻断;冻结壁交圈时间与抽水流量呈正相关,与抽水井距离呈负相关,其数学关系可表征为二元函数。可为富水地层冻结工程设计提供渗流-冻结耦合作用的理论依据与参数优化方法。

    2025年03期 v.34;No.170 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1259K]
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  • 长屿硐天水云硐围岩落石形成机理与防治方法

    陈昱航;廖小辉;何晓锐;

    长屿硐天作为采石遗留的大型古地下洞室群,具有旅游与科学双重价值,其围岩稳定性备受关注。然而,旅游开发引发的破坏现象正威胁着遗迹的安全,其中水云硐更是存在诸多围岩落石隐患。以水云硐为研究对象,通过现场勘查、无人机倾斜摄影与三维激光扫描融合技术,构建地质模型。利用Geomagic、Hypermesh、Flac3D等软件进行洞室围岩的稳定性数值模拟,探究围岩落石形成机理。结果表明,水云硐围岩整体稳定性良好,但洞内结构面发育且相互切割,导致洞室内顶板和侧壁区域应力集中,在长期风化作用下,局部岩体破碎是持续发生落石问题的重要原因。提出对洞室落石潜在区域定期排查清理,在洞室出口设置仿古廊道、优化旅游开发线路等措施,应对潜在落石问题。研究结果不仅为水云硐的长期稳定性保护与旅游开发提供决策依据,也为解决现代地下工程建设中类似地质问题提供参考范例。

    2025年03期 v.34;No.170 14-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 2259K]
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  • 花岗岩残积土游离氧化铁含量和含水率对其颜色的影响研究

    马亚鑫;邹伟林;

    为揭示花岗岩残积土颜色信息与其物理化学特性之间的内在联系,通过多元回归分析,构建花岗岩残积土颜色信息(R、G、B三个颜色分量特征值)与游离氧化铁含量、含水率之间的耦合模型。结果表明:随着游离氧化铁含量的增加,土体的R颜色分量特征值显著上升,二者呈现明显的正相关;随着含水率的增大,花岗岩残积土的R、G、B三个颜色分量特征值均下降,表现出显著的负相关;花岗岩残积土的RGB颜色信息与游离氧化铁含量、含水率之间存在稳定的耦合关系,表明花岗岩残积土的颜色信息能够有效反映游离氧化铁含量和含水率的变化规律。

    2025年03期 v.34;No.170 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 935K]
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  • 基于数值分析的活树桩边坡地震响应规律研究

    沈搏;江学良;杨慧;尹军;高明清;

    基于汶川地震波激励特性,利用MIDAS GTS-NX软件构建活树桩边坡三维有限元模型,通过非线性时程分析法系统揭示多向地震动作用下边坡动力响应规律。研究表明:(1)活树桩边坡加速度放大系数随激振强度与坡高呈非线性递增,水平向响应显著高于竖向响应(XZ双向激振时水平加速度放大系数达3.555,竖向加速度放大系数为1.561),耦合振动使X向响应增强;(2)活树桩边坡水平动位移随坡高与激振强度同步增长(激振强度0.35g时在坡顶处水平动位移达3.89 mm),XZ双向激振下剪应力峰值较Z向高,坡脚及软弱结构面为关键失稳区;(3)活树桩有效抑制坡顶水平位移,在高强度工况下使边坡位移增幅减少,显著提升边坡抗震稳定性。

    2025年03期 v.34;No.170 29-37+87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2494K]
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  • 城市道路交叉口动态可变向车道控制策略研究

    李佳音;潘福全;张丽霞;

    通过可变向车道实现交叉口时空资源与交通需求的动态匹配,可显著改善城市道路交叉口运行效率。在交叉口停车线前车道中间埋设红外车辆检测装置,实时采集车道交通流量数据。采用不同流向平均交通量判定方法,对同一信号相位下不同转向车道的时空资源利用状态进行动态评估,当相邻流向平均交通量差值超过2辆标准车时,触发可变向车道转向转换机制。采用饱和车头时距分析技术对绿灯末期的通行效率进行量化评估,根据饱和车道占比动态调整下一周期绿灯时长分配。通过Vissim交通仿真软件构建包含可变向车道控制逻辑、信号配时方案及动态交通标志协同的微观仿真模型,生成实时优化的交叉口时空资源配置方案。结果表明,实施动态控制策略后,交叉口平均停车次数降低5.8%,车辆平均延误减少7.3%,静态停车延误下降5.8%,平均排队长度缩短28.6%,平均行程速度提升3.0%,验证了基于交通需求动态感知的交叉口控制策略在提升通行效率方面的显著效能。

    2025年03期 v.34;No.170 38-43+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K]
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  • 钢箱梁整体顶推关键施工阶段力学特性研究

    杨贵佳;苏德平;薛华蕴;李邵泽;胡桑田;潘俊奎;

    步履式钢箱梁整体顶推是桥梁跨线时的一种重要施工方式,但存在结构受力复杂、安全风险高等问题。以白沙枢纽互通跨二广高速主线桥为依托,采用Midas Civil建立梁段及顶推支架的有限元模型,分析不同工况下梁段及顶推支架的力学特性。结果表明,在钢箱梁顶推施工中,当导梁过路处于最大悬臂状态时,结构受力最为不利,此时顶推梁段的最大应力为159.5 MPa,发生在导梁根部;顶推梁段的最大挠度为555.58 mm,发生在导梁最前端;由于竖向及水平荷载的作用,顶推支架的立柱顶部应力最大,为124.8 MPa,最大竖向变形及水平变形分别为2.7、2.6 mm,分别发生在纵桥向横梁中部和支架顶部;通过屈曲分析得出顶推支架的整体稳定性满足要求。

    2025年03期 v.34;No.170 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2259K]
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  • 基于博弈论组合赋权法的富水粉砂土深基坑稳定性评价

    梁秀峰;吴兴欢;

    针对富水粉砂土层深基坑稳定性评价中主客观赋权权重失衡问题,基于博弈论融合层次分析法、熵权法、CRITIC法和主成分分析法,提出综合考虑数字相对大小、数据信息量、波动性及信息浓缩的组合赋权模型。运用灰色关联分析法评价各深基坑工作面相对稳定性,结合云模型实现稳定性等级判定。该模型经巨鹿县供热工程应用表明,桩顶水平位移对富水粉砂土深基坑开挖稳定性影响最大,模型评价结果“很稳定”与实际情况一致,该方法能够提升深基坑稳定性评估的可靠性。

    2025年03期 v.34;No.170 52-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1076K]
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  • 软土地基PHC管桩承载特性数值模拟分析

    李宗笑;傅志斌;

    我国沿海地区分布的深厚淤泥质粉质黏土层具有压缩性大、强度低、工程性质差等特点。高强预应力混凝土(PHC)管桩在滨海软弱地层处理工程中有显著优势,研究软土地基PHC管桩的承载特性具有重要意义。以辽宁省盘锦市某化学公司综合楼的地基处理为例,采用Midas GTS有限元分析软件建立PHC管桩的数值模型,通过调整桩径、桩长等参数研究桩体变形及管桩荷载传递的规律,结果表明:随着桩长的增加,PHC管桩的极限承载力呈阶梯式增长,但增幅逐渐降低;当桩径由0.5 m增至0.6 m时,PHC管桩的极限承载力提升7.7%,进一步增大桩径则无显著改变。综合考虑经济性与工程实际,建议桩长选取20~24 m,桩径选取0.5~0.6 m。

    2025年03期 v.34;No.170 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1292K]
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新能源与新材料

  • 迈向实用化的铝硫电池

    吴晓林;杜玲枝;赵亚奇;

    铝硫(Al-S)电池凭借其高理论能量密度(1 340 Wh/kg)、资源丰富性及本征安全性等优势,成为极具产业化潜力的锂电替代体系。尽管近十年已取得显著研究进展,但目前Al-S电池的实际性能仍远低于理论预期,根本原因在于制约其实用化的技术瓶颈与未来发展方向尚未明晰。在系统阐述Al-S电池的历史发展脉络和工作原理的基础上,聚焦实用化进程中的核心挑战和发展方向,对标准化参数建立、高兼容性电解质开发、多尺度反应机理解析、理论模拟指导实验优化以及可靠性器件设计等关键领域进行深度剖析。为Al-S电池技术突破提供参考,助力解决Al-S电池迈向实用化的关键问题。

    2025年03期 v.34;No.170 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 920K]
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  • 建筑废石膏水热制备α-半水石膏过程中残留外加剂的影响研究

    汤鑫茹;张建武;马先伟;李晨旭;雷成彬;刘彻;张锋剑;

    为实现建筑废石膏的高值化利用,研究了建筑废石膏水热法制备α-半水石膏过程中残留减水剂、缓凝剂等对晶型转变的影响。结果表明,柠檬酸残留可有效调控α-半水石膏晶型。当残留量为0.2%时,晶体呈短柱状,长径比接近11,但受建筑废石膏粒径的影响,晶体尺寸仅为4~5μm。相比之下,聚羧酸减水剂残留对转晶效率无明显影响,但显著增大晶体的长径比。当残留量为0.8%时,长径比由空白试样的201增至461。力学性能测试表明,柠檬酸残留显著提升α-半水石膏的抗压强度,由空白试样的1.4 MPa提升至7.2 MPa,而聚羧酸减水剂残留则导致α-半水石膏的力学性能有所下降。

    2025年03期 v.34;No.170 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K]
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城市更新与建筑新技术

  • 基于多源遥感影像的彩钢棚分类提取

    杜梦豪;梁晓宇;黎瑾慧;张文志;

    随着城市化进程的推进,彩钢棚作为临时性建筑广泛存在于城市中,存在安全隐患。为加强针对性管理,利用遥感技术进行分类提取,实现对彩钢棚空间分布的动态监测。基于Sentinel-1、Sentinel-2多源遥感影像数据,对彩钢棚等地物进行特征分析。构建针对彩钢棚提取的归一化表面指数NDSI,结合NDVI、NDBI、MNDWI、二阶矩纹理特征、亮度特征及后向散射强度特征,构建多个分类特征集,通过随机森林算法比较分类精度。结果表明:加入NDSI与后向散射强度的特征集分类精度最高,Kappa系数为0.906,总体精度为92.8%。对分类结果进行重要性分析,NDSI重要性最高,数值为137.805,VV极化后向散射系数重要性为105.915,两类特征的加入对分类精度具有显著影响,优化了彩钢棚的监测效果,为城市管理提供数据支持。

    2025年03期 v.34;No.170 79-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K]
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  • 半透明光伏窗系统性能优化研究进展

    张宇;范晓伟;王旭荣;巨福军;刘佳龙;

    作为建筑光伏一体化领域的前沿方向,兼具透光、遮阳、发电多模态调控功能的半透明光伏窗系统已成为建筑节能技术的研究热点。在系统综述当前主流的单层平板型、双层复合型及真空复合型3类光伏窗系统的构型设计原理与性能优化路径的基础上,重点解析了系统构型与热工性能、光电转换效率及光谱选择性调控之间的耦合作用机制。通过多气候区建筑能耗模拟与实测数据验证,提出了结构创新、动态调控策略及区域化适配等技术突破方向。为半透光伏窗系统从实验室到产业化应用提供了理论支撑,对加速建筑领域碳中和进程具有重要引领价值。

    2025年03期 v.34;No.170 88-93+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1597K]
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资源与环境

  • 镇域尺度下乡村三生空间适宜性评价与优化

    王志鹏;吕松缘;

    三生空间作为乡村“经济-社会-自然”系统协同耦合的产物,其空间布局合理性对实现乡村振兴战略具有重要意义。以皖北平原典型乡镇利辛县王市镇为例,利用ArcGIS平台识别镇域各要素并划分三生空间,在研究三生空间分布格局与特征,建立镇域尺度下三生空间适宜性评价指标体系基础上,定量分析生产、生活、生态三种不同功能空间的适宜程度。结果表明,研究区内生产、生活、生态空间面积分别为54.24、8.42和10.32 km~2,比例约为3776。生产空间以耕地为主,在镇域内片状分布;生活空间在各行政村内集中分布;生态空间零星分布。王市镇三生空间整体呈现出“南高北低、中高外低”的格局,以适宜和较适宜为主。在促进乡村产业规模化发展时,可通过完善公共服务建设和提高生态格局稳定性,使乡村三生空间协调可持续发展。

    2025年03期 v.34;No.170 94-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1855K]
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  • 安徽省县域土地利用效率时空特征及影响因素

    马明 ;杜笑洋 ;宋祎 ;刘家铭 ;

    剖析县域土地利用效率的时空特征及影响因素,对城市土地利用水平提升具有重要意义。采用SBM-DDF模型对安徽省2011—2021年县域土地利用效率进行测度,以空间自相关探究其空间异质性,借助SDM对其影响因素的空间溢出效应进行量化分析。结果显示:(1)安徽省县域土地利用效率时序变化呈波动上升态势,空间分布呈由“极差”向“均衡”变化的趋势,区域集聚分布愈发显著,个体间差异明显;(2)影响因素存在个体异质性,产业高级化程度对本地土地利用效率的促进作用在市辖区更为显著,教育资源共享程度与政府引领创新程度对周边虹吸负效应则在县与县级市表现更为突出,市辖区土地利用效率的空间溢出效应明显强于县。安徽省应以县域为土地利用管控单元,优化资源及空间投入配置,采取差异化管控措施,积极利用产业与科创的带动作用,打造区域一体化发展格局。

    2025年03期 v.34;No.170 102-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1036K]
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生物技术与医药

  • 纤维素酶固定化条件研究

    刘俊红;苏玥;李茹萱;叶延欣;

    纤维素酶广泛应用于食品、造纸、纺织、动物饲料等行业,但其活性易被破坏,难以回收利用,推广应用受到限制。以海藻酸钠-阿拉伯树胶为复合载体、戊二醛-乙二醇缩水甘油醚为复合交联剂,采用包埋-交联法对纤维素酶进行固定化,通过单因素实验探究加酶量、交联剂比例、载体比例、固定化时间、CaCl_2浓度等对酶活固定率的影响,并设计正交实验以优化工艺条件。结果表明,最适的工艺条件为加酶量15 mL、交联剂比例23、载体比例2.02.5、固定化时间2.5 h、CaCl_2浓度1.0%,此条件下固定化纤维素酶的酶活固定率为99.60%。研究结果为纤维素酶的规模化应用奠定基础。

    2025年03期 v.34;No.170 111-116+126页 [查看摘要][在线阅读][下载 903K]
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  • 伏牛山地区花脸香蘑液体发酵菌丝体多糖提取工艺优化及活性研究

    鲁铁;董梦帆;王合;崔维正;高兆嘉;汪启源;

    花脸香蘑子实体呈紫色,其营养价值丰富,富含多糖、萜类等活性成分。以伏牛山地区的野生花脸香蘑为材料,采用复合酶法制备花脸香蘑液态发酵菌丝体多糖,通过单因素实验结合Box-Behnken法优化提取工艺参数,并测定其生物活性。结果显示,菌丝体多糖的最佳提取工艺条件为:温度54.27℃,料液比140(gmL),酶量(木瓜蛋白酶纤维素酶=21)1 200 U/g,酶解时间87.5 min。在此条件下,菌丝体多糖提取率为28.67%。当菌丝体多糖浓度为2 mg/mL时,其对DPPH·的清除率最高达69.53%;当浓度为1 mg/mL时,对ABTS·~+的清除率最高达76.11%。此外,菌丝体多糖对XOD具有一定的抑制作用,当浓度为1 mg/mL时,抑制率最高为79.81%。研究表明,通过花脸香蘑深层发酵技术制备的菌丝体多糖具有显著的抗氧化活性与降尿酸作用,为开发新型天然抗氧化剂及抗高尿酸血症药物提供了理论依据与候选材料。

    2025年03期 v.34;No.170 117-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1725K]
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高等教育教学改革

  • 开放实验室资源对大学生创新创业能力影响研究

    刘永芝;朱晓纳;陈寒玉;

    开放实验室资源对培养大学生创新创业能力具有显著促进作用,能有效提升学生的创新思维与实践能力。以河南工业大学环境工程专业为例,多维度探讨实验室开放管理的实践经验:(1)构建科学管理体系,通过制度优化保障实验室开放效能;(2)创新“科研导师-参赛学生-实验教师”协同育人机制,构建复合型人才培养体系;(3)推进大型仪器设备资源共享,提高资源利用效率;(4)建立激励导向的管理制度,激发师生参与积极性。研究结果可为揭示开放实验室资源与大学生双创能力培养的内在关联提供理论支撑,也可为高校创新实验室管理模式及深化实践教学改革提供借鉴。

    2025年03期 v.34;No.170 127-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 791K]
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