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关键词： 卵形弹   侵彻   冻土   空腔膨胀模型   数值模拟  

摘要： 针对冻土地区的地下防护工程建设问题，进行了弹体侵彻冻土试验，以100～200 m/s的弹体初速侵彻-10 ℃下含水率为30%的冻土，对冻土的抗侵彻能力进行了试验研究。试验结果表明：随着弹体初速的提高，弹体侵彻冻土的深度逐渐增加，弹体在侵彻冻土过程中弹体姿态未出现反转，并得到了弹体侵彻深度和速度之间的关系式。采用LS-DYNA软件建立了数值计算模型对弹体侵彻冻土进行仿真计算，分析了侵彻速度对弹体侵彻能力的影响。通过数值模拟并对比试验结果、理论计算和经验公式可知，弹体侵彻深度与弹体初速变化的趋势保持一致，与理论计算结果吻合程度高，验证了空腔膨胀理论模型在侵彻冻土方面的可行性，相对于经验公式，理论计算公式更贴近于实际侵彻结果，为冻土地区的地下防护工程建设提供理论依据。

关键词： 人字行星齿轮   接触疲劳   混合弹流润滑   动态载荷  

摘要： 为解决混合弹流润滑人字行星齿轮接触疲劳寿命计算方法中动态载荷缺失的问题，提出一种新的齿轮动态啮合力和油膜压力迭代耦合的接触疲劳寿命计算方法。首先建立耦合齿面摩擦的人字行星齿轮动力学模型和混合弹流润滑模型，通过迭代耦合方法求解齿面压力和剪切力；其次采用弹性半空间理论模拟齿轮次表面应力场，基于多轴疲劳准则计算接触疲劳寿命；最后研究动力学与混合弹流润滑耦合作用下的动态啮合特性、润滑特性及次表面应力分布，分析动态啮合力和齿面粗糙度对接触疲劳寿命的影响。研究结果表明：基于动态啮合力和油膜压力迭代耦合的应力计算方法可以有效模拟齿轮次表面的真实应力状态，准确预测混合弹流润滑人字行星齿轮接触疲劳寿命；齿面粗糙度和动态啮合力对接触疲劳寿命有显著影响，齿面粗糙度增大会导致次表面最大应力向齿面移动，增加微点蚀失效风险；动态啮合力升高时，共振频率处的接触疲劳寿命明显降低。

关键词： 荒漠草原   采食组分   放牧强度   牧食行为   家畜活动量  

摘要： 草地家畜牧食行为是影响草地生态系统结构和功能的关键因素,合理的放牧利用强度能够调节家畜牧食行为,有利于实现草地资源的可持续利用.本研究基于内蒙古短花针茅荒漠草原长期（2004年至今）放牧研究平台,设置对照(0羊单位hm-2半年-1)、轻度(0.91羊单位hm-2半年-1)、中度(1.82羊单位hm-2半年-1)和重度(2.71羊单位hm-2半年-1)放牧4个放牧强度,分析绵羊牧食行为及食性选择的变化,探究荒漠草原合理放牧强度.结果表明:（1）与轻度放牧相比,中度和重度放牧下绵羊的采食和游走时长显著增加,休息时长显著减少,家畜活动量和活动距离显著增加;生长季末期绵羊采食和游走时长显著高于生长季高峰期;（2）随着放牧强度增大,植物地上现存量和绵羊采食组分多样性显著降低,绵羊对多年生禾草短花针茅（Stipa breviflora）和无芒隐子草（Cleistogenes songorica）的采食偏好逐渐增加,对灌木狭叶锦鸡儿（Caragana stenophylla）的选择性逐渐降低,尤其在生长季末期对短花针茅的选择性采食达到最高;（3）绵羊牧食行为与家畜体增重密切相关,绵羊采食游走时间越长,采食量越高,消化率和家畜体增重越低.因此,轻度放牧下绵羊采食游走时间较短,采食量低而消化率高,植物资源的利用性高,既有利于家畜生产性能提升又有助于草地生产力的维持,是实现荒漠草原长期可持续利用的合理放牧强度.

关键词： 玄武岩纤维混凝土   路面工程   轮载-动水耦合作用   力学性能   孔结构   界面过渡区  

摘要： 通过轮载-动水耦合试验、扫描电镜（SEM）和压汞试验（MIP），探究了耦合作用下玄武岩纤维混凝土（BFRC）力学性能及微观结构演变规律，揭示了玄武岩纤维（BF）抑制力学性能衰减机理，并提出了BF对抗弯强度及相对动弹模量的影响系数。结果表明：耦合作用下，混凝土的力学性能呈现“上升-下降”的趋势。BF影响系数显示，BF对力学性能衰减的改善效果在耦合后期最显著。至耦合结束，BFRC抗弯强度和相对动弹模量衰减幅度较基准混凝土降低29.04%和41.7%。耦合0～6W次，孔隙受到轮载补充压实，之后新孔不断产生，加速了混凝土孔结构“粗化”，多害孔占比呈线性上升，无害孔占比呈线性降低。BFRC孔隙率上升幅度较基准混凝土降低了35.91%。BFRC力学性能的衰减受孔隙率及无害孔的影响较大，其孔结构劣化过程分为压实、膨胀和贯通三个阶段。BF通过桥接裂缝以及提高裂缝复杂程度来延缓界面过渡区主裂缝的形成，进而缓解了BFRC力学性能的衰减。

关键词： 隧道工程   有效强度预测   微元—分层法   腐蚀衬砌   硫酸盐单面侵蚀  

摘要： 隧道衬砌受硫酸盐侵蚀后的有效强度是评价运营隧道安全性的重要依据，但现有硫酸盐侵蚀试验为缩短试验周期而提高了侵蚀溶液中硫酸盐浓度，导致试验结果无法预测实际运营时间下受硫酸盐侵蚀隧道衬砌的有效强度。针对隧道衬砌的单面腐蚀特点，本文提出微元－分层法，并以此建立了考虑时间效应的隧道衬砌有效强度预测模型。选取重庆某受硫酸盐侵蚀隧道进行了工程案例分析，通过420天的室内侵蚀试验和数值模拟，对有效强度预测模型的关键参数进行了求解，并与试验结果进行对比验证，进一步研究了该隧道在整体腐蚀和拱脚局部腐蚀情况下衬砌有效强度的变化规律。研究结果表明：该有效强度预测模型能够避免尺寸效应计算腐蚀衬砌的有效强度，其计算结果与试验结果吻合良好；在隧道衬砌有效强度损失阶段，损失速度随运营时间呈先慢后快的特点；在相同情况下，拱脚局部腐蚀时隧道衬砌的有效强度损失小于整体腐蚀。

关键词： 工程水泥基复合材料   混杂纤维   抗拉强度   抗折强度   混杂效应   纤维增强系数  

摘要： 完善混杂纤维增强水泥基复合材料（HFRCC）的力学性能设计方法对补充现行纤维混凝土规范以及HFRCC的工程应用有着重要意义。本文采用疏水型和亲水型的两种PVA纤维与钢纤维混合制备HFRCC。研究了三种纤维的混杂效应，提出了适用于该类型HFRCC的抗拉、抗折性能预测方法。试验结果显示：亲水型的PVA对水泥基抗拉性能和抗折性能增强效果是疏水型PVA的0.94倍和0.91倍，且其抗拉性能比抗折性能更容易受到过量纤维所带来的负面影响，建议控制总纤维体积掺量在2.0%以内；进一步提出了多元纤维混杂模型，将多变量控制的混杂效应系数分解简化，推导了HFRCC抗拉强度和抗折强度计算公式，性能预测误差在10%以内，可以较好预测HFRCC的抗拉、抗折性能。

关键词： 藓结皮   藻结皮   土壤动物   生物多样性   生态系统多功能性   干旱生态系统  

摘要： 线虫在土壤食物网中占多个营养级，是土壤生态过程的重要指示生物，对维持生态系统结构与功能具有重要作用。生物结皮作为“荒漠工程师”对干旱生态系统的生物多样性具有积极影响，但其对土壤线虫群落的影响与机制尚不明确。本研究分别采集藓结皮和藻结皮覆盖下不同深度（0—14 cm，每2 cm一层）的土壤以及无结皮土壤，采用Baermann湿漏斗法提取土壤线虫并鉴定计数，对比分析了生物结皮类型和土层深度对土壤线虫属的丰富度、丰度和多样性的影响及其途径。结果表明：（1）无结皮土壤中线虫以头叶属（Cephalobus）、细齿属（Leptonchus）和微矛属（Microdorylaimus）为优势属，而生物结皮覆盖土壤中线虫以无咽属（Alaimus）、细齿属（Leptonchus）、鹿角纯属（Cervidellus）和微矛属（Microdorylaimus）为优势属；（2）与无结皮相比，藻结皮使土壤线虫的属的丰富度、丰度和Shannon指数分别提高了35.2%、89.2%和4.5%，而藓结皮分别提高了44.4%、83.0%和24.8%;（3）两类生物结皮覆盖土壤剖面中线虫丰度均呈单峰分布，其中6—8 cm土层丰度最高，是深土层的3.2—11.7倍；而Shannon指数随土壤深度的增加而增加，表土层是深土层的1.5—1.7倍；（4）土壤温度、速效磷和有机质含量是影响线虫属的丰富度的主要因素，有机质、NH4+-N和NO3--N含量是影响线虫丰度的主要因素，而土壤温度、含水量和速效磷含量是影响线虫多样性的主要因素。生物结皮可通过提升土壤含水率和养分含量、降低土壤温度等途径显著提升土壤线虫的丰度和多样性，并通过影响土壤理化性质的垂直分布继而间接调控土壤线虫群落的垂直分布规律，这对于理解生物结皮维持和提升干旱生态系统的生物多样性与生态系统多功能性具有重要帮助。

关键词： 水玻璃   矿渣粉   改良黄土   强度   固化机理  

摘要： 为解决黄土直接用于铁路路基填料会产生强度不足的不良工程问题，采用水玻璃碱激发矿渣粉基地聚物改良西安地区Q3黄土。通过44组改良黄土试样的3d、7d、14d、28d无侧限抗压强度试验，结合击实试验、直剪试验确定不同龄期下矿渣粉单掺和其联合水玻璃双掺的试验最佳掺量及最优水玻璃配比；利用扫描电镜试验、颗粒粒度分析试验、XRD矿物组分分析试验揭示固化改良机理。试验结果表明，随着养护龄期的增大，土样的强度增大：矿渣粉单掺改良黄土土体内粉粒占比存在最优值（80%），即黄土与矿渣粉最优质量比为1:0.75时，7d的抗剪强度指标c值提高至91.9 kPa（比素黄土提高了31.7%）；φ值提高至32.1°。在矿渣粉最优掺量下同步加入水玻璃时，随着水玻璃模数的降低、碱掺量的增大，水玻璃激发矿渣粉固化黄土的抗压强度增大，其中最优水玻璃配比为模数1.5，碱掺量1.5%,28d的抗压强度可达到14.9 MPa，比素黄土提高了33.7倍。其作用机理为：水玻璃激发矿渣粉生成了硅（铝）酸钙凝胶（C(-A-)-S-H），孔隙数量大幅减少，孔隙直径变小，产生了叠嵌体结构，胶结黄土骨架颗粒的同时，填充阻断超大孔隙，使得孔径通道整体分布较为狭窄，且孔隙连通性更差，提高了黄土的摩擦强度与粘结强度。研究在铁路路基黄土改良中具有工程推广性、经济性和环境友好性。

关键词： 红黏土   镉污染   抗剪强度   微观结构   劣化效应  

摘要： 为探究镉污染条件下红黏土的微观结构演化对土体抗剪强度的影响,揭示镉污染红黏土的强度劣化机理,本研究通过直剪试验、X射线衍射(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM)观察研究了镉污染红黏土的剪切特性和微观结构特征.结果表明:随着镉含量的增加,黏聚力平均减小25.5%,内摩擦角平均增大21.1%,抗剪强度出现劣化趋势,剪切破坏面形态凹凸越来越明显;微观影像显示出颗粒蚀化现象,孔隙发育平均增大11.8%,且呈蜂窝状,土颗粒接触方式由角-面、边-面、面-面转为角-边、点-面接触,微观结构指标(颗粒丰度、定向频率及孔隙分形维数)反映出土颗粒由强联结转化为弱接触的变化特征;因黏土颗粒对镉离子吸附能力较强,导致扩散双电层被压缩,同时镉离子与黏土中碳酸盐类发生水解反应,从而降低了黏土颗粒间结合水膜连结力,黏聚结构功能逐渐弱化.研究表明,镉污染对红黏土抗剪强度产生劣化效应,在地表径流冲刷作用下易加剧耕地层水土流失等危害.