当期目录

2013年, 第47卷, 第09期　刊出日期：2013-09-28 上一期    下一期

机械仪表工程

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基于蠕滑理论的滚珠丝杠副摩擦力矩预测 陈勇将，汤文成 2013,47 (09):  1335-1340.  摘要 ( 1107 )   为了快速且准确地预测滚珠丝杠副的能量损耗、温升速率和磨损量，建立了新的摩擦力矩模型.利用蠕滑理论求得滚珠与螺母滚道接触界面间的摩擦力，由此推导出摩擦力矩模型，利用此模型对接触界面的蠕滑率或自旋率与摩擦力之间的定量关系、滑动速度和摩擦力的分布加以分析.同时，在滚珠丝杠副综合测试实验台上对摩擦力矩模型进行了实验验证.结果表明：蠕滑率与摩擦力之间存在非线性的渐变关系；接触面上的自旋会引发一个垂直于滚动方向的摩擦力；接触面上的切向运动和自旋运动具有很强的耦合效应；滚珠丝杠副摩擦力矩模型的理论值与实测值吻合较好.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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改性聚对苯撑苯并双噁唑纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能 俞亮1，程先华1,2 2013,47 (09):  1341-1346.  摘要 ( 897 )   分别采用稀土溶液（RES）和偶联剂对聚对苯撑苯并双噁唑（PBO）纤维进行表面改性处理，并评价了改性前后PBO与热塑性聚酰亚胺（TPI）复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能.结果表明，RES和偶联剂都能够提高PBO纤维与TPI基体之间的界面结合性能，从而提高PBO/TPI复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能，而且RES改性处理的方法更有效，在相同的试验条件下，经过RES处理的PBO/TPI复合材料的冲击性能和摩擦磨损性能最优.这是由于经RES改性处理后PBO纤维表面O/C的比率较大，表明RES改性处理PBO纤维表面的含氧活性官能团浓度较高，从而有效提高了纤维与树脂基体之间的结合性能.   参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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轴颈倾斜的径向轴承热弹性流体动力润滑分析 张振山，戴旭东，张执南，谢友柏 2013,47 (09):  1347-1352.  摘要 ( 1429 )   通过联立求解质量守恒的广义Reynolds方程、能量方程、固体热传导方程和固体变形方程，建立了轴颈倾斜的径向轴承三维热弹性流体动力润滑（TEHD）模型.在此基础上，深入研究了轴颈倾斜径向轴承的TEHD性能.结果表明，弹性变形和热变形都对轴颈倾斜径向轴承的性能具有显著影响.当只考虑弹性变形时，油膜厚度变化曲线出现了局部“凸”的形状，且最大油膜压力减小；当只考虑热变形时，油膜厚度变化曲线出现了局部“凹”的形状，且最小油膜厚度增大，但热变形对最大油膜压力的影响不大；当同时考虑弹性变形和热变形（即完整的TEHD模型）时，轴颈倾斜径向轴承的所有性能参数都发生了明显的变化，因此，对于重载高速的操作工况，有必要建立轴颈倾斜径向轴承的TEHD模型.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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车身零件定位方案的多变量稳健设计 邹景明1，储国平1，梁树勇2，尹国丽2 2013,47 (09):  1353-1357.  摘要 ( 750 )   在新车型初始设计阶段仅有零件的A面数据或初步结构为已知的情况下，提出了一种在初始设计阶段零件装配的定位方案稳健设计方法，建立了基于刚性零件确定性定位和稳健设计理论的定位方案优化设计模型，使用遗传算法在可行定义域内求解最优定位点的位置，并提取了定位点偏差对整体装配效果的敏感度系数，实现了在优化公差的同时控制生产成本.同时，以某新车型前大灯的定位方案设计为例，验证了所提方法在初始设计阶段的有效性.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

化学工业

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考虑热解产物组分的煤粉着火燃烧数学模型 齐永锋1，章明川2，于娟2 2013,47 (09):  1358-1362.  摘要 ( 822 )   建立了球坐标系下考虑煤粉挥发分释放、传热、传质和化学反应全耦合的单颗粒热解、燃烧瞬态数值模型，并对陕西神木烟煤的着火、燃烧特性进行分析.结果表明，单颗粒煤粉的着火始于挥发分，且受氧气扩散速率的控制，挥发分火焰能够到达距颗粒中心约29倍颗粒半径的地方.当煤粉热解完成时，炭粒表面生成的CO被引燃，火焰退回炭粒表面附近而使炭粒快速升温，燃烧进入表面氧化反应控制状态.随着燃烧速率进一步提高，炭粒燃烧又开始受到表面还原反应的控制，火焰再次离开炭粒表面.   参考文献 | 相关文章 | 计量指标

建筑科学

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羟基铝及其聚合物对蒙脱土力学特性影响的试验研究   孙世永，姚海林，董启朋，段建新 2013,47 (09):  1363-1366.  摘要 ( 851 )   提出了一种原位处理膨胀土的新方法，利用羟基铝与蒙脱土发生反应而制成不同的改性试样，将改性后的蒙脱土在特定条件下养护一定的时间，通过X射线衍射分析、强度及膨胀性试验等手段探讨了羟基铝及其聚合物对蒙脱土力学性质的影响.结果表明：羟基铝与蒙脱土通过离子交换、包被、胶结成键等物理化学反应改变了土体的亲水性和强度特性；经羟基铝改性后，显著提高了蒙脱土的物理特性和强度指标，改善了其膨胀性，达到了非膨胀土的性能要求.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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无限大区域内四管冻结的稳态温度场解析解 胡向东，郭旺，张洛瑜 2013,47 (09):  1367-1371.  摘要 ( 740 )   采用势函数叠加理论推导了4根冻结管以任意形式排列冻结时的稳态温度场解析解，得出了4根冻结管以等间距直线、矩形和菱形等排列时的稳态温度场特定解，并用热学数值模拟方法对解析解进行验证.结果表明，解析解的计算结果与数值模拟结果较吻合.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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松散体滑坡抗滑桩加固的土拱效应分析 詹永祥1，姚海林1，董启朋1，王家强2，贺东平3 2013,47 (09):  1372-1376.  摘要 ( 1077 )   基于颗粒流理论，采用PFC2D程序对抗滑桩加固的松散体滑坡成桩后的土拱形成、发展及破坏过程进行研究，分析细观因素（摩擦系数和孔隙率）对抗滑桩土拱效应的影响.结果表明：抗滑桩第1次产生的土拱效应承担极限承载力；土拱破坏后，后续产生的土拱效应承担残余承载力，残余承载力虽有波动但变化不大；桩间土拱的极限承载力、残余承载力和桩体最大荷载分担比随着抗滑桩的桩间净距离增大而减小，随着桩宽增加而增大，但其变化关系并非简单的线性关系；在一定范围内，摩擦系数对抗滑桩土拱效应的影响较大，土体摩擦系数越大，土拱效应越明显，土拱极限承载力越大，且桩体最大荷载分担比呈增长趋势；颗粒集合体的孔隙率对抗滑桩成拱的影响显著，密实度低的松散体的土拱极限承载力相当于密实度高的松散体的残余承载力.   参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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不同形式土工格栅加筋砂的强度特性 周小凤1，张孟喜1，邱成春1，朱洪2，王进2 2013,47 (09):  1377-1381.  摘要 ( 968 )   在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）焊接土工格栅的基础上，设计了不同形式的土工格栅，通过三轴剪切试验研究了不同形式土工格栅加筋砂的强度及破坏形态，分析了单向土工格栅横肋间距对加筋砂强度的影响，探讨了格栅基本单元内部筋材布置形式对加筋砂强度的影响.结果表明，不同形式的土工格栅具有不同的加筋效果.其中：多向土工格栅的加筋效果最佳，但材料用量最多，为土工格栅基本单元的2.21倍；双向土工格栅的加筋效果优于单向和三向土工格栅；单向土工格栅在低围压下的加筋效果比三向土工格栅的好，而在高围压下的加筋效果比三向土工格栅的差，且其加筋效果随着横肋间距的减小而增强；单向土工格栅的良好加筋效果主要体现于提高加筋砂的黏聚力，而双向、三向和多向土工格栅的良好加筋效果主要体现在于提高加筋砂的内摩擦角.   参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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土石混合体原位试验的颗粒流数值模拟分析 董启朋1，卢正1，詹永祥1，王家强2 2013,47 (09):  1382-1389.  摘要 ( 961 )   基于颗粒流理论和PFC程序，解决了不规则碎石(clump)的生成、恒定法向荷载施加、剪切面的含石量等问题后，建立了土石混合体原位试验的颗粒流数值模型，对不同含石量、法向应力下土石混合体的直剪试验进行模拟，并与原位直剪试验的结果进行比较.结果表明：随着含石量增加，剪切应力及其峰值增大，剪切应力峰值对应的剪切位移减小；在低法向应力条件下，土石混合体表现为剪胀；在高法向应力下,土石混合体表现为先剪缩而后剪胀，并呈现出压剪破坏特征；剪切面附近分布的不规则碎石在剪切过程中出现挤压滑动与滚动，使得剪切破坏面出现凹凸，而且剪应力、法向位移、应变能随剪切位移增加而出现波动和平缓段；数值试验所得剪切应力峰值略高于其试验值，减小模型颗粒半径，可以有效降低计算的剪切应力峰值.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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有限淋滤作用下石灰处治膨胀土的力学性能 范 永 丰 2013,47 (09):  1390-1394.  摘要 ( 837 )   对南阳膨胀土的基本力学性能及经石灰处治后的力学性能进行了测试，探讨了石灰处治膨胀土的力学性能指标随掺灰比和龄期变化的规律，获得了最优掺灰比；同时，自行设计了一套针对石灰处治膨胀土的室内有限淋滤试验装置和试验方法，并利用此方法对南阳膨胀土进行了有限淋滤试验，分析了石灰处治膨胀土内Ca2+含量、黏聚力及内摩擦角随淋滤天数变化的规律.结果表明：经石灰处治后，膨胀土的黏聚力随着淋滤天数增加而明显降低，其内摩擦角的变化较小；在降雨淋滤作用下，石灰处治膨胀土内Ca2+含量的减少将引起路基强度的降低，从而对路基性能产生不利的影响.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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凝固时间和水泥标号对反射波法检测锚杆质量的影响 陈俊栋1,2，葛修润1，刘继滨2，何发亮2 2013,47 (09):  1395-1398.  摘要 ( 920 )   对反射波法检测砂浆锚杆的物理模型进行理论分析，得到了含阻尼系数的波动方程的解，并采用不同的水泥标号和凝固时间对阻尼的影响进行模拟试验.结果表明，在反射波法对锚杆质量检测的影响因素中，砂浆凝固强度对反射波的传播起主导作用，水泥标号的影响次之.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于地应力实测值的断层构造区域地应力场有限元回归反演分析 王颖轶1，李科2，黄醒春1 2013,47 (09):  1399-1403.  摘要 ( 950 )   结合四川省长河坝水电站地下厂房硐室工程，考虑地形、地貌与断层等地质构造，建立了三维有限元模型，基于实测地应力值，采用多元线性回归分析方法对地应力场进行反演，以分析地下厂房区的地应力分布情况.结果表明：地下厂房硐室岩体地应力的实测值与有限元法所得反演值吻合较好，回归分析方法适用于对地应力场的反演；工程区域的水平地应力大于竖向地应力，并且地应力量值随着垂直埋深与水平埋深的增加而增大；断层附近的地应力出现了局部应力集中现象，须引起注意.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于Drucker-Prager系列准则的抗剪强度参数分析 李磊，张孟喜 2013,47 (09):  1404-1408.  摘要 ( 1202 )   在真三轴应力状态下建立了岩土材料内摩擦角与中主应力系数的函数关系，通过与砾石料、Q2黄土和Santa Monica Beach砂的真三轴试验结果对比，探讨了基于Drucker-Prager(D-P)系列屈服准则的内摩擦角与中主应力系数的关系，以及D-P系列屈服准则的适用性.结果表明：当中主应力系数取特定值时，D-P系列屈服准则中内摩擦角的理论值与试验值相等；在不同应力状态下，岩土材料应选用合适的D-P系列屈服准则，以使内摩擦角的理论值与试验值基本吻合.   参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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地下连续墙成槽过程中阳角处槽壁的稳定性分析 韩长玉, 陈锦剑, 王建华, 夏小和 2013,47 (09):  1409-1412,1418.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2013.09.015 摘要 ( 1058 )   HTML ( 296 )   PDF(737KB) ( 538 )   利用极限分析上限解理论分析了泥浆护壁作用下阳角处槽壁的稳定性，建立了失稳面为对数螺旋锥面的三维失稳模型，得到内耗散功率、重力功率、泥浆压力功率的表达式，通过求解能量平衡方程得到了槽壁安全系数的上限解，并研究了在不同参数（泥浆容重、泥浆液面深度和内摩擦角等）下槽壁安全系数的变化规律．结果表明，随着泥浆容重、黏聚力、内摩擦角的增加，槽壁安全系数增大；随着泥浆液面深度、开挖深度、开挖步长的增加，槽壁安全系数减小． 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

建筑科学

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强蠕变软土条件下地铁基坑的施工变形特性分析 周坤鹏1a，王颖轶1b，朱继文2，黄醒春1a,1b 2013,47 (09):  1413-1418.  摘要 ( 877 )   以宁波市地铁1号线东环南路站基坑工程为研究对象，分析了基坑工程围护结构变形和外围地表沉降的变化规律.结果表明，基坑开挖对围护结构变形及外围土体沉降的影响具有明显的时间效应，施工过程中应严格控制深层土体的开挖时间，并需要及时架设支撑及浇注混凝土底板.同时，结合有限元数值计算和位移转化系数的方法推算了考虑软土强蠕变性的基坑变形长时位移，所得结果与其监测结果相吻合，从而验证了所采用的监测方法的可行性.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑流变特性的软土长时位移分析方法及其应用 赖华辉1a，朱继文2，王颖轶1b,黄醒春1a,1b 2013,47 (09):  1419-1423.  摘要 ( 917 )   建立了一种以有限元法瞬态力学状态模型与土体位移时效系数相结合的经验型软土长时位移计算方法，通过有限元数值方法模拟工程施工过程而得到软土的瞬时位移，并采用位移时效系数对软土的扰动位移进行时效性分析，将其瞬时位移转化为考虑流变特性的长时位移.其中，位移时效系数的确定结合了软土的流变试验和现场工程的最不稳定时间，反映了软土的流变状态.同时，以宁波市东环南路地铁站基坑工程为例进行了位移时效性分析，以验证所建方法的有效性.结果表明，计算所得软土的长时位移值与现场的监测结果较吻合.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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深基坑降水-回灌系统的最优化设计与应用 原华1，张庆贺2 2013,47 (09):  1424-1429.  摘要 ( 1104 )   根据镜像与叠加原理推导出承压完整降灌井群耦合作用下的水位线方程.在此基础上，提出以基坑及周边环境容许变形为主要约束条件的深基坑降水回灌系统最优化设计方法，并结合某地铁车站深基坑工程，阐述了优化降水、回灌井点数量及其布置位置的求解过程和方法.结果表明，所建优化设计方法不仅能够保证基坑周围建筑物的安全和降水工程的顺利进行，而且可以降低工程造价，对同类工程具有一定参考价值.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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采用预应力高强度混凝土管桩法处理吹填土地基的加固效果 吴浩宁a，李科a，黄醒春a,b 2013,47 (09):  1430-1434.  摘要 ( 962 )   以杭州湾地区余姚市陶家路交通桥工程场地吹填土地基为对象，通过原址上的堆载静压试验分析吹填土地基的沉降变形特性，采用有限元数值模拟方法模拟吹填土地基在附加应力作用下的沉降变化特征，并评价采用预应力高强度混凝土（PHC）桩法处理沉降速率较高的吹填土地基的加固效果.结果表明，采用PHC桩法处理吹填土地基的加固效果显著.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

交通运输

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基于支护结构强度和变形综合优化的隧道支护理论与方法 李科1，王颖轶2，黄醒春2 2013,47 (09):  1435-1440.  摘要 ( 1042 )   针对新奥法在工程应用中的不足，分析了采用经典地压理论解决隧道工程支护问题的合理性与缺陷，提出了基于支护控制曲线、工程地质情况、监测数据的闭环式目标控制优化支护理论.通过有限元法分析不同应力释放率下支护结构应力与围岩变形的关系，利用支护应力与围岩变形控制条件确定目标控制位移，通过计算后续步段开挖对变形影响的修正控制位移，并结合实际工程的现场位移监测数据，最终确定合理的二次支护施作条件.通过工程实例，验证了该方法的正确性与实用性。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基坑大开口逆作环板支撑体系刚度效应分析 王鑫，张庆贺，赖允瑾 2013,47 (09):  1441-1446.  摘要 ( 929 )   将有限元法与结构力学理论相结合，提出基坑大开口逆作环板支撑体系的刚度计算方法，分析了逆作环板开口形式、尺寸及开挖深度对支撑体系刚度的影响，以及围护墙的侧移及内力随支撑刚度变化的情况，并通过工程实例及监测数据验证了该计算方法的可行性.结果表明：对于开口形式为圆形、方形的大开口环板水平支撑体系，其刚度与开口尺寸比的关系分别为上凸、下凹形式的二次曲线；而2种开口形式的结构刚度与开口面积比的关系均呈现出下凹的二次曲线形式，开口面积比可作为优化工程设计的控制指标.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑中间主应力的深埋圆形隧道弹塑性统一解 余东明1，范永丰2，段建新1，骆行文1 2013,47 (09):  1447-1453.  摘要 ( 883 )   为了充分考虑中间主应力对深埋圆形隧道的影响，在平面应变假设下将统一强度准则精确匹配为Drucker-Prager强度准则，推导了考虑剪胀特性的理想弹塑性材料在塑性阶段的中间主应力表达式，并结合非关联流动法则推导出深埋圆形隧道塑性区的应力与位移统一解.结果表明，经典的Kastner解为所得应力与位移统一解的特殊情况.同时，根据应力与位移统一解公式并结合实际算例，分析了中间主应力和围岩剪胀角对深埋圆形隧道塑性区的影响规律.   参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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盾构穿过矿山法隧道的管片特性现场试验研究 张常光1，张庆贺2，张振光3 2013,47 (09):  1454-1458.  摘要 ( 997 )   以深圳市地铁某区间隧道为背景工程，针对矿山法+盾构法的复合施工法中二衬管片受力特性进行现场试验，埋设混凝土应变计、土压力盒和钢筋轴力计等仪器，监测并分析混凝土管片环缝接触面纵向应变、土压力以及钢筋轴力的变化规律.结果表明：监测量随时间的变化可分为2个阶段，整体预压力基本满足要求；混凝土管片环缝接触面纵向应变和土压力沿环向的分布极不均匀，壁后压浆能够改善管片的受力和控制上浮；实测管片钢筋的轴力远小于其设计值，应优化其配筋设计；需对环间螺栓进行多次有序复紧，对管片进行多次壁后补压浆.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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交通荷载下H-V加筋路堤加筋效果的数值分析 王一鸣，张孟喜，邱成春，李林 2013,47 (09):  1459-1463.  摘要 ( 836 )   针对交通荷载作用下的水平-竖向（HorizontalVertical，H-V）加筋路堤，利用有限元软件ABAQUS建立二维模型并对路堤进行显示动力分析.通过动三轴试验，将其结果拟合成应变软化曲线并编入ABAQUS用户子程序，同时，对不加筋、水平加筋和HV加筋3种工况下的路堤变形和应变进行比较.结果表明：在交通荷载作用下，H-V加筋路堤能够显著减小路堤的竖向位移和水平位移；H-V加筋能够控制路堤的不均匀沉降，减小应变，而且较普通的水平加筋效果显著，尤其在水平位移的约束方面.   参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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地铁列车与城际铁路列车的耦合动力响应分析 肖立1，张庆贺2 2013,47 (09):  1464-1468.  摘要 ( 927 )   以天津市津滨轻轨下穿城际铁路工程为研究背景，基于ABAQUS显式动力分析模块建立了三维有限元与无限元相结合的模型，通过多点输入方式实现了列车荷载在空间的移动,计算了高速列车以不同速度运行、单列地铁列车运行、两列地铁列车相向运行耦合等不同工况下体系的振动响应，对比分析了不同工况下的加速度和位移响应.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于开挖面实际破坏模式的盾构隧道稳定性分析模型 胡欣雨1，张子新2 2013,47 (09):  1469-1476.  摘要 ( 821 )   基于开挖面实际破坏模式，考虑分层土体的差异性和土体拱效应，对太沙基松动土压力计算公式进行修正，提出了一种新型楔形体计算模型，并由此算出开挖面的临界支护压力.结果表明：上覆土压力影响临界支护压力的取值，且随着隧道埋深的增加，其影响程度急剧增大；所得开挖面的临界支护压力的大小与楔形体张开角α及其倾角θ密切相关，当α=90°－θ时，可以确定所对应的临界支护压力值.同时，通过工程实例，验证了所提出的新型楔形体计算模型及临界支护压力确定方法的可靠性.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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沉管隧道基础压浆垫层粗糙度的影响效应 徐捷 2013,47 (09):  1477-1481.  摘要 ( 950 )   通过模型试验，研究了压浆法进行沉管隧道基础处理过程中，采用粒径为2、5和10 mm的垫层材料时，单孔注浆和双孔同步注浆的浆液扩散情况以及注浆量和注浆压力的变化规律.结果表明：当垫层材料粒径较大时，浆液扩散速度较快；随着垫层材料粒径增大，基础填充密实所需压浆量增加；垫层材料粒径较大时，注浆压力的波动范围较大，注浆泵不易操纵，浆液盘易出现方向性扩散.根据试验结果，选择垫层材料的粒径时，可综合考虑扩散速度、注浆量和压力等控制因素.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标

自动化技术、计算机技术

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岩石表面图像的特征提取和处理方法 喻春平1a，郭强1b，廖正彪2，梁志伟3 2013,47 (09):  1482-1486.  摘要 ( 1054 )   在对比多种岩石表面图像特征提取的基础上，提出了岩石表面图像中节理特征的提取方法，包括图像的增强、二值化、边缘提取、Hough变换等，提出了3个限制条件，以剔除提取的节理特征冗余线段，并给出了处理依据和流程.同时，编写相应的软件以对所提方法的可行性进行验证.结果表明，经所提线段分类与合并方法处理后，冗余线段的重复率大幅降低，其结果能够准确反映岩石表面裂隙特征的分布情况.     参考文献 | 相关文章 | 计量指标