土木·力学·爆破

• 冻结饱和砂土真三轴试验及本构模型研究

  姚兆明;付祥宾;李南;

  为研究冻结饱和砂土在不同温度、初始围压、中主应力系数影响下的强度和变形特性，借助冻土真三轴试验机对黑龙江某矿砂土在-5℃、-10℃、-15℃3个温度下进行等小主应力σ_3等中主应力系数b加载真三轴试验，试验结果表明：在同一围压和温度下，冻结饱和砂土破坏强度随b值增大而增大，当b值达到0.75后，强度随b值增大而降低，近似呈二次函数关系；在同一围压和b值下，冻结饱和砂土破坏强度随温度降低线性增长。冻结饱和砂土在真三轴条件下体应变先剪缩后剪胀，且b值越大或围压越小，剪胀性越强。根据试验结果规律，通过对邓肯-张参数进行回归分析，建立了以温度和中主应力系数为影响因素的改进邓肯-张模型，并验证模型可靠性。研究结果可为富水砂层中冻结法施工提供一定参考。

  2022年03期 v.42;No.180 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1895K]
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• 干湿循环深部砂岩抗压强度劣化及微细观研究

  袁璞;戚少先;位宁宁;

  为了探究干湿循环对深部砂岩物理力学性质的影响，以淮南某矿区-965m处深部砂岩为研究对象，对经历不同干湿循环次数后的砂岩基本物理力学性能进行了研究，借助SEM扫描电镜和颗粒流软件PFC~(2D)分析了干湿循环下砂岩的微细观劣化过程。结果表明：随着干湿循环次数的增加，砂岩的孔隙率、纵波波速和峰值应力都有不同程度的降低。扫描电镜下砂岩的微观结构由致密结构向蜂窝状转变，导致宏观上的变形。在干湿循环初期，砂岩内部的力链和裂纹分布较为分散，劣化效果不明显；随干湿循环次数的增多，力链和裂纹分布集中在中部及两侧，剪切裂纹占比逐渐增大，最终形成贯通区域，出现宏观裂缝，发生剪切破坏。

  2022年03期 v.42;No.180 10-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1437K]
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• 不同纤维橡胶混凝土力学特性试验及微观结构

  姚韦靖;柏梦宇;张琴;庞建勇;

  针对橡胶混凝土，掺入钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维制备不同纤维橡胶混凝土，研究不同纤维在不同掺量下对橡胶混凝土力学性能的影响，采用电镜扫描观察橡胶与水泥基体、纤维与水泥基体的微观结构。结果表明：掺入纤维使混凝土抗压、抗拉、抗折强度、拉压比、折压比均有不同程度提高，随纤维掺入量增加强度经历先增加后降低；对于抗压强度，钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维体积掺量在0.10%、0.15%、0.18%时最优，对于抗拉强度，钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维体积掺量在0.15%、0.20%、0.24%时最优，对于抗折强度，钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维掺量在0.15%、0.20%、0.18%时最优；微观分析表明橡胶与水泥基体连接为承载力薄弱部位，而纤维可有效与水泥基体嵌固连接，宏观表现为多缝断裂、破而不碎的破坏模式。

  2022年03期 v.42;No.180 16-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1397K]
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• 粉煤灰水泥土力学特性试验研究

  肖东旭;马芹永;

  为改善常规水泥土后期承载力不足、变形较大等问题，通过开展无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验，研究粉煤灰掺量和养护龄期对水泥改良黏土的力学特性的影响。试验结果表明随粉煤灰掺量的增加，水泥改良黏土强度和变形模量均呈现先增加后降低的变化趋势，当粉煤灰掺量为3%时达到峰值，并随着养护龄期的增长而增长。变形模量和无侧限抗压强度之间的比值在48.59～106.26之间；压拉强度大致呈线性变化，抗拉强度随抗压强度的增加而增加。

  2022年03期 v.42;No.180 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1141K]
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安全科学与工程

• 基于光、气和余热回收的复合热水系统研究

  许登科;肖莉贞;马新会;沈再龙;张文清;

  为降低高校公共浴室热水系统不可再生能源的消耗，以淮南市某高校浴室为研究对象，基于多能联动和余热回收的理念，设计了太阳能+天然气+废水余热热管回收的复合热水系统，加载了两种能源和余热回收的自动控制系统，同时利用能源替代对比的方法对复合热水系统进行节能减排分析。结果表明与使用电锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉和燃煤锅炉相比，复合热水系统年运行费节约率分别为76.8%、51.1%、74.2%和7.6%;按折合标煤计算，复合热水系统每年可减少排放CO_2 573t、SO_2 7 158kg、NO_x 1 445kg。该复合热水系统具有良好的经济和环保性能，为太阳能和余热回收在建筑中的热利用提供了绿色思路。

  2022年03期 v.42;No.180 29-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1156K]
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• 能量桩温度及变形特性现场实测研究

  尹可心;Roxana Vasilescu;

  能量桩技术作为一种利用浅层地热能的新技术，可以有效降低建筑物能源消耗，减少二氧化碳排放。为研究能量桩系统在运行前后的较长时期内的进/出口换热液体温度、桩身温度以及轴向变形等特征，对位于法国塞纳-马恩省的Sept Sorts镇某新建污水预处理厂房的能量桩系统开展了现场全尺监测试验。监测结果显示，换热管网进口(T_(inlet))和出口(T_(outlet))液体之间的平均温度差约为5℃,表明该能量桩系统具有良好的换热能力。在能量桩运行前，随深度增加，桩身温度先减小然后趋于稳定，最终保持在13℃左右(桩体深度>5m)。在能量桩运行后，在装有换热管的7m深度范围内桩身温度基本保持恒定。此外，能量桩运行前后的桩身温度变化幅度相差不大，均小于10℃。由能量桩运行引起的桩身轴向变形与由季节性土体温度变化引起的轴向变形具有相同的数量级，但前者沿桩体上的区域分布更加均匀。在监测期间，桩身轴向应变变化范围为-50μm/m～+30μm/m,数值虽小但在设计中不应忽略。

  2022年03期 v.42;No.180 36-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1472K]
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材料·化工

• Cu₂O@MWCNTs制备及对高氯酸铵热分解催化

  张元春;高圣涛;

  高氯酸铵是固体推进剂的重要组成部分，利用催化剂对高氯酸铵进行热催化分解是改善高氯酸铵热性能的主要方法。利用化学沉淀法制备出氧化亚铜@多壁碳纳米管(Cu_2O@MWCNTs)复合材料。采用XRD、Raman、SEM、TEM、XPS及TG-DTA对Cu_2O@MWCNTs复合材料进行表征并研究其对高氯酸铵热分解的催化性能。结果表明：Cu_2O纳米粒子成功地附着在MWCNTs表面缺陷位上，且两相间通过Cu_2O纳米粒子中铜原子与MWCNTs中羰基氧原子产生了强的相互作用力；Cu_2O@MWCNTs复合材料对高氯酸铵热分解有强的促进作用，使高氯酸铵热分解温度降低、分解速度加快且在短时间内完成分解。

  2022年03期 v.42;No.180 44-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K]
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• 基于遗传算法的锥齿轮传动参数寻优研究

  叶友东;范武胜;王小岗;

  采用传统方法设计锥齿轮传动，虽能保证强度要求，但由于设计参数过于富裕，造成材料浪费，其结果往往并非是最优的。在满足锥齿轮传动承载能力的前提下，以齿轮副体积最小为优化目标，建立了锥齿轮传动的优化设计数学模型，运用遗传算法及MATLAB工具箱进行锥齿轮参数的优化设计。通过实例验证了优化模型及优化结果的正确性，为锥齿轮传动提供了一种更为快捷有效的优化设计方法。

  2022年03期 v.42;No.180 50-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 889K]
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地质·测绘·环境

• 合肥市垃圾中转站适宜区评价及精细化规划

  张世文;鲁胜军;陈方可;王阳;刘俊;

  随着近年来经济的快速发展，合肥市生活垃圾产量日益增加，城市生活垃圾转运也成为政府与人民群众关注的问题。以合肥市中心城区为研究对象，选取社会要素、自然环境要素等方面6个指标，在AHP确定各指标权重的基础上，建立垃圾中转站选址适宜性指标体系，同时结合时间序列下产量预测结果，提出垃圾中转站适宜建设区选址方案。研究结果表明：“高度适宜”区域面积为959km~2,“适宜”区域面积为2 492km~2,“中适宜”区域面积为2 526km~2。预计2025a,庐阳、蜀山及包河区将会产生垃圾转运缺口。基于垃圾产生量预测与适宜性评价结果，庐阳区需新建1座大型垃圾中转站；蜀山区需新建1座大型垃圾中转站、2座中型垃圾中转站；包河区需新建1座大型垃圾中转站；同时需拆除4座垃圾中转站。精细化地确定了中心城区各行政区所需建设垃圾中转站数量与具体地点，具有一定的科学性与参考性。

  2022年03期 v.42;No.180 54-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1457K]
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• 张集矿山西组1煤层煤相及泥炭沼泽演化特征

  武志威;郑刘根;韩必武;张军;蔡有京;邢大卫;

  为探究含煤地层沉积过程古泥炭沼泽的发育情况，以淮南煤田张集矿山西组1煤层为研究对象，刻槽采集样品，测试了样品的煤质参数、显微组分组成、部分微量元素含量，采用凝胶化指数、结构保存指数等参数，综合Sr/Ba、Cu/Zn等地球化学指标，讨论了张集矿山西组1煤层的煤质特征、煤相及其演化模式。结果表明：(1)张集矿山西组1煤具特低全水分、低灰、中高挥发分、特低硫、中高发热量的特点，为1/3焦煤，镜质组为主要显微组分，平均达到64.5%;(2)山西组1煤层煤相主要表现为低位沼泽相(A)和湿地草本沼泽相(B),同时表现出潮湿森林沼泽相(C)和干燥森林沼泽相(D)的煤相类型，在剖面上山西组1煤层煤相的演化可划分为B→A→B,A→D,A→C的三个阶段，从第一阶段至第三阶段成煤沼泽由三角洲间海岸的湿地草本沼泽相转变为下三角洲平原的潮湿森林沼泽相，指示了由海向陆的转化进程；(3)山西组1煤层泥炭沼泽发育过程中受到海水影响，整体海退背景包含一系列次级的海进和海退事件。

  2022年03期 v.42;No.180 65-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2001K]
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• 基于生态位理论的土壤硒资源评价及利用

  祝亚飞;刘俊;王阳;齐晓波;汪建飞;

  立足区域土壤硒资源优势、发展富硒农业特色经济，是提高农业经济效益和振兴乡村产业的一条有效途径。借助空间自相关、聚类分析和适宜性评价等方法，探究研究区表层土壤各理化性质富集特征；以生态位理论为指导，以区域土壤硒资源状况和富硒农业发展要求为基础，结合自身土壤条件和生态敏感性特点，构建了土壤硒资源开发利用生态位适宜性评价指标体系。结果表明：研究区表层土壤硒含量介于0.09～0.41mg·kg~(-1)之间，全局莫兰指数均值为0.848(P<0.01),存在强烈的空间正相关性，有机质含量介于2.84～39.60g·kg~(-1)之间，土壤pH值介于7.65～8.89之间，整体偏碱性。结合农用地土地利用等别等方面，根据生态位适宜性评价结果将研究区分为富硒产业发展区、重点农业生产区和综合产业发展区3种类型，并提出相应的发展措施，为实现土壤硒资源合理利用和富硒农业科学发展提供参考。

  2022年03期 v.42;No.180 78-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1666K]
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机械·电气·电子

• 基于改进滑模算法的加筋板时滞振动控制

  马天兵;吕英辉;杜菲;丁威海;高璐;

  为减小加筋板振动主动控制系统的时滞影响，提升系统的稳定性和控制效果，在改进指数趋近律滑模变控制法的基础上，提出应用Smith预估法进行时滞补偿。设计出针对改进指数趋近律的时滞问题补偿策略，并根据Lyapunov第二法证明了改进指数趋近律的Smith预估补偿算法的稳定性，最后利用cSPACE平台进行加筋板振动主动控制实验。实验结果表明：针对加筋板的第一阶振动模态，与传统指数趋近律相比，复合Smith预估器的改进指数趋近律滑模变控制方法的时滞补偿和振动抑制效果更为显著，减振效果达到了2.878V,提升了0.639V。

  2022年03期 v.42;No.180 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K]
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• 基于深度学习的铜封帽内螺纹缺陷检测研究

  姜阔胜;徐瑞;王迪;

  针对铜封帽内螺纹裂纹缺陷检测目前存在检测速度慢、检测精度低、稳定性及泛化能力差等问题，提出了一种改进的YOLOv3模型算法来检测铜封帽内螺纹裂纹缺陷。首先，通过坐标极化对样本图片进行特征增强；然后采用K-means++聚类算法对数据集进行尺度分析；再利用SqueezeExcitation模块对YOLOv3模型检测部分进行改造，在3个特征尺度特征的输出部位均添加此模块，提升模型对有效特征的响应；最后，模型分别与Faster-R-CNN、SSD的检测结果进行比较。实验结果表明，基于深度学习改进的YOLOv3算法优于其他检测算法，其缺陷的检测精度为96.3%、检测速率为44FPS,能够实现铜封帽内螺纹裂纹缺陷的精确检测和识别，满足生产部门对铜封帽检修的需求。

  2022年03期 v.42;No.180 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1073K]
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控制·计算机·人工智能

• 基于改进YOLOv5的安全帽佩戴检测算法

  周华平;郭依文;孙克雷;

  针对现有的安全帽佩戴检测算法难以有效地检测小目标、重叠和遮挡目标的错检、漏检等问题，提出了一种基于改进YOLOv5的安全帽佩戴检测算法。首先，在主干网络增加了一层有效特征提取层更容易检测小目标，同时对颈部原有的特征金字塔结构进行改进，使特征融合得到加强，提升了对小目标检测的准确性；其次，在主干网络中引入了有效通道注意力机制模块(ECA-Net),更容易获取小目标的关键信息，增强了模型对小目标检测的性能；最后，引入CIOU-NMS替换NMS使得网络既考虑到预测框和真实框之间的重叠面积，还考虑到两个框之间的中心点的距离和宽高比，解决了对重叠和遮挡目标的错检、漏检问题。实验结果证明，改进后的算法平均检测精度(MAP)达到了97.2%,较原始YOLOv5算法提升了3.8%,满足施工场景下对安全帽佩戴检测准确率的要求。

  2022年03期 v.42;No.180 99-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1516K]
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• 欢迎订阅《安徽理工大学学报(自然科学版)》,欢迎投稿

  <正>《安徽理工大学学报(自然科学版)》1981年创刊，双月刊，每期定价5.00元，全年定价30.00元。《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽理工大学主办的综合性学术刊物，主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、

  2022年03期 v.42;No.180 28页 [查看摘要][在线阅读][下载 710K]
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