砂土串囊式充气锚杆承载力的研究

在砂土地层中,串囊式充气锚杆的研究还比较少,其承载特性及受力机理尚不明确。本文基于莫尔-库仑模型和Vesic圆孔扩张理论法,分别对圆柱体、球体、组合体、椭球体假设下的串囊式充气锚杆的扩大段进行计算分析。并将计算结果与试验得到的实测值进行对比。结果表明:四种形状假设中椭球体的形状假设理论值与实测值的误差最小,仅为8.35%。通过拟合试验数据,并引入与端阻力和侧摩阻力有关的两个系数对承载力公式进行修正,得到了抗拔承载力的经验公式。     

Discrete element modelling of large soil deformations under heavy vehicles

This paper addresses the challenges of creating realistic models of soil for simulations of heavy vehicles on weak terrain. We modelled dense soils using the discrete element method with variable parameters for surface friction, normal cohesion, and rolling resistance. To find out what type of soils can be represented, we measured the internal friction and bulk cohesion of over 100 different virtual samples. To test the model, we simulated rut formation from a heavy vehicle with different loads and soil strengths. We conclude that the relevant space of dense frictional and frictional-cohesive soils can be represented and that the model is applicable for simulation of large deformations induced by heavy vehicles on weak terrain.     

What is the optimal cutoff surface for ore bodies with more than one mineral?

In mine planning problems, cutoff grade optimization defines a threshold at every time period such that material above this value is processed, and the rest is considered waste. In orebodies with multiple minerals, which occur in practice, the natural extension is to consider a cutoff surface. We show that in two dimensions the optimal solution is a line, and in n dimensions it is a hyperplane.     

QuEChERS/超高效液相色谱-串联质谱法快速测定土壤中19种氟喹诺酮类抗生素残留

建立了一种基于QuEChERS前处理技术,结合超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)和内标法,快速测定土壤中19种氟喹诺酮类抗生素(FQs)残留的分析方法。5. 0 g土壤样品添加200μg/kg基质匹配同位素内标后,经20 m L 0. 1 mol/L EDTA-McIlvaine缓冲液和乙腈混合溶剂(体积比1∶1)提取,基质分散固相萃取(150 mg无水MgSO4、15 mg PSA、15 mg C18)净化后,采用UPLC-MS/MS进行测定。质谱分析采用电喷雾电离,正离子扫描,多反应监测模式。在优化条件下,19种抗生素的相关系数(r~2)为0. 992～0. 998,检出限为0. 2～1. 0μg/kg,定量下限为1. 0～5. 0μg/kg;在10、50、200μg/kg加标水平下的回收率为65. 2%～104%,相对标准偏差(n=5)不大于14%。该方法操作简单快速、准确度高,适用于土壤中氟喹诺酮类抗生素残留的检测。     

平面波输入下海水-海床-结构动力相互作用分析

海洋工程结构的地震反应分析是保证海洋工程结构地震安全的重要环节.由于其所处的复杂环境, 该问题涉及到流固耦合和土-结相互作用.本文基于海水、饱和海床、基岩流固耦合统一计算框架,采用Davidenkov模型和修正的Masing准则考虑饱和海床的非线性,在脉冲SV波垂直入射下, 进行了海域场地和海洋工程结构的动力响应分析. 首先,对比分析了线性自由场和非线性自由场输入情形的海域场地非线性反应,结果表明线性自由场输入时反应不合理,自由场分析和场地分析应该采用相一致的本构模型. 然后,对比分析了海床分别为线性和非线性情形时,海域场地以及海水-海床-结构体系的反应特征. 与线性海床情形相比,非线性对海床反应的影响主要由如下两方面因素控制: 一方面,非线性导致饱和海床模量减小, 饱和海床与基岩间的波阻抗比减小,由基岩到饱和海床间的反射系数和透射系数增加, 导致反应增大; 另一方面,非线性导致阻尼加大, 使海床反应减小. 对于本文算例而言,阻尼对非线性海床结果的影响占主导作用.      

梁-桩-土竖向耦合振动特性分析

针对桩与连续梁组合这一基础形式,研究了梁-桩-土竖向耦合振动特性. 首先,将桩假设为一维黏弹性杆件,采用平面应变模型模拟桩侧成层土对桩的动力作用. 同时,桩顶对梁的支撑简化为竖向点支撑. 然后,分别根据一维杆件纵向振动理论和Timoshenko梁理论给出桩和梁的竖向振动控制方程并求解,进而借助离散傅里叶逆变换获得在梁上瞬时激振下梁和土层以上桩段的时域响应半解析解. 通过与有限元模拟结果对比,验证了解的合理性. 在此基础上,讨论了梁几何参数和桩身缺陷对梁-桩-土竖向耦合振动特性的影响.     

基于SVM的固化土无侧限抗压强度模型

为实现较少试验次数下固化土无侧限抗压强度(qu)的准确预测, 提出了基于支持向量机(SVM)的固化土qu的预测模型. 以固化剂各组分掺入比、龄期、初始含水量、固化剂掺量等因素为输入量, 固化土的qu作为输出量, 以径向基为核函数, 采用网格搜索法和交叉验证法进行参数优化, 建立了基于SVM的固化土qu的预测模型. 算例分析表明: 该模型适用于任意条件下固化土qu的精确预测, 且在较小试验成本下实现与响应面法相当的预测精度.     

生境片段化对千岛湖次生马尾松林土壤理化性质的影响

土壤是森林生态系统的重要组成部分，对森林生物多样性和生态功能的维持具有不可替代的作用.据此，本研究以千岛湖地区大陆35个样方和29个不同大小和隔离度的陆桥岛屿次生马尾松林土壤为研究对象，分析了生境片段化对土壤理化性质的影响.研究发现，大陆马尾松林土壤厚度显著高于岛屿，而其土壤最大持水量显著低于岛屿；大陆土壤的全磷（P）显著低于岛屿，而土壤有效磷（AP）和硝态氮（NO₃-N）显著高于岛屿.在片段化的岛屿生境中，土壤C、N、P、NO₃-N、AP随与边缘距离的增大而降低；隔离度和地形对部分土壤理化因子有影响，而岛屿面积对土壤理化性质无影响.土壤理化因子和植物群落多样性存在显著相关性.生境片段化改变了千岛湖地区马尾松林的土壤条件，而边缘效应是影响片段化生境中土壤性质空间分布的主要过程之一.通过分析片段化景观中土壤理化性质的空间分布格局及其影响因素，深化了生境片段化对土壤条件影响的认识，对于片段化森林管理措施的制定具有重要意义.     

不同含水量黑土土壤光谱反射率半经验模型构建

土壤含水量的变化情况与时空分布对热量平衡、农业墒情等具有显著的影响。利用反射率光谱信息反演土壤含水量的研究，可为实现土壤含水量速测、揭示土壤含水量时空变异规律提供科学依据。构建不同含水量黑土土壤反射率光谱半经验模型，深入探究土壤重量含水量与反射率光谱的关系。 制备了12种不同湿度的土壤样品。 采用ASD Field Spec Pro 3地物波谱仪对制备的不同湿度梯度的黑土土壤进行反射率光谱测量。 利用菲涅耳反射率建立土壤表面反射模型；在以往的研究中，Kubelka-Munk (KM)模型中的漫反射率R_∞通常被视为对于给定材料和照明波长的常数或需要反演的参数。通过研究发现，漫反射率R_∞不仅与材料和波长有关，还与土壤含水量相关。利用与土壤含水量相关的吸收系数及散射系数描述了土壤含水量与漫反射率R_∞的关系，并基于KM理论对体散射分量进行建模；进而构建不同含水量黑土土壤反射率光谱半经验模型。 根据实际测量数据选用最小二乘算法对模型参数进行反演，并通过分析反演参数简化模型。最后，将未参与建模的不同含水量梯度的数据代入模型中，验证模型的有效性。结果表明：对比不同含水量土壤反射率光谱的模拟值与实测值在400～2 400 nm波段范围内的模拟精度发现，含水量为200 g·kg-1的土壤反射率光谱的均方根误差最大，为0.008，含水量为40 g·kg-1的土壤反射率光谱的均方根误差最小，为0.000 6，不同含水量下土壤样品反射率光谱的均方根误差的均值是0.005 1。在400～2 400 nm波段范围内，不同波长下黑土土壤反射率光谱的预测均方根误差基本低于0.008，1 920 nm波长处的预测均方根误差最小，为0.002 062。采集长春地区的土壤检验模型的可靠性，配制15个不同含水量样品并对其进行反射率光谱测量。选取9个样品数据用于建模，6个样品数据用于验证。结果表明：在400～2 400 nm波段范围内，不同波长下的长春土壤反射率光谱的预测均方根误差基本低于0.015，525 nm波长处的预测均方根误差最小，为0.000 922 5。综上所述，所建立的模型具有很高的预测精度，可很好地适用于不同含水量黑土土壤反射率光谱的模拟。     

Single‐gap Microelectrode Functionalized with Single‐walled Carbon Nanotubes and Pbzyme for the Determination of Pb2+

Lead is a highly toxic metal, which can persist in the natural environment and enrich in biological bodies. It can cause many severe diseases in the human body even at extremely low concentration. Here, we developed a new biosensor using single‐walled carbon nanotubes (SWNTs) modified with a specific Pbzyme (Pbzyme/SWNTs/FET) to detect lead ion (Pb²⁺), which can monitor the lead pollution. This biosensor used 3‐aminopropyltriethoxysilane to immobilize SWNTs on the area between the source and the drain of single‐gap microelectrode (FET), and the duplex DNA (Pbzyme) consisted of DNAzyme (GR‐5) and complementary DNA (CS‐DNA) was functionalized with the SWNTs’ surface through a peptide bond. The use of GR‐5 DANzyme and Pb²⁺ to form a stable complex structure to cleave the CS‐DNA can change radically the Pbzyme's structure on the SWNTs’ surface, which will further affect the number of carriers in SNWTs and the conductivity of the Pbzyme/SWNTs/FET. The change in conductivity can be used to evaluate the Pb²⁺ concentration. Under the optimal conditions, the relative resistances presented a positive correlation with the Pb²⁺ concentrations, showing a good linear relationship in the range of 10 pM to 50 nM, where the linear regression equation was y=10.104log [C_Pb]+5.8656, and the detection limit was 7.4 pM. Finally, the biosensor was applied to measure the Pb²⁺ contents in the soil collected from the forest grass green belt and paint, and the results were compared with the results of atomic fluorescence spectrometry.