中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 卓俊静北京科技大学 2023年博士导师: 薛锦共274页

摘要 : 口译的本质在于重构，并用另外一种语言最大程度地复原源语信息。语篇信息的加工效率至关重要，因为源语加工效率高低直接影响后续译语产生。在源语理解阶段，译员需要迅速地对输入的听觉或视觉信息进行内容要点和关键词语的提取，并利用逻辑关系把这... 展开口译的本质在于重构，并用另外一种语言最大程度地复原源语信息。语篇信息的加工效率至关重要，因为源语加工效率高低直接影响后续译语产生。在源语理解阶段，译员需要迅速地对输入的听觉或视觉信息进行内容要点和关键词语的提取，并利用逻辑关系把这些信息要点构成的意义单位进行串联，启动语义以及句法分析等。而译语产出则要根据信息的主次进行适当省略、简化或增补，运用释意、词汇/句法转换等策略。因此，探索口译语篇信息加工机制以及挖掘影响语篇信息加工效率的因素成为口译研究的重要话题。而译员在源语理解阶段如何分配注意力给语篇中的主次信息，理解阶段的主次信息的注意力分配如何影响口译绩效的实证研究相对较少。尽管以往的研究证实了个体的口译经验、认知控制以及口译任务中的认知负荷都会影响口译信息加工模式，但这些因素对口译源语信息的在线加工模式的影响以及这种模式对口译绩效的影响还未有系统的研究。近年来，研究者把更多的注意力投入到口译过程研究中，采用眼动技术、认知神经科学方法等来洞悉口译的信息加工过程。因此，本研究使用眼动追踪技术，通过系列研究揭示口译中的语篇信息在线加工机制。具体是:考察口译源语理解阶段信息加工特点（研究一）、口译源语理解过程信息的加工特点对口译表现的影响（研究二）、口译任务中的认知负荷和译员的认知控制两个因素对口译中语篇信息在线加工的影响（研究三）。在此基础上，结合口译策略训练验证口译中语篇信息的加工机制（研究四）。为了揭示口译中信息加工特点，本研究依托两个语篇分析理论:信息结构理论和命题结构理论。对于信息结构理论，文本信息根据其在句子之间的流动，被分为已知信息和新信息，而“信息焦点”（大都属于新信息）属于文内最重要的信息。而对于命题结构理论，文内中的命题根据论元重叠的方式，被分为了不同的层级（一级、二级、三级、四级等）。而上级命题所承载的信息大都为重要信息。此外，谓词命题（即以动词做谓词的命题）亦属于重要信息。两个语篇分析理论把文本信息划分为了不同的重要性等级，信息结构理论更侧重文本信息流动，而命题结构理论更加关注句子成分之间的语法关系。因此，本研究以这两个理论为框架，具体分析了信息结构和命题结构效应对信息加工的影响。研究一通过和一般的阅读理解任务信息加工相对比，旨在探讨口译源语理解阶段信息的在线加工特点。鉴于口译高压环境的任务特点，相比于一般的阅读理解任务，译员需要对文内主次信息进行甄别性处理。为了探究这一信息加工特点，本研究筛选了有口译经验的学生译员组(N=21)参加口译和阅读理解两个任务。以信息结构和命题结构为理论框架，从这两个角度分析了学生译员在语篇信息结构和命题结构的眼动加工表现（即总注视时长、首次注视时长、第二次注视时长、凝视时长、回视时长以及平均注视时长）。结果如下，1）对于信息结构，口译和阅读理解任务都表现出对信息焦点给予更多的注意力资源，两个任务无显著差异。2）对于命题结构而言，在命题种类上，口译和阅读任务都表现出对谓词命题分配了更多的注意资源，两个任务无显著差异。但在命题层级上，口译任务在一级、二级以及三级命题上投入了更多的注意力资源，而阅读理解任务在四级命题上分配了更多的注意力。结果启示，口译和阅读理解任务在主次信息的加工上有相通之处，两个任务中文内重要信息点被给予更多的注意力资源。但从命题层级而言，学生译员在口译任务中更注重对处于不同重要性等级上信息之间的注意力分配和平衡，更多的注意力会投入到文内更多更重要的信息上，而不会过度关注某一信息点。研究二通过有口译经验和无口译经验组相比较，旨在探讨口译源语理解阶段信息的注意力资源对口译产出的影响。研究筛选有口译经验组(N=21)和无口译经验组(N=21)两组被试进行口译任务。通过源语理解阶段对信息结构和命题结构投入的注意力资源和口译绩效进行相关分析和回归分析，以探讨注意力资源分配和口译绩效的关系。此外，研究二分析了译文产出中的信息结构和命题结构分数，以探究不同类别的信息在产出中的表现。结果如下，1）相关分析和回归分析表明，有口译经验和无口译经验组源语信息的眼动加工资源对口译绩效的预测模式不太一致。对有口译经验组来说，被试对文内主要信息（即信息焦点、二级命题以及谓词命题）的注意力能够有效预测口译绩效，即被试对文内的主要信息所投入的注意力越多，其口译绩效越好。而对于无口译经验组来说，主要信息或者次要信息的眼动加工资源和口译绩效之间没有太大的相关性。2）方差分析表明，除了有口译经验组在口译绩效上比无口译经验组更高之外，两个组别在源语理解和译文产出中对信息结构和命题结构的信息加工上均没有显著差异。结果启示，源语理解过程中主次信息的注意力分配会影响口译绩效，进一步验证了主要信息识别策略的重要性。研究三旨在探究口译信息加工的两个主要影响因素:认知负荷和认知控制。前者是外源因素，后者是内源因素。研究设计了高、低负荷两种不同认知负荷的口译任务，并使用AX-CPT任务测量有口译经验组(N=21)和无口译经验组(N=21)的认知控制策略倾向对口译源语理解和口译产出中信息加工的影响。方差分析和相关分析结果发现，1）高认知负荷下主次信息的前期注意力资源（即凝视时长、首次注视时长）无显著差异。此外，认知负荷并没有太显著的改变源语信息加工方式，即高和低负荷条件下口译语篇信息加工模式大致相同，被试对信息焦点、一级命题以及谓词命题这些重要的文内信息给予了更多的注意力资源。2）高认知负荷降低了译文产出质量，表现为更低的口译绩效、以及信息结构和命题结构产出分数。3）高认知负荷下源语重要信息的眼动加工资源不能有效预测口译绩效。4）虽然两组被试在主动性控制上没有表现出显著差异，但主动性控制倾向对口译信息加工有调节作用，但有/无口译经验组表现出的模式不太相同。在源语理解过程中，主动性控制越强，有口译经验组投入的后期注意力资源（即回视时长）越少，而无口译经验组越多。此外，对于次要文本信息，无口译经验组的主动性控制越强，反而对非信息焦点和非谓词命题给予更多的总注意力资源（即总注视时长）和后期注意力资源。但主动性控制倾向对口译绩效没有发挥作用。研究四结合策略训练，旨在验证口译中语篇信息加工机制。研究筛选有口译经验组(N=21)和无口译经验组(N=21)两组被试，并对他们进行源语信息加工的策略训练，收集受训后被试在口译源语理解和译语产出中的表现。策略训练的主要目标是提醒被试注意识别关键信息，并分析逻辑。口译任务设计高认知负荷和低认知负荷条件。研究设计为:组别（有口译经验组/无口译经验组）×策略训练（策略训练前/策略训练后）×信息类别（信息焦点/非信息焦点;一级二级三级四级命题;谓词命题/非谓词命题）。方差分析结果如下，1）策略训练对源语理解过程中信息加工有显著影响，具体表现为策略训练后被试对源语重要信息（即信息焦点、一级以及二级命题、谓词命题）给予了更多的注意力资源。2）策略训练对译文产出没有显著影响，即口译绩效、信息结构或命题结构产出分数并没有显著提高。研究结果不仅验证前文口译中语篇信息加工机制适用于策略训练，也验证了源语信息加工策略训练的有效性和必要性。基于上述系列研究结果，本研究得出如下主要结论:(1)相比于一般的阅读理解过程，口译源语理解过程更注重对不同层级命题信息之间的注意力分配，更体现了主次信息加工特点。(2)口译源语理解过程中重要信息的眼动加工资源显著贡献于口译绩效，尤其表现在低负荷任务条件下。(3)高认知负荷减弱了主次信息加工特点，也降低了译语产出分数。主动性控制倾向对有无口译经验的源语信息加工的影响存在差异，说明个体认知控制策略在语篇信息加工中随口译能力出现动态变化。(4)策略训练能够改变源语信息加工的注意力资源分配。本研究使用眼动追踪技术，分析译员对源语不同类别信息的眼动加工数据，为揭示口译中语篇信息加工的“黑匣子”提供在线加工的科学依据。研究整合了信息结构理论和命题层级理论两个理论，提出了口译中语篇信息加工的理论框架。进而，本研究把上述理论框架和口译策略训练进行了结合，研究结果对口译教学的信息加工策略训练提供一定的借鉴和参考。收起

关键词 : 英汉口译语篇信息在线加工眼动跟踪认知负荷

2. 金川二矿区废石尾砂复合胶结充填体力学特性及损伤破裂机理研究

[学位论文] 侯永强北京科技大学 2023年博士导师: 尹升华共254页

摘要 : 金川二矿区采用废石、全尾砂替代棒磨砂及风砂作为充填骨料制备废石尾砂复合胶结充填体作为人工假顶，用以回采二矿区井下矿体。然而，作为人工假顶的充填体在承受上覆岩体荷载、爆破开采扰动等静载、动载作用时，一旦发生变形破坏失稳将严重危害井下... 展开金川二矿区采用废石、全尾砂替代棒磨砂及风砂作为充填骨料制备废石尾砂复合胶结充填体作为人工假顶，用以回采二矿区井下矿体。然而，作为人工假顶的充填体在承受上覆岩体荷载、爆破开采扰动等静载、动载作用时，一旦发生变形破坏失稳将严重危害井下工作人员的生命财产安全。因此，本文以废石尾砂复合胶结充填体(WTCCB)为研究对象，通过室内力学试验、理论分析及数值模拟等手段对废石尾砂复合胶结充填体的力学特性、能量演化及损伤演化机制进行了系统的研究。主要取得的研究成果如下:(1)探明了砂灰比、废石颗粒级配指数、纤维掺量及纤维长度对WTCCB试样抗压、抗拉强度的影响规律，构建了考虑多因素交互影响的抗压、抗拉强度预测模型，并采用了模糊综合评判模型对废石尾砂充填体的配比参数进行了优化，得到最的配比参数为:砂灰比4、废石颗粒级配指数0.6、纤维掺量0.6％、纤维长度6mm。 (2)探明了砂灰比、废石颗粒级配指数及纤维掺量对WTCCB试样微观结构及矿物成分的影响规律，并从微观结构角度揭示了聚丙烯纤维对WTCCB试样力学性能的增强机理。其次，结合CT扫描及三维重构技术，探明了砂灰比、废石颗粒级配指数及纤维掺量对WTCCB试样压缩前后的孔隙度、内部裂纹演化的影响规律，并从微细观角度阐明了影响因素对WTCCB试样力学性能的影响机制。 (3)分析了单轴压缩与劈裂荷载作用下WTCCB试样的应力-应变曲线、弹性模量及变形破坏特征，推导构建了单轴压缩与劈裂荷载下的WTCCB试样损伤本构模型;通过构建的损伤本构模型，研究了不同砂灰比与纤维掺量下WTCCB试样的损伤演化规律;其次，结合能量耗散原理及损伤本构方程，分析了WTCCB试样的能量分配演化特征，并揭示了WTCCB试样变形破坏的能量损伤演化机制。 (4)探明了含弱结构面的存在对WTCCB试样应力-应变曲线形态，抗压强度及破坏形态的影响规律，构建了考虑弱结构面削弱效应的抗压强度预测模型。其次，利用PFC3D建立了Type1型（不含弱结构面）和Type2型（含弱结构面）废石尾砂复合胶结充填体的颗粒流模型，分析了砂灰比和纤维掺量对WTCCB试样裂纹演化与颗粒破坏的影响规律。 (5)探明了冲击加载下WTCCB试样抗压强度及弹性模量随平均应变率的变化特征，并分析了试样的应力-应变曲线特征及破坏形态;推导构建了冲击荷载下的WTCCB试样的动态损伤本构模型，分析了冲击加载下不同砂灰比与纤维掺量的WTCCB试样的损伤演化规律;其次，研究了冲击加载下WTCCB试样变形破坏过程中的能量分配演化规律，并进一步揭示了WTCCB试样冲击压缩破坏的能量损伤演化机制。 (6)开展了金川二矿区井下矿体回采的数值模拟研究，探明了采充过程中下向进路充填体假顶的受力特征，并将废石尾砂充填与高浓度粗骨料充填的充填效果进行对比，论证了废石尾砂充填的稳定性与可靠性。最后，分析了废石尾砂复合胶结充填体的经济及社会效应。收起

关键词 : 金属矿胶结充填体力学特性微细观结构数值模拟

3. 系统功能语言学视角下英语中动结构研究

[学位论文] 淡晓红北京科技大学 2023年博士导师: 何伟共253页

摘要 : 英语中动结构指主语并非动作的发出者、而意愿性谓语动词为主动语态的小句，其典型构成为:主语、谓语、修饰语。这种结构自19世纪逐渐增多，20世纪末学者们开始对其进行研究，近20年研究热度逐渐增强。目前研究大多探讨中动结构主语的语义特征、... 展开英语中动结构指主语并非动作的发出者、而意愿性谓语动词为主动语态的小句，其典型构成为:主语、谓语、修饰语。这种结构自19世纪逐渐增多，20世纪末学者们开始对其进行研究，近20年研究热度逐渐增强。目前研究大多探讨中动结构主语的语义特征、动词的及物性、动词及修饰语的选择条件和语义类型、整个结构的识别性语义特征，研究相对零散。研究多基于某个成分的语义进行分类，也多限于动词后成分为修饰语的典型中动结构，未能对中动结构呈现一个完整的语义蓝图。中动结构被视为与语态紧密相关，对主语、动词及结构的整体语义的解释，多基于动词及物/不及物二分法，借助主被动句式转换，忽视了不同语态本身所蕴含的语义，也将中动结构与某些结构混淆。作为一种特殊结构，以往研究对其使用者的使用动机探索不足，也很少将其置于语篇背景下分析。有鉴于此，本研究以系统功能语言学元功能理论为框架，结合系统与选择、连续统思想，并参考认知语言学、语义学及其它语言学领域的相关理论知识，基于语料库及以往文献中搜集的语料，尝试从功能视角，对中动结构提供一个三重语义阐释。首先，为了呈现中动结构所表征的经验意义，本研究对中动结构的语态进行了厘清。系统功能语言学中，动词词组的语态与小句的语态互相区分;小句的语态体现参与者和过程之间的关系，从作格模式界定、以有无施动性区分为中动和非中动。本研究提出，从作格模式，由于施事性所体现的施动性呈现强弱等级，从及物模式，动作只限于一个参与者还是延及到另一个参与者并对其造成影响，也呈现等级差异，不同语态之间实际存在一个语义连续统。中动结构有别于中动小句，其语态特点是过程形式上只有一个参与者，但语义上又存在一个隐性参与者，这是其识别性语义特征之一。在此基础上，本研究对中动结构进行了及物性分析，提出复合过程的概念。一方面，隐性参与者与过程、显性参与者所识解的动态过程;另一方面，显性参与者与过程及过程后成分所识解的静态过程。前者隐性，界定经验范畴;后者显性，归属实体属性。显性过程为归属性关系过程，参与者为复合参与者，过程后成分，因其对表达完整小句语义不可或缺，参照加的夫语法的标准，可以视为假拟参与者。这也解释了静态义这一中动结构另一识别性语义特征的源起。参照加的夫语法及物性系统，本研究认为，中动结构识解四种复合过程:动作-关系过程、心理-关系过程、交流-关系过程、中动关系过程。在各个过程之下，对之进行了细分，并对过程意义及参与者角色进行了分析，同时对以往研究中提出的每个成分的语义特征和限制条件进行了证实或否定，也将中动结构与非典型中动结构及其它若干语义和结构上相似的结构，如工具小句、make结构、住所结构、作格结构，进行了对比和比较，最后，绘制了中动结构的及物性系统图。中动结构是每个成分与整个结构动态互动的结果，其核心经验意义可以概括为对参与者相较于过程以某种方式发生所具备的特质的描述。因某些-er名词、-able形容词与中动结构经验意义相近，过去常被视为中动结构的变体。本研究发现，这些-er名词仅与动作-关系过程的语义接近，依据动作-关系过程的分类，对之做了相应分类;而-able形容词则可以是除中动关系过程之外的三种中动过程的变体。中动结构还可以通过语法隐喻进行阐释。小句层面，两个过程通过一个小句识解。中动-er名词多为术语，-able形容词体现品质，而名词化、跨范畴是语法隐喻的典型特征。对于中动结构的人际功能，本研究首先分析了语气成分中主语的人际意义。语言不仅是符号系统，还是语义生成系统，不仅是意义系统，还是制造意义的系统。主语具有特殊的人际功能，它是讲话者所选择的对命题或提议承担情态责任的成分、是信息有效性的终点，剩余部分则是讲话者对主语的情态、时空位置的描述。根据主语的等级选择序列，意愿性动词所在小句的主语本应是施事，但中动结构中，讲话者将一个非施事性实体置于主语位置，使其对一个自己本不负责的动作承担情态责任，体现出讲话者突显主语的动机。中动结构采用中动语态，而语态不但体现经验意义，也体现人际意义，它反映讲话者看待事件的视角。中动语态的经验意义是动作只限于一个参与者，讲话者通过主语选择和语态选择，使一个非施事的实体得到突显，同时使动作所暗含的施事被完全压制，其功能被最大限度弱化。整个结构所呈现的语义是，主语位置的实体对动作的发生完全承担责任，并不需要外在施事的参与。对于中动结构的情态义，极少数带情态动词的中动结构表达显性、主观、可能性情态。对于不带情态动词的中动结构，本研究提出，它们的情态应该像语态一样，动词词组层面与小句层面互相区分。动词词组层面，意愿性动词表达能力情态。小句层面，非施事性主语，限定词与采用一般现在时的意愿性动词融合，这种主语-限定词的关系认可了动作发生的确定性，但由于这种确定性并非基于事实，而是基于讲话者的信念，因而小句表达隐性、主观、可能性情态。表达经验意义的词汇、结构有时也可以体现讲话者的评价。中动结构所复合的过程为归属性关系过程，中动结构蕴含可能性情态，而归属性关系过程及可能性情态本身均具有一定的评价功能，这说明中动结构实际为一种评价结构。中动结构的调核突显总是落在动词后成分上，通过独立的声调群与小句其余部分分开，从而成为小句的信息焦点，这也进一步说明中动结构的评价属性。基于评价系统，本研究对中动结构中所体现的态度、介入和极差评价资源进行了分析。本研究还探索了中动结构的语篇功能及通常所在语篇的特征。在中动结构中，唯一参与者、主语、主位常常重合，在语篇中，对其延续使用、变动都较易产生不同的语篇功能。基于主述位结构和信息结构，本研究发现，中动结构有四种主要的语篇功能:话题延续功能、话题转换功能、对比功能、排比功能。这些功能辅助语篇的信息流动及语篇衔接。中动结构常出现在上下文多为关系小句和动作小句、多采用中动语态的语篇中，这些语篇重在刻画物的特征，多为广告、新闻等类型。最后，本研究基于结论，在历时背景下，对中动结构的演变动因进行了探讨。一方面特殊结构是讲话者有意识、有目的的选择的结果，另一方面，特殊结构也应受讲话者所处时代的语言特征的限制。中动结构中动词及物性的丧失，源于动词从及物化向作格化转化的趋势;中动词失去重读，语义重心落在主语和动词后成分之上，典型中动结构中动词后成分的演变，是中动结构发展过程中去语法化的体现;中动结构情态意义的表达方式是语言民主化进程的体现。这些特点也是语言向经济化、客观化、简洁化等转变的必然要求。本研究的贡献主要有三个。首先，为英语中动结构绘制了及物性系统图，为其提供了一个三重功能阐释。其次，对于系统功能语言学的贡献:在经验功能之下提出复合过程的概念，丰富了系统功能语言学的及物性系统;对于经验功能之下的语态，提出语态连续统的观点，同时指出，不同语态选择也体现不同的人际功能;针对人际功能下的情态，提出小句情态应与动词词组情态互相区分。第三，本研究对汉语中动结构研究、对英语学习者和翻译工作者也具有一定的参考意义。收起

关键词 : 英语动结构系统功能语言学人际功能

4. 新疆尼雅遗址玻璃器的科学研究

[学位论文] 林怡娴北京科技大学 2009年博士导师: 柯俊;潜伟共250页

摘要 : 通过化学成分研究古代玻璃的种属、原料和产地等问题，在国外是一个较为成熟的领域，但在国内还较少为学者所关注与涉足。本文以新疆维吾尔族自治区民丰县尼雅汉晋遗址出土的大量玻璃器为研究对象，科学取样，系统定量分析，是一次古玻璃材料史研究的... 展开通过化学成分研究古代玻璃的种属、原料和产地等问题，在国外是一个较为成熟的领域，但在国内还较少为学者所关注与涉足。本文以新疆维吾尔族自治区民丰县尼雅汉晋遗址出土的大量玻璃器为研究对象，科学取样，系统定量分析，是一次古玻璃材料史研究的本土化尝试。本文采用激光剥蚀等离子体光谱技术对大容量样本进行表面微损分析，继而电子探针技术和采用激光烧蚀等离子体质谱技术对抽取的小容量样本进行有损镶样分析，结合扫描电镜能谱仪观察显微结构。通过以上四种检测手段之间的比较发现：不同检测结果之间存在系统误差，但数据相关性好，经合理的线性修正后可进行数学比较和对比。由筛选和修正后的大容量样本检测结果分析，尼雅遗址所发现的玻璃器可分为钾玻璃、泡碱玻璃、m-Na-Al玻璃和植物灰玻璃等四种成分类型。当地大规模生产玻璃的可能性不大，上述玻璃器多为中亚和南亚、东南亚来源，少量为西亚和罗马生产。综述公开发表数据，新疆汉晋时期的玻璃器来源具有大致相同的规律，玻璃器皿西亚和罗马比例则相对略有升高。以往对于新疆地区早期玻璃器来源的认识多集中为罗马玻璃和萨珊玻璃两种成分类型，本文确定了中亚生产的高钾植物灰成分类型和南亚巴拉遗址生产的高铝植物灰成分类型在新疆的发现，并通过后者的两种特殊类型珠在尼雅及新疆、甘肃其它遗址的发现，推测出这两种珠饰经古印度—新疆—甘肃的流通线路。此外，本文还从样式上统计了尼雅遗址中各处遗迹的玻璃器出现频次，发现遗址北部和中部的玻璃器出土显著集中，而这些地区可能是使用时间长或人类活动集中的重要场所；而玻璃器皿的用法与珠、坠饰可能存在差异。通过分析和比较93和95墓地两处遗迹出土的蜻蜓眼所及其它一些特殊类型珠、坠饰，本文认为尼雅当地珠饰可能兼具护身符与个人装饰功能。收起

关键词 : 尼雅遗址古玻璃成分类型产地来源化学成分激光剥蚀

5. 数据驱动的路面服役寿命多模型组合预测研究与集成化系统开发

[学位论文] 杨志浩北京科技大学 2023年博士导师: 汪林兵共247页

摘要 : 合理预测沥青路面服役寿命衰变的趋势对及时采取养护维修等措施以延长路面服役寿命具有重要的意义和社会经济价值。但路面服役寿命的衰变不单单是从一个角度进行的性能劣化，往往是多个方面的性能同时衰变;因此，仅从一个角度预估路面服役寿命的衰变存... 展开合理预测沥青路面服役寿命衰变的趋势对及时采取养护维修等措施以延长路面服役寿命具有重要的意义和社会经济价值。但路面服役寿命的衰变不单单是从一个角度进行的性能劣化，往往是多个方面的性能同时衰变;因此，仅从一个角度预估路面服役寿命的衰变存在着明显的不足。另外，我国公路工程领域尚未建立统一的信息集成化管理数据库，造成了大量有效数据资源的浪费。为了解决上述问题，本文首先基于河北地区现场病害调研结果及病害成因分析，面向工程实际需求，确定了从层间粘结材料、沥青及沥青混合料和路面技术指标三个角度入手，分别研究其的衰变规律并建立预估模型，并提出多模型组合预测沥青路面服役寿命的方法;其次，本文将知识图谱概念引入公路工程领域，建立沥青路面信息知识图谱和搜索引擎系统;最后，基于知识图谱和多模型组合预测方法构建了沥青路面服役寿命多模型组合预测系统。实现了公路工程领域的信息存储、信息检索、寿命预测、辅助决策等一体化的设计目标。本文主要研究成果如下: (1)通过现场病害调研发现，裂缝类病害所占比例较大，而该病害的产生与层间滑移、沥青混合料疲劳开裂密切相关，且路面性能状态评价指标的数值与病害的严重程度成正比关系。结合病害调研结果分析，本文选定从层间粘结状态、沥青混合料疲劳寿命以及路面性能技术指标三个方面分别建立性能预测模型，并采用多模型组合法综合预测现役沥青路面的服役寿命。 (2)通过对层间粘结材料性能的试验研究，提出了可以表征层间粘结材料性能衰变过程的复合式粘聚区域本构模型，并采用有限元模拟验证了该模型的可靠性，模拟结果表明复合式粘聚区域本构模型能够准确模拟层间粘结材料在正应力和剪应力作用下的破坏过程。基于性能试验研究结果，进一步通过45°斜剪疲劳试验和时间-位移关系曲线建立了基于实际应力比的剪切疲劳寿命预估方程;并分析了不同剪切疲劳次数后，剩余剪切强度的变化规律;最后，基于剩余强度理论以及剩余剪切强度定义的损伤变量建立了与应力水平无关的非线性剪切疲劳损伤模型以及剩余剪切强度衰变预测模型。 (3)通过对胶粉改性沥青及其胶浆的疲劳性能的研究，分析了其非线性疲劳损伤性能及疲劳损伤演化特性，建立了相应的疲劳寿命预测模型;进一步，综合考虑了沥青混合料的抗疲劳开裂性能以及现场路面芯样钻取方式、疲劳预测模型应用的便捷度和精确度，提出了以动载半圆弯曲试验为基础，以临界应变能释放率为沥青混合料抗开裂性能表征参数，以沥青饱和度、空隙率、应力水平、动态模量为基础预测参数的沥青混合料疲劳寿命预测模型，且该模型的预测精度达到了84.85％。 (4)在路面病害检测和性能指标评价的基础上，建立了路面性能评价指标的多元非线性经验回归预测模型，所有指标的预测精度均高于95％。进一步采用烟花算法对传统BP神经网络的阈值nw和权重系数nb进行了优化，建立了基于烟花算法优化的BP神经网络沥青路面技术指标预测模型，其预测结果的精确度达到了98.35％，这表明基于烟花算法优化的BP神经网络模型具有较为理想的预测精度，尤其是可以大幅提高数据变化差异性较大区域的预测精度。 (5)通过将知识图谱概念引入到了公路工程领域，构建了沥青路面信息知识图谱;其次，建立了基于知识图谱的沥青路面信息搜索引擎，实现了网页服务器与图数据库之间的信息交互和目标信息匹配;最后，基于层间粘结材料剩余剪切疲劳寿命预测模型、沥青混合料非线性疲劳寿命预测模型和路面技术指标预测模型(FWA-BP)提出了路面服役寿命多模型组合预测函数和各模型的权重关系，并融合知识图谱构建了区域路网专用的沥青路面服役寿命多模型组合预测系统。基于以上研究，本文采用多种技术手段，构建了沥青路面信息集成化管理系统，可以有效解决公路行业所面临的“知识孤岛”的现状，并初步实现了沥青路面结构、材料、性能检测数据等信息的存储、检索、路面服役寿命预测、辅助决策等一体化的设计目标。收起

关键词 : 沥青路面服役寿命多模型组合预测集成化系统

6. 成都王建墓地宫石质文物盐分破坏机理及保护对策研究

[学位论文] 张遥北京科技大学 2023年博士导师: 郭宏共243页

摘要 : 石质文物是文化遗产的重要组成部分，它们种类多样、分布广泛、数量庞大，起到记录社会发展和文化交流的作用，具有极高的价值。保存在露天环境的石质文物病害机理及保护修复已有较多成果，而处于密闭-半开放潮湿环境的石质文物受水盐运移与盐结晶破坏... 展开石质文物是文化遗产的重要组成部分，它们种类多样、分布广泛、数量庞大，起到记录社会发展和文化交流的作用，具有极高的价值。保存在露天环境的石质文物病害机理及保护修复已有较多成果，而处于密闭-半开放潮湿环境的石质文物受水盐运移与盐结晶破坏，却鲜有研究。为了更好的保护潮湿环境多孔硅酸盐质文物，本文以王建墓为对象，基于保存环境、文物材质、病害类型及成因的科学认知，探讨潮湿环境盐分破坏机理，筛选适宜潮湿环境加固的保护材料，并就原址保护提出相应对策。主要内容如下: 首先对王建墓及其赋存环境、文物保存环境进行研究，确定地宫内温度为室温，相对湿度在60％～100％之间，属于潮湿环境。利用有限元方法构建墓室温湿度场，分布场分析可知，石质文物所在的中室和后室温度分布均匀，相对湿度分布呈现随高度增加增大、东侧和西侧区域大于中心区域。利用红外热成像和地质雷达探测可知，墓室结构完整，无渗水、裂隙、孔洞，结合露点温度与壁面温度判定，雨季出现的液态水为凝结水;结合水质与空气污染物分析可知，盐分的硫酸根来源于过往积水、渗水和酸性气体。通过X射线衍射、薄片岩相数据分析可知，王建墓地宫石质文物主要成分为石英、钾长石，方解石为胶结物;离子色谱、激光拉曼、傅里叶红外、扫描电镜及能谱相结合判定结晶盐种类为CaSO4和Na2SO4。基于病害类型和分布，利用历史照片、高精三维模型评估盐风化病害发展情况。以金堂县石材为模拟样品，使用1 mol/L Na2SO4溶液、饱和CaSO4溶液、混合溶液和H2O，在20℃，开放环境RH45％、RH60％、RH75％、RH100％条件下，以基本物理性能、溶液电导率、宏观形貌、微观结构等为依据，评价、量化盐风化、水盐运移和水汽运输模拟实验破坏程度，研究潮湿环境盐分破坏机理。盐风化模拟实验研究表明:相同湿度时，混合溶液破坏程度大于Na2SO4溶液;同种盐溶液情况下，环境湿度越低，结晶盐越容易在表面析出，再次浸泡时，Na2SO4溶解产生压力，加剧破坏，破坏程度为开放环境＞RH60％＞RH75％。含水率越高的砂岩，其力学性能下降越快。水盐运移模拟实验研究表明:在盐溶液补给的情况下，环境湿度影响蒸发速率，影响盐分结晶位置，表层结晶盐破坏程度小于表面下层结晶盐。同种盐溶液时，RH75％时，Na2SO4·10H2O在表面下层析出;RH60％时，无水Na2SO4多聚集在岩石表面;开放环境时，表面形成结晶盐壳后，降低蒸发速率，盐结晶位置变化为表面下层;破坏程度为开放环境＞RH75％＞RH60％。相同湿度下，溶解度低的CaSO4阻塞孔隙，降低干燥速率，Na2SO4在岩石表面或表面下层结晶，且吸湿性的盐促进CaSO4迁移，改变盐分结晶的位置，混合盐溶液破坏程度大于Na2SO4溶液。水汽运输模拟实验研究表明:水汽扩散通量与孔隙率成正相关，随着湿度差值增大而增大;水汽扩散系数与孔隙率成正相关，与湿度无关。在高湿环境时，物体吸湿形成气-液界面，水汽扩散时伴有冷凝和蒸发作用，呈现出扩散系数随相对湿度增加而增大的趋势。王建墓地宫石质文物在CaSO4、Na2SO4的作用下，盐风化持续发展。石质文物在风化程度相同的情况下，相对湿度越高，本体在单位时间内起翘高度越大;雨季时，表层至7cm处湿度值较大，是水汽交换比较活跃的区域。由于墓室湿度过高，结晶盐可能发生潮解;雨季时凝结水溶解表面结晶盐，致使盐风化破坏加剧。以固化和开裂为标准，初筛TEOS/SF-016、TEOS/HDTMS、TEOS/正辛胺、TEOS/PDMS-OH、TEOS/n-HA、Remmers 300、nmCa(OH)2在潮湿环境的适用性;以吸水率、透气性、渗透性、色差、波速、硬度、接触角为依据，评估材料性能;通过盐风化实验评价材料耐盐性能。TEOS/n-HA整体性能较好，可用于处于高湿或凝结水环境的脆弱石质文物加固。结合王建墓区域环境与微环境特征、文物盐风化程度、盐分来源等，提出石质文物脱盐、加固、环境控制的保护对策。收起

关键词 : 石质文物潮湿环境盐分破坏原址保护

7. 基于第一性原理的溶质及团簇对Al-Cu合金的强度和塑性影响的研究

[学位论文] 陈祥楷北京科技大学 2023年博士导师: 王自东共242页

摘要 : 在铝合金中，高强度的获得通常伴随着塑性的损失。为了获得同时具备高强度和高塑性的铝合金，需要使用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法，从原子和电子水平揭示溶质原子及溶质原子团簇对铝合金局部强度和塑性的影响机制。在前人实验研究基... 展开在铝合金中，高强度的获得通常伴随着塑性的损失。为了获得同时具备高强度和高塑性的铝合金，需要使用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法，从原子和电子水平揭示溶质原子及溶质原子团簇对铝合金局部强度和塑性的影响机制。在前人实验研究基础上，本文首先研究了Al-Cu中(001)α-Al//(001)θ''-Al2Cu界面的四种不同构型的稳定性。结果表明，以HCP为堆垛顺序的界面构型是最稳定的。研究了Al-Cu合金中界面θ''-Al2Cu//α-Al的溶质偏聚行为。结果表明，随着Sc或Zr在界面覆盖度的增大，在界面α-Al一侧的偏聚能减小。随着Cd覆盖度的增大，在界面所有位置的偏聚能增大。随着Si覆盖度的增大，在界面所有位置的偏聚能减小。Sc、Zr、Si和Cd在(001)α-Al/(001)θ''-Al2Cu和(010)α-Al//(010)θ''-Al2Cu两种界面的α-Al基体一侧的偏聚由溶质原子和宿主原子之间的相互作用控制，而界面结构扭曲的影响可以忽略。Si、Sc和Zr溶质原子在(001)α-Al//(001)θ''-Al2Cu和(010)α-Al//(010)θ''-Al2Cu两种界面的θ''-Al2Cu一侧的偏聚由溶质原子和宿主原子之间的相互作用及其界面结构扭曲共同控制。Cd在(001)α-Al//(001)θ''-Al2Cu界面的θ''-Al2Cu一侧的偏聚由溶质原子和宿主原子之间的相互作用及其界面结构扭曲共同控制，而在(010)α-Al//(010)θ''-Al2Cu界面的θ''-Al2Cu一侧的偏聚仅仅与溶质原子和宿主原子之间的相互作用相关，界面结构扭曲的影响可以忽略。研究了溶质在界面偏聚后，对界面强度和塑性的影响。结果表明，溶质原子Sc或Zr对界面具有强化效应，从溶质原子和宿主原子之间的相互作用贡献方面来考虑，这主要是因为溶质原子Sc或Zr与宿主原子Al之间的相互作用较强，引起溶质原子Sc或Zr与宿主原子Al之间的结合强度增大。随着溶质原子Sc或Zr在界面覆盖度（溶质浓度）的增大，强化效应越明显。溶质原子Cd对界面具有弱化效应，从溶质原子和宿主原子之间的相互作用贡献方面来考虑，这主要是因为溶质原子Cd与宿主原子Al之间的相互作用较弱，引起溶质原子Cd与宿主原子Al之间的结合强度减弱。溶质原子Si对界面强度的影响相对较小。相比溶质原子Si和Cd在界面偏聚，溶质原子Sc或Zr在界面偏聚，引起界面解离功（格里菲斯断裂功）与位错形核功的比值增大，导致界面塑性增大。空位不改变溶质原子在界面的最优占位点，且空位的存在导致界面处溶质原子附近显示出更强的共价键特性，进而加强溶质原子Sc或Zr对界面的强化效应，降低溶质原子Cd对界面的弱化效应。溶质原子Sc、Zr和Cd对空位穿过界面具有阻碍效应，且相比Sc或Zr，Cd与空位在界面的结合能较大，导致Cd对空位穿过界面的阻碍效应最明显。研究了溶质偏聚对θ''-Al2Cu沉淀相从固溶体α-Al中均质形核的影响。结果表明，溶质原子Sc或Zr在界面(001)α-Al//(001)θ''-Al2Cu偏聚，降低了界面能，导致θ''-Al2Cu沉淀相均质临界形核功和临界形核半径减小。Cd在界面(001)α-Al//(001)θ''-Al2Cu偏聚，引起界面能增大，导致θ''-Al2Cu沉淀相均质临界形核功和临界形核半径增大。溶质Si偏聚进入θ''-Al2Cu沉淀相，θ''-Al2Cu沉淀相均质临界形核功和临界形核半径与Si的浓度相关。相比θ''-Al2Cu沉淀相从固溶体α-Al中均质形核，θ''-Al2Cu沉淀相更倾向于依附弥散相Al3Sc异质形核，这是由于相比(001)α-Al//(001)θ''-Al2Cu界面，(001)θ''-Al2Cu//(001)Al3Sc界面能和界面错配度较小，且界面结合强度较大。相比于弥散相Al3Sc，θ''-Al2Cu沉淀相依附于核壳层的弥散相Al3(Sc，Zr)的异质形核潜能加强，这是由于相比(001)θ''-Al2Cu//(001)Al3Sc界面，(001)θ''-Al2Cu//(001)Al3(Sc，Zr)界面能较小，且界面结合强度较大。研究了Al合金和Cu合金中溶质团簇对Al合金基体和Cu合金基体局部强度和塑性的影响。弹性能计算和第一性原理理想强度计算均表明，体积分数为3/27的短程有序团簇L12-Al3Zr不仅导致Al合金基体的强度增加(应力从10.48GPa增大到12.15GPa)，而且还导致Al合金基体的塑性增加（应变从34％增大到40％）。强度增加归结于Zr原子和宿主Al原子之间具有较强的相互作用。相比纯Al超胞，含3/27体积分数的短程有序团簇L12-Al3Zr的A1超胞的解理功（格里菲斯断裂功）与位错形核功的比值较大，引起塑性增加。此外，相比Cu-25％Sn-12.5％Zn固溶体，1/27体积分数的短程有序团簇fcc-Fe引入到Cu-25％Sn-12.5％Zn固溶体后，Cu-25％Sn-12.5％Zn固溶体的强度和塑性同时增大，计算结果与实验结果定性一致。本文对于从理论计算和实验方法调控成分，设计同时具备高强度和高塑性的Al-Cu合金具有重要指导意义。收起

关键词 : 第一性原理计算 Al-Cu合金溶质团簇力学性能

8. 基于铁系纳米材料的界面设计及电解水性能研究

[学位论文] 吕超杰北京科技大学 2023年博士导师: 王宁共236页

摘要 : 随着化石能源的枯竭与环境的日益恶化，开发无污染的新能源势在必行。氢能源，由于燃烧热较高和产物无污染的特性，成为未来取代化石燃料的有利替代品。电解水制氢是目前最高效，最理想的制氢策略之一。但较高的过电位往往会造成额外的能量消耗，降低... 展开随着化石能源的枯竭与环境的日益恶化，开发无污染的新能源势在必行。氢能源，由于燃烧热较高和产物无污染的特性，成为未来取代化石燃料的有利替代品。电解水制氢是目前最高效，最理想的制氢策略之一。但较高的过电位往往会造成额外的能量消耗，降低能量转换效率。电催化剂可以显著降低过电位，降低能量消耗，提高生产效率。目前，贵金属Pt基以及Ru基和Ir基材料分别被视为电催化析氢和析氧催化剂的标杆。但其较低的储量与较高的制备成本严重制约其未来工业化应用。非贵过渡金属材料由于较高的地球储量与灵活多变的成分结构受到研究人员的广泛关注。然而，较弱的本征导电性，较差的催化活性，以及有限的表面活性位点数使其单独使用时无法满足未来生产应用的需求。本文立足于铁系金属纳米材料，通过界面工程构建异质界面，以克服其本身存在的一些缺点，使其表现更优的电催化活性。本文设计了多级结构型、异质结型、原子界面型、以及支撑结构型等异相界面型电催化剂，并对其常见的合成制备方法进行简述。基于高级表征技术与理论模拟计算，揭示了界面位点表现更优催化活性的起源，由于异相间不同的费米能级，当二者复合后势必会引起两相间的电子转移，这不仅可以提高电荷在界面处的传输能力，还可以优化界面位点对反应中间体的吉布斯自由能，进而提高催化活性。具体工作如下所示: 第一部分:界面工程是一种调控材料表面性质、提高材料催化活性的有效策略。开发一种界面工程化的且具有核-壳结构的催化剂:FeP@CoP，在1MKOH下仅需50mV即可实现10mA/cm2的电流密度和51.1mV/dec的低塔菲尔斜率。如此的多级核壳结构不仅有利于提高材料的比表面积，而且有利于暴露更多的表面活性位点。独特的自支撑结构可确保纳米阵列与导电基底之间的良好接触，提高电极的电子传输和质量转移能力，有利于在电解反应过程中表现良好的机械稳定性。FeP纳米片和CoP纳米线之间的界面效应将诱导界面区域产生更多的新位点，并显著调节活性位点的电子结构，进一步优化界面位点的H*吸附自由能，从而获得更佳的催化性能。此外，NiFeLDH@Co3O4/NF||FeP@CoP/NF双电极体系在1MKOH下仅需1.50和1.70V的电压即可实现10和100mA/cm2的电流密度。在碱性海水电解液中也表现十分优异的催化性能。并且在AM1.5G100mW/cm2的模拟太阳光光照条件下，与商用硅太阳能电池板搭配可实现高效绿色产氢。第二部分:过渡金属磷化物(TMPs)被认为是用于电化学析氢反应(HER)的Pt基催化剂的潜在替代品，但较低的导电性和有限的催化活性严重阻碍了其进一步应用。界面工程是提高过渡金属磷化物电催化活性的可行策略之一。在此，通过简单的溶剂热法和可控的低温磷化法，开发了界面工程化的Ni2P/Ni5P4异质结二维多孔纳米片。DFT计算结果表明，由于界面处电子重排和电子结构优化，Ni2P/Ni5P4异质结界面区域活性位点具有更理想的H*吸附自由能，有利于提高Ni2P/Ni5P4异质结纳米片的HER催化活性。此外，层状多孔结构增加了材料与电解质的紧密接触，可以更有效地利用暴露的活性位点。基于此，Ni2P/Ni5P4异质结纳米片在广泛pH范围内表现优异的HER性能。将其与NiFeCH阳极匹配，组装了NiFeCH‖Ni2P/Ni5P4双电极体系，在1MKOH中，仅需1.52V即可获得10mA/cm2的电流密度。即使在复杂的海水系统中，该催化剂以及所组装的电解池仍表现良好的电催化制氢性能。第三部分:制备功能异质界面以提高催化性能对开发高效电催化剂具有重要意义。基于此，通过选择性磷化，在泡沫镍表面生长类珊瑚状Ni2P@CeO2杂化纳米阵列。CeO2的“电子泵”效应，将导致电子从Ni2P侧转移到CeO2侧，并诱导界面区域电子重新分布。由于CeO2对含氧物种具有较强的亲和力，H2O分子会优先吸附在CeO2侧，并轻易地分解为OH*和H*。随后，得益于Ni2P相具有较低的H*吸附自由能，生成的H*通过外溢过程向Ni2P转移。因此，双活性位点的协同效应致使Ni2P@CeO2/NF电极表现优异的HER催化性能，在1MKOH溶液中仅需62mV下即可达到10mA/cm2，而且在100mA/cm2稳定运行100h无明显衰减。同时，前驱体Ni(OH)2@CeO2/NF由于相似的界面电子重分布效应，也表现优异的OER电催化性能，只需229mV即可实现10mA/cm2，甚至优于商用RuO2。最终组装的Ni(OH)2@CeO2/NF||Ni2P@CeO2/NF体系在碱性溶液中仅需1.53V即可达到10mA/cm2。此外，该电解池在复杂的碱性天然海水电解质中也表现优异的催化活性和耐久性。第四部分:将电子结构调节促进热力学与纳米结构促进反应动力学相结合，设计了杂原子Fe，F共掺杂NiO空心球(Fe，F-NiO)。得益于NiO晶格中引入Fe和F原子对Ni位电子结构的共同调控，OH*中间体(△GoH*)作为速率决定步骤，相较初始NiO(2.23eV)，Fe、F-NiO催化剂的吉布斯自由能在OER过程中显著降低至1.87eV，表明双原子掺杂可以显著提高其析氧反应活性。此外，态密度(DOS)结果证明Fe，F-NiO(100)的带隙较初始NiO(100)明显减小，更有利于提高电化学体系中的电子转移效率。得益于如此的协同效应，Fe，F-NiO空心球仅需215mV的析氧过电位即可达到10mA/cm2，同时也表现优良的电催化耐久性。Fe，F-NiO||Fe-Ni2P双电极体系仅需1.51V的电压即可达到10mA/cm2，而且连续工作时间达100h后仍能表现优异的电催化耐久性。此外，采用先进的硫化物氧化反应(SOR)取代缓慢的OER，不仅可实现节能制氢和有毒物质降解，还可带来额外的经济效益。第五部分:界面工程和阳离子掺杂工程是提高过渡金属基材料电催化性能的有效方法。采用简单水热法、低温磷化法，以泡沫镍为基底，制得Ce掺杂Co(OH)2纳米片/CoP纳米线的自支撑多级结构(Ce-Co(OH)2/CoP/NF)。Ce原子掺杂会导致晶体表面出现晶格畸变和大量的表面缺陷，从而产生更多的活性位点和更快的电荷传输。Ce-Co(OH)2与CoP之间的异质界面也会调节界面区域活性位点的电子结构，这不仅会在该区域产生大量的新活性位点，还可以将活性位点优化到最佳状态，从而获得更高的催化活性。得益于此，该复合材料电极显示更优秀的电催化活性，并可作为双功能电催化剂，在碱性电解质中同样表现优异的全解水性能，兼具良好的催化耐久性。此外，Ce-Co(OH)2/CoP/NF双电极电解池系统可在较低电压下实现阴极节能制氢，同时在阳极实现有机污染物的氧化降解或生物质升级转换。第六部分:调节金属-载体的界面相互作用是提高负载型催化剂电催化性能的有效策略。基于此，将Ni2P纳米颗粒锚定于B，N共掺杂类石墨烯纳米片表面(Ni2P@B，N-GC)，并探究B原子掺杂对该材料电催化HER性能提升机制。类石墨烯载体的二维开放多孔结构为Ni2P纳米颗粒提供了丰富的生长位点，并缓解颗粒间的团聚现象。具有独特给电子特性的B原子会调节碳原子的电子结构，进一步调节Ni2P与碳载体之间的相互作用，从而使Ni原子周围的有效电子密度增加。这种改进有利于加速质子转移，提高催化反应活性。结果表明，在酸性、中性和碱性溶液中，B原子掺杂的Ni2P@B，N-GC催化剂表现明显优于Ni2P@N-GC材料的HER性能。此外，组装的Ni(OH)2@B，N-GC||Ni2P@B，N-GC电解池具有良好的全解水性能，只需1.57V即可达到10mA/cm2，即使在复杂的天然海水电解质中，也表现优异性能。因此，B原子掺杂策略对HER电催化性能具有显著的增强作用。本研究为提高负载型材料的电催化性能提供了一种可参考的、有利的方法。收起

关键词 : 电解水制氢电催化剂铁系纳米材料界面工程电子结构优化

9. 隧道盾构施工扰动对既有桩基性能影响机理及控制技术研究

[学位论文] 伍天华北京科技大学 2023年博士导师: 高永涛共233页

摘要 : 盾构施工已成为我国城市地铁建设的主体技术。近年来，国内许多矿山的大断面井巷工程也开始推广使用这种先进的施工技术，但由于盾构技术本身存在着诸多“先天性”工艺缺陷，多种伴生风险的如影随形。盾构施工穿越桩基础所导致的地表建（构）筑物变形... 展开盾构施工已成为我国城市地铁建设的主体技术。近年来，国内许多矿山的大断面井巷工程也开始推广使用这种先进的施工技术，但由于盾构技术本身存在着诸多“先天性”工艺缺陷，多种伴生风险的如影随形。盾构施工穿越桩基础所导致的地表建（构）筑物变形破坏问题即是最常见的工程风险之一。特别是在城市隧道施工过程中，由于盾构施工卸荷，原土体与桩体间的受力平衡状态被打破、桩摩阻力下降，桩体的原有承载力即发生不可逆的下行改变，对地表既有建（构）筑物的稳定造成破坏性影响，从而导致盾构隧道施工造成地表既有建（构）筑物的“失稳”，并成为了常态。探索摸清盾构施工与临近桩体间相互影响的力学机理、制定出科学有效的技术手段，从根本上避免此类灾害的发生，一直是盾构施工界亟待解决的技术难题之一。本文以苏州地铁6号线盾构隧道穿越临近既有建（构）筑物桩基础为研究背景，采用理论分析、数值模拟、实验室模型试验、现场检测监测等综合研究手段，在对隧道盾构-土层-既有桩基的相互作用机理展开系统研究的基础上，依据所取得的理论和实验成果，制定出了具体的处治方案，在苏州地铁6号线盾构施工中得到了成功应用，隧道得以顺利穿越了临近既有建（构）筑物的桩基础。本文取得了如下创新性成果: (1)设计并构建了一套适用于模拟盾构施工对既有桩基扰动的试验系统，进行了实验室试验，实验结果直观并量化展现隧道盾构-土层-既有桩基的相互作用的演化过程，再通过对实验数据的有限差分分析，从实验-模拟角度揭示了其间的作用机理。基于清华大学土工离心室的(50g·t)离心试验机研究平台，设计并开展了隧道-土层-既有桩基相互作用土工离心模型试验(N=80g)，自行设计并制作了一套在高速离心条件下可真实准确模拟盾构掘进的隧道模型装置，并首次结合数字图像相关技术(DIC)，量化且可视化研究了盾构分步开挖全过程中，既有桩基的位移与内力、土层变形与孔压等各项性能指标以及既有桩基与周围土层间的渐进演化特性。通过FLAC3D6.0有限差分程序，考虑流-固耦合效应，选择高级弹塑性Cap-Yield(C-YSoil)土体本构模型，对数值模型参数反算分析，进一步探究了不同隧-桩水平净距条件下盾构掘进扰动对既有桩基性能影响机理，并分析了隧道开挖面的稳定性。 (2)提出了一种考虑多因素盾构施工土层扰动对临近桩基础侧向水平响应影响的简化解析计算方法，实现了对既有桩基的水平向力学特性行为的预测，计算结果与实验结果基本符合，从计算角度进一步揭示了隧道盾构-土层-既有桩基的相互作用机理。基于“二阶段”分析方法，以Mindlin基本解为基础，推导了多因素盾构施工在既有桩基轴线位置引起的附加总水平白由位移场的理论计算公式。根据梁单元和地基模型理论，构建了基于Timoshenko梁-Kerr弹性地基模型的隧道-土层-既有桩基相互作用力学机理分析模型，运用有限差分求解方法，推导了在不同边界条件下考虑桩基侧向土层扰动盾构掘进对临近桩基础侧向水平响应影响的简化解析计算方法。通过与有限差分程序、边界元程序、离心试验、现场实测结果综合对比分析，验证了所推导解析计算方法的可靠性和合理性，并系统地开展了相关参数的敏感性分析。 (3)提出并成功应用了一套以消除盾构施工对邻近既有桩基础破坏性影响的施工方法，通过采取改进同步注浆材料和工艺、科学调整MJS工法桩的布桩密度和成桩参数，实现了盾构开挖对临近桩体的“零”影响，取得了工程成功。针对隧道盾构-土层-既有桩基相互作用典型工程问题，结合离心试验、数值模拟及理论计算等多种手段所揭露的相互作用机理，从扰动源头弱化与扰动路径阻断的角度出发，提出了“盾构同步注浆材料及工艺改进+MJS工法桩分区预加固”的盾构近邻既有桩基施工扰动的安全控制方案，并通过现场试验与检测监测、MidasGTSNX数值模拟方法综合验证了处治方案的可靠性和工程实用性，并进一步判断了上述章节揭示的隧道-土层-既有桩基相互作用机理的正确性，为今后隧道-土层既有桩基相互作用工程施工设计提供了有益参考。收起

关键词 : 盾构隧道既有桩基桩基响应土工离心试验地基模型控制技术

10. 多功能DNA水凝胶的设计及其在组织修复与再生中的应用

[学位论文] 周莉平北京科技大学 2023年博士导师: 温永强共230页

摘要 : 现有的临床敷料功能单一，其缺乏具有持续吸收组织液，可定制形状，以及引导组织再生和恢复生理功能状态等特性，导致治疗慢性伤口仍然是再生医学的重大挑战。慢性伤口可导致皮肤结构完全受损，并伴有一系列症状，如持续炎症、活性氧(ROS)过度生产、疼... 展开现有的临床敷料功能单一，其缺乏具有持续吸收组织液，可定制形状，以及引导组织再生和恢复生理功能状态等特性，导致治疗慢性伤口仍然是再生医学的重大挑战。慢性伤口可导致皮肤结构完全受损，并伴有一系列症状，如持续炎症、活性氧(ROS)过度生产、疼痛、易感染、血管和周围神经病变等。本文基于慢性伤口微环境的复杂性，构建了四种不同类型的多功能DNA水凝胶敷料，并探究了其在糖尿病溃疡性伤口和三级烧伤伤口的应用。主要研究内容如下: (1)设计了海胶棉结构的多功能DNA水凝胶用于糖尿病感染性伤口。我们通过DNA单元和聚乙烯亚胺(PEI)动态交联，掺杂加热功能黑磷量子点，并负载原花青素(OPC B2)制备了海胶棉结构的OPC B2/PBCD水凝胶。敷料具有良好的抗氧化性，并能激活神经元转化为修复状态，加速皮肤神经和血管生成。此外，它能够募集骨髓细胞来激活适应性免疫反应促进毛囊和毛发再生。该敷料为临床引导组织再生提供了有效的方法。 (2)构建了类似创可贴结构的多功能DNA水凝胶以增强干细胞的干性，激活免疫途径指导烧伤创面再生。我们通过DNA单元、聚丙烯酰胺和L-抗坏血酸2-磷酸酯(L-A2P)的动态交联并负载脂肪间充质干细胞(Adipose mesenchymal stem cells)和冰片(bomeol)制备了M-pH-L-DNA水凝胶-A/b。该敷料能够缓解疼痛和瘙痒，促进巨噬细胞转化、血管生成和神经发生。此外，该敷料激活磷脂酰肌醇3''-激酶(PI3K)-Akt信号通路，有助于促进组织再生。该研究开启了烧伤创面治疗的级联模式，进一步推动了临床转化机制的深入研究。 (3)潜在的免疫排斥和可变细胞活力限制了干细胞的应用。基于此，我们设计了募集内源性干细胞增强旁分泌效应指导细胞分化的E7-P-b-DNA水凝胶/HGF用于糖尿病溃疡性伤口。我们利用DNA链段的可修饰性通过迈克尔加成反应将多肽E7修饰到DNA的5''端（E7-DNA链段）。然后，与紫甘薯(PSPA)、冰片、和DNA链段进行动态交联并负载肝细胞生长因子(HGF)形成E7-P-b-DNA水凝胶/HGF。该敷料能够募集内源性干细胞并激活旁分泌效应，诱导干细胞分化，促进糖尿病溃疡性伤口再生。该研究进一步推动了内源性干细胞生存、分化和修复慢性伤口机制的深入研究。 (4)考虑到生物屏障的产生导致活性物质无法穿透损伤组织。受蟹爪、鲨鱼倒钩槽结构和中国传统剪纸技术的启发，我们利用DNA链段的可设计性制备了结构优化、大变形的DNA水凝胶微针并负载多能毛囊干细胞外泌体(P-DNA gel MNs/H-EVs-hypoxia)。该敷料具有夹持性、稳定性、皮肤渗透性、大变形性和巨噬细胞趋化性。此外，该敷料能够激活免疫调节和有益的途径，促进神经发生和血管生成，减少病理性疼痛，实现高质量的愈合。因此，P-DNA凝胶MNs系统为临床转化提供了基础研究机制。收起

关键词 : 伤口敷料 DNA水凝胶免疫调节组织再生