基于集料接触特性的沥青混合料抗车辙性能评价

基于数字图像技术对沥青混合料的粗集料接触点数与集料倾角进行了分析,采用沥青路面分析仪评价了添加不同沥青的AC-13F、AC-13C与SMA-13混合料的抗车辙性能,并以粗集料初始接触点数以及沥青软化点为变量建立了车辙深度预估模型,定义了用于级配选择的混合料最佳接触点数以及最小接触点数.结果表明:混合料的高温稳定性可以采用粗集料接触数量以及倾角变化量进行评价,沥青性能主要影响接触点与倾角的变化量;将接触点数量引入混合料的设计中作为级配选择的参考,可提高沥青混合料的抗车辙性能.     

橡胶沥青混合料SAC-13级配空隙率变化分析

在普通沥青的多碎石沥青混凝土(SAC)设计的基础上,以空隙率为研究变量,采用固定油石比,再微调级配的方式,深入对比了SAC-13级配变化的普通沥青和橡胶沥青混合料的空隙率影响规律.结果显示:对于普通SAC-13沥青混合料,油石比每增加0.5%,空隙率减小1%～1.5%,随着9.5～13.2mm粗集料含量增多,4.75～9.5mm粗集料含量减少,混合料粗集料间隙率呈递减之势;对SAC橡胶沥青混合料,建议9.5mm以上集料用量范围限定在30%～45%之间,4.75～9.5mm集料用量范围限定在20%～40%之间,且4.75mm以上粗集料总用量应达到60%以上,2.36～4.75mm集料含量不宜高于10%,且不宜使用过多矿粉;同样目标空隙率下,SAC-13橡胶沥青混合料的粗集料掺量应略低于普通沥青混合料;SAC-13橡胶沥青混合料中当2.36～4.75mm集料含量达到8%以后,随着该档料用量的增加,空隙率增幅明显高于普通沥青混合料,需严格控制此档料含量.     

沥青混合料表面构造水平及分布特性预测模型

为了在设计阶段评价和预测沥青混合料表面构造水平及其分布特性,运用提出的沥青混合料表面构造水平及分布特性二维图像测试方法,测试了具有不同设计参数的沥青混合料不同波长处的表面构造水平.研究了设计参数对沥青混合料表面构造水平的影响规律,结果表明,随着空隙率、集料粒径的增大,沥青混合料表面构造特征波水平值增大;而随着沥青饱和度、集料级配分形维数,及截面上单位面积内集料方向角正弦值、集料规则度、集料间接触长度的增加,沥青混合料表面构造特征波水平值降低.在此基础上,建立了基于设计参数的沥青混合料表面构造水平及分布特性预测模型,并通过试验检验了该预测模型的准确性,结果表明该模型可准确预测沥青混合料表面构造水平及其分布特性.     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价研究

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

基于接触应力集中的沥青路面抗滑性能评价

为了给抗滑表层沥青混合料级配设计提供参考,基于高精度压力胶片测试技术,开展不同搓揉时间下的胎/路接触应力分布特性研究。通过2种粗集料2种类型沥青混合料的对比,研究轮胎作用下沥青路面的抗滑性能衰减规律;并从接触力学的角度建立沥青路面抗滑性能评价指标。结果表明:轮胎与路面接触应力呈现显著的非均匀分布,主要包括有效接触面积与应力集中效应。初始状态下胎/路有效接触面积与应力集中主要与级配设计有关;而在搓揉过程中,随着路面构造的二次圧密与粗集料磨耗,有效接触面积持续增加,应力集中减少;应力集中分布度指标可以较好描述应力集中效应。分析表明,轮胎接触应力集中与路面摩擦系数呈现良好的线性关系。试验证明,骨架密实型级配与优质粗集料均有利于提高沥青路面抗滑耐久性能;而级配的影响更显著,磨耗层设计中应当给以重视。     

采用离散元方法评价集料的骨架结构

为了从细观结构角度深入研究骨架型沥青混合料集料的受力特征,在离散元程序PFC3D内,采用多球相互重叠的方法描述粗集料颗粒的三维不规则形状,并建立了考虑级配特征的集料混合物生成方法.按照集料粒径由大到小的顺序,在PFC3D中对各档集料进行了虚拟的逐级填充,并定量分析了各粒径集料对逐级填充后混合物中集料间隙率、集料之间的接触点数量、接触力等参数的影响.结果表明:集料混合物中,较粗集料受到的接触力大于较细集料;在较粗集料的混合物中,加入大于2.36 mm的较细集料有助于增加集料混合物的接触点数量,降低较粗集料所承担的接触力;粒径4.75～9.50 mm集料对接触点数量的增加最为显著;4.75 mm是骨架型沥青混合料的关键粒径.     

粗细级配混合料抗永久变形能力评估

通过沥青路面分析仪 (APA)车辙试验 ,探讨精细级配沥青混合料的抗永久变形能力 ,并从沥青混合料体积结构与沥青膜厚度的角度对试验结果进行分析 .试验与分析结果表明 ,对于悬浮密实型结构的沥青混合料 ,粗集料空隙率与粗集料级配和混合料抗永久变形能力之间没有必然联系 ;细集料空隙率与细集料级配密切相关 ,影响混合料的设计沥青用量 ,从而对混合料抗永久变形能力产生显著影响 ;沥青膜厚度是影响混合料抗永久变形能力的主要因素 ,在超载作用条件下 ,沥青膜厚度和细集料空隙率对沥青混合料抗永久变形能力的影响尤为显著     

一种基于分形理论的骨架密实型抗车辙级配检验方法

为解决抗车辙级配设计问题,基于分形理论,通过理论分析及大量试验和计算,提出了一种骨架密实型抗车辙级配检验新方法.该方法应用分形理论,采用粗、细集料的粒径分布的分形维数、粗集料的分形空隙率、细集料在粗集料中的分形体积等指标,利用MATLAB自编程序对沥青针入度和粒径分形维数D进行双元曲线回归得到的沥青混合料动稳定度的经验公式进行级配检验,计算检验过程简单,解决了混合料级配设计的盲目性,是一种行之有效的方法.     

基于数字图像处理技术的沥青混合料运动特性

为了分析沥青混合料在碾压成型过程中分布不均匀的原因,利用数字图像处理软件,分别处理AC-13型沥青混合料振动每30s的试件剖面,进而得到13.20mm、9.50mm、4.75mm、2.36mm这4档集料随时间变化的分布情况。研究结果表明:在AC-13型沥青混合料碾压成型过程中,13.20mm集料的运动趋势随时间变化最为明显,在水平和竖直方向均做上下左右的往复运动,且整体运动幅度较大,对沥青混合料的均匀性影响最大;9.50mm的集料随时间变化的运动趋势较缓和,整体运动方向与13.20mm集料大体一致,对沥青混合料的均匀性有影响;相比以上2档集料,4.75mm档和2.36mm档集料随时间变化的运动趋势都不是很明显,它们的重心基本上都集中在剖面的中心位置,说明这2档集料整体上分布的较为均匀,对沥青混合料的均匀性影响很小。     

基于二维图像处理方法的沥青混合料砂浆厚度谱研究

为研究沥青混合料的砂浆厚度组成规律,考虑集料间接触的最薄弱方向,提出了一种基于最短接触距离原则的沥青混合料砂浆厚度计算方法。采用高精度二维扫描仪获取混合料二维切片图像,定义沥青砂浆由沥青以及粒径小于等于1.18mm的细集料组成,并利用MATLAB相关图像处理方法进行混合料砂浆空间结构分析。提出平均砂浆厚度、砂浆厚度谱的众数及集中度指标,并对其进行统计分析。针对6种不同类型的混合料,研究不同压实次数、沥青种类、最大公称粒径以及级配类型等因素对其砂浆厚度的影响。结果表明:提出的方法适用于分析沥青混合料的砂浆厚度组成规律;砂浆厚度谱用对数正态分布模型进行拟合的效果较好;随着压实次数的增加,平均砂浆厚度及厚度谱众数均存在最小值,而砂浆集中度则存在峰值,说明过压会破坏砂浆的稳定状态,合理选择压实次数十分重要;较小的集料最大公称粒径、悬浮密实型结构以及改性沥青混合料对应的平均砂浆厚度更小,砂浆也向更小的厚度上集中,其集中度更高;级配类型和最大公称粒径的影响最为显著,沥青种类对厚度谱的集中度也有较为显著的影响,压实次数的影响虽然不大但也呈现出明显的规律性。     

矿料强嵌挤骨架密实级配的PFC2D数值试验研究

为了充分优化矿料级配,应用PFC2D构建了矿料密实度和加州承载比(CBR)的数值试验方法,在可靠性验证的基础上,分析了合成粗集料、合成细集料、粗细混合集料的密实度和CBR变化规律,提出了矿料强嵌挤骨架密实级配,并对其力学性能进行了室内试验验证.结果表明:19～31.5mm集料、9.5 ～ 19mm集料和4.75～ 9.5 mm集料3种规格粗集料的最佳质量比分别为70∶20∶10、60∶30∶10、60∶20∶20和50∶30∶20,2.36 ～4.75mm集料、0.6 ～2.36mm集料和0.6mm以下集料3种规格细集料的最佳质量比为38.5∶16.5∶45、33∶22∶45、36∶24∶40和30∶30∶40,粗细混合集料的最佳比例为65∶35;由矿料强嵌挤骨架密实级配组成的级配碎石的CBR值和抗压强度分别为规范级配的1.16倍和1.12倍以上,证明该级配具有良好的力学性能.     

基于卷积神经网络的钢渣砂图像识别及图像变化规律

钢渣安定性检验是实现钢渣安全资源利用的关键,针对钢渣安定性检测方法的效率低且受到取样代表性不足的问题,提出一种基于卷积神经网络的钢渣砂图像分类模型SE-ConvNeXt。该分类模型针对钢渣砂的图像特征,在ConvNeXt网络中添加通道注意力机制SE-Net（squeeze and excitation network）。相比于原ConvNeXt和其他卷积神经网络模型,SE-ConvNeXt的收敛速度更快,训练过程更稳定,准确率更高。实验数据集采集于蒸汽处理前后的钢渣砂图像,钢渣砂的粒径为4.75-2.36mm和2.36-1.18mm。分别使用两个粒径的钢渣砂图像训练网络,并分析钢渣砂图像变化规律。模型预测两个粒径的钢渣砂图像数据集准确率分别为92.5%、94%,且两个粒级的钢渣砂图变化规律相似,随着蒸汽陈化时间的增加,变化程度逐渐变小,随后图像变化程度趋于稳定。分析粉化率的变化规律,钢渣砂粉化率变化规律与钢渣砂图像变化规律具有相关性,蒸汽处理的钢渣砂可通过钢渣砂图像评价体积安定性。     

沥青混合料均匀性影响因素的研究

基于数字图像处理技术，对沥青混合料均匀性影响因素定量地展开研究．研究结果表明：随着集料公称最大粒径的增大，沥青混合料均匀性逐渐变差；集料中4．75胁这档集料比2．36胁这档集料对沥青混合料均匀性影响要显著得多；混合料中含油量和成型时的压实功对沥青混合料均匀性有一定的影响；成型温度对沥青混合料均匀性的影响，不是主要体现在混合料中集料的分布状态上，而是表现在混合料的空隙率变化上．     

不同林型兴安落叶松林土壤团聚体及其有机碳特征

【目的】团聚体是土壤结构的基本单元,其对有机碳的保护作用是稳定土壤碳库的重要机制。采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨林型对兴安落叶松林土壤团聚体的分布、稳定性及有机碳含量的影响,为兴安落叶松林的可持续经营、碳汇功能提升提供参考。【方法】在内蒙古大兴安岭兴安落叶松原始林内,依据不同林型(草类-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林)设置28块30 m×30 m的样地,以距地面0~10 cm、≥10~20 cm、≥20~40 cm和≥40~60 cm分层取土样,测定土壤理化指标、不同粒径土壤团聚体及有机碳含量;基于单因素方差分析、相关分析和逐步回归分析方法,分析各林型间土壤团聚体各特征值的差异,以及各土壤理化指标对土壤团聚体分布、稳定性及有机碳含量的影响,筛选对各林型土壤团聚体有显著影响的主导因子。【结果】①兴安落叶松林土壤团聚体含量以粒径≥0.250~2.000 mm团聚体占比最高,且表层(0~10 cm)含量显著大于其他各层;各林型土壤大团聚体(粒径≥0.250~2.000 mm)含量大小表现为杜鹃-兴安落叶松林>草类-兴安落叶松林>杜香-兴安落叶松林,林型对20 cm以下土层各粒径的团聚体含量影响显著。②兴安落叶松林表层(0~10 cm)土壤的团聚体稳定性较高,其平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著大于其他各层,但各林型间无显著差异;稳定性指标在各林型间的显著差异主要发生在≥40~60 cm土层,杜鹃-兴安落叶松林土壤团聚体的稳定性较好。③各林型土壤团聚体有机碳含量由多到少依次为粒径≥0.250~2.000 mm团聚体、粒径<0.053 mm团聚体、粒径≥0.053~0.250 mm团聚体,各粒径均表现出杜香-兴安落叶松林的土壤团聚体有机碳含量最高;不同林型各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土层深度增加而递减,递减速率随粒径大小依次减小,且具有明显的表聚特征。④土壤总有机碳是各林型粒径<0.053 mm和≥0.250~2.000 mm团聚体的共同主导因子,而粒径≥0.053~0.250 mm团聚体的主导因子因林型不同而存在明显差异。【结论】兴安落叶松林土壤团聚体及其有机碳含量均以大团聚体为主,林型对土壤团聚体的粒径分配和稳定性具有一定影响,其中,≥0.250~2.000 mm团聚体含量以杜鹃-兴安落叶松林的最高,<0.250 mm团聚体含量和各粒径土壤团聚体有机碳含量均以杜香-兴安落叶松林的最高。土壤理化性质对土壤团聚体的形成和稳定具有一定影响,不同林型的土壤团聚体主导因子存在差异;有机质是粒径≥0.250~2.000 mm土壤团聚体的主要胶结物质,而金属氧化物有利于<0.250 mm土壤团聚体的形成,土壤水分和养分含量高的酸性土壤有利于兴安落叶松林土壤大团聚体的形成和土壤结构的稳定。     

基于XCT扫描图像的混凝土粗骨料二维细观形态

混凝土中粗骨料的微细观形态特征对混凝土宏观力学性能具有重要影响.基于边长为20 mm的混凝土立方体试件的XCT(X-ray computed tomography)扫描图像,通过构建的规则程度指标、凹凸程度指标对骨料二维形态特征进行了研究.结果表明:可选择长宽比、椭圆相似度、棱角度三个参数来有效表征粗骨料二维形态特征;通过对大量骨料二维投影进行形态指标统计分析,发现长宽比、椭圆相似度、棱角度的数值分别主要集中在区间(1,3)、(0.8,1)、(1,1.1)内,且三者之间满足二次多项式分布.研究结果可为混凝土粗骨料三维形态表征研究提供基础参考.     

带钢表面缺陷图像小波融合方法

采用两个CCD图像传感器在多种采集方式下获得不同缺陷图像,运用小波变换法对缺陷图像进行融合,结合带钢表面缺陷特征对融合算法和规则进行了探讨,并对融合后的缺陷图像质量进行评价.实验结果显示了小波融合方法的优越性,该方法能更全面、更准确、更大限度地获得缺陷图像信息,解决了单一CCD缺陷采集模式下存在的缺陷特征丢失问题,为后续的缺陷识别与分类提供有效、可靠的数据支持.     

青海省祁连山三河源地区景观空间格局定量分析

通过对青海省祁连山三河源区1999年和2006年两期的Land-sat TM遥感影像进行人机交互式解译,获取了研究区景观类型数据,在GIS支持下编制了研究区景观类型图.在此基础上选取斑块大小、斑块数、景观分离度指数、香农多样性指数等主要景观格局指数定量分析了研究区景观格局特征,通过分析各景观指数变化反映研究区1999年至2006年间景观格局的变化规律.结果显示1999年至2006年研究区景观格局向多样化,破碎化趋势演进,景观空间格局受人类活动的干扰在增强.     

基于大数据的分布式中压配电网空间负荷分配方法研究

分布式中压配电网空间负荷分配涉及的数据量较大,当前分配方法通常为经验法或简单类比法,分配结果不可靠,无法达到用户要求。为此,提出一种新的基于大数据的分布式中压配电网空间负荷分配方法,在GIS平台上完成对空间信息的提取,将经数字化处理后的配电网空间地图分割为若干层,针对各子空间求出用户密度因素。对规则条件进行判断,选择能够使规则产生最佳效应的规则推理,针对能够被添加至当前规则集合中的所有节点,求出启发式函数的值,对全部路径节点信息素浓度进行更新,以获取配电网电力负荷元胞转换规则,确定各空间适于发展各类负荷的程度。以大数据为基础,通过全局最优分配法实现分布式中压配电网空间负荷分配。实验结果表明,所提方法分配结果佳,能够满足用户要求。