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2025年第6期简介:《长沙理工大学学报(自然科学版)》

2026-02-04 16:04:29

《新材料・固废基胶凝材料》专栏

【编者按】

随着全球可持续发展战略的深入推进，以及我国 “双碳” 目标的明确提出，资源高效循环利用与绿色低碳转型已成为科技创新的核心驱动力，更是应对全球气候变化、缓解资源供需矛盾的必然选择。在此背景下，发展以大宗工业固体废弃物、城市垃圾及农业废弃物等为原料的固废基胶凝材料，不仅是对传统高能耗、高排放水泥基材料体系的重要革新，而且是破解固废处置难题、降低资源依赖、减少碳排放，进而构建 “无废城市”、推动循环经济高质量发展的核心支撑与关键环节之一。本期《新材料・固废基胶凝材料》专栏，旨在梳理该领域的最新研究进展，探讨固废基胶凝材料的科学内涵、技术瓶颈与未来前景。该研究的显著特色在于 “变废为宝” 的资源属性与环境协调性。与传统硅酸盐水泥相比，该材料体系研究的核心在于利用冶金渣、粉煤灰、煤矸石、尾矿、建筑垃圾以及生活垃圾等多元固废中的潜在胶凝活性组分，通过机械研磨活化、碱激发改性、微生物矿化等物理、化学或生物激活技术的精准调控，形成具有胶凝能力的水化产物。这不仅显著降低了对天然石灰石、黏土等一次性资源的依赖，更从源头上大幅削减了二氧化碳的排放，降低了固废堆存带来的土壤污染、占用耕地等环境负荷，发挥其适配道路工程、建筑结构、市政设施等场景的应用潜力，为建材行业从 “高碳依赖” 向 “低碳循环” 转型提供了切实可行的技术路径，真正实现了 “以废治废、协同处置” 的绿色目标。

当期专栏主编简介：

高英力，本刊编委，长沙理工大学教授，博士生导师，湖南省碳中和道路新材料工程技术研究中心主任，湖南省芙蓉学者 “特聘教授”。主持国家自然科学基金项目 3 项、省部级项目 10 余项；主持获中国公路学会科技进步一等奖 1 项和二等奖 2 项、湖南省自然科学奖 1 项；发表高水平研究论文 180 余篇，授权发明专利 21 项（转化 1 项），出版学术专著 4 部。

李文贵，新南威尔士大学教授，博士生导师，澳大利亚杰出青年基金和优秀青年基金获得者，主持澳大利亚研究理事会、澳大利亚工业与科技部等纵向项目 10 余项，发表高水平研究论文 200 余篇，担任 7 本国际期刊的主编、副主编或编委会成员。

李岳林，长沙理工大学特聘教授，湖南省芙蓉计划高层次人才。近 4 年来在建筑材料、环境、化学等领域发表 SCI 等高水平研究论文 10 余篇，主持 / 参与国家自然科学基金项目 2 项，作为骨干成员参与完成比利时科技部项目、中国 — 比利时国际合作项目 3 项。

01 封面文章

全固废碱激发胶凝材料稳定土性能及微观特性

引用格式：高英力，陈腾飞，李岳林，等。全固废碱激发胶凝材料稳定土性能及微观特性［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：1-10.

Citation：GAO Yingli，CHEN Tengfei，LI Yuelin，et al. Properties and microscopic characteristics of soil stabilized by full-solid waste alkali-activated cementitious materials［J］. J Changsha Univ Sci Tech（Nat Sci），2025，22（6）：1-10.

作者：高英力，陈腾飞，李岳林，李文贵

摘要：【目的】为实现可持续发展，利用工业固废（赤泥、电石渣、矿渣）制备用作半刚性基层结合料的胶凝材料，研发全固废碱激发胶凝材料稳定红砂土（full-solid waste alkali activated cementitious materials stabilizes red sandy soil，FSCMS）。【方法】研究不同结合料掺量（全文均指 “质量分数”）下的无侧限抗压强度、间接抗拉强度和水稳定性，利用 X 射线衍射、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜试验分析强度形成机理。【结果】当结合料掺量为 0%~20% 时，FSCMS 路用性能随着结合料掺量的增加而提高。当结合料掺量为 20% 时，养护龄期为 7 d 下的 FSCMS 的无侧限抗压强度、间接抗拉强度分别为 2.1、0.37 MPa，水稳定系数达到 0.67。这满足高等级公路对石灰粉煤灰基层材料的要求。赤泥、电石渣和矿渣在土体环境下因发生碱激发反应而生成的水化硅铝酸钙凝胶，通过孔隙填充和化学胶结作用显著改善了 FSCMS 性能。【结论】全固废碱激发胶凝材料应用于半刚性基层是可行的。本文研究成果可为工业固废在路面工程中的应用提供理论依据和技术指导。

02/

碳酸化改性影响钢渣安定性效果及其在人工鱼礁混凝土中的应用

引用格式：张景熙，丛浩然，李世博，等。碳酸化改性影响钢渣安定性效果及其在人工鱼礁混凝土中的应用［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：11-20.

Citation：ZHANG Jingxi， CONG Haoran， LI Shibo， et al. Effect of carbonation modification on steel slag stability and its application in artificial reef concrete［J］. J Changsha Univ Sci Tech （Nat Sci），2025，22（6）：11-20.

作者：张景熙，丛浩然，李世博，朱峻纬，赵恩赐，贾援，戴磊

摘要：【目的】探讨碳酸化改性对钢渣的安定性的影响，并研究钢渣的应用性能，为作为固废材料的钢渣在人工鱼礁建设中的应用提供参考。【方法】对钢渣粉进行微波 - 碳酸化和传统碳酸化处理，对比分析两种碳酸化处理方式对钢渣粉的安定性和力学性能的影响。研究不同掺量（全文中均为 “质量分数”）的钢渣粉对钢渣 - 矿粉 - 脱硫石膏三元固废胶凝材料体系及人工鱼礁混凝土的性能影响。【结果】本文利用微波 - 碳酸化技术对钢渣粉进行活化改性。在碳酸化钢渣、脱硫石膏、矿渣粉的掺量分别为 30.00%、10.00%、60.00% 时，三元固废胶凝材料体系的 28 d 抗压强度达到 20.74MPa，符合人工鱼礁的 C20 强度要求。【结论】微波 - 碳酸化技术可高效降低钢渣中的游离 CaO 的掺量，改善钢渣的安定性，同时提升胶凝材料体系的早期强度与耐久性。碳酸化钢渣基材料在人工鱼礁应用中展现出优异的力学适配性、经济性及环境友好性，为海洋工程低碳化与固废资源化提供了解决方案。

03/

冻融作用下改性 RAP自密实混凝土力学性能研究

引用格式：刘赫，徐健博，冯宇飞，等 . 冻融作用下改性 RAP 自密实混凝土力学性能研究［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：21-31.

Citation：LIU He， XU Jianbo， FENG Yufei， et al. Study on mechanical properties of modified self-compacting concrete with RAP under freeze-thaw cycle［J］. J Changsha Univ Sci Tech（Nat Sci），2025，22（6）：21-31.

作者：刘赫，徐健博，冯宇飞，闫志永，王志远

摘要：【目的】目前，天然骨料资源短缺。采用环氧树脂和基质沥青对沥青路面再生骨料（RAP）进行改性，以期促进 RAP 的资源化利用。【方法】测试 0.1 mm 和 0.2 mm 裹覆层厚度的改性 RAP 的吸水率和压碎值，采用快速冻融试验和单轴压缩试验来评价改性 RAP 自密实混凝土试样的抗冻性和应力 - 应变特性。【结果】环氧树脂和基质沥青均能改善 RAP 的吸水率和压碎值，RAP 和基质沥青改性 RAP 自密实混凝土试样的抗冻性能优于环氧树脂改性 RAP 自密实混凝土试样的，但环氧树脂改性 RAP 自密实混凝土试样的抗冻性能满足 F300 的性能要求。在冻融作用下，环氧树脂改性 RAP 自密实混凝土试样的力学性能优于 RAP 和基质沥青改性 RAP 自密实混凝土试样的；相较于 RAP 自密实混凝土试样，在冻融循环作用进行 300 次之后，0.1 mm 和 0.2 mm 裹覆层厚度的环氧树脂改性 RAP 自密实混凝土试样的峰值应力分别提高了 43.17% 和 50.63%。【结论】本文为 RAP 自密实混凝土的力学性能提升提供了一种新的思路和方法，能够有效促进 RAP 的资源化利用。

04/

基于物理与化学激发的废陶瓷粉水泥稳定碎石力学性能研究

引用格式：李雪连，洪潮，李岳林，等。基于物理与化学激发的废陶瓷粉水泥稳定碎石力学性能研究［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：32-45.

Citation：LI Xuelian， HONG Chao， LI Yuelin， et al. Mechanical properties of cement-stabilized macadam mixed with physically and chemically activated waste ceramic powder［J］. J Changsha Univ Sci Tech（Nat Sci），2025，22（6）：32-45.

作者：李雪连，洪潮，李岳林，黄妍，刘雨轩

摘要：【目的】提升废陶瓷粉的活性并评估其在水泥稳定碎石基层的应用可行性。【方法】本文采用物理与化学激发方法提升废陶瓷粉活性，利用激发后的废陶瓷粉部分替代水泥，并分析物理与化学激发对废陶瓷粉胶凝材料流动性和凝结时间的影响；制备废陶瓷粉水泥砂浆及水泥稳定碎石，并分析二者的力学性能。【结果】废陶瓷粉的掺入会降低胶浆材料的流动性并延长其凝结时间，而掺入经物理 / 化学激发的废陶瓷粉可促进胶浆水化进程并缩短其凝结时间。在掺入经物理 / 化学激发的废陶瓷粉后，水泥砂浆的抗压和抗折强度均有所提升，且经化学激发的废陶瓷粉砂浆性能提升幅度明显比经物理激发的大。当废陶瓷粉质量分数为 15%、水胶比为 0.4、龄期为 28 d 时，与未激发砂浆相比，经物理激发的砂浆抗压强度和抗折强度分别提高了 1.5% 和 1.1%；而经化学激发砂浆的则分别提高了 4.5% 和 2.2%。当废陶瓷粉质量分数为 5%~<15% 时，物理激发对高细度废陶瓷粉的适用性更为突出；当废陶瓷粉质量分数为 15%~20% 时，化学激发的增强作用更为显著，但需合理控制激发剂浓度。同理，对于废陶瓷粉水泥稳定碎石，物理激发可提高该混合料的密实度，化学激发虽可改善其结构但会略微增大孔隙。物理激发废陶瓷粉水泥稳定碎石的力学性能略有提升，而化学激发废陶瓷粉水泥稳定碎石的提升效果更为显著。当水泥质量分数为 6% 时，与未激发废陶瓷粉水泥稳定碎石相比，经物理激发的混合料 90 d 无侧限抗压强度和 90 d 劈裂抗拉强度分别增加 0.16、0.03 MPa；经化学激发的混合料对应强度分别增加 0.44、0.07 MPa。此外，当水泥质量分数为 5% 时，经物理 / 化学激发后的废陶瓷粉水泥稳定碎石，其 7 d 无侧限抗压强度满足高速公路水泥稳定基层的相关规范要求。【结论】采用经物理 / 化学激发后的废陶瓷粉部分替代水泥，可显著改善水泥砂浆和水泥稳定碎石的工作性能与力学性能，且化学激发废陶瓷粉的提升效果更优异。本文既可为实现陶瓷固废资源化利用和寻求水泥替代材料提供参考，又可为公路基层绿色低碳材料的选择提供依据。

【路面工程】栏目

05/

基于电场强度稀疏深度网络的结构裂缝三维检测方法

引用格式：侯兆军，方亮文，黄炜，等.基于电场强度稀疏深度网络的结构裂缝三维检测方法［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：46-58.Citation：HOU Zhaojun， FANG Liangwen， HUANG Wei， et al. Three-dimensional detection of structural cracks based on sparse deep networks of electric field intensity［J］. J Changsha Univ Sci Tech（Nat Sci），2025，22（6）：46-58.

作者：侯兆军，方亮文，黄炜，童峥

摘要：【目的】高速公路路面结构裂缝无损检测是支撑道路养护与交通运行安全的关键环节。现有基于探地雷达图像与深度神经网络的检测方法已取得一定成果，但在准确性与稳定性方面仍存在不足。本文以优化探地雷达智能检测性能为目标，重点解决路面结构裂缝检测的准确性与稳定性问题，为道路养护提供技术保障。【方法】提出了基于电场强度稀疏深度网络的路面结构裂缝三维检测方法——稀疏卷积探地雷达检测网络。首先，该方法直接以探地雷达三维电场强度分布为输入，并将其转换为三维体素张量。接着，三维体素张量依次通过 SparseNorm 模块、Dual模块及 Tri模块，提取电场强度分布中的路面结构裂缝特征。最后，将路面结构裂缝特征输入至分离式检测头，以预测路面结构裂缝的三维边界框。【结果】3条高速公路的数值试验结果表明，该检测方法在阈值为 0.3、0.5 时的平均精确率分别为 0.831 和 0.463，其准确性与稳定性均比图像检测网络的更优。【结论】以探地雷达电场强度分布为输入的稀疏深度神经网络为高速公路路面结构裂缝无损检测提供了一种高精自动检测方法。

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加速加载磨耗下沥青混合料表面纹理演变规律

引用格式：查旭东，赵敖宇，许文辉 .加速加载磨耗下沥青混合料表面纹理演变规律［J］.长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：59-73.

Citation：ZHA Xudong， ZHAO Aoyu， XU Wenhui. Evolution laws of surface texture for asphalt mixtures under accelerated loading wear［J］. J Changsha Univ Sci Tech（Nat Sci），2025，22（6）：59-73.

作者：查旭东，赵敖宇，许文辉

摘要：【目的】揭示沥青路面表面纹理与抗滑性能在行车荷载作用下的演变规律。【方法】制备 AC-13C（连续级配）、SMA-13（间断级配）及 PA-13（开级配）三种典型级配表面层改性沥青混合料的板块试件，采用小型加速加载试验系统模拟行车荷载对沥青路面的长期磨耗作用，并利用三维激光扫描技术结合传统抗滑性能测试方法，分析了沥青混合料的表面纹理和抗滑性能的动态演变过程。【结果】随着磨耗次数的增加，算术平均高度、偏斜度、峭度、均方根斜率、顶峰密度、折算峰高、折算谷深等表面纹理参数整体呈下降趋势，而最速衰减自相关长度、算术平均峰值曲率等整体呈上升趋势，这表明轮载磨耗作用使沥青混合料表面纹理逐渐向均质化演变；同时，沥青混合料的表面构造深度呈负指数函数持续衰减并逐渐趋于稳定，而摆值呈现快速衰减、短期回升、趋稳衰减三阶段变化，其中短期回升是表层沥青膜磨损引发表面纹理重构所致；三种沥青混合料的抗滑耐久性差异明显，其中 SMA-13的长期抗滑性能最佳；基于算术平均高度、算术平均峰值曲率、顶峰密度、均方根斜率等强相关纹理参数，建立了构造深度及摆值的多元线性回归预测模型，其调整决定系数均超过 0.8，相关性显著。【结论】研究成果可为沥青路面抗滑性能的设计施工、养护管理及准确预测提供可靠的参考依据。

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低冰点改性沥青胶浆流变性能影响因素研究

引用格式：何奎亮，郑剑飞，辛力，等 . 低冰点改性沥青胶浆流变性能影响因素研究［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：74-88.

Citation：HE Kuiliang， ZHENG Jianfei， XIN Li， et al. Study on factors influencing rheological properties of modified asphalt mastic with low freezing point［J］. J Changsha Univ Sci Tech（Nat Sci），2025，22（6）：74-88.

作者：何奎亮，郑剑飞，辛力，张建新，王浩安，张磊

摘要：【目的】低冰点填料对改性沥青胶浆流变性能影响的研究尚不成熟，制约了低冰点沥青路面性能的提升，本文旨在研究低冰点改性沥青胶浆流变性能的变化规律，为低冰点沥青混合料的工程应用提供理论指导。【方法】本文基于等体积置换法采用低冰点填料替换矿粉，制备粉胶比分别为0.8、1.0和1.2的低冰点改性沥青胶浆。随后，对沥青胶浆开展黏弹性能、高温性能、抗疲劳损伤性能和低温抗裂性能试验。【结果】低冰点改性沥青胶浆的黏弹性能、高温性能和抗疲劳损伤性能均随粉胶比的增加而改善，但低冰点填料劣化了沥青胶浆的低温抗裂性能。低冰点改性沥青胶浆的流变性能与基质沥青种类、改性剂种类及其掺量密切相关。其中，当粉胶比为1.2时，以 ₉₀^#基质沥青与3%SBS 星型改性剂制备的沥青胶浆在−12℃下的断裂挠度是以₇₀^#+3%SBS星型改性剂制备的沥青胶浆的1.21倍，但在60 ℃下的车辙因子仅是后者的77%。改性沥青胶浆流变性能随改性剂掺量的增加而改善，但其受改性剂种类的影响程度相对较小。【结论】低冰点填料可提升改性沥青胶浆的高温稳定性能和抗疲劳性能，但须权衡其对低温抗裂性能的负面影响。在实际工程应用中，应根据气候条件和路用性能的需求，合理选择基质沥青类型、改性剂掺量及低冰点填料配比，以实现低冰点改性沥青胶浆综合性能的平衡优化。

【新能源与储能】栏目

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面向移动端高并发场景的智能体协同调度与绿色计算优化

引用格式：王奕，张金帅，李燕，等。面向移动端高并发场景的智能体协同调度与绿色计算优化［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：89-100.

Citation：WANG Yi， ZHANG Jinshuai， LI Yan， et al. Agent collaborative scheduling and green computing optimization for mobile-side high-concurrency scenarios［J］. J Changsha Univ Sci Tech （Nat Sci），2025，22（6）：89-100.

作者：王奕，张金帅，李燕，钟玉滨，张泽国

摘要：【目的】针对电力移动应用高并发场景下区域性负载突发、终端能耗敏感与无效碳排放激增等问题，突破传统资源调度模型在动态预测、弹性伸缩与能效优化间的割裂局限。【方法】提出智能体协同的弹性-绿色优化框架：1）基于轻量化时空卷积网络并融合电力工单优先级与灾害因子，可实现 15 min 级负载预测；2）构建“监控、调度、能效”多智能体协同机制，通过动态权重函数可动态权衡延迟与碳排放目标；3）设计端云能效联合优化模型，集成电能使用效率（power usage effectiveness， PUE）分级部署机制、终端能耗感知调度模块及重试抑制中间件，解决移动端能耗敏感性与云端资源能效的耦合优化问题。【结果】本文方案在省级电网百万级并发验证中，其灾害期服务水平协议崩溃率降低至 4.7%，老旧终端的单请求平均能耗降低至 0.81 J，数据中心的 PUE 优化至 1.22。【结论】本文框架可为电力移动业务提供“弹性响应”“绿色低碳”相融合的资源调度新方案，为实现“节能减排”“双碳”目标和开展新型电力系统数字化建设提供有效技术支撑。

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质子交换膜燃料电池热管理技术的研究进展与展望

引用格式：周彩婷，赵晶，马永康，等 .质子交换膜燃料电池热管理技术的研究进展与展望［J］.长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：101-109.

Citation：ZHOU Caiting， ZHAO Jing， MA Yongkang， et al. Research progress and prospects of thermal management technology for proton exchange membrane fuel cells［J］. J Changsha Univ Sci Tech（Nat Sci），2025，22（6）：101-109.

作者：周彩婷，赵晶，马永康，钟梓勋，李传常

摘要：质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cells，PEMFCs）因其高效、清洁等优势，已成为氢能应用的重要载体，被广泛应用于交通、电力与储能领域。然而，若对 PEMFCs 在运行中产生的热量管理不当，将导致 PEMFCs性能衰减及寿命缩短。本文系统梳理了 PEMFCs热管理的研究进展，重点介绍了被动散热、液冷与空冷三类主要冷却策略的原理、优势及适用场景，并结合冷却流道设计、控制策略及新型结构材料的最新研究成果，深入分析各冷却策略在热均衡优化、能效提升及系统集成适配方面的应用潜力。研究结果表明，优化流道结构、引入智能控制算法及开发新型散热元件是提升 PEMFCs热管理水平的关键路径。本文展望了未来热管理技术向高效、智能、一体化方向发展的趋势，以期为 PEMFCs 的工程应用提供理论支撑与技术指导。

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基于田口方法优化双Savonius风力机立体阵型

引用格式：曾子涵，陈荐，谢喆，等 . 基于田口方法优化双 Savonius 风力机立体阵型［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）： 110-121.

Citation：ZENG Zihan， CHEN Jian， XIE Zhe， et al. A Taguchi-based optimization on three-dimensional array configuration of dual Savonius wind turbine［J］. J Changsha Univ Sci Tech （Nat Sci），2025，22（6）：110-121.

作者：曾子涵，陈荐，谢喆，蒋健，陈维，周立波，李聪，唐明珠

摘要：【目的】针对低风速区域对风能的高效利用需求，以适配低风速环境的Savonius风力机立体阵型为研究对象，开展多参数优化设计研究，旨在提高整体风能利用效率。【方法】结合三维计算流体力学仿真方法与田口试验设计方法，系统分析水平间距、水平夹角、垂直间距、旋转方向及初始相位角 5 个参数对双风力机系统平均功率系数的影响。【结果】垂直间距对系统功率系数的调控作用最为显著，其余依次为旋转方向、水平夹角、初始相位角、水平间距。多参数优化确定的理论最优参数配置使系统平均功率系数达 0.177，较单风力机的提升 6.5%。流场分析结果表明，垂直间距与反向旋转模式的协同作用可削弱尾流干涉，加速动量恢复，抑制负力矩区湍动能的增长，增强正力矩驱动效应，从而提高了整体风能利用效率。【结论】本文提出的 Savonius 风力机立体阵型，通过协同调控垂直间距与其他参数对系统的耦合效应，增强了系统稳定性，降低了风向不定对系统功率系数的影响；通过高效利用垂直方向空间，显著扩大了补风面积，为实际低风速区域的清洁能源规划及电力系统布局提供了有力的技术支撑。

【智慧交通】栏目

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时段区间阻抗下基于限时到达的行程鲁棒优化模型

引用格式：周和平，吴三浪 . 时段区间阻抗下基于限时到达的行程鲁棒优化模型［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：122-131.

Citation：ZHOU Heping， WU Sanlang. A robust optimization model for trips based on time-limited arrival under time-dependent interval impedance［J］. J Changsha Univ Sci Tech （Nat Sci），2025，22（6）：122-131.

作者：周和平，吴三浪

摘要：【目的】针对现有区间网络优化方法未考虑时段阻抗的差异，可能导致行程时间区间范围过大而失效的问题，本文考虑分时段阻抗的区间不确定性，提出一种基于限时到达场景的鲁棒行程优化模型。【方法】本文基于鲁棒偏差原理，针对传统两阶段建模方法的不足，提出了一种单一鲁棒优化模型构建方法，以降低计算复杂度并提升计算效率。首先，以最晚出发时刻为目标，考虑时间传播、时段连接、时段一致性、流量守恒等约束条件，构建了时段固定阻抗下基于限时到达的行程混合整数规划模型，并推导其对应的对偶模型。然后，将对偶模型与行程优化模型进行整合，建立时段区间阻抗下基于限时到达的行程最小最大后悔值优化模型。【结果】与固定区间阻抗下的传统优化模型相比，本文模型能显著缩小行程区间范围，在算例分析中，两个路网的行程区间范围及鲁棒成本均降低了 50% 左右，这表明本文模型能够提升优化结果的可靠性。【结论】本文提出的模型通过引入时段阻抗的不确定性，为限时到达场景提供了更可靠的行程优化方案，兼具理论意义与实际应用价值。

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不确定需求下基于两阶段鲁棒优化的接驳公交调度模型

引用格式：尹梦飞，柳伍生，肖娇妍，等。不确定需求下基于两阶段鲁棒优化的接驳公交调度模型［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：132-143.

Citation：YIN Mengfei， LIU Wusheng， XIAO Jiaoyan， et al. Two-stage robust optimization method for shuttle bus scheduling model under uncertain demand［J］. J Changsha Univ Sci Tech （Nat Sci），2025，22（6）：132-143.

作者：尹梦飞，柳伍生，肖娇妍，贵子凌

摘要：【目的】针对地铁线路中断导致乘客需求不确定的问题，考虑采用基本接驳公交 + 补充接驳公交的方式进行恢复。【方法】首先，采用不确定性集描述起讫点（origin-destination， OD）需求的波动，以最小化累积性能损失为目标，以接驳车辆数、载客量等为约束，构建基于两阶段鲁棒优化的接驳公交调度模型。接着，采用列与约束生成（column and constraint generation， C&CG）算法进行求解。最后，以北京市地铁 14 号线和 12 号线为算例进行试验。【结果】在不确定需求场景下，使用两阶段鲁棒优化模型得出的方案和基本接驳线路方案相比，可减少 16.6% 的累积性能损失和 14% 的接驳车辆数量，提高 20% 的服务范围；与确定性模型相比，本文模型降低了 6.3% 的累积性能损失，特别是在恶劣场景下展现出更强的适应性和稳定性。【结论】本文提出的基于两阶段鲁棒优化的接驳公交调度模型，能够有效应对地铁线路中断情况下乘客需求波动的问题，展现出更强的鲁棒性。

【防灾减灾】栏目

海底管道局部冲刷防护与修复方法研究进展

引用格式：朱晔慧，崔峻浩，谢立全。海底管道局部冲刷防护与修复方法研究进展［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：144-164.

Citation：ZHU Yehui, CUI Junhao, XIE Liquan. Research progress on protection and remediation measures for local scour of submarine pipelines［J］. J Changsha Univ Sci Tech (Nat Sci), 2025, 22(6): 144-164.

作 者：朱晔慧，崔峻浩，谢立全

摘要：近年来，海底管道局部冲刷日益加剧，安全运行需求凸显迫切。本文系统梳理并评述了当前防护与修复方法的研究进展。海底管道局部冲刷的防护与修复方法可分为主动、被动与促进管道自埋三类。主动方法通过调整管道附近的流场和渗流场来实现，包括浮式挑流结构、刚性导流板、仿生草、透水框架结构及刚性防护板等。主动方法灵活度高且大多兼具促淤功能，但因促淤效果受上游来沙制约，适用于新建管道的防护，以及在役管道既有冲刷坑的修复。被动方法通过提高海床土体的抵抗冲刷、渗流破坏的能力来实现，包括抛石、沙袋、软体排及土体改良等。被动方法技术成熟，但因其建设和维护成本高、对环境影响较大，适用于对由地形演变形成的管道悬跨开展修复，以及对长距离悬跨开展应急治理。促进管道自埋通过加速管道自埋过程，使管道在短期内埋入海床来实现，主要包括扰流板等方法。管道在自埋后可有效降低其发生冲刷的风险，但促进管道自埋方法对管道所在海域的水动力条件、海床条件、管道路由等均有一定要求，适用于以往复流为主、管道轴线与往复流方向近似成正交、管道沿线的水动力条件和底床性质基本一致的海域中的新建管线的防护。

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包砖夯土城墙病害特征及成因分析

引用格式：刘乃飞，李龙，吕冠贤，等.包砖夯土城墙病害特征及成因分析［J］. 长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：165-177.

Citation：LIU Naifei， LI Long， LYU Guanxian， et al. Defect characteristics and cause analysis of brick-clad rammed earth city walls［J］. J Changsha Univ Sci Tech （Nat Sci），2025，22（6）：165-177.

作者：刘乃飞，李龙，吕冠贤，杨蓓，宋战平

摘要：【目的】包砖夯土城墙是我国重要的历史文化遗产，探讨其病害特征及成因对开展保护修复工作具有重要意义。【方法】以西安城墙为背景，现场调研包砖夯土城墙病害特征，系统记录各类病害的位置、形态及发育程度，并采用数值模拟方法研究行人荷载、降雨和地震工况及材料劣化作用下城墙的病害成因。【结果】城墙主要病害包括开裂、鼓胀、不均匀沉降、剥蚀及盐析等，敌台转角等变截面处竖向裂隙占比超 80%，深度多在 0.5~2.0 m；外墙顶部 4 m 范围内砌体风化严重。在正常工况下，城墙可自稳，海墁最大拉应力约为0.26 MPa，行人荷载会加剧城墙顶部微裂缝发育。降雨导致内外墙均向城外偏移，最大偏移量分别为 0.26和0.17 mm。在地震作用下，地表 5 m 高度处上下墙体产生水平差异变形，中部易出现水平裂缝。当夯土劣化20% 时，墙脚剪应力接近强度极限，当夯土劣化 60% 时，内芯土最大沉降达 12 mm，顶部水平位移约 1 mm；砌体和基础劣化对城墙整体稳定性影响较小。【结论】包砖夯土城墙性能主要受夯土控制，降雨是降低其安全性的关键外因，地震则显著增加其倾覆风险。研究揭示了包砖夯土城墙的病害特征及成因，可为古城墙保护与修复提供科学依据。

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变形块体与非线性剪切界面的力学响应分析

引用格式：赵飞涛 .变形块体与非线性剪切界面的力学响应分析［J］.长沙理工大学学报（自然科学版），2025，22（6）：178-195.

Citation：ZHAO Feitao. Mechanical response analysis of deformed block and nonlinear shear interface［J］. J Changsha Univ Sci Tech （Nat Sci），2025，22（6）：178-195.