DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 设备整机的设计 4.1. 整机功能逻辑设计 本文所论述的机械设备整体设计思路需从产能的提升、功能的完整、操作的简便、成本的控制及结构和程序的优化等多方面综合考虑，其整机的设计思路尤为重要，稳定可靠的机械结构是保证设备持久工作，降低故障率的关键所在。 为了达到以上所述的设计目的，本文提出的基于弹簧增压机构的电缆外护套环切机械设备如图2所示，包括：设备钢构机架及外围防护壳体、主进给传动系统、移载刀架、弹簧增压机构、电动恒力夹紧卡盘、人机交互界面及电气控制系统。 其中为了满足承载机械负荷的需要及机械电气元件与作业人员的物理隔离需求，设备采用Q235钢构的机架本体及1.5 mm厚度的碳钢钣金作为外围防护的壳体，碳钢材料的表面均做热喷塑处理以长期防锈，其中外观壳体采用白色塑粉装饰。人机交互除了触控屏作为参数调试调整，还留有旋转式急停按钮、设备运行指示灯和设备待机指示灯。 本文提出的整机功能逻辑有如下所述：试验工程师将所需制样电缆截取100 mm ± 5 mm长度放置于卡盘中心。试验工程师通过手持遥控器控制卡爪的张开与收紧，到达指定夹紧力矩后，卡爪即停止工作(为防止过度加力将电缆挤压形变过大，而超过刀片直径所能允许的峰谷差，故采用控制卡爪力矩的方式调节其夹紧力，即本文所述的电动恒力夹紧卡盘，每次夹紧以到达特定力矩为停止电机的工作信号)。设备工作前，试验工程师必须关闭安全门，安全门采用单层钢化玻璃，如在工作中有杂质脱离，可防止其飞离工作区。 设备启动后，首先自动完成机构程序回零，初始化设备状态，通过激光测距测得电缆实际安装高度，卡盘以80 r/min的速度顺时针旋转。主进给传动系统带动移载刀架靠近电缆，到达水平位置A后，弹簧增压机构下降至电缆端面以下5 mm处，随后主进给传动系统带动移载刀架中速逼近电缆至水平位置B，将速度降为低速，此时主进给传动系统以低速持续工作，因电缆外护套为凹凸不平的非真圆截面，圆刀片会首先切入凸面外护层，随后通过弹簧的不断增压加力，将刀片切入电缆的非金属护套。据实际试验所得，当弹簧加力至96 N时，带R0.05刀尖钝度的圆刀会切断其内的金属护套，故为提高刀具的使用寿命，在弹簧加力至某特定值时，将触发回程开关，主进给传动系统即时停止进给工作，反向退刀至水平位置B。弹簧刀机构下降1 mm，重复如上所述的切入工作，完成后，机构退离卡盘，卡盘停止旋转，设备运行指示灯灭，设备待机指示灯亮时，试验工程师即可打开安全门取出圆环制样 图2. 设备结构图 薄片和废料。 4.2. 具备弹簧增压机构的切刀系统设计 本文设计的切刀系统由垂直位移机构、弹簧增压机构、切刀更换模块组成(如图3所示)。其中垂直位移机构的应用主要在于控制弹簧刀的高度调节，分为机械零点、第一工作高度位置、第二工作高度位置、负极限位置等。通过激光测距传感器检测至电缆的安装高度后，垂直位移将降低弹簧刀的高度至第一工作位，完成第一步环切后，垂直位移机构再降低弹簧刀的高度至第二工作位，完成两步环切后，垂直位移机构将返回零位。本机构还设计其具备自我保护的功能，如若未检测到样品高度或样品高度过低都不会启动工作，防止发生意外机械碰撞事故。 垂直位移机构带动切刀上下位移调整高度位置，其上的弹簧增压机构也随着刀具位移微调，本文设计的弹簧增压机构必须具备足够强度的结构主梁，并用滚珠导向器对刀具直线导向，滚珠摩擦系数低，且模块式的结构利于维护和安装。弹簧增压机构使切刀具备一定的压缩性，从而自适应电缆外护套环切过程中电缆的非真圆外形，切刀会被施加足够的压力以切透外被层，且不足以切穿钢铠，所以切刀会沿着钢铠外形轨迹行走，因本机构中，样品做旋转运动，切刀做简谐运动，所以切刀所运动的位移差即是电缆的非真圆度，当然也受到夹持时的偏离旋转中心距离的影响。 图3. 机构实物图 4.3. 恒力矩电动夹紧卡盘的传动设计 恒力矩电动夹紧卡盘的传动原理如图4所示，其主要由卡盘旋转机构和电动恒力夹紧机构组合而成，卡盘旋转机构通过同步带传递旋转力矩，将三相异步电动机的输出力矩通过摆线针轮减速机机械放大后传递给连接卡盘的传动轴。 传动轴具备足够的机械稳定性，能承受传递运动过程中所产生的交变载荷，其上下又有可同时承受轴向力和径向力的交叉滚子轴承支撑。可承受因同步带张紧所带给传动轴的侧向力。当三相电机旋转时，其所输出的力矩被多级放大，最后可带动卡盘做低速旋转运动。 电动恒力夹紧机构的组成主要用于力矩反馈和输出动力的交流伺服系统、齿轮减速机构、传动机构等组成，其主要实现的目的是通过交流伺服系统完成卡盘的自动夹紧与放松，通过齿轮减速机构，将电机输出轴的旋转运动转换成卡爪的自向心直线运动，为保证安全可靠的操作过程，则采用大速比的减速机构。恒力夹紧机构的自适应感应模块均采用交流伺服系统的力矩控制，通过合适的夹紧力配比，可完成在夹紧后样品最小化的变形，从而大幅提高本设备的可靠性。 图4. 机构原理图
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user: 5. 弹簧增压机构在本机械设备中应用的技术特点 本文所述的机构采用纯机械结构，结构稳定，性能可靠，整个机构的设计前提是提高其使用的稳定性，因为切刀随着外护套旋转切入时，会不断的进行简谐运动，从而对导向机构的使用寿命有较高要求，本文所述的机构导向为内循环式的滚珠式直线滑动机构，市场上因其突出的可靠性而应用广泛，且后期维修方便。 本机构是采用弹簧随其压缩所增大的压力使刀片逐渐切入外护层的机械结构，到位后被常开型金属接近传感器感应，切刀再利用弹簧自复位，并在设计中增加两路传感开关，如其一失效，后留有备用感应开关，使机构的安全性能大大的提高。 机构中的结构配件均采用碳钢制成，具有强度高，刚性足等优点，并对其表面电镀铬防锈美化，整体工业美感充分，材料规格市场要求不高，能够有效的节约成本，且加工工艺简单，制作容易，可以大批量生产，外观镀铬后，做简单的防锈处理，易于存放。并且零配件的设计均采用统一规格化的设计方法，互换性较高。
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user: 6. 外护套环切机械的应用 通过本文对面向基于弹簧增压机构的电力电缆外护套环切机械的设计介绍，完成了机械装置实物的制作，并且最终完成了整体结构的设计。 随后，在实际的工作环境中，对此机械设备进行了实际测试并且与传统人工切割效果进行对比。本装置最终的样品制作如图5所示，其设备配件如图6所示，设备配件用于刀片的损耗更换所用，在与传动人工切割的方法进行对比，本文设计的机械装置过程便捷且效果优异，样品制作时间过程短，同时取样优质，安全性高。达到《GBT 2951.11-2008电缆绝缘和护套材料通用试验方法第11部分通用试验方法——厚度和外形尺寸测量——机械性能试验》所规定的样品制作要求。 图5. 样品图片 图6. 配件图片
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user: 7. 结语 为了解决电力电缆样品检测所带来大量工作量的问题，本文研制了一种基于弹簧增压机构的电力电缆外护套环切装置，以提高试验工程师制作外护套薄片制样的工作效率，并且保证制样过程中的安全性。本体提出的机械装置可靠性高，易于生产，设备对试验工程师的操作要求较低，可适用于110 kV及以下电力电缆的外护套薄片制样，对电力电缆检测行业的高效化作业具有很重大的意义。
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user: 摘 要 本文采用黑龙江某工厂脱销过程中产生的废脱硝催化剂作为原料，每次取15 g废脱销催化剂，在高压釜中用氢氧化钠作浸出剂，研究氢氧化钠用量、浸出温度、浸出时间、液固比对浸出率的影响。实验结果表明：控制氢氧化钠用量为18 g，浸出温度140℃，浸出时间5 h，m(H 2 O)/m (催化剂) 6.7:1，搅拌速度为200 r/min时，钒和钨的浸出率都达到100%。 关键词 :氢氧化钠，高压浸出，废脱销催化剂 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 如今随着时代的发展，人们对能源的需求越来越广，而这里面绝大部分能源需求来源于煤炭，由于煤炭是一种低品质燃料，它的直接使用必然会造成一系列的环境污染问题。煤炭燃烧会产生氮氧化物，而现如今NO X 的处理是当下环境污染的一个重大难题，《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)规定，从2014年1月1日开始，针对一些重点区氮氧化物排放不超过100 mg/m 3 ，非重点地区的不超过200 mg/m 3 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。现如今工业上处理氮氧化物的主要方法是选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction， SCR)脱硝技术 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]，这项技术的重点就是催化剂，目前企业主要使用的催化剂类型是V 2 O 5 -WO 3 (MoO 3 )/TiO 2 系列 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]。TiO 2 作为基材，V 2 O 5 作催化剂，WO 3 (MoO 3 )作为活性助剂，但是在催化剂的使用过程当中通常会因为粉尘和一些K、Na、As等元素而出现失活的情况，因此在国内这些催化剂的寿命一般在3年左右 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]。金属钒、钛、钨是脱硝催化剂中的主要成分，占催化剂总体的80%以上 [ 14 ]，在目前还不能找到有效降低这几种金属用量的方法，导致目前催化剂的生产成本比较高。近几年废SCR催化剂的数量是越来越大，并且属于危险固废，若直接填埋势必会对环境造成污染，再之，其中的金属钒、钛、钨的价值都很高，对其回收势在必行。本文先对废脱销催化剂中的钒和钨进行浸出研究，采用氢氧化钠作浸出剂在高压釜中反应，探究出废脱销催化剂中钒和钨的最佳浸出条件。
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user: 2. 实验 2.1. 原料制备 本实验原料采用的是黑龙江某公司的废脱销催化剂，将废脱销催化剂放入破碎机中破碎，然后取少量废催化剂送样ICP检测，检测结果经过计算得出各主要元素含量(质量百分比)，见表1。 Table 1 Main components of spent denitrification catalysts V W Al Ca Mg S K Si 0.26 1.71 1.83 2.42 0.17 1.93 0.42 4.4 表1. 废SCR催化剂中主要元素含量% 2.2. 实验原理与方法 废脱硝催化剂中的钒和钨大部分是以氧化物的形式存在，在高温高压的条件下添加强碱氢氧化钠，此时钒和钨都会与碱发生反应生成可溶性的钒酸盐和钨酸盐从而溶于溶液中，溶液中发生的主要反应如下所示： V 2 O 5 + 2 NaOH = 2 NaVO 3 + H 2 O WO 3 + 2 NaOH = Na 2 WO 4 + H 2 O Al 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaAlO 2 + H 2 O SiO 2 + 2 NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O 实验方法：将废脱销催化剂在低温下干燥，之后用破碎机破碎；称取一定量的废脱销催化剂放入高压釜中，控制一定的液固比，加一定量的氢氧化钠，经过高温高压浸出，过滤之后，将滤液稀释送ICP检测钒和钨的含量从而得出浸出率。 2.3. 浸出条件实验 探究NaOH用量时取15 g废催化剂放入高压釜中，调节初始温度为160℃，m(H 2 O)/m (催化剂)为6.7:1，反应时间为6 h，搅拌机转速200 r/min，随后调节NaOH加入量为18 g、17 g、16 g、15 g、14 g，做5组实验，将得到的浸出液经过过滤、稀释之后送去ICP检测W、V含量，最后计算出不同氢氧化钠加入量条件下W和V的浸出率。 在研究浸出温度对W、V的浸出影响实验时取15 g废催化剂放入高压釜中，调节初始浸出时间为6 h，m(H 2 O)/m (催化剂)为6.7:1，NaOH加入量为18 g，搅拌机转速200 r/min，调节温度为140℃、120℃、105℃，做3组实验，将得到反应溶液经过过滤、稀释之后送去ICP检测W、V含量，最后计算出不同浸出温度条件下W、V的浸出效率。 在研究浸出时间对W、V浸出影响实验时取15 g废催化剂放入高压釜中，调节初始反应温度为140℃，m(H 2 O)/m (催化剂)为6.7:1，加入的NaOH量为18 g，搅拌机转速200 r/min，做反应时间为2 h、3 h、4 h、5 h的4组实验，将得到的浸出液送去检测W、V含量，最后计算出不同浸出时间条件下W、V的浸出效率。 探究m(H 2 O)/m(催化剂)对实验影响时取15 g废催化剂放入高压釜中，调节初始浸出时间为5 h，实验反应初始温度为140℃，NaOH加入量18 g，搅拌机转速200 r/min，改变液固比，将得到的浸出液送去检测W、V含量，最后计算出不同液固比条件下W、V的浸出效率。 2.4. 实验结果检测 在探究某一个因素对浸出结果的影响时得到的几组浸出液，用移液管吸取浸出液放入容量瓶中稀释，每次取1 mL浸出液放入100 mL容量瓶中稀释定容，再将容量瓶中的溶液送去ICP检测W、V的含量，然后通过一定的计算得出不同实验条件下W、V的浸出率。W、V的浸出率的计算公式如下所示： w 1 = c 1 × v 1 × n 1 × 10 − 3 m 1       w 2 = c 2 × v 1 × n 1 × 10 − 3 m 2 W 1 ：V浸出率(%)。 W 2 ：W浸出率(%)。 C 1 ，C 2 ：送检溶液中V、W浓度(ug/mL)。 V 1 ：浸出液溶液体积(mL)。 n 1 ：送检溶液稀释倍数。 m 1 ：15 g废催化剂中含有的V的质量(mg)。 m 2 ：15 g废催化剂中含有的W的质量(mg)。
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user: 3. 实验结果与分析讨论 3.1. NaOH使用量对W、V浸出率的实验影响 由图1我们可以知道：随着氢氧化钠用量的增加，W、V的浸出率在随着NaOH加入量的增加而增加，直到NaOH加入量达到18 g时，W、V的浸出结果都是最佳，均为100%。从实验原理中可以看出 图1. NaOH使用量对W、V浸出率的影响 钒和钨主要是和氢氧化钠发生反应，增加氢氧化钠用量可以提高氢氧化钠与废催化剂接触反应的概率从而钒和钨的浸出率升高。从图中可以看出NaOH加入量应选择18 g。 3.2. 反应温度对W、V浸出率的影响 图2. 实验反应温度对W、V浸出的影响 由图2我们可以了解到：W、V的浸出率在随着反应温度的升高而增大，当反应温度为140℃时，W、V的浸出效率都达到最佳，均为100%。这是因为随着温度的升高，液固两相间的传质速率增大，反应物的活性增加使得钒、钨的浸出反应向更加剧烈，反应也进行的更加彻底从而使得W、V浸出率增加。从图中可以看出最佳的反应温度应控制在140℃。 3.3. 浸出时间对钒、钨浸出率的影响 图3. 浸出时间对W、V浸出的影响 由图3可以看出：W、V的浸出效率随着浸出时间的延长而增大，最后趋于稳定，并且当反应时间达到5 h时，废SCR催化剂中W、V全部被浸出，考虑到节约问题，反应时间应选择5 h。 图4. m(H 2 O)/m(催化剂)对W、V浸出的影响 3.4. m(H 2 O)/m (催化剂)对W、V浸出效率的影响 从图4中我们可以看出：W、V的浸出效率随着m(H 2 O)/m (催化剂)的增大出现先增后减的趋势，当m(H 2 O)/m (催化剂)增至6.7/1、10/1时，催化剂中的W、V全部被浸出。W、V浸出率随m(H 2 O)/m (催化剂)改变而出现这种变化主要是应为m(H 2 O)/m (催化剂)比较低时，溶液的粘度大使得反应物的扩散速率降低从而导致W、V浸出率低。当m(H 2 O)/m (催化剂)继续增大时，溶液粘度下降，分子扩散更容易从而使得W、V的浸出率增大。在m(H 2 O)/m (催化剂)继续增大时，W、V浸出率反而下降，造成这种现象的原因可能是反应物浓度下降从而导致活性降低。从考虑成本的角度看，m(H 2 O)/m (催化剂)最好选择6.7/1。
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user: 4. 结论 当取15 g废催化剂作为原料时，通过实验我们可以得到，在搅拌机转速为200 r/min，反应温度为140℃、反应时间5 h、NaOH加入量为18 g、m(H 2 O)/m (催化剂)为6.7/1的实验条件下W、V的浸出率都达到了100%。 该实验为废脱销催化剂的综合利用提供了理论依据，同时也为废脱销催化剂提供了一种有效的处理途径。 目前该实验只是针对废脱销催化剂中的钒和钨的浸出，并且浸出效果比较理想，后面可以继续研究将浸出的钒和钨进一步转化成合格产品工艺。
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user: 摘 要 本文通过对元祝明撰，潘瑛续，明刘节校补，明万历二十一年涂时相重刻版《声律发蒙》的文本形成源流探究，总结出其与车万育《声律启蒙》通行本的关系，并对《声律发蒙》的地位予以揭示。通过对两部书的文本逐节比较，最后从对偶、典故、教化意义、是否出韵四个方面得出两个文本各自的特点，并进行举例说明。 关键词 :声律发蒙，声律启蒙，研究 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 2. 祝明撰涂刻本《声律发蒙》和车本《声律启蒙》文本比较 二者同宗却异流，文本上存在着许多不同的地方。通过对比二者的内容，虽然不能从中直接获得两者的承接关系以及所有可能呈现出来的音韵变化，但是通过比较可以更加明显的了解此两本书的特点，从而使实际运用更加方便，同时若以后能够发现新版本的《声律发蒙》，亦可作为研究资料。下面，以车本《声律启蒙》的上下两卷(上下平声)以及祝明撰涂刻本《声律发蒙》的一二卷(上下平声)的文本进行对比，这是由于今体诗用韵都是依照平水韵，而且限用平声韵( [ 6 ]， pp. 11-14)。比较、掌握此部分，有助于我们研读唐以后的诗歌，学习诗歌写作。 2.1. 对偶 从韵对的意义上来看，车本《声律启蒙》较祝明撰涂刻本《声律发蒙》对偶更加严谨、鲜明。如上平五微中，后者为“岁晚独怜归国梦，秋寒谁念寄边衣？”，而前者为“夏暑客思欹石枕，秋寒妇念寄边衣。”“夏”对“秋”、“暑”对“寒”比 “岁”对“秋”、“晚”对“寒”好。再如下平二萧中，后者为“麦穗对禾苗”，前者为“密穗对新苗”，“麦”对“禾”较之“密”对“新”更为妥帖。但是这其中也有不甚合意处，例如上平六鱼中前者为“奉璧蔺相如”而后者为“完璧赵相如”这句对应的前半句为“分金齐鲍叔”，鲍叔牙为春秋时齐国人，而蔺相如为战国时赵国人，因此以国别相对更为妥当。 从格律上来看，两本书在一字对、二字对、三字对中多为严对；在五字对、七字对以及更多字的韵对上以宽对居多。例如：在上平五微第三节中《声律启蒙》中有“出使振威冯奉世，治民异等尹翁归”，其平仄形式为：仄仄仄平平仄仄，仄平仄仄仄平平；在《声律启蒙》中有“野水自添田水满，晴鸠却唤雨鸠归”，其平仄形式为：仄仄仄平平仄仄，平平仄仄仄平平。此两句处于同一位置，但是除韵脚相同外，两者的平仄形式不同，但都属于宽对。 2.2. 典故 在这一方面，《声律启蒙》较《声律发蒙》对典故运用的更多。在同一节的相同位置，如果有完全不同的情况出现，则《声律启蒙》中的大多为含有典故、历史人物或名胜的韵对，而《声律发蒙》大多为一般名物。例如：上平七虞中后者为“色丽对形癯”而前者为“李白对杨朱”。下平六麻中后者为“远鸥浮水净，轻燕受风斜”，前者为“设桥偏送笋，开道竟还瓜。”这句含有两个典故，一为南朝宋的郭原平，为偷笋者创造方便，偷笋者感到惭愧，于是不再偷其笋。此典故出自《南史·郭原平传》：“宅上种竹，夜有盗其笋者，原平遇见之，盗者奔走坠沟。原平乃于所植竹处沟上立小桥令通，又采笋置篱外，邻里惭愧，无复取者。”二为描述晋代的桑虞为偷瓜者开辟道路的，偷瓜者非常惭愧，于是将偷来的瓜送还给他。这个典故出自《晋书·桑虞传》：“虞有园在宅北数里，瓜果初熟，有人逾垣盗之。虞以园多棘刺，恐偷见人惊走而致伤损，乃使奴为之开道。及偷负瓜将出，见道通利，知虞使除之，乃送所盗瓜，叩头请罪，虞乃欢然尽以瓜与之。”这样的典故，书写的是故事，传达的却是与人为善的道理，有利于对诵读者产生教化作用。 2.3. 教化意义 中国社会的传统伦理道德以儒学为核心，十分注重社会教化，正所谓“人君之治，莫大于道，莫盛于德，莫美于教，莫善于化”( [ 7 ]， p. 111)车本《声律启蒙》较祝明撰涂刻本《声律发蒙》教化意义更为明显。不仅体现在如上文中典故的直接引导，更体现在文法正对的应用中，例如下平十二侵中，后者为“宰我对曾参”而前者则为“闵损对曾参”，将“宰我”替换为“闵损”，二者同为孔子的学生，同被列为“四科十哲”。《论语》中有：“德行：颜渊，闵子骞，冉伯牛，仲弓。言语：宰我，子贡。政事：冉有，季路。文学：子游。”从中可以看出闵损的德行是受到赞赏的，至于宰我，孔夫子言：“朽木不可雕也，粪土之墙不可圬也。”二者相较，高下立现。下平七阳中，《声律启蒙》为“尧对舜，禹对汤”，而《声律发蒙》中则为“幽对纣，禹对汤”，可见《声律启蒙》更强调正面榜样的垂范作用。 2.4. 出韵 通过比较，在《声律启蒙》中出韵的字，在《声律发蒙》中不出韵，或者更为精确，例如《声律启蒙》五微第三节“声对色，饱对饥。虎节对龙旗”中，“饥”“旗”二字属四支和五微，而这样放入五微中就显得不够精确。在《声律启蒙》中，对应的句子为“声对色，瘦对肥，虎节对龙旂”，其中“肥”“旂”都是五微。十二文第三节：“鸟翼长随，凤兮洵众禽长；狐威不假，虎也真百兽尊。”“尊”字本属十三元，却用于十二文中，而《声律发蒙》中则为“鸟翼长随，凤可谓众禽之长；虎威不假，狐难为百兽之君。”“君”为十二文。下平三肴第三节“藜杖叟，布衣樵。北野对东郊”中，“樵”字本属二萧，却用于三肴中，而《声律发蒙》中该句为“喧戏蝶，舞潜蛟，北野对东郊。”“蛟”字为三肴。下平九青第一节“红对紫，白对青。渔火对禅灯”中，“灯”字本属十蒸，却用于九青中。在《声律发蒙》中该句为“红对紫，白对青，执辔对扬舲”，“舲”确属下平九青。我们读此类书籍时，不可盲从，需要认真谨慎对待。 通过对比，我们很难说孰优孰劣，两个文本各有特色，各有所长。《声律启蒙》更加明白晓畅；《声律发蒙》在押韵方面更为准确。同时这种对比是建立在《声律启蒙》的上下两卷与《声律发蒙》的前两卷对比的基础上，因此其优劣更不可一言以蔽之。
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user: 3. 总结 通过对《声律发蒙》文本形成源流的探究，以及相关学者的说法，可以发现两个文本是同宗异流的关系；通过对两本书文本内容的比较研究，可以发现它们具有共通性，也有各自的特色。各地兴起国学教育，对于韵对类书籍的研究显得非常重要。陈来教授认为：蒙学读物的主要功能有二，一是伦理教训，一是文化启蒙( [ 8 ]， p. 434)。我们现在也非常需要这类读物。《声律启蒙》虽然已经被大众所熟知，但是与其同出异流的元祝明撰，潘瑛续，明刘节校补的《声律发蒙》还鲜为人知，其四声全包，广含106平水韵，更是声律类蒙学读物的首创之作，其地位十分重要作用。
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user: 声明 引用的《声律发蒙》文本皆源于：元祝明，撰，潘瑛，续，明刘节，校补，明万历二十一年涂时相重刻版《声律发蒙》五卷本(北京图书馆藏)。
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user: 摘 要 钒作为“现代工业的维生素”，应用领域广泛，钛白废液是生产钛白粉过程排放的酸性废水，其中含有钒、钪等稀有金属。因此本文以钛白废液为原料，P507为主萃剂，研究了氯化钠用量、pH值、震荡速率、震荡时间、P507与磺化煤油配比对钒萃取率的影响。结果表明：在pH值为1.7，氯化钠用量为100 g/L，震荡速率为220 rad/min，震荡时间为3 min，P507与磺化煤油配比为1:4，O/A为1:1的条件下，钒的单级萃取率为47%，经三级萃取后，钒萃取率大于99%。 关键词 :钛白废液，P507，NaCl，协同萃取，钒 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 钛白粉的生产方法主要包括硫酸法、氯化法和盐酸法，我国主要采用硫酸法工艺，钛白废液是制备钛白粉时排放的酸性废酸 [ 1 ] [ 2 ]。工业上每生产1 t钛白粉要产生浓度为20%的废酸5~6 m 3 和浓度为2%~6%的酸性废水50~80 m 3 ，废酸中除含有铁(Fe 2+ ， Fe 3+ )和酸外，还含有一定量的钒、钛、硅、镁、钙等 [ 3 ] [ 4 ]。钒属于稀有金属，具有延展性，广泛用于钢铁冶金、石油化工、电子技术、国防工业、化工催化等各个领域，被称之为“现代工业的维生素” [ 5 ] [ 6 ]。 近年来，从酸性溶液中提取回收低浓度钒已经进行了大量的研究，主要采用溶剂萃取法 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。熊璞等人研究了P507-N235混合萃取剂分离石煤酸浸液中钒与铁的工艺，经研究表明，采用0.4 mol/L P507，0.8 mol/L N235为萃取剂，磺化煤油为稀释剂，pH = 1.7，萃取时间5 min，A/O = 5/1，经4级萃取，钒萃取率可达98.36%，该过程钒的单级萃取率较低 [ 10 ]。谌纯等人从含钒石煤中萃取钒，在盐酸浓度为2 mol/L，钒浓度为1.82 g/L的模拟酸浸液，在有机相N235体积浓度为20%，萃取时间为2 min，萃取温度为25℃，相比O/A = 1/2情况下的钒单级萃取率为83.93%，三级逆流萃取钒总萃取率为98.37% [ 11 ]。而从钛白废液中提取回收钒的相关研究较少。 因此，本文利用P507萃取剂从钛白废液中提取钒，通过研究氯化钠用量、溶液pH值、震荡速率、震荡时间、P507与磺化煤油配比等条件对钒萃取的影响，以优化钛白废液萃取回收钒的工艺参数。
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user: 2. 试验 2.1. 试验原料及仪器 钛白废液取至河南某地，通过ICP-AES分析其中元素组成和含量，其化学成分分析见表1。 Table 1 Chemical composition of waste water titanium dioxid H 2 SO 4 Fe Al Ti V Sc 198.6 g/L 23.95 g/L 3.32 g/L 2.31 g/L 116 mg/L 15 mg/L 表1. 钛白废液成分分析 由表1可知，钛白废液中钒浓度为116 mg/L，同时也含有微量的稀有金属钪。 试验过程中使用的试剂均为分析纯，主要包括P507、氢氧化钠、氯化钠、磺化煤油等萃取药剂，以及用于检测钒浓度的硫酸、磷酸、硫酸亚铁铵、高锰酸钾、尿素、亚硝酸钠、二苯指示剂等分析药剂，药剂均购至南京化学试剂股份有限公司。试验溶剂均为蒸馏水。 试验仪器：SHA-B水浴恒温振荡器、PHS-3C型精密pH计。 2.2. 试验方法 首先取25 mL钛白废液于烧杯中，使用NaOH溶液调节pH值，然后加入2.5 g固体NaCl搅拌并溶解完全。将此溶液与25 mL的P507与磺化煤油的有机相混合于250 mL容量瓶中，将容量瓶放入振荡器中往返震荡3 min，震荡结束后于分液漏斗中静置，两相分离后得到萃余液。采用硫酸亚铁滴定法分析检测钛白废液和萃余液中的钒浓度，钒的萃取率可表示为： a = ( m − n ) / m × 100 % (1) a——钒萃取率(%)，m——钛白废液中钒含量(mg)，n——萃余液中的钒含量(mg)。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. pH值的影响 在氯化钠用量为10 g/L，震荡速率为170 rad/min，震荡时间为5 min，P507与磺化煤油配比为1:4的条件下，考察钛白废液pH值对钒萃取率的影响，结果如图1所示。 图1. 溶液pH值对钒萃取率的影响 由图1可知，随着钛白废液初始pH值的升高，钒萃取率呈先升高后降低的趋势。pH值从1.5提高到1.7，钒的萃取率由30%增加至37%，pH值从1.7增加至2.0时，钒的萃取率显著下降，此时萃取过程会产生有机相乳化现象，影响萃取分离。因此，选择合适的pH值为1.7。 3.2. 氯化钠的影响 在pH值为1.7，震荡速率为170 rad/min，震荡时间为5 min，P507与磺化煤油配比为1:4的条件下，考察氯化钠用量对钒萃取率的影响，结果如图2所示。 由图2可知，不添加氯化钠时，钒的单级萃取率仅为16%，随着氯化钠用量的增加，钒的萃取率先是增加后降低。当氯化钠用量从75 g/mL增加至100 g/mL时，钒的萃取率从20%提高至37%，说明氯化钠的添加具有协同萃取的效果，有利于钒的回收。继续提高氯化钠后，氯化钠溶解不充分，溶液中存在固体小颗粒，导致萃取有机相的乳化和钒损失。因此，合适的氯化钠用量为100 g/mL。 图2. 氯化钠浓度对钒萃取率的影响 3.3. 震荡速率的影响 在pH值为1.7，氯化钠用量为100 g/L，震荡时间为5 min，P507与磺化煤油配比为1:4的条件下，考察震荡速率对钒萃取率的影响，结果如图3所示。 图3. 震荡速率对钒萃取率的影响 由图3可知，震荡速率对钒萃取率的影响明显，随着震荡速率的增加，钒的萃取率先增加后降低，当震荡速率为220 rad/min时，钒萃取率为37%。合适的震荡速度有利于萃取有机相和钛白废液的充分混合，提高钒的萃取率。如果震荡速度过大，易引起有机相的乳化，导致钒萃取率降低。因此，合适的震荡速率为220 rad/min。 3.4. 震荡时间的影响 在pH值为1.7，氯化钠用量为100 g/L，震荡速率为220 rad/min，P507与磺化煤油配比为1:4的条件下，考察震荡时间对钒萃取率的影响，结果如图4所示。 图4. 震荡时间对钒萃取率的影响 图5. 有机相配比对钒萃取率的影响 由图4可知，随着震荡时间的延长，钒萃取率呈现先增加后降低的趋势。当震荡时间为3 min时，钒的萃取率达到47%。合适的震荡时间，有利于钛白废液中钒与有机相的萃取反应，继续提高震荡时间，有机相出现乳化和钒损失现象。因此，选择合适的震荡时间为3 min。 3.5. 有机相配比的影响 在pH值为1.7，NaCl用量为100 g/L，震荡速率为220 rad/min，震荡时间为3 min的条件下，考察有机相配比对钒萃取率的影响，结果如图5所示。 由图5可知，随着P507与磺化煤油配比的增加，钒萃取率先增长后趋于平缓。当其配比从1:10提高至1:4时，钒萃取率从24%提高至47%。继续增加配比至1:1，钒萃取率为49%，综合考虑钒萃取率和药剂消耗，选择P507与磺化煤油的合适配比为1:4。 3.6. 萃取级数的影响 在pH值为1.7，NaCl用量为100 g/L，震荡速率为220 rad/min，震荡时间为3 min，P507与磺化煤油配比为1:4的条件下，考察萃取级数对钒萃取率的影响，结果见图6。 图6. 萃取级数对钒萃取率的影响 由图6可知，随着萃取级数的增加，钒萃取率先增长后趋于平缓。采用1级萃取时，钒萃取率为47%。采用3级萃取时，钒萃取率达到99%。采用4级萃取时，几乎100%的钒被萃取。综合考虑钒萃取率和药剂消耗，选择萃取级数为3级。
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user: 4. 结论 利用P507-磺化煤油作为萃取钛白废液的有机相，在pH值为1.7，氯化钠用量为100 g/L，震荡速率为220 rad/min，震荡时间为3 min，P507与磺化煤油配比为1:4的条件下，钒的单级萃取率可达到47%，经3级萃取后，可将钛白废液中99%的钒萃取回收。值得注意的是，过高的溶液pH值，氯化钠用量，震荡速度和时间均会导致萃取有机相乳化，导致钒损失和萃取率降低。
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user: 摘 要 由学堂在线和清华大学在线教育办公室共同研发的雨课堂，能够最大限度释放教与学的能量，真正做到以学生学习为中心，为“互联网+”时代下的传统课堂教学改革指明了方向。通过对《结构力学》课程雨课堂教学模式的探索实践，结果表明雨课堂授课模式能够构建智慧教学环境，受到绝大多数学生的欢迎，能在很大程度上提升学生学习的积极性和自主性。 关键词 :雨课堂，结构力学，智慧课堂 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着现代教育信息技术的快速发展，大学教育教学领域正在经历着巨大变革，无论是教学观念还是教学思想都朝着一种全新的方式发展。以慕课、网络课堂、微课、翻转课堂等为代表的“互联网 + 教育”模式在大学教学中得到极大推广应用，使得教育与信息技术两者之间得到有机融合。特别是随着4G和当前5G网络信息技术的迅速发展及移动终端设备的广泛普及，为互联网技术走进课堂，推动教学模式的变革和创新，为传统课堂向数字化、智能化方向发展提供了技术支持。 结构力学是土木工程专业的一门必修基础课，其在土木工程专业人才培养中的重要性无需赘言。当前，以培育学生应用力学素养为目的的工科基础力学课程受到越来越多的关注。工程教育在卓越工程人才培养方面表现出的理念、人才结构、知识体系、培养模式的不适应 [ 1 ]，2016年“新工科”的概念应运而生，2017年2月和4月，教育部分别在复旦大学和天津大学召开了综合性高校和工科优势高校的新工科研讨会，相继形成了“复旦共识”和“天大行动”，实现了新工科建设从概念到内涵、行动及方向等多个方面的体系化，新工科建设也成为了我国新时期高等工程教育改革的指导方针。新工科建设必将强化具有独立自主知识产权的设计和研发能力，力学作为工科专业的基础，这就要求工科从业人员除了应具备扎实的力学计算和分析能力，更要具备工程创新设计能力。显然传统的力学授课模式很难满足这一新时代的要求，亟需变革。 雨课堂教学模式的出现为学生构建了一种智慧教育模式，为高等学校教育教学模式提供了一种新的可行的方案。作者将其应用于结构力学课程的教学实践中，探索雨课堂授课模式的应用方法、研究分析其实践效果，总结提升学生学习体验和学习效果的实现途径和方法。
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user: 2. 雨课堂及其特征 “雨课堂”是由学堂在线和清华大学在线教育办公室共同研发的一款教学软件，2020年5月已升级到4.2版 [ 2 ]。“互联网+”背景下的“雨课堂”将复杂的信息技术手段融入进PowerPoint和微信中，在课外预习与课堂教学之间建立了沟通桥梁，让课堂互动永不下线。使用雨课堂，教师可以将带有MOOC视频、习题、语音的课前预习课件推送至学生手机，师生能够及时沟通反馈；课堂上实时答题、弹幕互动，为传统课堂教学师生互动提供了完美解决方案。雨课堂科学地覆盖了课前–课上–课后的每一个教学环节 [ 3 ]，为师生提供完整立体的数据支持。正如清华大学于歆杰教授所说，雨课堂让学生、教师和管理者知道学习是如何在课堂内外发生的，有助于实现数据驱动的教与学，帮助教师在提升教学艺术的同时，实现科学教学和教学科学 [ 4 ]。
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user: 3. 基于雨课堂的结构力学教学实践 3.1. 传统结构力学教学和考核模式 未采用雨课堂授课模式前，结构力学课程一直采用PPT + 板书的当前流行授课模式，总课时为64~80课时。每节课一般先进行理论讲解，然后进行3~4道例题的讲解和分析，并在课后布置2~3道课后习题作业以期让学生巩固课上所学知识点和内容。根据教学大纲，该课程为考试课，采用过程考核(30%) + 期末测试考核(70%)的考核方式，过程考核包括平时考勤(10%) + 平时作业考核(20%)。 传统的教学模式以教师的主动讲授和学生的被动接受为主要特点，通过教师语言的论述和PPT等教学工具的应用和演示来实现知识的传授。在这种“满堂灌”的教学模式下，教师是主动者、支配者，学生则是被动者和服从者。这种教学模式教师至多能对学生的整体学习状态有感性认识，很难做出定量预测，更是难以掌握每个学生个体的学习动态。平时考核也很难体现学生平时具体表现情况，最后只能通过一次期末考试决定最终成绩，对于那些课程表现差的学生就往往于事无补了，只能下次重修。如果在教学过程中就能提前对这些预警学生进行关注，相信对这部分学生后期课程的学习能够起到很大督促作用。 3.2. 基于雨课堂的结构力学教学和考核模式 传统的以教师为中心的课堂教学模式除了上述缺陷之外，还忽视了学生自身对知识的看法和心理发展的正常需求，严重束缚了学生学习的积极性、主动性和创造性。“雨课堂”则能够很好的打破学习时间、空间的限制，能够让学生和教师实现实时互动，更重要的是“雨课堂”能够实现教师对学生的学习情况的实时监督检查，对学生的学习状态和对教学过程中出现的问题能够进行课后总结，并且形成教学日志，同时能够为今后的教学改革提供了数据分析依据和理论基础。 图1. 基于雨课堂智慧教学环境的课堂教学活动设计 作者于2018年春季学期开始在中国海洋大学土木工程专业和工程管理专业结构力学等课程中进行了应用实践，通过逐渐摸索，逐步熟悉了雨课堂的使用方法和应用环境。基于雨课堂的智慧教学环境的课堂教学活动设计如图1所示。传统教学中所采用的PPT并不需要重新制作，教师只需在此基础上适当删减教学内容和形式。如图2所示，可以将部分基础知识点放入课前推送PPT中，而将复杂的知识内容在课堂上进行讲解。课前推送PPT中还可插入MOOC等各种网络教学视频，也可插入教师语音讲解，帮助学生学习。课上只要有网络，教师开启雨课堂授课模式，学生通过扫码或者课堂暗号签到并进入课堂。课堂中学生对教师讲解中PPT不理解的地方，可以通过“不懂”按钮进行反馈，课间或者习题练习过程中教师可以及时查看反馈，若是点“不懂”的PPT比较多，教师可以及时有侧重的再次补充讲解。PPT中可以插入选择、判断、主观题等对学生对刚刚讲解过的知识点掌握情况进行考察，如图3所示。通过学生答题情况的结果反馈，可以了解学生对相关知识点的掌握程度，对掌握不佳的知识点可以再次进行有重点阐述。课堂中还可安排分组讨论等活动，任务完成后挑选部分小组进行结果演示和讲解，同时也可开启弹幕等让全班同学进行讨论，最后教师进行汇总点评。课后学生可以通过客户端随时进行复习、查缺补漏，对不懂得地方亦可通过“报告老师”和教师随时保持交流。教师也可给学生推送与课上知识点相关的视频等，以帮助学生扩展见闻。如在第二章几何组成分析和第三章内力图绘制中，课后分别推送了如图4所示的PPT，以加深学生对链杆概念、内力与变形之间的关系的理解。 图2. 课前推送课件 图3. 测试题及结果汇总 图4. 课后推送课件
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user: 4. 基于雨课堂的结构力学教学效果及总结 五个学期的结构力学“雨课堂”授课模式受到了学生的一致好评，学生在学习体验反馈问卷中给出了很好的评价，如图5所示。学生们普遍认为“雨课堂”授课模式加强了他们在课前、课后学习的自主性，基于雨课堂的结构力学授课真正实现了智慧教学。学生的学习积极性大大提高，学习整体平均成绩和及格率较以往都有了一定提升。 需要注意的是这种授课模式对教师提出了更高要求，教师无论是课前、课中及课后都要比传统课堂花费更多的时间和精力去关注学生的学习动态，反馈学生的问题。另外需要注意的是，“雨课堂”只是一种教学工具，要想真正持久的调动学生的学习热情，更重要的还是要在教学组织和教学内容上下功夫，这也是需要长期不断努力不断改进的地方。 图5. 雨课堂授课班级及学生评价 雨课堂后台的教学日志还为教师提供了大量的数据，为今后的教学改革和数据挖掘提供了真实有效的数据和依据。如何更好的利用“雨课堂”教学软件，为学生提供更好的课堂体验是我们下一步教学改革的目标。
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user: 摘 要 针对高速公路路基拓宽差异沉降控制问题，本文依托于某实体拓宽工程，建立了拓宽路基有限元分析模型。首先，评价了常规密度填料下的拓宽路基差异沉降，结果表明新老路基的差异沉降量和横坡度均不能满足要求。然后，开展了轻质化泡沫轻质土拓宽路基分析，并基于横坡度和差异沉降控制指标，确定了泡沫轻质土浇筑的最佳湿密度为0.8 g/cm 3 ，最佳弹性模量为470 MPa，以及泡沫轻质土处治拓宽路基时容许高度为6 m。最后，对比分析了泡沫轻质土和常规填土下的路基工后沉降，发现泡沫轻质土可有效降低路基和地基的沉降、水平位移及路基横坡度。 关键词 :路基拓宽，横坡度，差异沉降，数值模拟，泡沫轻质土 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 高速公路在拓宽改建过程中新老路基会产生差异沉降，从而造成新老路基结合部出现纵向裂缝，路面剪切破坏等道路病害，影响拓宽道路的舒适性和质量安全。由于近年来高速公路改扩建项目不断增加，新老路基差异沉降问题开始得到重视。目前，拓宽路基差异沉降处治方法主要分为：台阶开挖设计、土工合成材料、地基加固处理 [ 1 ] - [ 6 ]。李群 [ 7 ] 对我国高速公路改扩建过程中的台阶开挖和土工材料应用情况进行了统计分析发现，这些道路在运营之后仍面临着路面纵向裂缝等问题。近些年，泡沫轻质土作为一种轻质材料被广泛的应用于路基改扩建工程中，李群 [ 7 ] 将目前泡沫轻质土工程应用区域分为珠江三角洲、长江三角洲、环渤海和其它区域，并对工程实际应用效果分析，得出泡沫轻质处治拓宽路基差异沉降效果显著。 泡沫轻质土是一种将水泥、水、泡沫以及其它集料混合后通过物理搅拌而制成的混合料，因其具有轻质、密度可调节、强度高、流动性强等优点而被广泛应用 [ 8 ]。新老路基差异沉降是高速公路改扩建中要解决的关键问题，而泡沫轻质土作为拓宽路基填料可通过减轻路基自重有效控制新老路基差异沉降。目前，很多工程使用泡沫轻质土处治拓宽路基时，往往取最低的轻质土密度，同时又要保持较高的强度，这种做法会使成本偏高，造成资源浪费。针对这些问题，本文首先根据工程经验提出的沉降控制标准 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 和相关的规范 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]，提出差异沉降量小于5 cm和横坡度改变小于0.5%的双控标准；然后建立拓宽路基模型，通过理论分析确定了泡沫轻质土材料的最优密度和模量，并对泡沫轻质土处治拓宽路基的效果进行了对比分析，为实际工程提供相关参考。
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user: 2. 拓宽路基有限元分析模型 山东省某高速公路路基拓宽工程，由现阶段的四车道改扩建成八车道，全幅路基宽度由28 m拓宽为42 m。基于实体工程断面结构，建立半幅路基结构有限元分析模型。其中，拓宽后路基半幅宽度为21 m，路基高度为4 m，边坡坡度取1:1.5，地基计算深度取40 m，包括12 m厚的粉质粘土层和28 m厚的粉土层。为了简化计算，数值模拟时将路面自重和车辆荷载等效为34 kPa均布荷载施加于路床表面，模型横断面如图1所示。地基和路基土体参数来自工程地勘报告，如表1所示，且各材料均采用摩尔–库伦理想弹塑性模型。 图1. 模型横断面图 图2. 网格划分及边界条件 Table 1 Soil parameters of foundation and subgrad 土体 老路基土 新路基土 粉质粘土 粉土 层厚(m) 4 4 12 12 容重(kN/m 3 ) 20 20 18.7 19.4 液限(%) 26 27 28.1 25.7 塑限(%) 17 18 18.0 17.6 粘聚力(kPa) 30 20 52 37 内摩擦角(°) 28 22 7.6 14.4 泊松比 0.35 0.35 0.35 0.33 弹性模量E(MPa) 35 30 4.19 5.83 表1. 地基和路基土体参数 模型网格划分采取非结构型式，以三角形为单元。模型的边界条件如下：左侧边界设置为轴对称分布，并限定水平方向位移，右侧限定水平位移；底部限制垂直和水平方向位移，上边界不限制位移，并设定为排水边界。按照上述方法其网格的划分和边界条件如图2所示。 拓宽路基数值模拟的加载顺序如图3所示。在车辆等荷载的长期作用下，老路路基和地基固结沉降已经趋于稳定状态，故在对拓宽路基进行填筑前，设定地基的超静孔隙水压力为零，并将改扩建前老路地基和路基的应力状态作为初始应力状态。为模拟路基的实际施工情况，新老路基均采用分层填筑法，每层设置厚度为1 m。计算新旧路基差异沉降时，以t3为起点，以t4为终点。 图3. 路基加载顺序
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user: 3. 常规填料下的拓宽路基差异沉降分析 3.1. 竖向沉降分析 输出拓宽路基加载时不同填筑高度下路基表面沉降值如图4所示。路基表面沉降随着填筑高度的增加而增大。且拓宽路基表面沉降分布规律如下：老路基中心位置沉降值最小，随着距老路中心距离的增大，沉降值也逐渐增大，至拓宽路基路肩处沉降最大。 图4. 不同填土高度下路基表面沉降沿横断面分布 不同填筑高度下路基表面沉降值和横坡度大小如图5和图6所示。由图5可知，当填筑高度为2 m时，老路基中心处沉降值为0.30 cm，拓宽路基路肩处最大沉降值为7.18 cm，差异沉降值为6.89 cm。当填筑高度为3 m时，老路基中心处沉降值为1.35 cm，拓宽路基路肩处最大沉降值为10.983 cm，差异沉降值为9.63 cm，差异沉降增加值2.75 cm，差异沉降增加率为40%。当填筑高度为4 m时，老路基中心处沉降值为3.35 cm，拓宽路基路肩处最大沉降值为14.88 cm，差异沉降值为11.52 cm，差异沉降增加值1.89cm，差异沉降增加率为19.6%。可以看出随着填筑高度的逐渐增大，路基表面的差异沉降值增加率逐渐减少。由图6可知，当填土高度分别为2 m、3 m和4 m时，对应的横坡度为0.33%、0.46%和0.55%，故随着拓宽路基填筑高度的增加，拓宽路基的横坡度逐渐增大。结果表明，当填筑完成后，新老路基差异沉降为11.52 cm，横坡度改变率为0.55%，不满足要求。 图5. 典型位置处路基表面沉降随填土高度变化 图6. 不同填筑高度横坡度 不同填筑高度下地基表面的沉降曲线如图7所示。随着填筑高度的增加，地基表面沉降值逐渐增大，整体变化趋势为“勺形”，且随着填筑高度的增加，最大沉降点逐渐向老路基的中心处移动。当填筑高度为2 m时，地基表面的最大沉降值为7.01 cm。当填筑高度上升至3 m时，地基表面的最大沉降值为10.76 cm，增加了3.75 cm，增加率为53%。当填筑高速上升至4 m时，地基表面的最大沉降值为14.42 cm，增加了3.66 cm，增加率为34%。随着填筑高度的逐渐增大，地基表面的沉降值增加率逐渐减少。 图7. 不同填筑高度地基表面沉降值 3.2. 水平位移分析 拓宽路基加载时不同填筑高度下路基表面的水平位移如图8所示。随着填筑高度的增加，路基表面的水平位移逐渐增大，且路基表面水平位移最大值有往老路基中心处移动的趋势。路基表面水平位移分布规律如下：随着距老路中心距离的增加，水平位移有先增大后减小的趋势。当填筑高度为2 m时，路基表面的最大水平位移为0.57 cm。当填筑高度上升至3 m时，路基表面的最大水平位移为1.06 cm，增加了0.49 cm，增加率为86%。当填筑高速上升至4 m时，路基表面的最大水平位移为1.78 cm，增加了0.72 cm，增加率为68%。随着填筑高度的逐渐增大，路基表面的水平位移增加率逐渐减少。 图8. 路基表面的水平位移 图9. 新老路基坡脚处的水平位移 不同填筑高度下地基不同深度新老路基坡脚处的水平位移如图9所示。随着填筑高度的增加，地基不同深度新老路基坡脚处的水平位移逐渐增大。该曲线整体呈现“鼓肚型”的变化趋势，随着深度的增加，水平位移先增大后减小，且在地基下7 m处水平位移出现最大值。当填筑高度为2 m时，坡脚处的最大水平位移为2.16 cm。当填筑高度上升至3 m时，坡脚处的最大水平位移为3.40 cm，增加了1.24 cm，增加率为57%。当填筑高速上升至4 m时，坡脚处的最大水平位移为4.75 cm，增加了1.35 cm，增加率为40%。随着填筑高度的逐渐增大，新老路基坡脚处的水平位移增加率逐渐减少。 不同填筑高度下地基表面的水平位移如图10所示。地基表面的水平位移大小随着路基高度的增加而增大，且随着填筑高度的增加，地基表面水平位移最大值有往老路基中心处移动的趋势。此外，在新老路基结合处有如下规律：老路基有往路基中心移动的趋势，拓宽路基有往新路基坡脚处移动的趋势。当填筑高度为2 m时，老路基最大水平位移为−0.74 cm，新路基最大水平位移为0.69 cm；当填筑高度为3 m时，老路基最大水平位移为−1.06 cm，增加了−0.32 cm，增加率为43%，新路基最大水平位移为1.10 cm，增加了0.41 cm，增加率为59%；当填筑高度为4 m时，老路基最大水平位移为−1.2 cm，增加了−0.14 cm，增加率为13%，新路基最大水平位移为1.74 cm，增加了0.64 cm，增加率为58%。 图10. 地基表面的水平位移
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user: 4. 泡沫轻质土处治拓宽路基差异沉降分析 4.1. 材料密度和模量影响分析 为研究泡沫轻质土材料密度和模量的影响，以及泡沫轻质土处治拓宽路基的容许高度，泡沫轻质土湿密度取0.6~1.0 g/cm 3 ，参照孙文 [ 16 ] 提出的泡沫轻质土密度和弹性模量数据曲线作为计算参数，可得不同湿密度下泡沫轻质土的弹性模量如表2所示，路基高度取4 m、6 m、8 m。 Table 2 Elastic modulus of foamed lightweight soil at different wet densitie 编号 湿密度(g/cm3) 弹性模量(MPa) 1 0.6 348 2 0.7 575 3 0.8 1187 4 0.9 1291 5 1.0 1359 表2. 不同湿密度下泡沫轻质土的弹性模量 在不同路基高度下，泡沫轻质土湿密度为0.6~1 g/cm 3 时，新老路基的差异沉降和横坡度如图11所示。由图可知，随着湿密度的增加，横坡率和差异沉降呈现先减小后增大的趋势，且湿密度为0.8 g/cm 3 时，差异沉降和横坡度最小，因此湿密度0.8 g/cm 3 可作为泡沫轻质土拓宽路基的最优密度。当路基高度为4 m和6 m，采用泡沫轻质土作为拓宽路基填料时，新旧路基差异沉降和横坡度均满足要求；当路基高度为8 m，采用泡沫轻质土作为拓宽路基填料时，新旧路基差异沉降已经不满足要求，有必要进行地基处理和加强新老路基结合部等措施，保证拓宽道路的正常运营。 图11. 不同湿密度下新老路基的沉降和横坡度 抗压强度是泡沫轻质土制备的重要指标，在数值模拟中用弹性模量来反映抗压强度。为确定泡沫轻质土湿密度为0.8 g/cm 3 时最优弹性模量，取弹性模量为200~1200 MPa进行研究，计算出在不同路基高度下新老路基的差异沉降和横坡度如图12所示。当湿密度为0.8 g/cm 3 时，随着泡沫轻质土弹性模量的增加，新老路基差异沉降值和横坡度逐渐下降。当弹性模量大于470 MPa后，新老路基差异沉降值和横坡度基本不发生变化，因此将弹性模量为470 MPa作为泡沫轻质土湿密度为0.8 g/cm 3 时的最优弹性模量，并且在后续数值模拟中泡沫轻质土材料均采用该密度和模量。 图12. 不同弹性模量下新老路基的沉降和横坡度 4.2. 泡沫轻质土路基差异沉降控制效果 为研究泡沫轻质土用于拓宽路基的处治效果，将泡沫轻质土材料和常规填土进行对比，输出路基高度为4 m时路基表面的沉降曲线和地基表面沉降曲线，并将路基表面各指标汇总如表3所示。 图13. 不同回填材料下路基表面沉降沿横断面分布 图14. 地基表面沉降量对比 Table 3 Comparisons of subgrade settlement under different backfill material 土体类型 泡沫轻质土 常规填土 老路基中心沉降值(cm) 0.83 3.36 拓宽路基路肩处沉降值(cm) 3.67 14.32 差异沉降(cm) 2.84 10.96 横坡度(%) 0.14 0.548 表3. 不同回填材料下路基沉降对比 由图13可知，当采用泡沫轻质土作为拓宽路基填料时，拓宽后路基表面的沉降量有显著降低，但整体变化规律相似。由表3可知，采用泡沫轻质土作为拓宽路基填料与常规填土相比，老路基中心沉降值降低2.53 cm，降低75.3%；拓宽路基路肩处沉降值降低10.65 cm，降低74.4%；差异沉降降低8.12 cm，降低74.1%；横坡度为0.14%，降低了0.408%。结果表明，采用泡沫轻质土时，新老路基差异沉降2.84 cm和横坡度0.14%均满足控制标准要求。 由图14可知，当采用泡沫轻质土作为拓宽路基填料与常规填土相比，整体变化规律相似，但拓宽后地基表面的沉降量有显著降低，地基表面最大沉降值降低10.62 cm，降低74%，这说明将泡沫轻质土材料用于拓宽路基可大幅度缓解新老路基不均匀沉降的问题。综上，泡沫轻质土由于强度高、密度小，不仅可以降低拓宽路段的沉降，还可减小拓宽路基给老路基带来的附加应力，从而降低老路段的沉降，能够有效降低新老路基的差异沉降。 水平位移分析 为更好分析泡沫轻质拓宽路基减载效果，仍分别采用常规填土和泡沫轻质土作为拓宽路基填料进行对比。输出路基高度为4 m时，地基不同深度下新老路基坡脚处的水平位移。由图15可知，两者整体都呈现出“鼓肚型”的变化趋势，且在地基下7 m处水平位移出现最大值。但采用泡沫轻质土作为拓宽路基填料时，地基不同深度下新老路基坡脚处的水平位移量显著降低，最大水平位移降低了3.36 cm，降低了73%。 输出路基高度为4 m时地基表面的水平位移曲线，如图16所示，两者整体变化规律相似，当采用泡沫轻质土作为拓宽路基填料时，地基表面的水平位移显著降低，最大水平位移降低了0.9 cm，降低了78%。通过分析地基不同深度下新老路基坡脚处的水平位移和地基表面水平位移可知，泡沫轻质土由于密度较小可以减轻路基自重，从而有着较好的路基减荷效果，能明显降低地基的水平位移。
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user: 5. 结论 1) 通过对常规填土拓宽路基进行差异沉降分析，表明新老路基差异沉降为11.52 cm，横坡度改变率位0.55%，均不满足要求； 2) 当泡沫轻质土湿密度取0.6~1.0g/cm 3 时，随着湿密度的增加，新老路基差异沉降呈现先减小后增大的趋势；当泡沫轻质土弹性模量取200~1200 MPa时，随着弹性模量的增加，新老路基差异沉降值逐渐下降，且当弹性模量大于470 MPa时沉降值趋于稳定；使用泡沫轻质土处治拓宽路基，当路基高度为4 m、 图15. 新老路基坡脚处的水平位移对比 图16. 地基表面的水平位移对比 6 m时，新老路基差异沉降值均能满足要求，当路基高度为8 m，差异沉降值不满足要求。由此可知，泡沫轻质土作为拓宽路基填料，湿密度、弹性模量和路基高度三个影响因素的敏感程度由大到小排序为：路基高度、湿密度、弹性模量。 3) 提出泡沫轻质土拓宽路基的最优密度为0.8 g/cm 3 、最优弹性模量为470 MPa以及泡沫轻质土处治拓宽路基容许高度为6 m。 4) 泡沫轻质土由于强度高、密度小的优点，新老路基差异沉降比常规土减少74.1%，横坡度减少0.41%，新老路基坡脚处水平位移降低73%，地基表面水平位移减小78%。采用泡沫轻质材料，新老路基差异沉降为2.84 cm、横坡度为0.14%，均满足控制标准要求。