为了研究隧道模型的三维可视化及其位移展示，通过三维地球平台Cesium分别搭建了整体及局部视图，以用于对隧道整体和节段模型进行可视化分析；利用BIM建模软件Autodesk Revit建立隧道模型，模型导出后实现文件格式的转换，并利用BIM轻量化技术中的Draco压缩算法，对模型的顶点和文件大小进行优化．轻量化后的模型导入Cesium平台中，调整模型位置及朝向，并通过两种方法实现隧道模型的持续位移，展示隧道变形过程．研究结果表明：Draco算法对于BIM模型的轻量化十分有效，应用后模型文件大小减少90%以上，并且能够保证模型数据的高保真度；三维可视化引擎Cesium可以通过相关属性和函数对隧道模型物理属性进行改变，从而模拟隧道变形的效果，便于对隧道模型在可视化分析的基础上进行功能拓展．

在“双碳”目标及经济高质量发展的要求下，以建筑机器人为代表的智能建造技术旨在通过机器人辅助或替代人类完成施工任务．首先从建筑全生命周期的角度综述了建筑机器人的研究进展；其次分析了建筑机器人的控制机制，具有自主施工能力的建筑机器人更具有解放劳动力、提高生产力和降低安全隐患的潜力；然后针对施工现场建筑机器人实现自主施工的关键“自主导航技术”进行了分析讨论，从同时定位与地图构建(SLAM)、环境信息模型、定位和路径规划等方面综述了研究进展；最后进行展望，即未来建筑机器人自主导航将向着融合施工工艺、融合建筑语义信息、人机协作、面向施工任务的智能导航和多机协同等方向发展，为建筑机器人自主导航技术研究提供参考．

为了提高建筑群轮廓图的绘制效率，提出了一种基于点云数据的建筑群轮廓图快速生成方法．首先，使用激光扫描仪获取建筑群的原始三维点云模型，并对点云数据进行预处理．然后，对预处理后的数据进行水平切片并投影，进而将投影后的平面点云转化为图片，实现数据降维．融合高斯模糊、Canny边缘检测和霍夫变换，对二值图进行墙线提取，生成建筑群的轮廓图．最后，将所提出的算法进行集成，开发了一个端到端的建筑群轮廓图快速生成的Web应用．实验结果表明：本算法自动生成的轮廓图与人工绘制图纸的重叠度(intersection over union，IOU)高达96%，墙线尺寸平均误差仅1.4%，同时该案例中整个框架的运行时间小于1 min，验证了本文方法处理大规模复杂建筑群点云的高效性和准确性．

为保证钢筋绑扎机器人实际应用中的运行鲁棒性，须结合作业场景对机器人适用钢筋间距进行实时调整和排除非作业面层钢筋对钢筋交叉点识别的干扰；针对实时调整对一般钢筋绑扎机器人适配性要求较高的问题，设计出一款基于目标检测的智能钢筋绑扎机器人，能够适应不同钢筋绑扎场景及排除非作业面层钢筋干扰，实现机器人自主作业路径规划并完成钢筋绑扎作业．首先，分析钢筋绑扎工程作业环境，对钢筋绑扎机器人移动系统、传感系统、绑扎系统和控制系统四大系统进行设计；然后，在钢筋交叉点标记和训练识别过程中利用双目结构光深度相机对钢筋网进行深度过滤排除环境干扰，采集深度过滤后的图像并标记钢筋交叉点作为深度学习的数据集；最后，分别使用YOLOv5n和YOLOv5s深度学习算法对得到的目标作业面数据集进行训练和测试，提出最优路径规划算法对识别计算出的钢筋交叉点定位坐标进行路径规划．测试结果表明：设计的智能钢筋绑扎机器人在实际操作中拥有较好的作业效果，能够有效排除非作业面层钢筋的干扰．

为系统地量化和表征散粒土的颗粒形态特征，采用高精度的计算断层扫描和图像处理方法提取散粒土颗粒的体素信息．基于球谐函数分析方法，重构了数学连续性好且具有真实颗粒形态的三维表面网格；同时，建立了形貌表征算法以实现颗粒形态表征参数的准确计算，并基于球谐系数的主成分分析实现了具有真实颗粒形态特征的虚拟颗粒随机重构．为了提高颗粒形态分析效率，通过Matlab平台开发设计了PMA_MAT软件，对上述颗粒形态分析算法进行了集成和封装，实现了颗粒形貌重构与分析的界面化操作．此外，基于该分析软件，构建了散粒土颗粒形态的通用数据库，实现了颗粒形态的快速分类和重构，并可大规模应用于离散元数值模拟．

为解决盾构隧道监测传感器的布设依赖于现场工程师经验、缺乏理论依据的问题，提出了基于信息熵的传感器鲁棒性布设方法．该方法主要包括盾构隧道的结构力学模型、衬砌荷载的随机建模、结构变形的概率分布计算、变形信息熵计算和基于信息熵的布设方案优化5个步骤．以对称荷载作用下的盾构隧道为例，说明了所提出鲁棒性布设方法的实施流程，并且发现衬砌荷载的变异系数和相关系数对变形信息熵的大小有明显影响，但对信息熵的分布模式无显著影响．以上海地铁12号线隧道的实测数据说明了非对称荷载作用下的倾角布设方案．

研究了不同微波养护参数(输出功率和持续时间)及微波-干热组合养护对活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响，并采用X射线衍射、扫描电子显微镜和压汞法对二种养护下RPC的微观结构进行了分析．结果表明：微波养护可明显提高RPC砂浆的早期力学性能，并且适当延长微波持续时间有利于力学性能的提高；但随着RPC尺寸的增大，微波养护对其力学性能的提升效果会受到影响．采用微波-干热组合养护制度，可以克服单一微波养护的局限性，进一步提高RPC的力学性能．原因在于微波养护阶段RPC内部形成了致密的微观结构框架体系，这一结构体系在随后的干热养护中构建了一个近似于“蒸压釜”的高温蒸汽养护环境，进一步加速了水泥的水化及掺合料的火山灰反应，生成数量更多、结构更致密的水化产物，填充内部孔隙，优化孔结构．

针对西部盐渍土地区钢筋混凝土结构受干冷干热气候和多种腐蚀性离子双重侵害问题，通过-20∼50 ℃的高低温交变和质量分数为13.4%的NaCl和2.3%的Na2SO4复合盐溶液全浸泡进行钢筋混凝土的加速劣化实验，进而研究钢筋混凝土结构在西部盐渍土环境下的腐蚀劣化过程，明确机制砂对其劣化行为的影响；最后基于Weibull分布对钢筋混凝土的可靠度进行分析．研究结果表明：机制砂钢筋混凝土与天然砂钢筋混凝土性能均呈现出前期强化而后期劣化的趋势；混凝土强度等级越高，密实性越好，其劣化程度越小；Weibull分布函数可以有效地预测钢筋混凝土的可靠度，侵蚀前期其内部钢筋先发生腐蚀；侵蚀后期其外部混凝土保护层发生劣化．该研究成果可以为西部盐渍土地区机制砂骨料的推广和应用提供理论支撑．

为研究硼酸和硼酸氯盐对混凝土结构的影响，对50个混凝土试件、27根钢筋和32根带裂缝RC梁进行腐蚀后的力学性能试验．试验参数包括腐蚀时间(0~150 d)、腐蚀溶液类型(清水、硼酸和硼酸氯盐溶液)、裂缝宽度(0.0~0.2 mm，>0.2 mm)．结果表明：5%硼酸溶液导致混凝土产生诸多微孔隙及微裂缝，与清水相比，硼酸和硼酸氯盐溶液腐蚀150 d，引起混凝土抗压强度分别降低2.7%和3.3%，且钢筋质量损失率更大；RC梁的屈服弯矩和承载力随腐蚀时间增加先增长后减小，随裂缝宽度增加分别下降14.5%和9.1%；基于混凝土和钢筋材料劣化，结合初始裂缝影响，提出了硼酸和硼酸氯盐腐蚀溶液中RC梁的承载力计算公式．

研发了一种轻质超高性能混凝土(LUHPC)材料，具有自重轻、强度高、抗裂性能好等优点，通过预制LUHPC桥面板与钢箱梁叠合形成钢箱-LUHPC组合梁桥，可进一步降低桥梁自重，提高桥梁跨越能力．为明确钢箱-LUHPC组合梁桥的抗弯承载能力，设计制作了2根钢箱-LUHPC组合梁，其中和轴分别位于LUHPC桥面板内和钢箱梁内，通过四点弯曲加载试验，获得了钢箱-LUHPC组合梁的抗弯性能及破坏模式，提出了组合梁截面受力作用图式，推导了钢箱-LUHPC组合梁抗弯极限承载力计算公式．结果表明：钢箱-LUHPC组合梁截面应变符合平截面假定，加载过程分为弹性阶段、屈服阶段及破坏阶段三个阶段，破坏模式为钢箱受拉屈服、LUHPC板上表面压溃．提出了钢箱-LUHPC组合梁抗弯极限承载力计算公式，其计算结果与试验结果符合，误差分别为0.2%和1.7%，验证了公式的正确性．研究工作为推动LUHPC材料在桥梁工程中的应用提供了理论与试验依据．

针对一般大气环境下RC结构钢筋初锈耐久性极限状态的目标可靠指标取值问题，参照现行规范中承载能力极限状态目标可靠指标的确定方法，通过校准法结合类比法，确定对应的耐久性概率控制水平．首先，基于碳化深度预测模型和碳化深度数据库，计算各模型不定性系数的概率特性；其次，通过蒙特卡罗法确定各模型设计隐含的可靠指标；最后，与现有学者采用的钢筋初锈耐久性极限状态可靠指标进行类比，最终确定该阶段的目标可靠指标．结果表明，一般大气环境下基于钢筋初锈极限状态的目标可靠指标取为0.9，现行规范与学者的取值偏于保守．本研究可为一般大气环境基于钢筋初锈极限状态的耐久性设计提供理论概率控制依据，亦为其他侵蚀环境和耐久性极限状态的目标可靠指标提供取值参考．

针对重载铁路钢轨表面伤损识别问题，提出一种基于钢轨廓形数据的钢轨表面伤损辨识方法．首先，提出基于统计特征与多尺度排列熵相结合的混合特征提取方法，解决单一特征提取方法所提取的伤损特征表征不够全面的问题；其次，提出基于ReliefF和改进蚁群算法的二阶特征选择方法，实现钢轨伤损有效特征的快速选择，得到最佳特征集合；最后，采用基于径向基核函数(RBF)的支持向量机(SVM)实现钢轨表面伤损辨识．依托株洲中车时代电气股份有限公司采集的7种常见工况下共计3 500组廓形数据开展实验，结果表明：相比于单一特征提取方法及单一特征选择方法，所提方法能够进一步提升重载铁路钢轨表面伤损识别准确率，可达99.43%．

基于Froude相似准则的1∶8隧道模型，从风速和温度水平两个维度，考察侧向支管排烟与纵向排烟耦合作用下对火灾发展及烟气扩散的影响．研究发现：隧道模型火源上游0.6 m处0.19 m高(对应实际隧道中火源上游4.8 m处1.52 m高)的温度在侧排风机50 Hz和纵向风机40 Hz耦合作用下仅用10 s即可降至60 ℃以下；当在侧排风机50 Hz和纵向风机频率达到25 Hz及以上时，25%~75%温度数据箱体处于60 ℃以下．因此可根据该研究成功制定双层盾构隧道下层汽车火灾的控烟策略，最大程度保障人民生命财产安全．

系统阐述了压缩空气储能硬岩内衬地下洞室围岩稳定性、热动力学和密封性等方面研究现状和存在的问题，最后提出了基于硬岩内衬地下洞室压缩空气储能大规模推广应用的关键问题和技术．研究表明：我国基于硬岩内衬地下洞室大规模压缩空气储能研究起步晚，基础理论研究薄弱，关键技术不成熟．目前亟待解决的关键问题和主要研究内容是：定量地给出硬岩内衬地下洞室储能库建设选址影响因素的评估分值，提出基于硬岩内衬地下洞室储能库建设选址定量分析方法；从室内和现场围岩变形和力学行为试验、洞室围岩多尺度破坏表征方法、洞室上方地表变形安全阈值及洞室围岩长期稳定性理论等方面开展压气储能硬岩内衬地下洞室安全稳定性研究；从密封层材料、密封结构设计及堵头设计等方面开展压气储能硬岩内衬地下洞室密封性研究．为了全面保障热力耦合下硬岩内衬地下储气洞库的安全性，须建立热力耦合下压气储能洞室密封失效监测技术及围岩和地表变形监测技术，提出热力耦合下压气储能洞室密封失效和围岩损伤破裂多元信息融合的智能预警方法和技术．通过攻关实现基于硬岩内衬地下洞室大规模压缩空气储能研究理论和关键技术的突破，可为地下洞室压缩空气储能商业化、规模化推广应用奠定基础．

为揭示炭质页岩在大气环境下的风化机制，以炭质页岩岩块为研究对象，在经历1 a的自然风化过程中，通过崩解比和颗粒形状参数分析炭质页岩崩解特性；借助扫描电子显微镜(SEM)图像获取微观结构变化趋势；结合矿物成分和元素的迁移特征探讨矿物转化机制和元素活动规律；在此基础上，总结了炭质页岩风化机制，探讨了环境因素与炭质页岩物理-化学风化作用的关联性．研究发现：随着风化作用的进行，炭质页岩的崩解程度增大，崩解速度减弱；风化产物轮廓由棱角状向扁圆形发展；岩块由致密结构逐渐演变为松散多孔结构；原生矿物的淋失速度由快速逐渐减缓，次生矿物发生不同程度的富集，且石膏的富集程度最高；风化前期以物理风化为主，风化中期以物理风化和化学风化共同控制，风化后期以化学风化为主；水热条件促进炭质页岩崩解破碎，大气温度可显著加速矿物之间的化学反应．该研究成果对于了解炭质页岩风化机制具有重要意义．

通过无侧限抗压强度试验，对不同加固方式下(脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)、黄原胶(XG)、EICP+XG)试样的抗压强度、轴向应力-应变曲线、应变能、弹性模量及试样破坏形态进行对比研究，并结合CaCO3含量、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试揭示其作用机制．结果表明：XG的掺入可以提高EICP试样的抗压强度和CaCO3含量，并且随养护时间增加而增强，各试样轴向应力-应变曲线形态大体一致，其破坏所需能量：EICP+XG≥XG＞EICP；不同加固试样弹性模量变化趋势与强度相似，并且各试样抗压强度和弹性模量大致呈对数关系，EICP+XG加固试样的关系曲线变化速度比EICP的缓．胶结液浓度、XG掺量和养护时间显著影响试样的强度特性和变形特征．EICP+XG对砂土的加固效果不仅包含CaCO3沉淀和XG胶体对砂土颗粒的附着或包裹、胶结和孔隙填充，还有CaCO3沉淀与XG的交互作用，在三者的共同作用下改善砂土结构，表现出较好的力学特性．

为解决制约传统嵌管式热激活墙体(ConPW)综合性能提升的注入热量过度堆积问题，提出了一种金属翅片管嵌入式热激活墙体(FinPW)，并基于经实验验证的数值模型探究了翅片高度/厚度、安装数量、翅片导热系数与外保温层厚度等变量对其冬季热特性与节能潜力的影响．结果表明：定向注热强化设计可改善FinPW动态热行为并提升不可见热屏障层鲁棒性；当翅片导热性能超过铜和铝、高度和厚度大于0.6和1.5 mm时，继续增大参数所带来的性能提升增速将逐渐放缓；在上下2向翅片安装基础上单独增加左向或同时增加左向与右向翅片可获得进一步的性能提升效果，其中4向翅片安装方案可削减一次能源消耗和总运行费用达277.3%和48.4%；定向注热强化设计可抑制外保温厚度减小时热堆积区域收缩，在维持与ConPW当量热性能前提下可减少高达60%的保温材料用量．

针对稻壳灰资源化利用问题，提出利用稻壳灰(RHA)和聚丙烯纤维(PPF)对黏土路基固化加筋符合国家绿色环保战略．根据土体干重，选取质量分数为0%~10%的稻壳灰，0.1%~0.9%的纤维掺量，长度为9 mm和12 mm．通过无侧限抗压强度试验和直剪试验研究改良土体力学性能，并结合扫描电子显微镜和X射线衍射测试，研究其固化机理和表面形态特征．试验结果表明：5%稻壳灰固化效果最佳，在此基础上添加不同比例的PPF对稻壳灰土加筋效果有显著影响，0.7%纤维掺量下加筋土无侧限抗压强度和抗剪强度最大，且12 mm纤维的加筋效果优于9 mm纤维．经微观试验分析，证实了强度试验结果，掺入5%稻壳灰会生成更多水化产物，降低土体孔隙，提高土体强度，加筋效果显著．

针对现有的水力计算主要利用阀门的静态阻力特性，静态阻力特性与实际阀门动作时的动态阻力特性可能存在差异，从而导致水力计算偏差等问题，以DN50球阀为例，设计搭建输水管道实验系统，同时结合三维计算流体动力学(CFD)方法，研究阀门静态、动态阻力特性及其差异与影响．为实现三维水锤计算，CFD模型考虑了管道壁面的弹性和水体的可压缩性，引入了与水锤波速有关的水体密度和压力耦合因素，并通过实验观测阀门静态阻力特性、水锤压力验证三维模拟方法的准确性．结果表明：三维CFD数值模拟可以准确确定阀门的静动态阻力特性；实验阀门的静态阻力系数随关闭率的增加呈指数增长趋势；其动态阻力特性与关闭率具有与静态类似的变化关系．动态阻力特性与关阀时间密切相关．当关闭率小于81%时，动态阻力系数与关阀时间呈负相关；关闭率≥81%时，动态阻力系数与关阀时间呈正相关．关阀时间越长，动态阻力特性趋近于静态阻力特性．阀门静动态阻力特性之间的差异会影响水锤压力的计算偏差．研究结果对实际工程中阀门操作规律及水力安全精准校核计算等具有重要理论指导意义．

提出了一种半解析半数值的混合计算方法用于含内部基座的锥-柱组合壳的声振特性预报．首先将耦合结构解耦成外部组合壳和内部基座，基于一阶剪切变形理论分别建立锥壳段和柱壳段的控制方程，考虑边界条件和连续条件，通过精细传递矩阵方法(PTMM)组装整个组合壳体的运动控制方程，通过有限元方法(FEM)建立内部基座的运动控制方程．利用缩聚传递函数(CTF)方法计算基座与组合壳体之间的耦合力，进而得到整个耦合结构的振动响应．再采用改进波叠加方法(MWSM)计算耦合结构的声辐射特性．通过将该解析-数值混合方法计算得到的振动和声辐射结果与FEM/边界元方法(BEM)计算结果进行对比，验证了所提出方法的可靠性和适用性，并探究了有无基座、阻振质量、敷设阻尼材料对组合壳体声振特性的影响．

针对多级泵作透平能量转化效率低的问题，提出将NACA翼型引入叶轮叶片厚度分布以改善透平性能．以两级径向导叶离心泵作透平为原型，基于NACA翼型厚度特征加厚叶片，叶轮其他几何参数不变，叶片最大厚度采用5 mm(与原型叶片相同)，7.5 mm，10 mm．使用ANSYS Fluent软件及SST k-ω湍流模型进行全流场数值模拟，结果表明：NACA翼型厚度特征叶轮能够较大幅度提升小流量工况液力透平性能，大流量工况性能提升幅度较小；5 mm翼型叶轮性能最优，最优工况点效率提升1.76 %，效率最大提升4.55 %，最优工况点输出功率提升2.25%，输出功率最大提升3.06 %．

针对结构入水滑行过程中的吸力效应与尾部流动分离的关系，设计搭建了速度角度可控的牵引式入水试验平台，开展了圆柱体在5种滑行速度、3种不同浸没深度和2种入水角度下的滑行入水试验，采用微型压力传感器测量了圆柱体着水滑行过程中的尾部吸力，研究了尾部吸力随流动分离的变化规律，发现吸力测量结果与用伯努利方法估计结果的明显差异，指出气液掺混可能是导致差异的主要原因，估算了分离后的气液混合比例，最终给出了尾部流动分离区域压力计算的修正方法．

为了探究动态模态分解(DMD)方法应用于风力机流动问题时对采样间隔的敏感性和主要模态的选择准则，通过大涡模拟(LES)结合致动线模型，获得了中性大气边界层周期条件下EOLOS 2.5 MW风力机尾流区域的数值结果．在此基础上，首先讨论了DMD方法对采样间隔的敏感性，随后通过流场重构信号与原始信号的对比，研究了模态幅值、模态能量及积分幅值三种主模选择方法在提取风力机尾流流场主要动态特征时的表现．结果表明：适当地增大采样间隔可以在保证流场重构精度的同时缩短计算时间，节省80%以上的存储空间，且采样间隔的增大使得DMD方法可以作为一种滤波技术，筛选掉流动信号中的高次谐波．积分幅值法可有效提取与尾迹蜿蜒运动相关的动力学模态，在重构流场时误差更小、收敛速度更快，且对尾迹蜿蜒这样的强非线性行为表现出更好的鲁棒性．与其他两种方法相比，积分幅值法可以更有效地甄别尾迹蜿蜒相关的模态．