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复杂地基条件下土–结构动力相互作用分析

林  皋1,2,李志远1,2,李建波1,2

(1. 海岸与近海工程国家重点实验室(大连理工大学),辽宁 大连 116024;2. 工程抗震研究所建设工程学部水利工程学院(大连理工大学),辽宁 大连 116024)

摘  要:结构和地基动力相互作用(SSI)分析对大坝、桥梁、核电、地下结构的抗震安全评价具有重要意义。本文对SSI分析的发展现状和工程设计实践进行了扼要评述。值得指出,2011年日本福岛核电事故后,国际上普遍提高了对核电结构抗震安全性的需求。因此,对重要结构的安全评价发展更为完善的先进SSI计算模型势在必行。为此目的,对处于复杂地基条件下的SSI分析提出一种新的计算模型,可以方便地考虑结构近场各种非均质因素的影响而不增加计算工作量,其中包括地基分层、基础埋深、建基面水平、存在相邻建筑物、附近出现软弱地质体等因素。这使SSI的计算更为准确和高效。论文的数值算例论证了所建议方法的有效性。

关键词:土–结构相互作用;复杂地基环境;基础结构;抗震安全评价

基坑倾斜桩支护性能及机理大型模型试验研究

郑  刚1,2,王玉萍2,程雪松*1,2,余地华3,张  鹏4,程文隆5,赵悦镔2,李昕昊2

(1. 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室,天津 300350;2. 天津大学土木工程系,天津 300350;3. 中建三局集团有限公司工程总承包公司,湖北 武汉430064;4. 兰州理工大学土木工程学院,甘肃 兰州 730050;5. 天津城建大学,天津 300384)

摘  要:倾斜桩支护是较为新型的基坑无支撑支护体系,已有工程案例证明其支护性能较好,然而其支护机理尚缺乏深入研究及试验佐证。运用大型室内模型试验研究了多种倾斜桩支护结构的变形及受力特征,并分析揭示了其工作机理。试验结果表明,与悬臂支护桩相比,纯斜桩支护结构主动区土压力减小,使得变形和内力均减小;而相比悬臂直桩和纯斜桩,倾斜桩组合支护结构由于具有自撑、刚架和重力三大效应,变形及内力更小,稳定性更高。倾斜桩组合支护结构自身形成一个空间刚架,内排桩和外排桩分别发挥了类似斜撑(受压)和锚杆(受拉)的作用,受力和变形特征更接近采用内支撑的支护体系;外排桩受到的主动区摩阻力、内外排桩间土体重力均可提供抗倾覆力矩,提高了支护结构抗倾覆能力。内外排桩夹角相同时,内斜直及内外斜组合结构支护性能优于外斜直组合。

关键词:基坑;倾斜桩;无支撑支护;模型试验

基于多维Gaussian Copula的岩土体设计参数概率转换

模型构建方法

李典庆1,2,吕天健1,2,唐小松1,2

(1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北 武汉 430072;2. 武汉大学工程风险与防灾研究所,湖北 武汉 430072)

摘  要:岩土工程中经常需要基于直接测量参数去预测设计参数,概率转换模型是确定设计参数真实分布范围的有效工具。常用的基于多维正态分布的概率转换模型构建方法容易引起误差且受边缘分布类型限制。为此,提出了基于多维Gaussian Copula的岩土体设计参数概率转换模型构建方法。以全球黏土数据库CLAY/6/535为例验证了所提方法的有效性,分别推导了不排水抗剪强度和超固结比与孔压静力触探试验指标之间的概率转换模型。结果表明:基于多维Gaussian Copula的概率转换模型构建方法可以将相关结构与边缘分布分开构建,该方法不受岩土体参数的边缘分布类型限制,有效地避免了误差由边缘分布向相关结构的传播。在构建的概率转换模型中,岩土体设计参数的不确定性、相关性与直接测量参数的数目以及直接测量参数与设计参数之间的相关性成反比。

关键词:直接测量参数;设计参数;概率转换模型;多维Gaussian Copula;联合分布模型

EPS颗粒混合轻量土的动变形特性及修正

Hardin-Drnevich模型研究

侯天顺,崔奕翔

(西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100)

摘  要:为探究EPS颗粒混合轻量土的动变形特性,通过动三轴试验研究了不同配比、围压对轻量土骨干曲线、Hardin-Drnevich模型参数的影响规律,建立了修正Hardin-Drnevich模型,并对修正模型进行了验证。结果表明:轻量土的骨干曲线呈现出明显的非线性特性与应变硬化特征。轻量土动剪切模量的倒数与剪应变关系曲线符合线性递增的变化规律,其动变形特性可以由Hardin-Drnevich模型描述。最大动剪切模量的倒数和最大动剪应力的倒数随着围压和水泥掺量的增大而减小,随EPS颗粒体积比的增大而增大。在Hardin公式的基础上,引入相对结构度k和广义孔隙比,提出了模型参数的表达式,建立了修正Hardin-Drnevich模型。通过改变应力状态和应力路径对轻量土进行动三轴验证试验,发现模型计算值与试验值间的相对误差均小于11%,修正Hardin-Drnevich模型对轻量土骨干曲线的预测结果良好,这表明修正Hardin-Drnevich模型可以描述轻量土特殊结构性在复杂受力条件下的动力响应。

关键词:轻量土;动变形特性;修正Hardin-Drnevich模型;相对结构度;广义孔隙比;动三轴试验

裂缝边坡三维极限上限拓展分析

饶平平1,吴  健1,崔纪飞1,赵琳学2

(1. 上海理工大学土木工程系,上海 200093;2. 悉尼大学土木工程学院,澳大利亚 悉尼 2008)

摘  要:裂缝的存在会降低边坡稳定性,而在边坡宽度受到限制时三维效应更加显著,因此有必要对裂缝边坡稳定性进行评估。针对裂缝边坡三维稳定性研究,基于极限分析上限定理,在三维破坏机构中引入一条垂直张拉裂缝,并引进机构参数拓展裂缝边坡三维破坏模式,包括坡面破坏和坡底破坏,建立能量平衡方程并通过优化算法求解裂缝边坡稳定系数上限解。根据g-line图像法绘制裂缝边坡稳定性图表以便读取安全系数。分析了边坡宽高比、坡角以及土体内摩擦角对裂缝边坡破坏模式和裂缝深度及位置的影响规律。结果表明:对于确定的边坡几何形态以及土体参数,存在最小边坡宽高比B/H*,当边坡宽高比小于B/H*,边坡发生坡面破坏且坡顶裂缝的影响可以忽略;内摩擦角φ小于5°时,边坡发生坡底破坏,而对于裂缝边坡,仅在φ=1°左右发生坡底破坏;随着边坡宽高比的增大,裂缝深度逐渐增加,裂缝位置逐渐远离坡肩,但对于坡角为75°的边坡裂缝深度先增大后减小。

关键词:边坡稳定性;极限分析;裂缝;安全系数;图表法

岩石蠕变扰动效应理论及其在深地动压工程

支护中的应用

黄万朋,孙远翔,陈绍杰

(山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590)

摘  要:深部岩体工程围岩蠕变性强,受外部中量级循环冲击载荷(冲击能量等级介于103~105 J)扰动影响时会发生长期大变形动力灾害。基于近年来对岩石蠕变扰动效应理论的相关研究,采用岩石动力学试验、围岩动态变形破坏理论分析并结合现场工程实践的综合研究方法,对中量级冲击载荷作用下深地岩体工程的长期大变形机制以及稳定性控制进行了系统研究。通过研究,总结分析了岩石蠕变扰动变形规律,确定了蠕变岩石对外部冲击扰动敏感的应力、应变阈值指标;根据地应力梯度与围岩强度梯度关系重新划分了深地动压工程围岩状态区域,发现了以围岩蠕变扰动敏感区动态演化发育为本质的深地围岩长期大变形失稳机制新认识;探讨了围岩应力场分布及演变规律,确定了深地动压岩体工程长期稳定性控制原理,即给扰动敏感区边界处提供足够的侧向围压,使该区域围岩的抗扰动强度梯度提高至静载集中应力水平,迫使扰动敏感区消失;基于理论分析、实验室测试以及现场动载监测等手段,提出了深地动压岩体工程围岩支护设计方法,优化了支护参数设计流程,并在多个工程实例中取得了良好的应用效果。

关键词:深地工程;蠕变扰动;动力灾变;机制分析;支护控制

压实宽级配黏土与刚性面结合带抗渗特性研究

邓  刚1,2,张茵琪1,2,张延亿1,2,湛正刚3,杨家修3,卢  吉4,曹学兴4

(1. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038;2. 中国水利水电科学研究院优德w88苹果手机下载水工程建设与安全重点实验室,北京 100038;3. 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州 贵阳 550081;4. 华能澜沧江水电股份有限公司,云南 昆明 650214)

摘  要:研发了土料与刚性面结合带在相互正交、独立可控的压应力、剪切变形和水力比降作用下抗渗性能试验的大型和中型设备,最大剪切变形量值大于1 m。对压实天然宽级配黏土开展了结合带抗渗特性试验研究,发现了试样渗透系数随剪切变形突然增大后逐步减小并稳定的变化规律,剪切变形启停历史会弱化结合带渗透系数随剪切变形启动而突然增大的现象,初始密度高、应力高、试样尺寸大的土样渗透系数更低。考虑结合带导水系数与初始值的比值和试样渗透系数与初始值的比值之间的关系,分析渗透系数剪切后达峰值时结合带厚度在0.075~1.0 mm之间,结合带厚度随正应力减小、随试样尺寸增大而增厚。提出改进的黏土颗粒不规则形状集簇模型,通过组构变化较好解释了剪切过程中渗透性持续演化的机理,也支撑了结合带厚度的分析结论。

关键词:宽级配黏土;结合带;剪切变形;抗渗特性;组构

遇水湿化对堆石体颗粒破碎和压缩特性的影响研究

马  刚1,2,王  渊1,2,程家林1,2,叶晓峰1,2,3,邹宇雄1,2,周  伟*1,2,刘其文4

(1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北 武汉 430072;2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉 430072;3. 中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北 武汉 430063;4. 贵州省水利水电勘测设计研究院,贵州 贵阳 550002)

摘  要:堆石体遇水后产生的湿化变形会影响堆石坝的安全稳定运行,一直是工程界和学术界关注的焦点问题,但目前对湿化变形细观机理的认识还不够充分。采用室内试验、电镜扫描、连续–离散耦合分析方法,进行了湿化对堆石体破碎特性和压缩特性的影响研究。干燥和饱和状态的单颗粒破碎试验和SEM电镜扫描表明,遇水饱和导致颗粒的岩石矿物成分和微观结构发生变化,其孔隙、微裂纹等缺陷增多,颗粒破碎强度和表面摩擦系数降低。率定了干燥与饱和颗粒的细观参数,开展了干燥和饱和状态的单颗粒破碎和颗粒集合体单轴压缩的数值试验。遇水湿化对堆石体有润滑、软化和劣化作用,使堆石颗粒的摩擦系数、变形模量和破碎强度均出现了不同程度的降低。湿化使颗粒破碎强度降低了22.6%,使颗粒间摩擦系数降低了11.7%,使颗粒集合体的压缩模量降低了13.1%。破碎强度降低导致的颗粒破碎是堆石体产生湿化变形的最主要原因。

关键词:堆石体;湿化变形;颗粒破碎;连续–离散耦合分析方法

压密效应对新型压密注浆土钉的强化研究

叶新宇1,彭  锐1,马新岩*1,2,3,张  升1,王善勇4

(1. 中南大学土木工程学院,湖南 长沙 410075;2. 民航机场规划设计研究总院有限公司,北京 100029;3. 机场工程安全与长期性能交通运输行业野外科学观测研究基地,北京 100029;4. 澳大利亚纽卡斯尔大学,澳大利亚 纽卡斯尔 2308)

摘  要:注浆压密效应是影响新型压密注浆土钉抗拔性能的一个重要因素。基于大型模型箱,开展了有压密效应和无压密效应的两组对比拉拔试验,研究了注浆压密效应对新型土钉性能的影响。另外,针对抗拔力随拉拔位移的演化规律,提出了抗拔力计算的双曲模型。研究表明:注浆压密效应对拉拔前期的抗拔力影响较大,而对最终抗拔力影响甚微。当土体条件发生变化时,注浆压密效应对抗拔力的影响取决于注浆压力,而非节泡直径。注浆压密效应引起的土体响应差异,其中包括垂直剪胀效应以及垂直和水平的挤压效应,是引起两种试验条件下抗拔力增加速率差异的根源。引入压缩模量和极限拉拔应力两个参数,建立的抗拔力计算双曲模型,可对新型压密注浆土钉的抗拔力进行有效计算。

关键词:压密效应;模型试验;压密注浆土钉;抗拔力;双曲关系

新型组合动力锚安装性能现场试验研究

韩聪聪1,沈侃敏2,李  炜2,赵苏文3,王  靖1,刘  君*1,孔宪京1

(1. 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁 大连 116024;2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 311122;3. 浙江华东建设工程有限公司,浙江 杭州 310014)

摘  要:动力锚是近年来海洋工程领域发展的一种锚固基础,依靠自身重力势能贯入海床土中,用来锚固浮式结构。本研究针对一种自主研制的新型组合动力锚(板形锚+助推器),在已有室内模型试验和数值模拟的基础上,开展现场大比尺试验(海试)来验证考虑真实环境荷载作用下锚的安装性能,并分别探究了板形锚形状、助推器重量以及组合锚在水中的释放高度对最终沉贯深度的影响。试验结果表明:在风浪流等环境荷载作用下,组合动力锚仍然能成功贯入海床土中,安装结束后锚轴线相对铅垂方向的偏角在8°以内。根据海上试验结果建立了基于锚的总能量的沉贯深度预测方法,可快速预测锚在海床中的最终沉贯深度,以指导工程设计和施工。

关键词:动力锚;现场试验;沉贯深度;海床土;环境荷载;海试

松散堆积体隧道压力拱效应试验与数值模拟

昝文博1,2,赖金星1,邱军领*1,曹校勇3,冯志华1,4,宋飞庭1,5

(1. 长安大学公路学院,陕西 西安 710064;2. 陕西工业职业技术学院土木工程学院,陕西 咸阳 712000;3. 中交第一公路勘察设计研究院,陕西 西安 710075;4. 河北省交通规划设计研究院,河北 石家庄 050011;5. 武警第二机动总队交通某部,西藏 林芝 860000)

摘  要:以国道318线某堆积体隧道工程为背景,采用相似模型试验和有限元数值仿真相结合的方法研究松散堆积体隧道开挖引起的围岩应力扰动特征与压力拱形成机理,详细分析围岩径、环向应力变化及其压力拱的形成与稳定机制。结果表明:拱部围岩松动范围和松弛幅度均较大且已经延伸至地表,而边墙部位扰动深度较小但松弛幅度较大;拱部120°范围内围岩表现出明显的径向松动和环向成拱效应,边墙部位0~0.55倍开挖跨度范围内的围岩径向和环向应力显著增大形成高度应力集中区,承担着压力拱及其上的围岩荷重。围岩成拱系数具有显著的空间变化规律,其中拱顶成拱系数最大且随掌子面开挖近似呈线性增大,边墙成拱系数次之但受开挖空间效应的影响范围很小,30°~60°范围的成拱系数只在掌子面前后6 m范围内开挖时增长较大但很快便趋于稳定;试验和计算压力拱形状均呈尖拱形,它的形成对于维持洞室的稳定和减小支护结构的受力具有十分重要的意义。

关键词:隧道工程;松散堆积体;围岩应力;压力拱;数值模拟

粗粒土颗粒强度和弹性力学参数的试验研究

郭  宇1,2,迟世春*1,2,米晓飞3

(1. 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁 大连 116024;2. 大连理工大学建设工程学部水利工程学院工程抗震研究所,辽宁 大连 116024;3.龙湖集团控股有限公司,北京 100029)

摘  要:粗粒土的强度和变形特性直接影响堆石坝的变形规律,为从细观层面研究粗粒土的变形机理,离散元法作为一种有效手段被广泛用于粗粒土力学特性的模拟中。而颗粒强度和弹性力学参数对于离散元模型的构建至关重要,如何获取这些参数的分布规律是当前一项十分必要的工作。对一系列不同尺寸的大连石灰岩颗粒进行了单轴压缩试验,利用荷载—位移曲线的特征,确定了石灰岩颗粒强度和弹性模量的分布规律。统计结果表明:相较于Weibull分布和Logistic分布,Lognormal分布对于颗粒强度和弹性模量的统计效果最好;颗粒强度和弹性模量的均值都随着颗粒尺寸的增大而减小。然后基于参数的尺寸相关性特点建立了适合石灰岩的尺寸效应经验模型。最后对颗粒刚度进行了初步讨论,试验结果表明石灰岩颗粒的刚度具有明显的非线性特点。这些结果为粗粒土离散元数值模拟的细观参数标定提供了规律性方面的参考和支撑。

关键词:粗粒土;颗粒强度;弹性模量;刚度;概率分布;尺寸效应

土工格室不同结点连接方式失效机制试验研究

左  政1,2,杨广庆*2,3,刘  英4,杜天玲4,王志杰2,3,于  凡1

(1. 石家庄铁道大学交通运输学院,河北 石家庄 050043;2. 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室,河北 石家庄 050043;3. 石家庄铁道大学土木工程学院,河北 石家庄 050043;4. 交通运输部公路科学研究院,北京 100088)

摘  要:结点连接方式对土工格室的性能至关重要。结点在加筋结构中往往会受到不同方向的作用力,然而对结点在不同受力状态下的失效机制缺乏系统的研究。通过对焊接、插接、铆接3种结点连接方式的土工格室进行单轴拉伸试验,研究了结点连接方式对土工格室条带性能的影响,比较了在不同受力状态下结点的失效模式及抗拉强度。此外,通过引入“条带强度保持率”、“条带变形保持率”、“结点强度发挥率”评价了不同结点连接方式的性能。结果表明:焊接结点对HDPE土工格室条带拉伸性能的协调发挥影响较低,为4.82%;而铆接结点对PET土工格室条带影响较高,为22.2%。焊接、铆接、插接结点主要受剥离强度的控制,但焊接结点的剥离结点强度发挥率可达28.3%,分别是插接、铆接结点强度发挥率的11.32倍、6.58倍,体现了焊接结点的性能优势。插接结点在3种受力状态下结点强度相差很大,需采取注塑等措施来改善结点在剪切、剥离作用下的强度,从而均衡发挥插接结点的性能。试验结果可为土工格室的合理选用以及加筋机理的研究提供参考。 

关键词:土工格室;焊接;插接;铆接;失效机制;剥离

基于土体孔径分布的土水特征曲线预测

费锁柱,谭晓慧*,董小乐,查甫生,许  龙

(合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽 合肥 230009)

摘  要:土水特征曲线(SWCC)是描述非饱和土的吸力与饱和度或含水率关系的一条重要曲线,是分析非饱和土的强度、变形及渗流的重要基础。室内直接或间接测量土体的吸力非常耗时。为了快速准确获取非饱和土体的SWCC,提出了基于土体的孔径分布(PSD)预测SWCC的改进方法。该方法采用压汞试验(MIP)测量土体的PSD,采用滤纸法测量土样的一个吸力值及其对应的饱和度,再根据该点的试验结果对MIP试验测得的土体孔隙体积进行校正,并采用校正后的孔隙体积来计算不同吸力条件下土体的饱和度。该方法可以克服MIP试验测得的孔隙体积偏小的问题。通过对9组土样校正前后预测SWCC与实测SWCC的对比分析,表明了该方法可以较为准确地预测非饱和土体的SWCC。在此基础上,可以方便快捷地得到多组土体的SWCC拟合参数及其概率统计特征。

关键词:土水特征曲线;孔径分布;压汞实验;非饱和土;吸力

施工期同步注浆影响下盾构隧道管片纵向上浮特征分析与应用

黄旭民,黄林冲,梁  禹*

(中山大学航空航天学院,广东 深圳 518107)

摘  要:同步注浆是盾构施工中的关键工序,浆液压力产生的上浮力是导致施工期管片上浮的重要因素。在未凝固区长度范围内,上浮力逐渐衰减,上覆土体基床系数逐渐增加。针对该类复杂力学问题,基于弹性地基梁矩阵传递法理论,综合考虑了浆液黏度时变性、上覆土体基床系数各异性以及施工荷载步叠加效应的影响,提出了一种施工期盾构隧道管片上浮预测方法。将现场实测数据和模型计算结果进行比较,验证了计算模型的合理性。研究表明:在施工过程中,同步注浆引起的隧道上浮量最大处一般在距盾尾6~7环附近,远离盾构机40环以后影响较小;浆液黏度随时间增加使浆液流动性和周围土体渗透性降低,浆液压力衰减幅值减小,导致浆液未凝固区更长和上浮力更大。主要解决了复杂变基床系数条件下两类弹性地基梁计算方法耦合和考虑多因素影响下上浮量精细化预测的问题,其研究成果可为后续类似盾构隧道上浮量的控制提供参考。

关键词:管片上浮;基床系数;弹性地基梁;矩阵传递法;浆液黏度时变性

时域稳定的基础频响离散有理近似参数识别方法

王志宇1,唐贞云*1,2,杜修力1

(1. 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点试验室,北京 100124;2. 中国地震局工程力学研究所,中国地震局地震工程与工程振动重点试验室,黑龙江 哈尔滨 150080)

摘  要:离散时间有理近似函数是建立基础动力分析模型的重要方法之一。而有理函数的稳定性和精度决定了动力时程分析的稳定性和精度。目前关于离散时间有理近似函数的研究主要集中于时域分析模型建立,而无法同时保证辨识函数的稳定性、精度及计算效率。基于系统稳定性理论,将有理近似函数看成一阶与二阶系统的组合,并根据其根的稳定条件推导了被辨识参数的稳定界限。在此基础上,利用遗传算法与序列二次规划算法提出了时域稳定的参数识别方法。通过对不同基础频响函数的数值仿真,验证了该方法辨识参数的稳定性与精度。由于该方法限制了参数取值范围,其计算效率也得到了大幅度提高。

关键词:基础频响函数;离散时间有理近似;稳定性;精度;计算效率

月壤临界尺度颗粒运移特性对钻采阻力影响研究

崔建国1,田  野*1,刘君巍2,侯绪研2,崔江磊2,杨  飞2,王  晶1,关祥毅1

(1. 哈尔滨商业大学轻工学院,黑龙江 哈尔滨 150028;2. 哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150006)

摘  要:临界尺度颗粒是指平均直径大于或等于钻头取芯孔直径的月球土壤颗粒,其广泛分布于月球次表层土壤中。在钻进过程中受到钻削作用,一部分临界尺度颗粒被从孔底置出,并被嵌入钻孔壁产生孔壁置入现象,从而增大了切削负载功耗;另一部分跟随钻具回转无法被取芯孔采集,从而增加了钻进失败的风险。通过建立月壤临界尺度颗粒切削模型,考虑临界尺度颗粒粒径及其与切削刃相互作用位置,对切削阻力的影响进行敏感度分析,得到位置的变化对切削阻力影响最明显。提出法向重叠率的概念,用以研究位置变化对临界尺度颗粒运移特性及切削阻力的影响关系。将切削刃的回转运动等效为直线运动,采用离散元方法验证法向重叠率对切削阻力的影响,得到法向重叠率与临界尺度颗粒孔底置出和孔壁置入现象之间的关系,以及对应的切削阻力时域变化曲线的特征。通过临界尺度颗粒运移特性模拟试验,得到法向重叠率与切削阻力呈同方向的线性关系,当临界尺度颗粒分别产生孔底置出和孔壁置入现象时,对应的切削阻力时域曲线特征分别为连续峰值和仅有一个峰值点。研究可为月球采样任务中的钻进工况参数识别提供理论依据。

关键词:月壤钻采;临界尺度颗粒;切削阻力;运移特性

LASSO算法及其在边坡稳定性分析中的应用

谢梦龙1,叶新宇1,张  升*1,盛岱超1,2

(1. 中南大学土木工程学院,湖南 长沙 400041;2. 悉尼科技大学土木与环境工程学院,澳大利亚 悉尼 NSW 2007)

摘  要:将LASSO算法引入边坡可靠度分析中,建立算法模型预测边坡安全系数,并实现搜索边坡危险区域的功能。首先,借助有限元软件实现蒙特卡洛模拟,获取边坡各处土体参数及对应安全系数数据集。其次,通过LASSO算法对获取的数据集进行分析,建立模型预测特定条件下边坡安全系数,该结果通过与普通线性回归算法预测的结果进行比较,证实了LASSO算法的优越性。同时,提出了其在边坡长期风险监控中的应用建议。最后,将LASSO算法与蒙特卡洛模拟相结合,充分考虑多次模拟结果,实现搜索边坡最危险区域功能。结果表明,与普通线性回归算法相比,LASSO算法所建立的模型能准确搜索到影响边坡稳定性的最危险区域。因此,LASSO算法能为边坡长期风险监控和边坡加固工作提供新的思路。

关键词:边坡稳定;可靠度分析;蒙特卡洛模拟;LASSO算法

基于微震监测的应力场反演方法及其工程应用研究

唐  超,李庶林*,周梦婧,刘胤池

(厦门大学建筑与土木工程学院,福建 厦门 360015)

摘  要:确定工程中岩体所处的应力场环境是灾害监测预警与应用的基础,在微震震源机制解的基础上探索采用联合迭代反演方法反演应力场,该方法采用不稳定性系数I作为约束结合经典的线性反演方法反演应力场,有效避免了两个断层面的模糊性对反演结果的不利影响,提高了反演精度。通过多次反演选取能够产生最大不稳定性系数的摩擦系数作为岩体的摩擦系数,并通过应力与摩擦系数定义了主破裂面。对一起典型的岩体破裂微震定位事件案例,首先分析了破裂类型以及破裂面方位,并对破裂的时间演化进行了推测;其次分析了加入不同程度噪声对应力反演结果的影响,并给出了分析结果;最后对应力场分布进行了分析,结果表明最大主应力轴的方位角与倾角为229.86°/48.57°;中间主应力轴的方位角与倾角为353.89°/26.28°;最小主应力轴的方位角与倾角为100.08°/29.44°,应力的分布与震源机制解P/T轴分布具有一致性;主破裂面的方位较好地符合了此次微震事件实际监测结果。

关键词:微震监测;应力场反演;震源机制;矩张量;岩体破裂

新疆硫酸盐渍土地区沥青路面鼓胀变形机理研究

冯瑞玲1,2,王随柱3,吴立坚4,陆奂材1,沈宇鹏1,2

(1. 北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;2. 北京市轨道交通线路安全与防灾工程技术研究中心,北京 100044;3. 新疆生产建设兵团公路科学技术研究所,新疆 乌鲁木齐830000;4. 交通运输部公路科学研究院,北京 100088)

摘  要:依托新疆阿克苏地区的两条公路,在进行公路路面鼓胀病害调查的基础上,选择4个典型病害部位开挖试坑,观察了路面结构层中损坏的情况,同时取样测试了基层及路基填料的含盐量、矿物成分、pH值等,分析了两条公路路面鼓胀病害的产生机理。研究结果表明:公路A(省道)路面基层中的离子以、为主,因此发生了钙矾石型硫酸盐侵蚀。公路B(国道)路面基层中含量较高,同时含有一定量和,因此发生了硅灰石膏型硫酸盐侵蚀。此外,夏季高温条件、水泥中碱含量超标等都加剧了两种硫酸盐侵蚀的发生。最后,根据两条公路病害产生机理,提出了硫酸盐渍土地区路面鼓胀病害的预防措施。

关键词:硫酸盐渍土;沥青路面;半刚性基层;鼓胀变形;硫酸盐侵蚀

粗粒氯盐渍土动态回弹模量试验研究与理论模型

冉武平1, 2,王金山*1, 2,艾贤臣1, 2,陈慧敏1, 2,钱建固1, 3

(1. 新疆大学建筑工程学院,新疆 乌鲁木齐 830047;2. 新疆土木工程技术研究中心,新疆 乌鲁木齐 830047;3. 同济大学地下建筑与工程系,上海 200092)

摘  要:为探究粗粒氯盐渍土动态回弹模量受荷载、盐分及湿度影响下的变化规律,借用室内动三轴试验,研究了不同应力状况、含水率及含盐量条件下粗粒氯盐渍土动态回弹特性。结果表明:动态回弹模量随围压和体应力增加而增大,随偏应力、盐分及水分的增大而减小;粗粒盐渍土中含盐量和含水率越高,围压、偏应力和体应力对其动态回弹模量影响越明显;同一应力水平下,含盐量和含水率的增加引起动态回弹模量的降低幅度逐渐增大,且盐分较水分影响更显著。基于三参数理论模型对试验结果进行回归分析发现,该模型具有较高的决定系数,并建立了精度较高的模型参数预估公式,可有效预测粗粒氯盐渍土动态回弹模量。

关键词:粗粒氯盐渍土;动态回弹模量;动三轴试验;演变规律;理论模型

非饱和土中氯离子扩散规律的试验研究

季永新1,张文杰*2

(1. 中国建筑第四工程局有限公司工程技术研究院(技术中心),广东 广州 510665;2. 上海大学力学与工程科学学院,上海 200072)

摘  要:土中污染物迁移涉及对流和扩散,低流速情况下扩散起主导作用,当前对非饱和土中渗流的研究较为成熟,但对非饱和土中污染物扩散规律的认识还不够深入,其中饱和度控制是非饱和扩散系数测试的技术瓶颈。自制非饱和对流-扩散试验装置,控制入渗过程中土的含水率恒定,以氯离子为示踪剂进行对流–扩散土柱试验,通过切片法测得氯离子浓度剖面,使用非饱和对流–扩散解析解拟合得到氯离子水动力弥散系数,进而求得非饱和有效扩散系数,通过不同含水率下的试验得出有效扩散系数随含水率的变化规律;依据3层土渗流模型计算得到非饱和渗透系数随含水率的变化规律。试验结果表明,试验过程中渗透吸力对含水率的影响可以忽略,本文试验装置含水率控制精确可靠,测得0~100 kPa基质吸力下土中氯离子的有效扩散系数在1.59×10-6~5.22×10-6 cm2/s之间,氯离子的非饱和有效扩散系数随无量纲含水率的减小而线性减小;溶质迁移的弥散度随含水率减小而增大;对数的非饱和渗透系数随含水率线性减小。

关键词:非饱和土;污染物迁移;有效扩散系数;对流–扩散试验

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日期:2021年10月08日 13:55:46点击数:字号:【

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