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基于CEEMDAN-SSA-ELM-LSTM模型的地铁车站深基坑支护桩水平变形预测 被引量：3
1
作者 刘彦伟 彭洁 +4 位作者 任连伟 高保彬 郭佳奇 王泽武 韩红凯 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期34-46,共13页
灾害监测与预测是岩土工程领域至关重要的任务之一,但工程监测数据中的非平稳性和非线性一直是预测的难点。为应对此挑战,引入数据驱动算法极限学习机(ELM)、长短时记忆神经网络模型(LSTM),结合自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN... 灾害监测与预测是岩土工程领域至关重要的任务之一,但工程监测数据中的非平稳性和非线性一直是预测的难点。为应对此挑战,引入数据驱动算法极限学习机(ELM)、长短时记忆神经网络模型(LSTM),结合自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)和麻雀搜索算法(SSA),提出了一种改进的地铁车站深基坑变形组合预测模型。首先,通过CEEMDAN将支护桩水平位移序列分解为趋势项和波动项,降低数据的非平稳性。其次,为充分考虑分解序列差异的非线性特征,分别采用SSA优化后的ELM和LSTM模型对低频趋势项与高频波动项进行预测,并将结果叠加重构为最终预测值。最后,以郑州市某地铁车站深基坑为例,通过设置消融实验、对比实验和泛化性验证实验,系统评估了模型的准确性与实用性。结果表明:该模型在精度和稳定性方面显著优于其他模型,其中R2提升了2.88%~23.62%,RMSE和MAPE分别降低了6.63%~41.13%、8.08%~64.79%。这充分说明模型在应对数据非平稳性和捕捉非线性特征方面表现出色,具备良好的可靠性和广泛的应用前景,可为岩土工程中的灾害防治提供新的思路和技术支持。 展开更多
关键词 基坑工程 支护桩 变形监测 组合预测 深度学习
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损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律研究 被引量：2
2
作者 林志斌 李亚豪 +2 位作者 林培忠 张勃阳 杨大方 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期154-163,共10页
目的为分析上覆溶洞对隧道的影响,进行损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律的研究。方法以重庆市双碑隧道工程为背景,基于三线性应变软化模型建立岩体损伤-渗流耦合模型,采用FLAC3D对隧道开挖通过上覆溶洞过程中的围岩变形、... 目的为分析上覆溶洞对隧道的影响,进行损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律的研究。方法以重庆市双碑隧道工程为背景,基于三线性应变软化模型建立岩体损伤-渗流耦合模型,采用FLAC3D对隧道开挖通过上覆溶洞过程中的围岩变形、塑性区、渗透系数和涌水量进行数值模拟分析,并对比分析了不考虑岩体损伤-渗流耦合作用和不同溶洞水压对上覆溶洞隧道突水灾变特征的影响。结果上覆溶洞水压为1.8 MPa时,隧道开挖通过上覆溶洞中心5.0 m后,隧道围岩在溶洞与隧道间产生2条“八字形”的导水裂隙带,导致溶洞与隧道间岩体整体滑动约600 mm,整个滑动体近似梯形,其顶、底、高分别为3.6,9.6,8.4 m;隧道开挖未到达上覆溶洞时,其最大涌水量不超过0.01 m^(3)/s,而通过上覆溶洞中心0,2.5,5.0 m后,其最大涌水量分别为0.022,0.185,0.743 m^(3)/s;上覆溶洞水压为1.2,1.8,2.4 MPa时,隧道通过上覆溶洞后的最大涌水量分别为0.031,0.0743,1.365 m^(3)/s。结论隧道开挖通过上覆溶洞过程中,上覆溶洞水压超过临界值时,隧道会发生冒顶坍塌和突水事故,且突水表现出一定的滞后性和大体量性;溶洞水压越大,隧道会越早突水,最终突水量越高;为模拟再现岩溶隧道开挖过程中的突水灾变时空演化过程,必须考虑岩体的损伤-渗流耦合作用。本文研究成果可为岩溶隧道工程围岩稳定控制提供重要依据。 展开更多
关键词 溶洞 隧道 损伤-渗流耦合 突水 渗透系数 涌水量
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含软弱夹层复合层状试样力学行为及能量演化特性研究 被引量：2
3
作者 刘学伟 雷俊强 +3 位作者 刘滨 姚文杰 白纪成 刘泉声 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期126-140,共15页
工程中广泛存在的复合层状围岩的软弱层几何特征(倾角和厚度)对岩体稳定性的影响至关重要。为研究软弱层厚度及倾角对复合层状岩体的力学行为影响,首先,开展了含不同软弱层倾角(0°、30°、45°、60°)和厚度(1、2、3、... 工程中广泛存在的复合层状围岩的软弱层几何特征(倾角和厚度)对岩体稳定性的影响至关重要。为研究软弱层厚度及倾角对复合层状岩体的力学行为影响,首先,开展了含不同软弱层倾角(0°、30°、45°、60°)和厚度(1、2、3、4 cm)的复合层状岩体试样的单轴压缩试验,试验结果表明,随着软弱层倾角增加,试样的峰值强度和弹性应变能密度逐渐下降,但下降幅度随厚度的增加而降低,同时试样破坏模式由非层理面内张拉或整体破坏转为层理内滑移破坏;随着软弱层厚度的增加,试样的峰值强度逐渐减小,试样的破坏模式由沿层理面滑移转为层理面滑移与轴向劈裂的组合破坏模式。其次,通过最大信息系数分析表明,软弱层的厚度和倾角分别为试样力学特性与能量特性的主控制因素。最后,基于能量理论分析并结合峰前弹性应变能比和耗散能比,发现软弱层的不同倾角和厚度导致能量释放模式不同,进而影响试样的破坏模式和强度特征。研究结果揭示了软弱层对复合层状围岩的重要影响规律,对类似岩体的稳定性分析具有实际的参考价值。 展开更多
关键词 复合层状岩石 软弱层 几何关系 力学特征 能量特性
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干湿-冻融作用输水渠道膨胀土强度特性及损伤演化规律研究 被引量：1
4
作者 姜海波 卢燕 +1 位作者 李琳 张军 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1356-1367,共12页
季节冻土区膨胀土的“干缩湿胀”与“冻胀融沉”效应,诱发了诸多工程病害问题。针对北疆供水工程膨胀土输水渠道强度衰减及边坡失稳破坏问题,以渠基膨胀土所经历的干湿及冻融循环作用为试验边界条件,开展渠基膨胀土不同埋深含水率监测试... 季节冻土区膨胀土的“干缩湿胀”与“冻胀融沉”效应,诱发了诸多工程病害问题。针对北疆供水工程膨胀土输水渠道强度衰减及边坡失稳破坏问题,以渠基膨胀土所经历的干湿及冻融循环作用为试验边界条件,开展渠基膨胀土不同埋深含水率监测试验,分析干湿、冻融不同阶段土体含水率随埋深的变化规律。同时通过干湿-冻融循环室内试验,研究干湿-冻融循环作用对膨胀土不均匀变形、强度衰减及微观结构损伤演化的影响。研究结果表明:(1)干湿-冻融环境下,渠基一定深度范围膨胀土的水分变化剧烈,其中冻融阶段含水率的变化最大,形成了膨胀土的“相变动力区”。(2)干湿-冻融循环作用下,膨胀土微观结构的损伤效应较显著,裂隙随循环次数增加不断发育扩展,膨胀土持续经历着“干缩湿胀”和“冻胀融沉”作用。在干湿-冻融作用的初期,膨胀变形量在总体变形量中贡献较大。经历一定次数的干湿-冻融循环作用后,土体的体积变形、膨胀变形量逐渐趋于稳定。(3)膨胀土的抗剪强度及其强度指标均出现了不同程度的衰减。其中黏聚力的衰减幅度较大,呈指数形式骤减,而内摩擦角的降低幅度则较小。在干湿-冻融作用的初期,黏聚力的衰减幅度占总衰减率的41.2%~48.6%。土体黏聚力的骤减,导致了渠基边坡膨胀土的浅层滑坡破坏,表明黏聚力在边坡失稳中起决定作用。 展开更多
关键词 膨胀土输水渠道 干湿-冻融循环 含水率 强度衰减 裂隙扩展
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高温强碱条件下膨润土物理性能的时效性 被引量：1
5
作者 曾召田 张瀚彬 +2 位作者 吕海波 车东泽 潘斌 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期49-56,共8页
在深地质处置库运营过程中,作为缓冲层材料的膨润土将长期处于高温强碱环境中,其物理性能会随时间发生劣化效应。为探讨高温强碱条件下膨润土物理性能的时效性,对MX-80膨润土粉末进行不同时长(t=0、15、30、45、60、90 d)的高温强碱作... 在深地质处置库运营过程中,作为缓冲层材料的膨润土将长期处于高温强碱环境中,其物理性能会随时间发生劣化效应。为探讨高温强碱条件下膨润土物理性能的时效性,对MX-80膨润土粉末进行不同时长(t=0、15、30、45、60、90 d)的高温强碱作用预处理(温度T=90℃,碱溶液浓度CNaOH=0.5 mol/L),通过室内试验研究了MX-80膨润土的比重、比表面积和膨胀指数等物理性能指标随反应时长t的变化规律,并选择部分代表性试样进行X射线衍射(XRD)试验和热重分析(TGA)试验,从微观角度对高温强碱条件下膨润土物理性能的时效性进行解释。结果表明,高温强碱作用预处理后,MX-80膨润土的比重、比表面积和膨胀指数在0~45 d内急剧下降,45 d后趋于稳定,90 d后三者降幅分别为13.6%、18.5%、58.1%;膨润土的主要矿物蒙脱石含量大幅减少,钠长石含量有所增加,90 d后二者变化量分别为-23.3%、+3.7%;膨润土颗粒吸附的自由水、弱结合水和强结合水的含量减少,90 d后三者含量分别减少2.84%、0.13%、0.24%;高温强碱条件下膨润土物理性能随时间发生劣化效应的根本原因在于膨润土中有效成分蒙脱石发生溶解,其含量下降导致比重、膨胀指数和比表面积降低。 展开更多
关键词 膨润土 高温强碱条件 物理性能 时效性 蒙脱石溶解
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水玻璃-聚丙烯纤维改良膨胀土的强度及裂隙特性 被引量：4
6
作者 肖桂元 王浩鹏 +2 位作者 邓杰 刘星 杨帅 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期1074-1086,共13页
为探究在路基工程中应用水玻璃−聚丙烯纤维复合改良膨胀土的效果,将质量比为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.5%的水玻璃和0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的聚丙烯纤维掺入膨胀土内。通过无侧限抗压强度试验、干湿循环直剪试验、裂隙试验和扫... 为探究在路基工程中应用水玻璃−聚丙烯纤维复合改良膨胀土的效果,将质量比为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.5%的水玻璃和0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的聚丙烯纤维掺入膨胀土内。通过无侧限抗压强度试验、干湿循环直剪试验、裂隙试验和扫描电子显微镜(Scanning Eelectron Microscope,SEM)微观试验,研究改良膨胀土的强度及裂隙特性。使用IPP软件对裂隙图像进行处理,探究改良膨胀土的裂隙发育趋势,并结合SEM微观试验,分析水玻璃和聚丙烯纤维在改良膨胀土中的作用机制,探讨其对膨胀土强度和裂隙特性的改进机理。结果表明,水玻璃和聚丙烯纤维均能增强膨胀土的强度,两者复合后土体强度达到峰值且裂隙抑制效果最佳,其最佳配比为水玻璃1%、聚丙烯纤维0.4%。同时,经过1~5次干湿循环后,复合改良土的抗剪强度明显大于素膨胀土,抵抗干湿循环的能力显著。其次,在干湿循环过程中,膨胀土的裂隙发育最快,出现贯穿土体的大裂隙;水玻璃改良土的裂隙发育密集,将土体分割成多个区域;复合改良土裂隙发育程度小且发育缓慢。通过对膨胀土的裂隙面积率、裂隙数目、裂隙平均宽度和裂隙总长度进行定量分析,并结合不同循环次数和单次脱湿过程中的裂隙形态变化,推测出土体的裂隙发育轨迹。最后,通过对SEM图像及裂隙发育图的分析,阐明了裂隙产生的原因,揭示了水玻璃、聚丙烯纤维联合改良膨胀土的内在机理。聚丙烯纤维与水玻璃在土体中生成的硅酸凝胶黏结膜穿插在一起,和土颗粒三者形成纤维硅酸凝胶黏结体系,增加了土颗粒之间的黏结强度,减少了孔隙的连通,从而抑制了裂隙的产生和扩散。研究结果为土体改良技术的选择和评估提供科学依据。 展开更多
关键词 膨胀土 水玻璃 聚丙烯纤维 干湿循环 裂隙发育
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磷石膏改性膨胀土工程特性演变规律试验研究 被引量：2
7
作者 胡波 李浩洋 +3 位作者 童军 王卫 查恒 夏锐 《人民长江》 北大核心 2025年第5期156-161,共6页
采用磷石膏改良膨胀土可以同时实现磷石膏的资源化利用和膨胀土的改良。以引江济淮Y003标段的中膨胀土为例,通过液限、塑限、击实、膨胀率、直剪和崩解试验对磷石膏改性膨胀土的工程特性演变规律进行研究。结果表明:改性土的液限与塑性... 采用磷石膏改良膨胀土可以同时实现磷石膏的资源化利用和膨胀土的改良。以引江济淮Y003标段的中膨胀土为例,通过液限、塑限、击实、膨胀率、直剪和崩解试验对磷石膏改性膨胀土的工程特性演变规律进行研究。结果表明:改性土的液限与塑性指数均低于素膨胀土,其中50%(质量百分比)掺量的磷石膏混合土液限较素膨胀土下降了19.7个百分点,塑性指数下降了20.3;改性土的膨胀率均低于素膨胀土,50%掺量的磷石膏混合土自由膨胀率较素膨胀土下降了36个百分点,无荷膨胀率下降了5.12个百分点;随着磷石膏掺量的增加,改性土的内摩擦角逐渐增大,黏聚力逐渐降低;磷石膏的掺入导致改性土的抗崩解能力下降,实际应用中要考虑添加其他胶凝材料。研究成果可为类似工程膨胀土改性提供参考。 展开更多
关键词 膨胀土 磷石膏 资源化利用 工程特性 引江济淮工程
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青海地震预警站网效能的定量化评估研究
8
作者 万玉杰 马丽 +6 位作者 吕弃暇 白占孝 王俊 赵燕杰 李玮杰 李振凯 张杰林 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第4期961-968,共8页
综合运用噪声功率概率密度函数、双曲线正演建模及其联合似然性、插值网格时程等技术方法,从台网布局、地震监测与定位能力、预警能力与烈度速报精度等方面对青海地震预警站网的效能进行了系统性评估。获得的主要认识:(1)基于实际台基... 综合运用噪声功率概率密度函数、双曲线正演建模及其联合似然性、插值网格时程等技术方法,从台网布局、地震监测与定位能力、预警能力与烈度速报精度等方面对青海地震预警站网的效能进行了系统性评估。获得的主要认识:(1)基于实际台基噪声水平计算了站网地震监测能力,结果显示:青海全省80%区域的地震监测能力可达到2.5级,重点预警区内局部可达1.2级;理论监测能力与基于PMC方法获得的概率最小完整性震级(M_(P))空间分布十分一致。(2)采用二维理论合成地震定位测试,清晰地揭示了预警站网中增加了基本站和一般站,使得定位精度有了明显提高,结果的系统性误差显著降低;按照水平误差及GT定义综合判断定位精度的准则评估的定位精度表明,全省重点预警区内的定位精度能达到Ⅰ类精度,其他区域范围内站点周围约30 km范围内能达Ⅱ类精度;震中位置偏差大于20 km区域主要位于青海西南部的监测能力薄弱区。(3)3个台触发条件下,在重点预警区内的预警首报时间约5.9 s,全省约20%的区域预警首报时间为10 s左右;重点预警区内的烈度速报精度可达10 km,90%置信度下全省80%的区域烈度速报精度约为70 km。 展开更多
关键词 理论合成地震定位 插值网格时程 最小完整性震级 定位精度 预警能力 烈度速报精度
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不同含水率下石灰-偏高岭土改良遗址土宏微观特性的冻融循环效应
9
作者 李新明 何永飞 +3 位作者 谈云志 任克彬 张先伟 尹松 《岩土力学》 北大核心 2025年第9期2894-2906,共13页
土遗址根部的掏蚀程度往往随高度不同而变化,这与遗址土含水率随高度不同而变化有关。研究了冻融循环对不同含水率(0~3%、0~6%、0~9%、0~12%)范围下石灰-偏高岭土(lime-metakaolin,简称L-MK)改良遗址土表观形貌、质量损失、无侧限抗压... 土遗址根部的掏蚀程度往往随高度不同而变化,这与遗址土含水率随高度不同而变化有关。研究了冻融循环对不同含水率(0~3%、0~6%、0~9%、0~12%)范围下石灰-偏高岭土(lime-metakaolin,简称L-MK)改良遗址土表观形貌、质量损失、无侧限抗压强度、色差、物相成分与微观结构的影响,所有试验均以天然水硬性石灰(natural hydraulic lime,简称NHL)改良遗址土作为对照。结果表明,L-MK及NHL改良土试样表面劣化程度和质量损失均与冻融循环次数和含水率梯度呈正比。含水率梯度对L-MK改良土试样抗压强度的影响存在阈值:含水率变化范围为0~3%的试样抗压强度与冻融循环次数成正比,但随含水率梯度增加,试样抗压强度与冻融循环次数成反比,且在首次冻融循环时强度下降最为显著。在土遗址修复工程中,尤其应注意冻融循环初期、高含水率位置土体的加固与监测;微观试验结果表明:随着含水率梯度增加,改良土微观结构在冻融侵蚀后具有明显的孔隙发育特征,水化硅酸钙(calcium silicate hydrate,简称CSH)及水化铝酸钙(calcium aluminate hydrate,简称CAH)等水化产物含量明显减少。NHL改良土颜色差异在可识别阶段,L-MK改良土颜色差异在轻微或可察觉阶段,L-MK改良土满足土遗址修复要求。 展开更多
关键词 土遗址 石灰-偏高岭土 含水率 冻融循环
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往返渗流与干湿循环诱发土壤结构损伤的协同效应分析
10
作者 陈勇 夏雨 +2 位作者 闵泽鑫 夏振尧 王世梅 《农业工程学报》 北大核心 2025年第5期57-67,共11页
库水位周期涨落会促使消落带土壤经历往返渗流和干湿循环作用,潜蚀和干裂诱发的土壤结构损伤是三峡库区水土流失的关键诱因。为探究潜蚀和干裂的演化进程和协同效应,采用自主研制的模拟试验系统,针对不良级配土壤,分别完成多周期的往返... 库水位周期涨落会促使消落带土壤经历往返渗流和干湿循环作用,潜蚀和干裂诱发的土壤结构损伤是三峡库区水土流失的关键诱因。为探究潜蚀和干裂的演化进程和协同效应,采用自主研制的模拟试验系统,针对不良级配土壤,分别完成多周期的往返渗流与干湿循环的单独作用及二者交替联合作用,监测土壤内细颗粒流失规律和表层裂隙发育进程。结果表明:往返渗流单独作用下壤中潜蚀通道发展呈现随机性和持续性,干湿循环单独作用下壤表裂隙发育具有记忆性和缓增性,壤中细颗粒流失率和壤表裂隙率均表现为随周期次数而增多并逐渐趋稳;二者交替联合作用下,壤中潜蚀会形成渗流孔洞,并破坏土壤连续性,同时增加表层细粒含量,进而导致裂隙发育加剧;壤表开裂也会加速细颗粒从土中剥离,并增大优势通道的扩展,从而提高随后试验周期的颗粒流失率;经历5个周期联合作用下的颗粒累积流失率比往返渗流单独作用高116.67%、壤表裂隙率比干湿循环单独作用高73.33%,对土壤结构损伤具有显著的协同加剧效应。研究成果对加深消落带土壤结构损伤机制的认知、揭示水土流失和岸线后退演化规律具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 水土流失 往返渗流 干湿循环 颗粒流失率 裂隙率 结构损伤
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团粒膨润土振动密实性与恒刚度约束膨胀行为
11
作者 谈云志 吴克宇 +1 位作者 明华军 孙德安 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2399-2408,共10页
压缩空气地下储能是实现大规模物理储能的理想方式,关键是要保证地下储气库长期气密性,据此,提出用膨润土-薄钢板构建复合密封层的概念。为验证利用膨润土辅助构建密封层的可行性,开展膨润土团粒振实试验与恒刚度膨胀试验。结果表明:由... 压缩空气地下储能是实现大规模物理储能的理想方式,关键是要保证地下储气库长期气密性,据此,提出用膨润土-薄钢板构建复合密封层的概念。为验证利用膨润土辅助构建密封层的可行性,开展膨润土团粒振实试验与恒刚度膨胀试验。结果表明:由膨润土通过压实再破碎形成不同尺寸团粒,团粒按比例重新组合成混合物,经过振动210 s后达到稳定密实状态;以最大尺寸5 mm的团粒为例,依据Andreasen公式,取级配指数n=0.5时混合,其振动堆积密度最大可达1.35 g/cm^(3);所有双粒组团粒混合物,粗粒组含量70%时达到最大振动堆积密度,基于等粒径团粒堆积状态理论解释了该现象的原因。膨润土团粒振动离析会降低堆积均匀度,但水化膨胀蠕动后,能挤密充填团粒间的大孔隙,调整了密实度的整体均匀性,保证薄钢板与围岩的均匀受力。恒刚度约束下膨润土的膨胀变形释放了部分膨胀潜势,剩余膨胀潜势以剩余膨胀力形式展现,建立了恒刚度约束下剩余膨胀力与膨胀变形率关系,可为构建膨润土-薄钢板复合密封层提供设计参考依据,避免薄钢板发生屈曲变形破坏。 展开更多
关键词 压气储能 团粒膨润土 振动密实 恒刚度 膨胀行为
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高温条件下膨润土缓冲材料工程屏障性能热老化的时间效应及微观机理
12
作者 曾召田 林铭宇 +3 位作者 孙德安 邵捷昇 曹珊珊 吕海波 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第9期1812-1824,共13页
高温条件下膨润土缓冲材料工程屏障性能的热老化时效性对于评价核废物深地质处置库的长期运营安全具有重要意义。对MX-80膨润土粉末进行不同热老化时间(t=0,15,30,60,90,120 d)的高温预处理,研究热老化后膨润土试样的工程屏障性能参数(... 高温条件下膨润土缓冲材料工程屏障性能的热老化时效性对于评价核废物深地质处置库的长期运营安全具有重要意义。对MX-80膨润土粉末进行不同热老化时间(t=0,15,30,60,90,120 d)的高温预处理,研究热老化后膨润土试样的工程屏障性能参数(导热系数λ、恒体积膨胀力Ps、无侧限抗压强度qu、比表面积SSA)随热老化时间t的演化规律;基于X射线衍射、热失重分析和扫描电镜等试验探讨了高温热老化后MX80膨润土中矿物成分、吸附水、微结构的变化趋势,从微观角度揭示出高温条件下热老化时间对膨润土缓冲材料工程屏障性能的影响机制。试验结果表明:(1)MX80膨润土的工程屏障性能均随热老化时间t的增加而递减,呈现出显著的时间效应,其主要发生在0~15 d,衰减率为56.89%~68.51%;(2)高温热老化过程中,膨润土中蒙脱石矿物部分转化为钠云母、土中吸附水脱失、土体微结构演化,上述微观变化与其工程屏障性能热老化时效性具有较好的一致性;(3)高温条件下,MX80膨润土的工程屏障性能参数与其蒙脱石含量C_(m)、吸附水含量w均呈线性正相关,表明膨润土的矿物成分转化、土中吸附水变化、土体微结构演化是引起其工程屏障性能热老化时效性的本质原因。 展开更多
关键词 膨润土缓冲材料 屏障性能 热老化时间 高温状态 微观机理
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基于PFC^(2D)模型的卸荷损伤泥岩应力松弛破裂机制
13
作者 王宇 黎瑾 +1 位作者 邓华锋 李建林 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第5期1262-1272,共11页
为探明不同卸荷损伤程度下的泥岩应力松弛破裂机制,开展卸荷损伤泥岩的应力松弛数值模拟计算。研究细观参数对宏观力学参数的影响规律,确定细观参数取值范围;采用适合多因素、多计算次数的均匀设计法及多元回归分析,建立泥岩试样基于PFC... 为探明不同卸荷损伤程度下的泥岩应力松弛破裂机制,开展卸荷损伤泥岩的应力松弛数值模拟计算。研究细观参数对宏观力学参数的影响规律,确定细观参数取值范围;采用适合多因素、多计算次数的均匀设计法及多元回归分析,建立泥岩试样基于PFC^(2D)平行黏结模型的宏-细观参数定量关系式,计算确定泥岩PFC^(2D)细观参数;利用已获得的细观参数进行卸荷损伤泥岩应力松弛数值模拟计算,并结合试验成果验证。研究结果表明:根据细观能量的演化可将应力松弛划分为低应力松弛、高应力松弛及松弛破坏三个阶段。且前两个阶段主要体现为细观应变能蓄积,最后阶段则表现为细观耗散能释放;卸荷损伤程度增大导致应力松弛过程中剪切裂纹数量显著增加,张拉裂纹数量差异不明显;泥岩应力松弛破坏模式随着卸荷损伤程度增大由张拉贯通破坏为主逐渐向张拉-剪切复合贯通破坏转化。 展开更多
关键词 卸荷损伤 泥岩应力松弛 均匀设计法 宏-细观参数 破裂演化机制
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地震地电场观测中城市轨道交通信号的滤波方法研究
14
作者 卜玉菲 张秀霞 +3 位作者 王佳 潘颖 袁桂平 章东 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第5期1291-1300,共10页
地电场是地震预测研究的重要内容之一,其数据质量直接影响震前异常识别的准确性。随着全国轨道交通网络的扩张,地铁运行产生的杂散电流成为影响地电场观测的主要干扰源之一。针对地铁干扰抑制问题,系统对比滑动平均滤波、经验模态分解(E... 地电场是地震预测研究的重要内容之一,其数据质量直接影响震前异常识别的准确性。随着全国轨道交通网络的扩张,地铁运行产生的杂散电流成为影响地电场观测的主要干扰源之一。针对地铁干扰抑制问题,系统对比滑动平均滤波、经验模态分解(EMD)滤波及小波滤波三种方法的去噪效果。通过构建贴近真实场景的模拟信号,采用信噪比(SNR)、均方根误差(RMSE)等指标评估滤波性能。仿真实验显示:滑动平均滤波在窗长390 s时效果最优,SNR提升15.50 dB,RMSE降低83.22%;EMD滤波去除前2个本征模态函数(IMF)更合理,可平衡去噪效果与有效信号保留,SNR提升10.99 dB,RMSE降低71.8%;小波滤波选用db4小波基时8层分解后滤波表现最佳,SNR提升16.86 dB,RMSE降低85.7%。对上海青浦台受地铁影响的秒采样地电场数据滤波处理,结果显示,三种方法均使信号标准差降低65%以上,其中小波滤波在保留突变信号细节上优势显著。研究表明,秒采样数据结合优化参数的滤波方法可有效抑制轨道交通干扰,为提升地电场观测数据质量提供技术支持。 展开更多
关键词 地电场 城市轨道交通 滑动均值滤波 EMD滤波 小波滤波
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不同应力路径含裂隙膨胀土力学特性试验研究
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作者 王帅 胡波 +1 位作者 鲁松 孙慧 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2168-2179,共12页
为探究应力路径对含裂隙膨胀土力学特性的影响,采用引江济淮渠段膨胀土进行常规三轴压缩(CTC)试验和减压的三轴压缩(RTC)试验,系统分析膨胀土在不同应力路径和裂隙贯通率条件下的破坏机理和变形特征。研究表明:试样的破坏模式受裂隙贯... 为探究应力路径对含裂隙膨胀土力学特性的影响,采用引江济淮渠段膨胀土进行常规三轴压缩(CTC)试验和减压的三轴压缩(RTC)试验,系统分析膨胀土在不同应力路径和裂隙贯通率条件下的破坏机理和变形特征。研究表明:试样的破坏模式受裂隙贯通率影响。随着裂隙贯通率增大,应力-应变曲线由应变硬化型向应变软化型转变,土体抵抗剪切破坏的能力也逐渐减弱。当裂隙贯通率一定时,RTC路径下土体的侧向约束减小,偏应力对应变更为敏感。在卸荷初期,应力-应变曲线的增长趋势比较陡峭,轴向应变不到3%就接近峰值偏应力;而在CTC路径下,在轴向应变达到3%后才接近峰值偏应力。不同应力路径下试样的体变特征也存在差异,CTC路径下,体变表现为剪缩,而RTC路径下表现出剪胀特征。RTC路径下试样的极限破坏偏应力与抗剪强度指标均低于CTC路径下的试验值。当固结围压相同时,RTC路径的极限破坏偏应力值约为CTC试验值的54.7%~65.8%;裂隙贯通率相同时,RTC路径的极限破坏偏应力值约为CTC试验值的60.2%~77.6%;RTC试验中的黏聚力和内摩擦角分别为CTC试验值的69.1%和82.1%。改进的D-C模型能够很好地描述含裂隙膨胀土的应力-应变曲线软化特征。CTC路径下,膨胀土的初始切线模量随着固结围压的增大而增大;而RTC路径下,初始切线模量随固结围压的增大而减小。研究成果可为防止土体开挖卸荷引起的工程灾害问题提供参考。 展开更多
关键词 膨胀土 裂隙贯通率 应力路径 剪切破坏 抗剪强度
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裂隙贯通率对膨胀土强度性质的影响试验研究
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作者 胡波 王帅 +3 位作者 孙慧 耿宏斌 汪清 周虹均 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第7期126-132,共7页
针对引江济淮工程渠段地层中软弱结构面导致的不良地质边坡失稳问题,为探究裂隙对渠段边坡稳定性的影响,选取渠段膨胀土进行室内三轴试验,分析了裂隙贯通率对土体的强度性质的影响。研究结果表明:裂隙改变了土体破坏的应力模式,随着贯... 针对引江济淮工程渠段地层中软弱结构面导致的不良地质边坡失稳问题,为探究裂隙对渠段边坡稳定性的影响,选取渠段膨胀土进行室内三轴试验,分析了裂隙贯通率对土体的强度性质的影响。研究结果表明:裂隙改变了土体破坏的应力模式,随着贯通率的增加,试样的应力-应变曲线由应变硬化型转变为应变软化型。试样的极限破坏偏应力与裂隙面的抗剪强度指标均随着贯通率的增大逐渐减小。当贯通率由0增加到66.7%,黏聚力和内摩擦角分别下降42.0%和30.9%,表明裂隙的出现与拓展是造成土体强度性质劣化的主要原因。研究成果对于预测工程中土体裂隙面的抗剪强度指标有一定的参考意义。 展开更多
关键词 膨胀土 裂隙 贯通率 三轴试验 抗剪强度
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多层土中摩擦单桩和群桩的竖向振动特性研究
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作者 曹小林 周凤玺 +2 位作者 戴国亮 梁玉旺 王立业 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第9期1856-1864,共9页
为了研究多层土中摩擦单桩和群桩的竖向振动特性,开展了一系列的现场竖向桩基动力试验,并建立了多层土中摩擦单桩和群桩的竖向的计算模型,得到了单桩和群桩的动力响应的理论计算方法。通过现场试验得到了竖向动力荷载下的单桩和群桩的... 为了研究多层土中摩擦单桩和群桩的竖向振动特性,开展了一系列的现场竖向桩基动力试验,并建立了多层土中摩擦单桩和群桩的竖向的计算模型,得到了单桩和群桩的动力响应的理论计算方法。通过现场试验得到了竖向动力荷载下的单桩和群桩的位移振动曲线、桩头位移幅值、加速度振动曲线、动刚度和群桩效率系数,分析了群桩在振动过程中相互作用规律。将试验得到的桩头动力刚度、群桩动力效率系数与理论计算方法对比,验证了试验结果的正确性。通过试验结果分析了位移振动曲线、加速度振动曲线、群桩的桩头动力刚度和群桩动力效率系数的变化规律,研究发现:群桩在振动过程中桩与桩之间存在相互作用,导致群桩与单桩的桩头动力刚度不成倍数关系;桩与桩之间作用随着桩间距的增大、桩数的减小而减弱。 展开更多
关键词 多层土 竖向振动 桩基础 振动特性 虚土桩法
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南黄海大丰海域海洋土动剪切模量和阻尼特征研究
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作者 陈蕾 冀卫东 +3 位作者 陶小三 李荣富 王海波 朱海伦 《林业工程学报》 北大核心 2025年第2期156-164,共9页
为探究南黄海大丰地域海洋土的动模量阻尼特性,对该海域0~200 m深度范围内各地层土类开展GDS循环三轴测试研究。结果表明:该区域土动剪切模量和阻尼各个应变下分布基本满足正态分布,模量比变异系数与剪应变之间呈正相关,而阻尼比则相反... 为探究南黄海大丰地域海洋土的动模量阻尼特性,对该海域0~200 m深度范围内各地层土类开展GDS循环三轴测试研究。结果表明:该区域土动剪切模量和阻尼各个应变下分布基本满足正态分布,模量比变异系数与剪应变之间呈正相关,而阻尼比则相反,总体上阻尼比的变异性比模量更突出,土类对变异性有显著影响。对比我国其他海域海洋土,该海域各地层土剪切模量总体不高,阻尼则在1×10^(-6)~5×10^(-4)应变范围内发展缓慢,5×10^(-4)以后发展较快导致最终阻尼偏大,相应G/G_(max)-γ、λ-γ曲线整体表现出较弱的非线性以及滞后性的区域动力特征。G_(max)随土层深度呈现出持续递增的趋势,且粉土的增长速率最大,埋深对南黄海大丰海域海洋土最大动剪切模量影响相对其他海域不显著。综合研究结果,给出了南黄海大丰海域典型地层海洋土不同埋深下的推荐值,为该海域内海洋建设工程的地震安全性评价工作以及未来海域地震区划的开展提供重要的借鉴与参考。 展开更多
关键词 海洋土 动剪切模量 阻尼比 动三轴试验
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湿干冻融下渠基膨胀土裂隙发育与强度衰减规律研究
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作者 姜海波 张军 +1 位作者 喻天龙 韩克武 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第7期190-200,共11页
【目的】寒旱区湿干冻融循环作用下膨胀土输水渠道易发生浅层失稳,是膨胀土输水渠道安全运行的关键问题。【方法】以北疆伊犁河北岸干渠膨胀土为研究对象,对试样进行湿干冻融循环效应的模拟和低应力直剪试验,分析试验过程中膨胀土的裂... 【目的】寒旱区湿干冻融循环作用下膨胀土输水渠道易发生浅层失稳,是膨胀土输水渠道安全运行的关键问题。【方法】以北疆伊犁河北岸干渠膨胀土为研究对象,对试样进行湿干冻融循环效应的模拟和低应力直剪试验,分析试验过程中膨胀土的裂隙参量,探讨裂隙参量与膨胀土强度特性的变化规律,研究裂隙参量对膨胀土强度特性的影响规律。【结果】结果显示:膨胀土试样的裂隙参量与黏聚力衰减率会随湿干冻融交替效应和密实程度的降低而增大,其力学性能会进一步劣化。湿干冻融循环效应下,膨胀土裂隙结构经历了快速开裂、稳步拓展、稳定发育过程,与黏聚力的快速衰减、缓慢衰减、稳定衰减阶段相对应。【结论】结果表明:抗剪强度与各裂隙参量有一定相关性,其中连通系数的变化趋势与黏聚力衰减的关联性最为密切,关联度为0.730~0.878,权重达到0.260~0.300,可定量表征湿干冻融循环效应下膨胀土的裂隙发育特征及强度衰减规律。 展开更多
关键词 膨胀土 湿干冻融循环 裂隙参量 强度衰减 关联度 变形
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缓冲层-桩板墙组合支护膨胀土边坡现场试验研究
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作者 杨果林 李文生 +3 位作者 段君义 杨啸 李兴瑷 夏晓鹏 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期24-33,共10页
为研究缓冲层对桩板墙结构支护膨胀土边坡的力学与变形特性的影响,以湖北当阳某铁路膨胀土边坡的桩板墙-缓冲层[包括聚苯乙烯泡沫(EPS)缓冲层和袋装砂石缓冲层2种]组合支护结构为对象,通过实施现场试验,分析气候环境作用下该组合支护结... 为研究缓冲层对桩板墙结构支护膨胀土边坡的力学与变形特性的影响,以湖北当阳某铁路膨胀土边坡的桩板墙-缓冲层[包括聚苯乙烯泡沫(EPS)缓冲层和袋装砂石缓冲层2种]组合支护结构为对象,通过实施现场试验,分析气候环境作用下该组合支护结构中的土体湿度、桩身位移、板后土压力及桩与板弯矩的变化规律,揭示不同缓冲层情况下膨胀土边坡-缓冲层-桩板墙组合支护结构的相互作用及其协同的力学与变形关系.结果表明:相比于袋装砂石缓冲层,EPS缓冲层能够更有效地降低侧向膨胀压力,在本试验中测得最大消减率为69%.同时,EPS缓冲层能够及时响应气候环境引起的膨胀土胀缩变化,继而动态改善板后侧向总土压力的分布,而袋装砂石缓冲层对气候环境的响应能力明显相对较弱.膨胀土边坡-EPS缓冲层-桩板墙结构三者之间能够形成稳定的协调相互作用,进而降低膨胀土膨胀特性对桩间板弯矩的影响. 展开更多
关键词 膨胀土边坡 桩板墙结构 EPS缓冲层 侧向膨胀压力 桩身弯矩
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