基于坡向约束的高寒矿区边坡InSAR三维形变分析

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作者 沈显名 李素敏 +4 位作者 郭军 毛嘉骐 严胜航 戴祚敏 彭翔 《测绘通报》 北大核心 2025年第2期77-82,共6页

高寒矿区边坡地质环境脆弱,冻胀融沉作用下矿区边坡稳定性易发生破坏。为获取高寒矿区反复冻融下精确的三维形变特征,根据重力作用下边坡物质向最大地形落差方向发生滑移的特点,本文选取西藏某矿区边坡为研究对象,以坡向约束为先验条件... 高寒矿区边坡地质环境脆弱,冻胀融沉作用下矿区边坡稳定性易发生破坏。为获取高寒矿区反复冻融下精确的三维形变特征,根据重力作用下边坡物质向最大地形落差方向发生滑移的特点,本文选取西藏某矿区边坡为研究对象,以坡向约束为先验条件,联合SBAS-InSAR构建三维形变模型。结果显示:该矿区两年多内东西向最大累计沉降量为-78 mm,垂直向最大累计沉降量为-38 mm,南北向最大累计沉降量为-25 mm,主要形变发生在采场下方,露天采场较为稳定;通过截取矿区剖面线对滑移边坡进行时空演化分析发现,位移随深度的增加逐渐减小,冻胀融沉仅发生在活动层表面;三维形变分析发现,温度变化引起的冻胀融沉和集中降水对边坡在垂直向和东西向形变影响较大,南北向变化相对较小。本文计算结果较为可靠,该探索为高寒矿区的大尺度遥感边坡监测提供了一定的参考价值。 展开更多

关键词 高寒矿区边坡 坡向约束 SBAS-InSAR 三维形变 冻胀融沉

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联合PS-InSAR技术与多变量LSTM神经网络的高铁路基冻胀形变预测研究 被引量：4

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作者 李鑫 魏冠军 张德龙 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第1期58-64,共7页

针对传统形变监测及预测难以做到大范围监测和精准预测的问题,本文提出了联合PS-InSAR技术和多变量长短期记忆(M-LSTM)神经网络监测和预测高铁路基冻胀形变的方法。首先,该方法利用PS-InSAR技术获取路基冻胀空间分布特征;然后,使用皮尔... 针对传统形变监测及预测难以做到大范围监测和精准预测的问题,本文提出了联合PS-InSAR技术和多变量长短期记忆(M-LSTM)神经网络监测和预测高铁路基冻胀形变的方法。首先,该方法利用PS-InSAR技术获取路基冻胀空间分布特征;然后,使用皮尔逊相关系数法优化出3种冻胀诱发因素,所得数据经预处理后组成训练数据;最后,引入LSTM构建智能化、多变量冻胀预测模型,精确地预测路基冻胀形变趋势。研究结果表明,PS-InSAR技术在大范围形变监测中具有可靠性,M-LSTM模型预测精度比传统神经网络模型更高,平均判定系数(R^(2))、平均绝对误差(MAE)和平均均方根误差(RMSE)分别为0.973、0.024 mm和0.035 mm,说明M-LSTM模型在高铁路基冻胀形变预测中具有较好的应用价值,同时也为路基冻胀形变预测提供了新思路。 展开更多

关键词 PS-INSAR 多变量LSTM模型 高铁路基冻胀 形变预测

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盾构地中对接冻结加固模型试验(Ⅱ)——冻结过程中地层的冻胀效应研究 被引量：13

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作者 石荣剑 陈斌 +2 位作者 岳丰田 张勇 陆路 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2639-2646,共8页

盾构地中对接冻结加固过程中形成不规则形状的冻结体,产生的冻胀效应会引起上部地层产生不均匀冻胀变形。为了获得冻结过程中冻胀效应对上部地层变形的影响规律,以上海地区软土地层中盾构地中对接冻结工程为原型,按照相似理论,设计进行... 盾构地中对接冻结加固过程中形成不规则形状的冻结体,产生的冻胀效应会引起上部地层产生不均匀冻胀变形。为了获得冻结过程中冻胀效应对上部地层变形的影响规律,以上海地区软土地层中盾构地中对接冻结工程为原型,按照相似理论,设计进行了盾构对接位置地层冻结加固的模型试验,获得了如下结论:冻结过程中,冻胀引起上部地层的变形量随着冻结壁厚度的增长而线性增大,当冻结壁发展超过测点位置后,相应位置的地层变形不再变化。冻结产生的冻胀力对上部地层有压缩作用,随着地层内测点埋深的增加,地层变形量和地层平均应变都逐渐增大。当冻胀力超过土层的黏聚力后,上部土层的滑动使地层平均应变不再增加,地层不再被压缩,下部地层的变形会直接传递到上部地层。研究结果表明,影响冻结加固体上部地层变形量的主要因素是冻结壁的厚度,次要因素是地层的埋深。 展开更多

关键词 人工冻结 冻胀效应 盾构对接 地层压缩 模型试验

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大型U形混凝土衬砌渠道季节性冻融水热耦合模型研究 被引量：28

4

作者 李学军 费良军 李改琴 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期13-17,共5页

依据温度梯度理论,论述了大型U形混凝土衬砌渠道冻胀机理;运用原型观测成果,建立了大型U形混凝土衬砌渠道季节性冻融水热耦合二维模型,采用混合型Richards方程对冻结过程中渠基非饱和土壤水分运移进行了模拟;并用冻结水分运移量、气温... 依据温度梯度理论,论述了大型U形混凝土衬砌渠道冻胀机理;运用原型观测成果,建立了大型U形混凝土衬砌渠道季节性冻融水热耦合二维模型,采用混合型Richards方程对冻结过程中渠基非饱和土壤水分运移进行了模拟;并用冻结水分运移量、气温和冻深观测值分别建立了冻深、冻胀预测模型。经检验:模拟曲线和预测曲线与原型观测曲线基本吻合。该研究为大型U形混凝土衬砌渠道设计、推广应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 冻胀指数 季节性冻融 大型U形渠道 水热耦合模型 冻胀预测模型

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寒区隧道衬砌刚度分布对冻胀压力的影响 被引量：4

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作者 邓刚 王建宇 郑金龙 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期716-720,共5页

为保证衬砌结构具有合理的安全度,考虑冻胀水体、衬砌和围岩之间的共同作用特征,提出了约束冻胀模型和冻胀压力的理论计算式,并采用考虑围岩抗力的荷载-结构模型求解衬砌刚度分布.在此基础上,以结构安全度为度量指标,探讨了冻胀压力与... 为保证衬砌结构具有合理的安全度,考虑冻胀水体、衬砌和围岩之间的共同作用特征,提出了约束冻胀模型和冻胀压力的理论计算式,并采用考虑围岩抗力的荷载-结构模型求解衬砌刚度分布.在此基础上,以结构安全度为度量指标,探讨了冻胀压力与衬砌刚度之间的关系.结果表明:等厚衬砌断面结构刚度在拱顶及仰拱中部较小,边墙部位较大;增大衬砌厚度使衬砌刚度增大,导致冻胀压力增大,同时也提高了衬砌承载能力;增大衬砌厚度导致的冻胀压力增大不如衬砌承载能力的提高显著,因此,增大衬砌厚度是提高衬砌抗冻能力的有效措施. 展开更多

关键词 隧道工程 衬砌刚度 冻胀压力 约束冻胀模型 荷载-结构模型 结构安全度

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浅覆土下矩形冻结加固的模型试验研究 被引量：9

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作者 商厚胜 岳丰田 石荣剑 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期149-155,161,共8页

为获得浅覆土下矩形冻结加固体的温度场分布及冻胀变形规律,以广州地铁6号线穿越3号线的冻结工程为原型,根据相似理论,设计进行了水平冻结的模型试验。结果表明,在地表散热的影响下浅埋冻结工程中紧邻地表的冻结区域降温速度较慢,形成... 为获得浅覆土下矩形冻结加固体的温度场分布及冻胀变形规律,以广州地铁6号线穿越3号线的冻结工程为原型,根据相似理论,设计进行了水平冻结的模型试验。结果表明,在地表散热的影响下浅埋冻结工程中紧邻地表的冻结区域降温速度较慢,形成的冻结壁是整个加固体的薄弱环节;冻结过程中冻结壁向内发展较快,其平均发展速度是向外发展速度的1.5倍左右;形成封闭的冻结壁前,采用较高的盐水温度进行冻结,可有效地控制土体的冻胀变形,冻结壁封闭后,降低盐水温度,冻胀变形会明显增加;冻胀过程中产生的冻胀力对上部土层有压密作用,使土层的冻胀变形随着埋深的变浅而减小;对于浅埋矩形地下冻结工程,上部覆土和冻结加固体之间相互影响作用明显,上部土层的散热会影响冻结加固体内温度场的分布规律,而下部冻土的冻胀作用也会压密上部土层。 展开更多

关键词 人工冻结 温度场 冻胀变形 浅覆土 模型试验

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路基冻胀对CRTSⅢ型板式无砟轨道受力和变形的影响研究 被引量：6

7

作者 徐新玉 崔建荣 《铁道标准设计》 北大核心 2020年第11期36-39,85,共5页

为研究严寒地区高速铁路路基冻胀对CRTSⅢ型板式无砟轨道的影响,建立CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基空间耦合有限元模型,分析路基冻胀位置、冻胀波长和幅值对CRTSⅢ型板式无砟轨道受力和变形的影响。结果表明:路基冻胀作用位置对轨道结构的... 为研究严寒地区高速铁路路基冻胀对CRTSⅢ型板式无砟轨道的影响,建立CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基空间耦合有限元模型,分析路基冻胀位置、冻胀波长和幅值对CRTSⅢ型板式无砟轨道受力和变形的影响。结果表明:路基冻胀作用位置对轨道结构的受力和变形影响较大,路基冻胀发生在底座板板中时层间离缝和轨道受力最大;轨道结构各层的位移、层间离缝和受力均随路基冻胀幅值的增大而增大,随路基冻胀波长的增大而减小;路基冻胀幅值限值随路基冻胀波长的增大而增大;综合考虑底座板与路基基床表层的层间离缝和底座板混凝土允许拉应力限值,当路基冻胀波长为20 m时,建议冻胀幅值应小于10 mm。 展开更多

关键词 无砟轨道 路基冻胀 有限元模型 受力 变形 高速铁路

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冻胀反力系数在渠道衬砌冻胀弹性地基梁模型中的应用 被引量：7

8

作者 李宗利 姚希望 +3 位作者 李云波 吴正桥 肖帅鹏 刘士达 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期97-106,共10页

为了探究渠道基土在冻胀过程中的非线性变形特性对渠道衬砌冻胀的影响,基于冻土三轴试验结果,建立考虑围压和温度的邓肯-张本构模型,参考室内三轴试验测定基床系数方法,应用数值模拟法建立冻胀反力系数随被约束冻胀量变化的计算式,并基... 为了探究渠道基土在冻胀过程中的非线性变形特性对渠道衬砌冻胀的影响,基于冻土三轴试验结果,建立考虑围压和温度的邓肯-张本构模型,参考室内三轴试验测定基床系数方法,应用数值模拟法建立冻胀反力系数随被约束冻胀量变化的计算式,并基于有限差分法离散弹性地基梁平衡微分方程。模型考虑衬砌不同点因被约束冻胀量不同引起冻胀反力系数不同的取值问题,克服以往模型中冻胀反力系数取常量的不足。应用解析解验证模型的合理性,探究冻胀反力系数分别为变量与常量时在梯形渠道衬砌冻胀力学响应计算结果上的差异。结果表明,对于边坡和渠底衬砌板,常量冻胀反力系数计算出的最大冻胀反力是变量的1.43倍,计算出的弯矩最大值平均是变量的1.12倍。因此在采用弹性地基梁理论分析渠道衬砌冻胀问题时,若冻胀反力系数采用常量,不考虑冻土的非线性变形,会使得计算结果偏大。研究结果可为大型梯形渠道衬砌抗冻胀设计提供参考。 展开更多

关键词 渠道 冻土 冻胀反力系数 非线性变形 弹性地基梁 力学模型

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冻胀过程管土相互作用规律及受力特征 被引量：3

9

作者 黄龙 盛煜 +3 位作者 吴吉春 黄旭斌 何彬彬 张玺彦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1022-1036,共15页

为研究冻胀过程中管-土之间的相互作用规律及受力特征,以不锈钢管及冻胀敏感性粉质黏土为材料,在没有外界水源补充的小型环境模型试验机中进行试验。首先,黏贴电阻应变片于管道上,并将管道及其支架放置于敞口保温箱内;其次,填装土样并... 为研究冻胀过程中管-土之间的相互作用规律及受力特征,以不锈钢管及冻胀敏感性粉质黏土为材料,在没有外界水源补充的小型环境模型试验机中进行试验。首先,黏贴电阻应变片于管道上,并将管道及其支架放置于敞口保温箱内;其次,填装土样并同步在每个测点布置温度、水分和土压力传感器;最后,在试验过程中实时监测土体的温度、含水率、土压力、冻胀量及管道的变形和应力等变量,主要分析与讨论降温阶段即持续70 h的冻胀阶段所采集数据。研究结果表明:冻胀过程中管道抑制土体冻胀的实质是抑制土体的水分迁移;管土之间相互协调发展且始终保持着动态平衡,冻胀导致管道发生变形的同时管道又约束着土体的冻胀,冻胀受约束而产生土压力;管道变形以及与管道的距离决定管道对土体冻胀的约束程度;管道变形越小,约束率越大,土压力越大,水分迁移量越小,冻胀越小;而同一时刻管轴线两侧土体的冻胀明显比管底土体的大,且距离管道越远的位置,约束率越小,土压力越小,水分迁移量越大,冻胀越大;土压力随着时间而增大,与约束率呈指数增大的关系,但与冻胀呈指数衰减的关系;冻胀引起管道产生轴向及环向应力,轴向最不利应力分布位置为管中4/8处;环向应力的存在说明管道发生截面变形,在较大的冻胀力或外荷载作用在管道上时,环向应力的影响不可忽视。 展开更多

关键词 冻胀 管道 变形 力 约束 相互作用

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一种优化组合模型及其在高铁路基冻胀变形预测的应用 被引量：4

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作者 魏冠军 梁斌 +2 位作者 戴嵩 张幸 王瀚弘 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第19期8459-8466,共8页

高铁路基的冻胀变形是季节性冻土区高铁建设和安全运营面临的重大问题,有效的路基冻胀变形预测可以为路基冻胀灾害防治提供重要的决策依据。为提高对高铁路基冻胀变形的预测能力,首先建立非等间距回归模型与基于幂函数改进的非等间距灰... 高铁路基的冻胀变形是季节性冻土区高铁建设和安全运营面临的重大问题,有效的路基冻胀变形预测可以为路基冻胀灾害防治提供重要的决策依据。为提高对高铁路基冻胀变形的预测能力,首先建立非等间距回归模型与基于幂函数改进的非等间距灰色模型,其次通过马尔科夫算法修正两种模型的预测结果,最后在此基础上对两种修正预测模型进行最优权组合。利用组合模型、非等间距灰色模型、非等间距回归模型对两个工程实例中冻胀监测数据进行预测,对三种模型拟合、预测结果进行对比分析。结果表明:组合模型预测精度较高、稳定性较好;利用组合模型得出的预测结果离散程度低、差异性小,可为冻土区高速铁路路基的冻胀变形监测提供有效参考。 展开更多

关键词 冻胀变形 组合模型 高铁路基 变形预测

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Pasternak冻土地基梯形渠道冻胀变形与内力计算

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作者 肖旻 王正中 +3 位作者 吴浪 杨晓松 崔浩 葛建锐 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第7期104-109,124,共7页

为克服现有Winkler模型未考虑渠基冻土连续性的不足,引入Pasternak剪切层描述独立土弹簧间的相互作用,进而提出Pasternak冻土地基上梯形渠道冻胀力学分析方法。对基土均匀冻胀且无顶盖板约束的梯形渠道导出接触面法向应力、衬砌板冻胀... 为克服现有Winkler模型未考虑渠基冻土连续性的不足,引入Pasternak剪切层描述独立土弹簧间的相互作用,进而提出Pasternak冻土地基上梯形渠道冻胀力学分析方法。对基土均匀冻胀且无顶盖板约束的梯形渠道导出接触面法向应力、衬砌板冻胀位移及截面内力分布的解析式。以甘肃省某梯形渠道为例,应用本文模型和Winkler模型计算各衬砌板冻胀位移分布及接触面法向应力分布,并结合观测值进行了对比。结果表明:本文模型计算结果与观测值符合良好,且相比Winkler模型计算结果更接近观测值,能更加准确地反映衬砌冻胀位移分布规律,表明模型合理性。该模型能较好地体现法向冻胀力随衬砌冻胀变形的释放与衰减;法向冻胀力作用于坡板中下部且呈非线性、差异分布;中上部有脱开、翘起趋势而受法向冻结力作用;底板则只受法向冻胀力作用。研究结果可为梯形渠道抗冻胀设计提供参考。 展开更多

关键词 冻土工程 衬砌渠道 冻胀变形 力学模型 PASTERNAK地基

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