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滑坡诱发农村山区砖混结构变形及演化规律研究
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作者 谢强 李雨桐 +4 位作者 徐先宇 孙伟宸 陈昱成 班宇鑫 傅翔 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第2期166-175,共10页
作为西南山区最为频发的地质灾害之一,滑坡对山区中大量存在的砖混房屋造成严重影响,尤其农村山区中受灾最为严重,给人民群众生产生活造成巨大安全隐患.研究滑坡引起的上部砖混结构变形特征,对科学指导房屋设计防护及灾后监测点布置具... 作为西南山区最为频发的地质灾害之一,滑坡对山区中大量存在的砖混房屋造成严重影响,尤其农村山区中受灾最为严重,给人民群众生产生活造成巨大安全隐患.研究滑坡引起的上部砖混结构变形特征,对科学指导房屋设计防护及灾后监测点布置具有重要现实意义.本文以酉阳高园子滑坡为例,通过现场调查和裂缝参数拟合研究了滑坡区砖混结构变形破坏特征.同时基于PFC3D,构建了有限体积-离散元(Finite Volume Method-Discrete Element Method,FVM-DEM)滑坡-房屋单向耦合模型,模拟并分析了在不同工况下滑坡动态发育过程,进一步揭示了房屋裂缝产生及演化过程.结果表明:相比于普通无柱砖混结构,底框结构抵抗滑坡诱发变形破坏的能力更强,并且处于前后缘段的房屋相对中段房屋更易出现损伤破坏;房屋的长宽比不宜过小,布置房屋长边走向平行斜坡走向有利于减少滑坡对房屋造成的破坏.本文总结了在滑坡作用下,上部砖混结构的变形特征和裂缝开展规律,可为农村山区砖混结构设计和布置提供参考. 展开更多
关键词 滑坡 砖混结构 裂缝开展 PFC3D FVM-DEM
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微生物加固钙质砂地基电阻率特性试验研究 被引量:2
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作者 史金权 王磊 +5 位作者 张轩铭 赵航 吴秉阳 赵航行 刘汉龙 肖杨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期244-253,共10页
微生物加固砂土地基存在加固不均匀的问题,采用自主研发的多通道电阻率测量技术对微生物加固钙质砂地基的电阻率分布规律开展了试验研究,研究了菌液和反应液在注入土体后对电阻率幅值及变化规律的影响,最后根据电阻率分布情况,探讨了微... 微生物加固砂土地基存在加固不均匀的问题,采用自主研发的多通道电阻率测量技术对微生物加固钙质砂地基的电阻率分布规律开展了试验研究,研究了菌液和反应液在注入土体后对电阻率幅值及变化规律的影响,最后根据电阻率分布情况,探讨了微生物加固钙质砂地基空间上加固程度的差异性,以及利用电阻率法监测微生物加固过程和加固效果的可行性。试验结果表明:微生物加固钙质砂地基的电阻率受土体密度,菌液与反应液影响较大,其中,反应液对电阻率的影响程度最高。整体上电阻率随着加固次数的增加呈现先增大后减小的规律,深部土体电阻率显著低于上部土体,第七至第八次加固后,土体电阻率开始增加,这一现象的原因可能为土体中的孔隙在多次加固后逐渐被生成的碳酸钙填充,土体中的离子交换通道减少导致电阻率增加,此时碳酸钙填充孔隙对电阻率的影响占主导地位。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 电阻率 钙质砂 菌液 反应液
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岩溶区桥桩承载特性及溶洞变形机理研究
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作者 赵桂清 张吉禄 +3 位作者 周小涵 刘新荣 刘馨琳 郭宏青 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1133-1143,共11页
为明确岩溶区桥梁建设过程中溶洞对桥桩承载特性的影响机理,以贵州某高速公路项目高架桥桩为依托,采用数值模拟的方法研究桥桩整体穿越溶洞、侧穿溶洞以及临近溶洞情况下桩基承载能力、桩身荷载传递规律以及溶洞稳定性。结果表明:(1)当... 为明确岩溶区桥梁建设过程中溶洞对桥桩承载特性的影响机理,以贵州某高速公路项目高架桥桩为依托,采用数值模拟的方法研究桥桩整体穿越溶洞、侧穿溶洞以及临近溶洞情况下桩基承载能力、桩身荷载传递规律以及溶洞稳定性。结果表明:(1)当桥桩穿越溶洞时,桥桩承载能力随溶洞埋深增加而降低,文中工况下承载力最大衰减量为16.5%~17.5%,而当桥桩临近溶洞时,溶洞对桥桩的影响随距离增加而减小,且当水平距离大于2D后(D为桩身直径)影响可忽略不计;(2)当溶洞位于桩身嵌岩段上部且桥桩侧穿溶洞或桥桩临近溶洞不足1D时,桥桩将产生较大差异沉降,进而影响上部结构稳定性;(3)溶洞的存在主要影响桩基临空段侧阻力的发挥,而对其他位置侧阻力的发挥影响不大,且溶洞对端阻力影响程度排序为:桥桩整体穿越溶洞>桥桩侧穿溶洞>桥桩临近溶洞;(4)桥桩整体穿越、侧穿以及临近溶洞引起的溶洞潜在破坏模式分别为顶板拉伸破坏、桩基位置附近剪切破坏以及承台的冲切破坏。 展开更多
关键词 桥桩 溶洞 承载特性 稳定性 岩溶区
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基于微元-分层法的受硫酸盐侵蚀隧道衬砌有效强度预测模型
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作者 刘新荣 庄炀 +2 位作者 周小涵 梁宁慧 陈海 《材料导报》 北大核心 2025年第13期165-173,共9页
隧道衬砌受硫酸盐侵蚀后的有效强度是评价运营隧道安全性的重要依据,但现有硫酸盐侵蚀试验为缩短试验周期而提高了侵蚀溶液中硫酸盐浓度,导致试验结果无法预测实际运营时间下受硫酸盐侵蚀隧道衬砌的有效强度。针对隧道衬砌的单面腐蚀特... 隧道衬砌受硫酸盐侵蚀后的有效强度是评价运营隧道安全性的重要依据,但现有硫酸盐侵蚀试验为缩短试验周期而提高了侵蚀溶液中硫酸盐浓度,导致试验结果无法预测实际运营时间下受硫酸盐侵蚀隧道衬砌的有效强度。针对隧道衬砌的单面腐蚀特点,本工作提出微元-分层法,并以此建立了考虑时间效应的隧道衬砌有效强度预测模型。选取重庆某受硫酸盐侵蚀隧道进行了工程案例分析,通过420 d的室内侵蚀试验和数值模拟,对有效强度预测模型的关键参数进行了求解,并与试验结果进行对比验证。进一步研究了该隧道在整体腐蚀和拱脚局部腐蚀情况下衬砌有效强度的变化规律。研究结果表明:提出的有效强度预测模型能够避免尺寸效应计算腐蚀衬砌的有效强度,其计算结果与试验结果吻合良好;在隧道衬砌有效强度损失阶段,损失速度随运营时间呈先慢后快的特点;在相同情况下,拱脚局部腐蚀时隧道衬砌的有效强度损失小于整体腐蚀。 展开更多
关键词 隧道工程 有效强度预测 微元-分层法 腐蚀衬砌 硫酸盐单面侵蚀
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块石尺寸对土石混合体水力侵蚀分异的影响
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作者 杨忠平 高宇豪 +3 位作者 李诗琪 李红明 张顺波 刘浩宇 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2610-2621,共12页
暴雨或河流引起的水力侵蚀是土石混合堆积体斜坡失稳破坏的主要诱因。堆积体由于其内部土石结构复杂性,易在水动力作用下产生侵蚀分异,导致斜坡失稳。为研究其内部土石结构侵蚀分异和细颗粒运移流失机理,采用自主研发的渗透侵蚀试验装... 暴雨或河流引起的水力侵蚀是土石混合堆积体斜坡失稳破坏的主要诱因。堆积体由于其内部土石结构复杂性,易在水动力作用下产生侵蚀分异,导致斜坡失稳。为研究其内部土石结构侵蚀分异和细颗粒运移流失机理,采用自主研发的渗透侵蚀试验装置和缩尺试验,探究块石尺寸(15、20、25、30 mm)和水力梯度(1、2、4、8)对土石混合体渗透特性影响规律,分析了侵蚀分异的机理。结果表明:土石混合体渗透侵蚀可分为剧烈侵蚀阶段、缓慢侵蚀阶段和稳定渗流阶段3个阶段,各阶段持续时长受块石尺寸和水力梯度控制。低水力梯度下(i<4)块石缓慢崩解,试样渗透系数波动;高水力梯度下(i≥4)块石更早到达崩解极限,试样渗透系数稳定但侵蚀量增大。渗透系数和侵蚀量随块石尺寸的变化呈现正负尺寸效应,考虑不同水力条件,当最大块石尺寸达到20 mm时土石混合体防渗性能达到最优,此时块石间隙为稳定的土石满填结构。土石运移速率差导致土体颗粒与块石侵蚀分异,小块石(D_(max)≤20 mm)与土体颗粒填充结构紧密,土石结构作为整体一同运移。当块石尺寸增大(D_(max)>20 mm)时,小土体颗粒多以松散形式堆积于骨架孔隙内,大块石周边土体更容易侵蚀运移,导致局部侵蚀分异。研究结果可为水力侵蚀引发斜坡灾害的防治提供参考。 展开更多
关键词 渗流侵蚀 土-红层软岩 块石尺寸 颗粒运移 骨架重组
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单轴压缩下非贯通节理岩体损伤破坏能量演化机制研究 被引量:57
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作者 王桂林 张亮 +2 位作者 许明 梁再勇 冉龙宝 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期639-647,共9页
能量的积聚与释放伴随发生在节理岩体受荷变形全过程。为探寻加载过程中节理岩体能量演化规律,基于单轴压缩试验及岩石能量原理,研究非贯通节理岩体变形破坏过程中总能量U、弹性应变能U^e及耗散能U^d的转化特征,揭示节理岩体损伤破坏能... 能量的积聚与释放伴随发生在节理岩体受荷变形全过程。为探寻加载过程中节理岩体能量演化规律,基于单轴压缩试验及岩石能量原理,研究非贯通节理岩体变形破坏过程中总能量U、弹性应变能U^e及耗散能U^d的转化特征,揭示节理岩体损伤破坏能量演化机制,建立了基于弹性能耗比变化率(dK/dε)的非贯通节理岩体裂缝扩展及强度失效准则。研究表明:节理存在对岩体中能量的存储具有明显的削弱作用,峰值点总能量与弹性应变能随节理数量的增加逐渐减小;节理岩体的弹性应变能U^e及耗散能U^d变化曲线存在"阶梯状"突减或突增,双节理岩样弹性应变能和耗散能突增或突减的数值明显小于单节理岩样;峰前与峰后阶段弹性能耗比变化率发生连续突变(dK/dε正负交替变换)与突变(dK/dε保持为正无穷)作为节理岩体裂缝扩展及强度失效判据。 展开更多
关键词 节理岩体 单轴压缩 能量损伤演化 能量突变 整体破坏
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采动作用下岩溶山体深大裂隙扩展贯通机理研究 被引量:18
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作者 杨忠平 蒋源文 +3 位作者 李滨 高杨 刘新荣 赵亚龙 《地质力学学报》 CSCD 2020年第4期459-470,共12页
岩溶坡体裂隙的扩展贯通是造成坡体失稳破坏的重要因素。为研究采动作用下高陡岩溶坡体随裂隙扩展贯通的失稳破坏机理,采用离散元(Universal Distinct Element Code,UDEC)数值模拟,研究了采动作用下坡体裂隙的发展规律。研究结果表明:... 岩溶坡体裂隙的扩展贯通是造成坡体失稳破坏的重要因素。为研究采动作用下高陡岩溶坡体随裂隙扩展贯通的失稳破坏机理,采用离散元(Universal Distinct Element Code,UDEC)数值模拟,研究了采动作用下坡体裂隙的发展规律。研究结果表明:采动作用对岩溶坡体的稳定性具有重要的影响作用,主要表现在煤层上覆岩体新生裂隙的发育以及诱发坡体原有裂隙的扩展;坡体内部裂隙的发育具有一定的时空效应,裂隙带高度随着采空区范围的增加而增加;坡体原有深大裂隙对坡体的破坏具有控制作用,坡体破坏时崩滑体沿着主控裂隙发生滑动;二维模型显示,含深大裂隙岩溶坡体在采动作用下形成类似"悬臂梁结构",悬臂梁结构沿着主控裂隙发生断裂,坡体中间软岩被挤出,最终主控裂隙与临空面扩展贯通,坡体发生崩塌破坏。 展开更多
关键词 岩溶山体 裂隙 离散元 采空区 采矿
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土石混合体-基岩界面剪切力学特性试验研究 被引量:22
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作者 杨忠平 蒋源文 +2 位作者 李诗琪 李进 胡元鑫 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1947-1954,共8页
填方体–下伏基岩接触面间的剪切强度是控制高填方体或堆积体边坡稳定性的重要因素,界面强度参数取值是高填方工程设计的重要参数之一。通过较系统地室内大型直剪试验探讨了接触面粗糙度对土石混合料–基岩接触面剪切力学特性的影响。... 填方体–下伏基岩接触面间的剪切强度是控制高填方体或堆积体边坡稳定性的重要因素,界面强度参数取值是高填方工程设计的重要参数之一。通过较系统地室内大型直剪试验探讨了接触面粗糙度对土石混合料–基岩接触面剪切力学特性的影响。结果表明:在低法向应力作用下,剪应力–剪切位移曲线前期呈现出应变硬化现象,后期呈现出塑性应变现象,且接触面粗糙度越大接触面发生剪切破坏时变形越小;在高法向应力作用下,曲线呈现出应变硬化现象,无明显峰值;相同法向应力水平作用下,接触面粗糙度越大,土石混合体–基岩接触面剪切刚度越大。剪切界面上块石的破碎形态可分为完全破碎、部分破碎和表面磨损3种,随着接触面粗糙度的增加,剪切界面上块石的破碎总数也增加。接触面的抗剪强度、内摩擦角和表观黏聚力随着接触面粗糙度的增加而增大,相比于内摩擦角,接触面的表观黏聚力增大较为明显。接触面粗糙度对剪切带宽度有影响作用,表现为接触面粗糙度越大,剪切带越宽。 展开更多
关键词 土石混合体 基岩界面 粗糙度 剪切特性 块石破碎
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高土石坝心墙水力破坏机制研究进展 被引量:5
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作者 王刚 韦林邑 +1 位作者 魏星 张建民 《水利水电技术》 北大核心 2019年第8期58-65,共8页
心墙是高土石坝防渗体系的关键部位,在高库水压力的作用下,心墙可能产生水力破坏从而造成过量渗漏乃至溃坝的严重后果。预防心墙水力破坏的关键在于揭示心墙中初始渗漏通道的产生机理和条件。水力劈裂曾被广泛认为是心墙中初始渗漏通道... 心墙是高土石坝防渗体系的关键部位,在高库水压力的作用下,心墙可能产生水力破坏从而造成过量渗漏乃至溃坝的严重后果。预防心墙水力破坏的关键在于揭示心墙中初始渗漏通道的产生机理和条件。水力劈裂曾被广泛认为是心墙中初始渗漏通道的产生原因,简要回顾了土石坝黏土心墙水力劈裂研究的进展,讨论了水力劈裂理论在解释土石坝黏土心墙水力破坏机制方面的不足。近年来,在心墙压实黏土的剪切渗流特性研究方面取得了新进展,发现严重超固结的压实黏土在剪切后会形成高渗透性剪切带的试验事实。在此基础上提出了高土石坝黏土心墙水力破坏的剪切渗透弱面机制。触发剪切渗漏弱面的应力条件较传统水力劈裂判别的应力条件更容易满足,并且预测的渗漏位置更符合工程实际,因此在实际工程设计中应更重视高渗透性剪切带的评价和处置。 展开更多
关键词 高土石坝 黏土心墙 渗透破坏 初始渗漏通道 水力劈裂 高渗透性剪切带
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基于地理探测器与层次分析法的岩溶地面塌陷易发性评价——以重庆中梁山地区为例 被引量:16
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作者 王桂林 强壮 +2 位作者 曹聪 陈瑶 郝晋渝 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期79-87,共9页
岩溶地面塌陷作为我国西南地区主要地质灾害类型之一,已成为影响该地区经济发展的重要因素,建立符合地区特征的岩溶地面塌陷易发性评价模型,可为塌陷的防治提供指导。文章以重庆市中梁山地区为研究区,以327个塌陷点为样本,基于GIS技术... 岩溶地面塌陷作为我国西南地区主要地质灾害类型之一,已成为影响该地区经济发展的重要因素,建立符合地区特征的岩溶地面塌陷易发性评价模型,可为塌陷的防治提供指导。文章以重庆市中梁山地区为研究区,以327个塌陷点为样本,基于GIS技术和地理探测器方法,对研究区三组样本点进行因子探测,定量化筛选出影响较大的评价因子,并采用层次分析法对岩溶地面塌陷易发性做出评价。结果显示:随着样本点数量变化,影响因子的解释度q值排序存在差异,然而三组数据中,各因子对岩溶塌陷的贡献大小排序始终是地层类型、地层富水性、距隧道距离、高程和坡度;基于地理探测器—层次分析法相结合的岩溶塌陷易发性评价结果预测精度达89.88%,高易发区主要在岩溶槽谷区嘉陵江组和大冶组地层分布地段。 展开更多
关键词 岩溶塌陷 易发性 地理探测器 层次分析法
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三向斜锚短桩基础拉拔荷载作用下桩锚节点的受力特性分析
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作者 田雷 谢强 +4 位作者 段军 陶富涛 班宇鑫 傅翔 晏彬淇 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期278-288,共11页
针对输电线路中山区上覆土层、下卧岩层的地层条件,为增加桩基础抗拉拔性能,提出了一种锚固板钢筋锚固形式的斜锚短桩基础,开展了钢筋混凝土短桩-3向斜锚杆基础节点室内模型试验,研究了拉拔荷载作用下桩锚节点的受力特性与破坏机制。结... 针对输电线路中山区上覆土层、下卧岩层的地层条件,为增加桩基础抗拉拔性能,提出了一种锚固板钢筋锚固形式的斜锚短桩基础,开展了钢筋混凝土短桩-3向斜锚杆基础节点室内模型试验,研究了拉拔荷载作用下桩锚节点的受力特性与破坏机制。结果表明:短桩与锚筋协同工作,最先于锚杆节点处产生拉裂缝,进而形成竖向主裂缝不断向桩顶延伸,致使试件整体劈裂破坏。试件的开裂荷载约为150 kN、屈服荷载约为1611 kN、极限荷载约为1845 kN,破坏前锚筋全部屈服,桩内纵筋、箍筋均未屈服,斜锚表现出稳定的锚固性能。斜锚短桩基础受力较小时,桩锚间的锚固作用主要由钢筋直锚段的黏结作用承担;随着荷载逐渐增加,锚固作用则主要由锚固板端头的承压作用承担,锚杆肋间斜向应力与短桩相应位置斜截面切应力τ_α叠加,使得锚筋周围混凝土裂缝发生偏转,加剧混凝土裂缝向桩表面发展。研究成果可为复合型基础的设计提供借鉴,并为其变形特性与破坏机制研究提供参考。 展开更多
关键词 斜锚短桩基础 锚固板 节点 受力特性 破坏机制
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折线坡形挡土墙主动土压力计算方法研究 被引量:5
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作者 吴曙光 宋福华 +1 位作者 苏亚楠 赵定智 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期79-85,共7页
折线坡形边坡由于其填土面形态与经典土压力理论假设条件不符,无法直接使用经典土压力理论求解。依据挡土墙背后楔形体静力平衡原理,建立墙后多边形楔形体侧压力分析力学模型,得到总侧压力关于破裂角的函数表达式,通过求其极值,得到主... 折线坡形边坡由于其填土面形态与经典土压力理论假设条件不符,无法直接使用经典土压力理论求解。依据挡土墙背后楔形体静力平衡原理,建立墙后多边形楔形体侧压力分析力学模型,得到总侧压力关于破裂角的函数表达式,通过求其极值,得到主动极限平衡状态墙后填土破裂角和主动土压力。分别求得坡顶地表局部水平边坡、坡顶地表局部倾斜边坡主动土压力计算公式,与现行规范方法对比表明,克服了现行规范折线坡形挡土墙上主动土压力计算方法不考虑墙土摩擦力的不足,所得土压力合力及倾覆力矩均小于规范方法计算结果,与图解法方法计算结果一致,且避免了图解法繁琐的作图工作。针对实际工程中经常出现的坡顶地表局部倾斜边坡,提出了将坡顶地表局部倾斜土层折减为均布荷载的折算系数,简化了土压力计算方法。 展开更多
关键词 折线坡形边坡 楔形体平衡 墙后填土破裂角 主动土压力 折减系数
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基于改进灰狼算法的岩石声发射定位研究 被引量:5
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作者 王桂林 欧阳啸天 +1 位作者 梁锋 张亮 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期234-241,共8页
针对岩石力学试验中传统的声发射定位算法存在局限性,将灰狼算法(GWO)引入声发射定位研究中,该算法模仿了狼群的领导阶层与狩猎机制,用α、β、δ和ω 4种灰狼来模拟头狼领导,通过搜寻猎物、包围猎物和攻击猎物3个步骤实现目标的发现到... 针对岩石力学试验中传统的声发射定位算法存在局限性,将灰狼算法(GWO)引入声发射定位研究中,该算法模仿了狼群的领导阶层与狩猎机制,用α、β、δ和ω 4种灰狼来模拟头狼领导,通过搜寻猎物、包围猎物和攻击猎物3个步骤实现目标的发现到捕获的全过程。在原始灰狼算法的基础上,针对其局部搜索能力欠佳的缺陷,修改收敛因子递减方式和淘汰最劣个体,提出基于种群记忆淘汰制的改进灰狼算法(BGWO)。基于预制裂隙岩石试件单轴压缩声发射试验结果,对比分析BGWO、GWO、引力搜索法(GSA)、Geiger算法、最小二乘法(LS)算法等5种定位算法的性能,发现改进后的BGWO算法在声发射定位搜索效率、搜索精度、稳定性和试验结果模拟方面效果优于其他算法。 展开更多
关键词 声发射定位 灰狼算法 收敛因子 种群记忆淘汰 岩石单轴压缩试验
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基于微流控芯片技术的微生物加固可视化研究 被引量:23
14
作者 何想 马国梁 +4 位作者 汪杨 赵常 刘汉龙 楚剑 肖杨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1005-1012,共8页
微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)能够加固散粒土体,是岩土工程中新兴绿色加固技术之一。然而,关于微生物加固机理以及矿化形成过程的研究尚不多见。基于微流控芯片技术开发了微生物加固可视化系统,利用该系统开展了微生物诱导碳酸钙矿化机... 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)能够加固散粒土体,是岩土工程中新兴绿色加固技术之一。然而,关于微生物加固机理以及矿化形成过程的研究尚不多见。基于微流控芯片技术开发了微生物加固可视化系统,利用该系统开展了微生物诱导碳酸钙矿化机理的原位微细观研究,通过对微生物加固过程中碳酸钙晶体的沉积进行了观测,并对其时空分布、沉积模式、生长速率进行了量化。结果表明溶质分子的对流和扩散作用对碳酸钙晶体分布影响较大,碳酸钙的分布存在时间不均匀和空间不均匀现象,时间不均匀随反应进行呈现弱化现象而空间不均匀在整个反应过程(0~2200 min)中一直存在。研究发现微尺寸管道中碳酸钙存在孔隙中和颗粒间两种沉积模式,孔隙中的碳酸钙均匀长大,而颗粒间碳酸钙存在不同速率的生长轴。研究结果将加深对微生物加固机理的认识,为微生物加固技术的优化和推广应用提供参考。 展开更多
关键词 微生物矿化 微流控芯片 可视化 结晶 MICP
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微生物矿化沉积时空演化的微流控芯片试验研究 被引量:10
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作者 何想 刘汉龙 +4 位作者 韩飞 马国梁 赵常 楚剑 肖杨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1861-1869,共9页
微生物矿化沉积是近年来的热门研究课题,然而人们对其时空演化过程的认识目前稍显不足。设计了具有大小孔隙的概念化微流控芯片,并利用微生物加固可视化系统对微生物矿化沉积的时空演化过程进行研究。提出了一种图像处理方法,该方法能... 微生物矿化沉积是近年来的热门研究课题,然而人们对其时空演化过程的认识目前稍显不足。设计了具有大小孔隙的概念化微流控芯片,并利用微生物加固可视化系统对微生物矿化沉积的时空演化过程进行研究。提出了一种图像处理方法,该方法能够对沉积过程中的碳酸钙进行识别和计算,从而对微生物矿化沉积的时空演化过程进行量化研究。结果表明孔隙空间结构对碳酸钙晶体具有一定的调控作用,管道大孔隙中碳酸钙以单晶的形式存在,而砂颗粒间小孔隙中碳酸钙以聚合体的方式渐进生长并表现出3个不同的生长过程。无论单晶还是聚合体碳酸钙,它们的生长速率均随反应时间先增加后逐渐降低,碳酸钙晶体面积的等效半径增长速率最大为4.22μm/min。研究结果有望验证孔隙尺度微生物矿化沉积模拟,为现场工程应用提供参考。 展开更多
关键词 微生物矿化 微流控芯片 碳酸钙 生长速率 MICP
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空间与颗粒参数对块石土边坡稳定性影响数值模拟研究 被引量:3
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作者 赵鑫曜 陈建功 +1 位作者 张海权 杨泽君 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期166-175,共10页
块石土边坡具有物理力学性质复杂、非线性强等特性,受块石–土体空间分布、块石粒径等几何因素影响较大。为研究空间与颗粒参数对块石土边坡稳定性影响,基于已有的块石形状数据库随机生成方法,采用ABAQUS软件非线性分析方法,考虑含石量... 块石土边坡具有物理力学性质复杂、非线性强等特性,受块石–土体空间分布、块石粒径等几何因素影响较大。为研究空间与颗粒参数对块石土边坡稳定性影响,基于已有的块石形状数据库随机生成方法,采用ABAQUS软件非线性分析方法,考虑含石量、最大粒径、空间分布等多种几何因素,建立大量有限元模型进行计算分析。结果表明:含石量增大,边坡安全系数上升,且含石量在50%~60%区间内上升速率最快;含石量增大,同粒径组边坡安全系数标准差增大,模型安全系数差异变大。最大粒径增大,块石分布对于边坡安全系数的影响增大,边坡稳定性先减小后增强,同粒径组边坡安全系数标准差增大。含石量和最大粒径增大,块石空间分布对于边坡稳定性影响增大。粒径大小、块石空间分布对于块石土边坡稳定性影响方式也不同,大粒径块石存在令滑动面向边坡内部发展,而密集小粒径块石大多是令滑面呈折线形,二者皆可增大边坡稳定性。当块石长轴与坡面夹角为90°、135°时,边坡塑性区呈发散分布,滑面更靠内部,稳定性更好;当块石长轴与坡面夹角为0°、45°,则与上述情况相反。在通常沉积条件下,边坡稳定性随长短轴比增加而降低,滑动面越发平滑,塑性区范围也更加集中。研究结果表明,几何参数不同,边坡稳定性差异较大,且具有一定规律性,在实际工程中有一定的参考价值。 展开更多
关键词 块石土边坡 随机生成 含石量 块石粒径 块石空间分布
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钙质砂小应变初始剪切模量试验研究 被引量:6
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作者 史金权 肖杨 +1 位作者 刘汉龙 Wim Haegeman 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期324-333,共10页
砂土的初始剪切模量G_(max)是反映土体刚度的一个重要的力学参数。利用多方向的弯曲元测试技术,对取自波斯湾人工岛礁的钙质砂小应变初始剪切模量进行研究,分析了不均匀系数C_(u)、平均粒径D_(50)及应力历史对钙质砂水平(G_(HH))和垂直... 砂土的初始剪切模量G_(max)是反映土体刚度的一个重要的力学参数。利用多方向的弯曲元测试技术,对取自波斯湾人工岛礁的钙质砂小应变初始剪切模量进行研究,分析了不均匀系数C_(u)、平均粒径D_(50)及应力历史对钙质砂水平(G_(HH))和垂直平面(G_(HV)和G_(VH))上剪切模量的影响。结果表明:各向同性固结下,钙质砂的G_(max)各向异性显著,表现为G_(HH)值大于G_(HV)和G_(VH);G_(max)随着平均粒径D_(50)增大而增加,但随着不均匀系数Cu增大而降低;卸载阶段的G_(max)高于加载阶段的G_(max)值;将不均匀系数C_(u)、平均粒径D_(50)和超固结比OCR作为变量对预测砂土G_(max)的Hardin公式进行修正,相较于传统Hardin公式,修正后的公式能够更好地预测本文中使用钙质砂的G_(max)。 展开更多
关键词 初始剪切模量 弯曲元 小应变 钙质砂 Hardin公式
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考虑流体相变效应的粗糙裂隙非线性渗流换热机理 被引量:1
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作者 刘先珊 罗晓雷 +5 位作者 白冰 魏宁 刘少炜 张普纲 李满 潘玉华 《成都理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期833-844,853,共13页
三维粗糙裂隙渗流换热机理的研究,对提升地下热储层的热提取率意义重大。当前,热开采过程中的多场耦合问题已取得了丰富的成果,但热开采过程中流体的相变作用对裂隙渗流特性及传热变化的影响却鲜有涉及。为剖析流体相变作用下的非线性... 三维粗糙裂隙渗流换热机理的研究,对提升地下热储层的热提取率意义重大。当前,热开采过程中的多场耦合问题已取得了丰富的成果,但热开采过程中流体的相变作用对裂隙渗流特性及传热变化的影响却鲜有涉及。为剖析流体相变作用下的非线性渗流换热机理,以三维粗糙裂隙为研究对象,基于Fluent软件建立单相与多相流-热耦合模型,对比是否考虑相变作用的不同入口流速、入口温度和壁面温度时的局部换热系数分布特征。结果表明未考虑相变作用时,壁面局部粗糙程度控制局部换热系数的分布特征;基于Forchheimer公式,得知流体传热过程中非线性渗流特性显著。考虑相变作用后,流体呈现类似剪切稀释流体的特征,而气相体积分数则对系统换热过程起主导作用。因此,考虑流体的相变效应可以更准确地揭示热开采过程中的渗流特征和热提取效率的演化机理。 展开更多
关键词 粗糙裂隙 渗流换热 流热耦合 非线性渗流 相变
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干湿循环下溶隙灰岩单轴压缩损伤破裂特征 被引量:3
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作者 王桂林 任甲山 +3 位作者 曹天赐 杨证钦 王润秋 罗广东 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第2期105-114,122,共11页
为研究干湿循环对溶隙灰岩损伤破坏特征的影响,制备裂隙状、椭圆状、蘑菇状和类哑铃状溶隙灰岩试样,开展单轴压缩试验并辅以数字图像相关方法(DIC)和声发射技术进行监测,分析0、3、6、10次干湿循环下溶隙灰岩的损伤特性和变形破裂特征... 为研究干湿循环对溶隙灰岩损伤破坏特征的影响,制备裂隙状、椭圆状、蘑菇状和类哑铃状溶隙灰岩试样,开展单轴压缩试验并辅以数字图像相关方法(DIC)和声发射技术进行监测,分析0、3、6、10次干湿循环下溶隙灰岩的损伤特性和变形破裂特征。结果表明:①基于峰值强度定义干湿循环和溶隙形状损伤度,干湿循环损伤度与循环次数和水-岩接触面积成正比,溶隙形状损伤度在干湿循环过程中为33.31%~64.86%;耦合损伤度合理表达了二者的耦合关系。②干湿循环作用下溶隙灰岩由拉伸破坏转变为以拉伸破坏为主的拉剪混合破坏,表面应变局部化带过渡到“延性”扩展;而溶隙形状对试样破坏有优势导向作用。③干湿循环导致岩样声发射累积振铃计数减小,裂纹起裂应力σci及裂纹损伤应力σcd也逐步降低。研究成果可以为三峡库区溶隙灰岩的破坏机理分析提供科学依据。 展开更多
关键词 溶隙灰岩 破裂演化 力学损伤 干湿循环 单轴压缩 数字图像相关方法 破坏机理
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土石混合体-基岩界面剪切力学特性块石尺寸效应 被引量:11
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作者 杨忠平 李进 +2 位作者 刘浩宇 张益铭 刘新荣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期965-974,共10页
土石混合体-基岩界面的抗剪强度是控制坡体稳定性的重要参数之一,是工程设计的重要参数。为探究块石尺寸对土石混合体-基岩界面剪切力学特性的影响,开展了含不同块石尺寸的土石混合体-基岩界面室内大型剪切试验。结果表明:接触界面的破... 土石混合体-基岩界面的抗剪强度是控制坡体稳定性的重要参数之一,是工程设计的重要参数。为探究块石尺寸对土石混合体-基岩界面剪切力学特性的影响,开展了含不同块石尺寸的土石混合体-基岩界面室内大型剪切试验。结果表明:接触界面的破坏模式受块石尺寸和法向压力的影响不显著,均表现为应变硬化特征;法向压力会削弱块石尺寸效应的影响;随块石尺寸增加,抗剪强度和抗剪强度指标(φ、c)先增加后减少,既存在着正尺寸效应,又存在着负尺寸效应,尺寸效应对内摩擦角φ的影响有限,整体在29°波动,而对表观黏聚力c影响较大;不同块石尺寸试样在不同法向压力作用下均表现出了明显的剪缩行为,法向压力能够增强土石混合体的剪缩特性;土石混合体-基岩界面为薄弱的潜在滑移面,随着块石尺寸系数的增加,薄弱破坏面有向土石混合体内部转化的趋势。 展开更多
关键词 接触界面 尺寸效应 土石混合体 剪切力学特性
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