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题名边坡-管道相互作用物质点法数值模拟研究
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作者
蒋昕飞
朱鸿鹄
谭道远
颜杜民
张巍
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机构
南京大学地球科学与工程学院
江苏省大地感知与控灾工程研究中心
中国铁建股份有限公司
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出处
《防灾减灾工程学报》
北大核心
2025年第5期1062-1073,共12页
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基金
国家杰出青年科学基金项目(42225702)
江苏省科技计划项目(BZ2023056)资助。
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文摘
基于物质点法,对边坡与埋地管道之间的相互作用开展数值模拟研究,系统分析了管径、管道材质、基础宽度和基础位置等因素的影响,并探究了管道受力状况对管道变形模式以及边坡破坏机制的影响。结果表明:管径、管道材质、基础宽度及基础位置不仅影响边坡极限承载力,还会改变边坡中剪切带的扩展路径;管径以及管道材质对边坡承载力以及剪切带的发育有显著的影响,较大的管径和刚度小的管材均会削弱边坡的地基承载力;基础宽度和位置控制着坡内滑裂面的形成路径;管道变形模式受控于管周弯矩分布,管道负弯矩增大直接导致管道由椭圆形变形转变为心形变形;管-土界面提供了潜在的失稳路径,加速了边坡中滑裂面的发展。这些研究结论对于边坡-管道系统的变形控制与结构设计提供了重要的参考依据。
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关键词
埋地管道
物质点法(MPM)
边坡-管道相互作用
承载力
管-土界面
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Keywords
buried pipe
material point method(MPM)
slope-pipe interaction
bearing capacity
pipesoil interface
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分类号
TU443
[建筑科学—岩土工程]
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题名基于人工神经网络的黄土含水率光纤被动感测技术研究
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作者
郭旭辉
朱鸿鹄
吴冰
高宇新
胡乐乐
曹鼎峰
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机构
南京大学地球科学与工程学院
江苏省大地感知与控灾工程研究中心
中山大学土木工程学院
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出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第2期653-664,共12页
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基金
国家重点研发计划课题(No.2023YFF1303501)
国家杰出青年科学基金(No.42225702)
国家自然科学基金面上项目(No.42077235)。
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文摘
土体含水率时空分布的精准监测对于岩土工程监测、地质灾害防治具有重要意义。针对被动分布式温度传感(passive distributed temperature sensing,简称PDTS)技术在监测土体含水率方面存在的局限性,引入斯皮尔曼相关性分析法,定量分析辐射、气温、升温速率、土体温度、含盐量与含水率之间的相关性,并结合误差反向传播网络(back propagation network,简称BP神经网络),建立了一个考虑水-热-盐综合作用的土体含水率被动感测模型,用以替代传统PDTS技术中复杂的数值迭代算法。此模型不仅扩展了PDTS技术的应用范围,还大幅提高了含水率预测的精度。在黄土高原开展了长期观测,利用原位观测数据验证了所提模型的有效性。分析结果表明:黄土含水率与其含盐量、温度之间的极强正相关关系可以实现深度上的互补,输入变量与含水率在2 m深度内存在显著的相关关系;模型可对黄土含水率进行精确预测,其均方根误差低于0.0068 m^(3)·m^(-3);模型误差主要来源于降雨及土体冻融效应,且整体上呈现出冬季小、夏季大的特征。研究内容为将PDTS技术应用于土体含水率监测提供了理论支持和实践参考,并揭示了黄土水盐运移机制。
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关键词
被动分布式温度传感(PDTS)
人工神经网络
含水率
水热盐运移
光纤布拉格光栅
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Keywords
passive distributed temperature sensing
artificial neural network
moisture content
hydrothermal-saline transport
fiber Bragg grating
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分类号
TU444
[建筑科学—岩土工程]
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题名地面塌陷分布式光纤监测技术研究综述(特邀)
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作者
任绪言
朱鸿鹄
高宇新
谭道远
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机构
南京大学地球科学与工程学院
江苏省大地感知与控灾工程研究中心
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出处
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第4期233-253,共21页
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基金
国家自然科学基金项目(42225702,4241101112)。
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文摘
分布式光纤传感技术(DFOS)在地面塌陷监测中具有重要作用,能够实时监测地表沉降、裂隙发育及地下结构变形,为地质灾害预警和安全评估提供保障。文中通过系统阐述DFOS技术的基本原理及其相较于传统监测技术的性能优势,如抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高且可实现长距离连续监测,结合地面塌陷光纤监测技术研发、基于实测的塌陷灾变机理研究及地面塌陷光纤监测的工程应用研究,论证了该技术的适用性与创新价值。此外,文中还分析了DFOS技术在地面塌陷监测中的瓶颈问题,包括传感器适应性不足、解调稳定性与可靠性有限、智能化分析能力不足等,指出未来研究热点方向。
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关键词
分布式光纤传感(DFOS)
地面塌陷
变形
预警
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Keywords
Distributed Fiber Optic Sensing(DFOS)
ground collapse
deformation
early warning
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分类号
P694
[天文地球—地质学]
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题名应急管理视角下特大库区滑坡科学观测与早期预警
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作者
叶霄
朱鸿鹄
田坤
李厚芝
张巍
程刚
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机构
南京信息工程大学应急管理学院
南京大学地球科学与工程学院
江苏省大地感知与控灾工程研究中心
长江三峡勘测研究院有限公司
中国地质科学院探矿工艺研究所
华北科技学院计算机学院
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出处
《中国安全科学学报》
北大核心
2025年第3期221-231,共11页
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基金
国家自然科学基金杰出青年基金资助(42225702)
国家重点研发计划项目(2018YFC1505104)
南京信息工程大学人才启动经费资助(2025r064)。
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文摘
为增强极端气候下库区滑坡灾害风险的应对能力,利用多源监测数据和机器学习算法,构建一种滑坡多维科学观测和水文气象早期预警的框架。通过分析2个特大型库区滑坡的多年观测数据,包括Sentinel-1、全球导航卫星系统(GNSS)地表位移和光纤(FO)应变,识别滑坡变形的时空格局和主控因素。结合提升决策树(BDT)算法,提出基于滑带土体实时应变(RTS)的水文气象早期预警方法,并系统性地探讨极端气候背景下库区滑坡监测预警与应急管理的策略框架。结果表明:不同变形诱发机制的滑坡表现出不同的时空变形特征,滑坡活动及其演化与局部抗滑处置措施密切相关;滑坡变形具有分区独立的特点,且与极端气象水文条件高度相关;基于RTS的早期预警模型能提供明确的多因子协同预警阈值,强调应急响应导向的滑坡监测预警理念。
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关键词
应急管理
库区滑坡
科学观测
早期预警
极端气候
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Keywords
emergency management
reservoir landslide
scientific observation
early warning
extreme climate
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分类号
X935
[环境科学与工程—安全科学]
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题名滑坡光纤神经感测系统:技术与应用
被引量：1
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作者
马宁
李韶凯
田峰
叶霄
朱鸿鹄
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机构
南京大学地球科学与工程学院
南京江北新区规划和自然资源局
江苏省大地感知与控灾工程研究中心
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出处
《地质科技通报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期26-38,共13页
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基金
南京江北新区规划和自然资源局地质矿产资源利用与保护专项基金项目
国家自然科学基金杰出青年基金项目(42225702)
江苏省研究生科研创新计划项目(SJCX23_0021)。
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文摘
滑坡灾害在我国分布广泛,实施有效的监测预警和风险管理措施是该领域防灾减灾的关键。近几十年来,分布式光纤传感技术(distributed fiber optic sensing,简称DFOS)在滑坡监测领域取得了显著进展,相较于常规监测方法具有分布式、长距离、大量程和多参量监测的优势。首先介绍了几种有代表性的光纤传感技术,提出滑坡光纤神经感测系统的概念,并详细阐述了各类光纤传感器的工作原理及其布设工法。在此基础上,介绍了2个利用超弱反射光纤布拉格光栅(ultra-weak fiber Bragg grating,简称UWFBG)监测技术的典型滑坡案例,并进一步讨论了当前存在的技术瓶颈。案例分析结果表明,光纤神经感测系统能实现远程、实时、高精度的地下多参量数据采集,可准确探测潜在滑面及其他关键界面位置,界面处的多物理量变化为揭示滑坡地下演化过程提供了重要的数据支持,为滑坡预测预警提供了新的思路。
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关键词
光纤神经
滑坡灾害
演化过程
多场监测
光纤传感技术
超弱反射光纤布拉格光栅(UWFBG)
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Keywords
fiber optic nerve
landslide hazard
evolutionary process
multi-field monitoring
fiber optic sensing
ultra-weak fiber Bragg grating
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分类号
P642.22
[天文地球—工程地质学]
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