岩土损伤理论基本问题研究

岩土损伤理论远未成熟,根源在于其基本问题没有得到解决。根据岩土的基本力学特性,给出了岩土耗散势存在的充要条件,证明了岩土耗散势不存在且不可解耦。同时,给出了岩土流动势存在的充要条件,证明了岩土流动势不存在且不可解耦。通过结构性土体损伤过程的能量耗散分析,获得了与经典损伤力学定义一致的损伤变量。基于能量耗散原理,获得了合理的损伤演化方程,建立了结构性土体损伤本构模型。通过与修正剑桥模型、三轴试验结果对比,表明本模型能够较好地模拟土体的力学特性。

煤矿井下水力压裂有效范围监测技术研究

针对煤矿井下水力压裂增透技术有效范围不明确、容易产生压裂空白带或诱导煤与瓦斯突出等问题,提出基于瞬变电磁法的煤矿井下水力压裂有效范围监测方法,探讨瞬变电磁法监测水力压裂范围原理,建立了水力压裂后煤岩体含水率异常体位置深度模型,优化瞬变电磁测线(点)布设工艺,并在新元煤矿南区31009辅助进风巷进行工业性试验。

边坡主动减压超前支护结构抗震性能

主动减压超前支护结构是一种基于岩土体自身强度发挥的新型边坡支护结构。为降低边坡在地震过程中的破坏程度,运用FLAC3D软件,采用动力时程法对主动减压超前支护结构进行数值模拟分析,考察在地震作用下,随着减震层厚度变化桩身位移、剪力、弯矩的变化规律。结果表明:当减震层厚度超过15 cm,随着减震层厚度的增大,桩身震后最大位移、最大剪力、最大弯矩以及震中峰值位移、峰值剪力、峰值弯矩均减小。建议在考虑抗震作用时,主动减压超前支护的减震层厚度应大于15 cm。

海量监测数据下分布式BP神经网络区域滑坡空间预测方法

提出BP神经网络的分布式区域滑坡预测方法,算法设计在大数据分布式处理平台Spark下实现,通过构造包含均方误差和L2正则化的代价函数,提高运算实时性和算法泛化能力。统计影响滑坡评价因子的量化指标和定义监测剖面危险级别评价值,并进行评价因子特征选取,用于三峡库区忠县区域9个滑坡11年月监测海量数据挖掘,对研究区所有滑坡监测剖面每月进行危险级别评价,实现以月为周期的区域滑坡危险程度空间预测。试验表明,采用所述方法得到的拟合精度、准确度、效率均比梯度提升决策树、随机森林算法好,预测的滑坡危险级别准确,该方法可作为区域滑坡空间预测的一种新思路。

FRPFP模型滑坡监测预警关联规则挖掘分析——以三峡库区江津到奉节段为例

采用传统的关联规则用于岩土工程监测预警领域的知识发现,在数据庞大情形下单机机器学习实时性差,无法获得多因素综合作用的规则。由于未对前后部项进行约束,得到的关联规则冗余度高,含有大量不符因果逻辑的规则。基于此,提出一种前后部项约束关联规则并行化FRPFP (fore-part and rear-part parallel FP-growth)算法,并在大数据分布式处理平台Spark下进行实现。通过对三峡库区奉节至江津库段滑坡的孕灾因子统计分类,采用7个滑坡发育基础因子和4个滑坡诱导因子作为前部集合,滑坡前缘、中部、后缘监测点位移参数为后部集合,采集研究区25个滑坡11年监测数据。以FRPFP算法为模型架构基于关联规则的滑坡监测预警大数据系统,设计区域滑坡危险性规则挖掘、典型滑坡危险性规则挖掘、滑坡发生原因分析挖掘3个功能,用于库岸滑坡稳定性预测和分析,为认清库岸滑坡的破坏机制和提升其预报水平提供新的思路。

库岸堆积层滑坡位移的分量响应模式及多因子模型

为了更加真实地刻画库岸堆积层滑坡位移与影响因素间的显式关系,克服现有的叠加型分量响应模式难以构造位移回归函数的不足,定义了一种新的分解模式——波动比,将位移增量表述为波动比与趋势项增量之积。结合三峡库区王爷庙滑坡实例,采用低通FFT滤波方法得到趋势项位移分量,确定当月降雨量、当月水位变化、前一月波动比值为核心因子组合,通过K-Means算法建立各单因子与波动比值的相关性函数关系,并提出由诱发因素项和状态控制项组合而成的多因子概化模型。同位移实测值及叠加型的ARIMA、SVR、RF、BP预测模型进行对比分析,该方法运算简便、预测效果较好、且位移成分可解释。选取库区其他4个典型滑坡案例综合比较研究,结果进一步验证了该方法的合理性。该模式及模型能够准确反映出滑坡位移随时间推移、多因素影响、状态约束的综合响应,为研究该类型滑坡的演化机制及时空预测提供了新思路。

三峡库区阶跃变形滑坡水平位移与降雨量数学统计模型

三峡库区忠县区域的滑坡位移变化呈现阶跃变形特点,由于降雨量为主要影响因子,采用信号处理的快速傅里叶变换方法,提出一种基于高能频点的傅里叶级数拟合函数,对三峡库区忠县区域的月降雨量进行拟合,得到相关性高和均方误差可接受的拟合模型。在地质模型及滑坡机理类似的研究区内,针对滑坡倾角对水平位移的影响较大,通过定义滑坡倾角影响权重,计算研究区内的总体权重位移能较好地反映倾角作用大小。设定降雨量傅里叶级数拟合函数为降雨因子项,阶跃函数为阶跃因子项,采用最小二乘法拟合该研究区3阶段变形的阶跃过程,得出包含降雨影响控制项和降雨量项组合而成的数学统计模型,用于三峡库区忠县区域9个阶跃变形滑坡11年的月监测。数据表明,用文中方法得到的拟合精度较好,相关度较高,均方误差较小,能够准确地反映出不同时间和不同变形阶段降雨量对该区域内水平位移的阶跃变形特点,可作为区域滑坡空间预测的一种新思路。

浅埋隧道单侧扩建施工方案优化

目前国内外常见隧道扩建施工大都采用传统新建隧道的施工方法,但由于传统开挖方法忽略了原隧道衬砌对围岩的长期支撑稳定优势,降低了施工效率。依托重庆渝州隧道扩建施工实例对扩建优化施工方案进行了深入研究,提出了浅埋隧道单侧扩建优化施工方案,即横向采用合理拱轴线开挖,纵向采用跳槽开挖的新方法。通过现场监控量测和ANSYS三维有限元模拟还原施工全过程进行对比分析。采用优化施工方案时,随着开挖掌子面的推进,原隧道衬砌受压应力计算值增大,纵向跳槽开挖时未拆除的原隧道衬砌能够发挥柱的作用,承担因跳槽开挖而产生的围岩压力,可有效提高施工安全稳定性。横向采用合理拱轴线开挖,使得开挖后围岩压力传递更加合理,并显著降低了初期支护结构拉应力和一定程度上增加了初期支护结构压应力。数值计算结果及现场监控量测数据对比显示,浅埋隧道单侧扩建开挖方案优化后拱顶位移比现状开挖方式小约16%～20%,且拱顶基本不出现受拉区,证明优化后的开挖方案在地下工程开挖卸荷时改变了原围岩的应力路径,能够充分调动围岩的自稳能力。故采用优化施工方案不但能够减少拱顶沉降,降低衬砌的拉应力,还能在保证施工安全的同时缩短施工工期,为今后的类似隧道扩建工程提供借鉴。

剪胀型土剪胀特性的大数据深度挖掘与模型研究

土的剪胀性是建立本构模型的重要基础,而当前建立的剪胀模型揭示其共同规律不够,这也是现有的本构模型不能良好反映土体变形机制的重要原因。基于Hadoop+Spark计算平台,提出了一种全局优化性强,收敛性快,计算稳定的(distributed levenberg marquardt regression)DLMR大数据特征深度挖掘算法。利用剪胀型土的大量剪胀特性试验数据,根据该算法和剪胀型土的基本力学特性,得到了剪胀型土的剪胀性大数据特征,发现了剪胀率与应力、应变以及应力增量存在明显的非线性特征,并分别建立了它们之间的相关性函数。在此基础上,构建了可以反映剪胀型土剪胀特性共同规律的剪胀模型。通过模型的比较,本文模型明显优于修正剑桥模型下剪胀模型的改进式和Rowe模型。通过模拟不同应力路径下剪胀型土的常规三轴压缩试验数据,表明本文模型能够良好反映不同应力路径下的剪胀性。

滑坡次声信号简正波模型的匹配场超前定位算法

滑坡灾害发生前夕,滑体内的局部岩土体发生爆裂、摩擦和断裂等破坏会产生次声波向外传播,基于次声信号的超前定位成为滑坡监测预警的关键技术。将波动方程通过傅里叶变换到亥姆霍兹方程,利用汉克尔变换得到波动方程的核函数,建立了基于简正波的地质声场模型,仿真分析了土层与空气、土层与岩层之间反射折射关系;提出滑坡次声信号的简正波模型匹配场超前定位算法,将垂直接收阵的测量次声信号与传播模型的拷贝次声信号进行相关匹配计算,搜索计算得到模糊函数最大值处的坐标定位为声源点,并采用12元垂直接收阵仿真分析3种匹配场算法性能,发现可变系数似然匹配场算法具有旁瓣小、定位准确的优点,可应用于滑坡定位技术;将垂直接收阵置于空气层中、土层中不同位置发现,土层中的垂直阵能够精确定位,而空气中误差较大;并将该算法应用于滑坡超前定位,定位了滑体的局部破坏位置和预测滑移线。该算法为滑坡超前定位技术提供了新的思路。

剪胀型土的试验大数据深度挖掘与本构关系研究

由于受到传统本构理论的约束以及未对土体基本力学特性的共同变化规律进行深入研究,使得当前建立的大多数本构模型并不能良好的反映土体实际变形机制。搭建了基于Hadoop+Spark的大数据处理平台,结合泛函网络和AIC评判准则,提出了一种能用于剪胀型土试验大数据深度挖掘研究的分布式自适应自回归算法。利用该算法,基于各塑性系数的大数据特征关系,再结合其显著性和次要影响因素的综合作用,在广义塑性力学的理论基础上建立了剪胀型土的本构模型。通过模型的验证试验,结果表明本文模型的预测效果要优于修正剑桥模型和考虑剪胀性的类剑桥模型,并且对不同应力路径下的剪胀型土的本构特性具有更强的适应性。将大数据技术和广义塑性力学应用于土的本构关系研究,有效突破了传统本构理论的束缚,具有更为广泛的理论意义,同时也为土的本构关系研究提供了新的思路。

无痛胃肠镜检查中不良事件发生的模型构建

目的探讨无痛胃肠镜检查中不良事件发生的模型构建。方法回顾性分析2020年1月至2021年12月于本院收治的接受无痛胃肠镜的患者422例的临床资料,根据患者是否发生不良事件分为发生组(n=151)与未发生组(n=271)。比较两组患者的一般资料。无痛胃肠镜检查中不良事件发生的危险因素主要依据Logistic回归分析进行分析,绘制受试者工作特征曲线(ROC)对曲线下面积(AUC)进行探讨。结果不良事件包括血压波动50例、心率波动72例、低氧血症18例、心律失常9例,2例胃穿孔、出血2例,共计151例。发生组与未发生组患者年龄、BMI、吸烟史及肺部疾病比较具有差异性(P<0.05);Logistic回归模型Logit P=3.792+0.852年龄+1.257BMI+0.928肺部疾病史,结果显示无痛胃肠镜不良事件发生的危险因素包括年龄、BMI、肺部疾病史(P<0.05)。联合检测模型,预测无痛胃肠镜过程中发生不良事件的AUC为0.881(95%CI 0.77-0.84),特异度与敏感度分别为79.03%与66.81%。结论无痛胃肠镜检查不良事件的危险因素包括年龄、BMI、肺部疾病史,危险因素对于预测不良事件的发生具有一定的价值,有助于在无痛胃肠镜检查提高安全性。

A three-dimensional matching localization algorithm based on helix triangular pyramid array

On the eve of the occurrence of geological hazards,part of the rock and soil body begins to burst,rub,and fracture,generating infrasound signals propagating outward.3D advanced positioning of the landslide has remained unsolved,which is important for disaster prevention.Through the Fourier transform and Hankel transform of the wave equation in cylindrical coordinates,this work established a three-dimensional axisymmetric sound field model based on normal waves,and designed a 4-element helix triangular pyramid array with vertical and horizontal sampling capabilities.Based on this,the three-dimensional matching localization algorithm of infrasound for geological hazards is proposed.Applying the algorithm to the infrasound signal localization of rock and soil layers,it was found that the helix triangular pyramid array can achieve accurate estimation of depth and distance with a smaller number of array elements than the traditional array,and may overcome the azimuth symmetry ambiguity.This study shows the application prospects of this method for predicting geohazards position several hours in advance.

一种检测曲拉通X-100残留的HPLC方法研究

曲拉通X-100是生物制品制备过程中常用的表面活性剂,但是尚没有其高效液相色谱法(HPLC)的统一检测标准。本研究对其检测进行了方法学研究。用水对待测生物羊膜/绒毛膜材料样品进行24 h的浸提处理,以30%甲醇-水为流动相A、乙腈为流动相B,采用Waters Symmetry300 C18色谱柱(4.6 mm×150 mm,3.5μm),在流速1.0 mL·min^(-1)、检测波长230 nm、柱温40℃、进样量20μL的条件下进行检测。结果表明:曲拉通X-100质量浓度在0.0436~48.4242μg·mL^(-1)范围内与峰面积线性关系良好(R=0.9996);检测下限(S/N=3)为0.262 ng,定量下限(S/N=10)为0.873 ng,回收率为108.51%。本方法操作简便、准确、重复性好,可用于曲拉通X-100与前杂的分离和曲拉通X-100残留量检测。

补气活血中药在新型冠状病毒肺炎低氧血症的潜在临床应用价值及其机制浅析

针对新型冠状病毒(SARS-CoV-2)所致的肺炎(COVID-19)疫情,国家卫生健康委员会、国家中医药管理局在2020年1月22日发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第三版)》中首次提出了中医治疗的方案,并逐步更新至第七版。确诊的COVID-19重症患者多在发病一周后出现呼吸困难和/或低氧血症,需要给予呼吸支持和循环支持,通过文献调研发现补气活血中药可有效改善肺炎相关疾病低氧血症,因此总结归纳了现有补气活血中药治疗肺炎相关疾病低氧血症的临床应用和作用机制研究进展,为COVID-19的临床用药提供参考。

藿香正气防治新型冠状病毒肺炎潜在应用的研究进展

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)于2019年12月在武汉爆发,目前尚无特效治疗药物,临床治疗以对症治疗、控制并发症为主。国家卫健委和多个省的诊疗方案中推荐藿香正气用于COVID-19医学观察期乏力伴胃肠不适或临床治疗期"湿邪、寒湿、疫毒"相关中医证型的治疗。藿香正气为常用的祛湿剂,有解表化湿、理气和中的功效,主要从药理研究和临床研究方面综述了藿香正气的抗病毒、抗炎和改善相关症状等的研究进展,并尝试探讨了藿香正气用于防治COVID-19的可能机制,以期为藿香正气防治COVID-19的应用提供参考。

地榆成分在D101型大孔树脂和聚酰胺树脂上保留行为的LCMS-IT-TOF分析

目的:基于柱色谱技术和液相色谱-离子阱-飞行时间质谱(LCMS-IT-TOF)技术展开地榆的物质基础研究,分析地榆水提液中不同成分在D101型大孔树脂和聚酰胺树脂上的分布规律。方法:通过D101型大孔树脂和聚酰胺树脂分离地榆水提液,使用LCMS-IT-TOF检测,使用ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.8μm),流动相水-乙腈梯度洗脱,流速0.3 mL·min^-1,柱温30℃,采用电喷雾离子源(ESI),正、负离子模式采集数据,质谱扫描范围m/z 100~1200,根据精确相对分子质量及质谱碎片等信息并结合文献研究,鉴定地榆水提液的上样流出液和洗脱液中化学成分。提取各样品中质谱峰强度数据,绘制成分在各流分中分布热图,直观比较各成分的洗脱规律。结果:D101型大孔树脂和聚酰胺树脂的富集和分离作用明显,鞣质类成分主要集中于大孔树脂上样流出液及其水洗脱液中,三萜类成分主要分布在大孔树脂90%乙醇洗脱液中。在地榆水提液的流出液和洗脱液中,共鉴定出63个化合物,其中6-O-galloylnorbergerin,3-O-galloylnorbergerin,2,6-乙酰氧基-5,7-二羟基-8-甲氧基色原酮,鞣花酸-4-吡喃阿拉伯糖苷或其异构体,2-甲基-3-乙酰氧基-苯并呋喃-5,6-O-硫酸酯6个成分在地榆中为首次发现。结论:该方法能够快速准确地鉴定地榆水提液经过柱色谱分离后的成分分布,为探索地榆药效成分及其作用机制提供了实验依据。

pH对毛蕊花糖苷稳定性影响及降解产物分析

目的研究不同pH条件下毛蕊花糖苷的降解规律,鉴定降解产物并推测降解途径。方法采用HPLC-UV法研究毛蕊花糖苷在不同pH下的降解规律;采用高效液相色谱-离子阱飞行时间串联质谱(HPLC-IT-TOF-MS)鉴定其降解产物结构。使用Agilent ZORBAX Eclipse XDB C18色谱柱(150 mm×4.6 mm,5μm);流动相为0.5%醋酸水溶液(A)-甲醇(B),体积流量1 mL/min,柱温30℃,检测波长254 nm,进样量10μL;质谱分析使用电喷雾离子源(ESI),在正离子模式下扫描,扫描范围均为m/z 100~800。通过比较毛蕊花糖苷在不同pH条件下色谱峰面积,分析其降解规律;并通过对照品比对、质谱数据等对降解产物进行鉴定。结果在不同pH缓冲溶液中,毛蕊花糖苷及异毛蕊花糖苷降解速率随pH值的增加而加快,降解产物有水解产物、氧化产物及同分异构体异毛蕊花糖苷等。结论分析了不同pH条件下毛蕊花糖苷的降解规律、降解产物和降解途径,研究结果可为含毛蕊花糖苷的中药的质量控制提供参考。