陕西渭北晚更新世黄土-古土壤结合水膜厚度的试验研究

为深入剖析黄土与古土壤工程性质的影响因素,以陕西渭北晚更新世黄土与古土壤为研究对象,基于核磁共振、比表面积测试并结合理论分析对结合水膜厚度进行研究。试验结果显示:黄土与古土壤的结合水膜厚度存在明显差异,黄土的结合水膜厚度明显大于古土壤,原因在于古土壤孔隙体积及孔径小于黄土,而古土壤中高价阳离子含量大于黄土,同时古土壤颗粒表面分布铁锰质薄膜,其亲水性较弱。分析结合水膜与黄土湿陷性、回弹变形等工程特性间的关系,发现黄土-古土壤的湿陷性随结合水膜厚度的增大而增强,随结合水膜厚度的减小而减弱,结合水膜厚度与卸荷变形系数呈正相关关系。综合分析说明,高价阳离子含量、颗粒表面特性,及孔隙性的不同造成了黄土与古土壤结合水膜厚度的差异,从而导致黄土与古土壤的湿陷性等工程性质有显著区别。

石英材料接触角的影响因素及敏感性研究

为了检验液滴大小、液滴蒸发、石英片表面干湿程度以及石英毛细管内径对接触角测量的影响,基于测高法,借助接触角及表面张力测试仪研究了不同因素影响下的接触角变化规律并分析了其原因。结果表明:随着液滴体积的增大,测高法测得的接触角相对误差逐渐增大;随着测量时间的延续,接触角总体上呈减小趋势;随着亲水性固体表面干湿程度的增加,测高法测得的接触角逐渐减小;随着石英毛细管内径的增大,接触角呈现出先减小后增大的趋势。

基于固结与回弹试验的黄土自重湿陷下限深度确定方法

针对室内湿陷试验判定的黄土自重湿陷性与现场试坑浸水试验结果差异较大的问题,本文以西安黄土为研究对象,进行了黄土的自重湿陷系数试验与回弹试验,结果显示卸荷回弹变形与自重湿陷变形间存在紧密联系。通过扫描电镜试验、压汞试验等分析了不同压力下回弹变形与黄土微结构间的关系。应力较小时回弹变形较大,浸水附加变形(湿陷变形)以弹性为主并在卸荷后完全恢复,土体结构保持稳定;应力较大时回弹变形极小,浸水附加变形在卸荷后无法恢复,土体结构明显破损,黄土发生湿陷。在理论分析与试验结果的基础上提出了一种判定黄土自重湿陷下限深度的方法。黄土自重湿陷系数试验后,若土样卸荷回弹稳定高度大于浸水前固结稳定高度,则黄土不具自重湿陷性,反之则具有自重湿陷性,具有自重湿陷性的最大土层深度即自重湿陷下限深度。经工程实例验证,本文方法的判定结果与现场试坑浸水试验结果一致。

黄土的湿陷性与击实试验指标关系研究

进行了黄土的击实试验,提出了击实率的概念,拓展了CART(classification and regression trees)决策树算法的功能。将其用于相关性挖掘,进行了原状黄土湿陷性与击实率等指标的相关性挖掘,结果表明,击实率与湿陷系数具有相关性,击实率与最优含水率状态的击实率呈显著负相关性。根据试验及分析结果提出黄土在击实过程中的变形特性可反映黄土的湿陷性,黄土的击实效果同其湿陷性具相关性。这一研究为黄土湿陷性的评价提出了一条新的思路,同时成果具有实用性。

基于数据挖掘技术的黄土分类问题研究

依据数据挖掘技术,采用分类回归树决策树和概率神经网络对黄土的分类规则进行挖掘。利用主成分分析法对数据进行了清洗和降维处理,以处理后的新变量作为挖掘对象,使挖掘出的分类模型和规则得到了简化,提高了计算精度;同时归纳出了影响黄土分类的因素,所挖掘出的分类规则可用于黄土地层的智能划分。研究结果表明,挖掘出的知识具有良好的实用性。

基于数据挖掘技术的黄土湿陷性评价

为了运用数据挖掘技术进行黄土湿陷性评价,根据实际工程资料建立了黄土物理力学数据库,用主成分分析法对原数据进行压缩,用压缩后的新变量依据人工神经网络理论建立了预测模型,用BP算法进行了模型的校正及预测。工程实例分析表明,预测湿陷系数与试验值所得湿陷系数的湿陷量计算值相比,准确率可达96%以上,说明这种智能化评价方法具有可行性和实用性。

基于最小二乘支持向量机的黄土湿陷性预测挖掘

运用数据挖掘技术进行了黄土湿陷性的预测挖掘,挖掘模型采用最小二乘支持向量机。建模过程中用主成份分析法进行数据的预处理,以剔除指标间的相关性,消除多指标信息冗余对挖掘模型的影响,并引入粒子群优化算法进行模型反演分析,确定最优参数。针对实际工程数据进行的预测挖掘表明:黄土的电阻率、剪切波速与土的结构特性、含水率、密度等指标密切相关,可较为全面地反映影响黄土湿陷性的因素;以电阻率、剪切波速及土层埋深作为模型的预测变量就可定量预测黄土的湿陷性;用所建模型和预测变量来预测黄土的湿陷性是可行的。

黄土湿陷性的智能化评价

提出了用数据挖掘中的预测技术进行黄土湿陷性评价。根据实际工程资料建立黄土物理力学数据库,用BP算法建立预测模型。实例分析表明,预测湿陷系数所得的湿陷量计算值精度可达89%,这说明黄土湿陷性的智能化评价方法具有可行性和实用性。

非饱和黄土的接触角与孔隙特征试验

接触角及孔径是影响土壤润湿性、渗透性及毛细作用的重要因素。为了进一步认识非饱和黄土的毛细特性及渗透性,进行了非饱和黄土的接触角测试及压汞试验,对黄土孔隙体积与接触角的关系进行了分析,探讨了孔隙、接触角随深度的变化规律。研究发现,干燥状态下黄土的接触角高于天然状态下黄土的接触角;随着地层深度的增加,接触角增大;接触角与大、中孔隙体积为负相关关系,与微孔隙体积为正相关关系。在地层浅部,接触角与小孔隙体积为正相关关系,而对于深部地层,接触角与小孔隙体积为负相关关系;非饱和黄土中小孔隙及微孔隙含量较大,大、中孔隙含量相对较少。

关于环境岩土工程研究方法的探讨

提出用可持续发展、系统工程的观点和数据挖掘技术进行环境岩土工程问题分析 ,结合实例论述了数据挖掘技术在环境岩土工程中的应用 ;提出在问题分析时 ,将岩土体及其环境要素视为一个系统 ,环境岩土工程分析主要是探讨系统各部分的协调性。

组合最小二乘支持向量机与粒子群优化算法研究黄土湿陷性

通过静力触探试验指标结合扰动黄土试样的液限、塑限及含水量等指标用最小二乘支持向量机方法进行建模,提出了静力触探试验指标和湿陷系数的非线性关系模型,并引入粒子群优化算法进行模型反演分析,确定最优参数。通过6个对比勘探点的50组试样实例应用分析,显示了最小二乘支持向量机是一种较为有效的非线性建模方法,粒子群优化算法进行模型参数优化能够保证全局最优。验证结果表明模型的精度较高,有一定的实用价值。

黄土的视电阻率与工程性质关系研究

对黄土进行了视电阻率试验,分析了视电阻率与黄土一般物理性质、湿陷性及强度等特性之间的关系。应用因子分析法对视电阻率及其它物理力学指标之间的关系进行了深入的探讨,对各指标的重要性(以贡献率表示)进行了分析。研究结果表明,视电阻率的重要性最大,高于含水率、密度、压缩系数及湿陷系数等指标。

黄土力学数据挖掘系统研究

岩土工程智能化系统研究是岩土工程领域前缘问题。本文基于信息技术中最先进的数据挖掘技术,研制了黄土力学数据挖掘系统,包括有预处理模块、挖掘操作模块、知识库管理模块,自重湿陷与湿陷性判定决策树模型、判定规则和评价模型的精度以及其他应用软件接口等。可实现数据的归约、聚类分析、分类、预测等。通过工程实例分析,证明了该系统的有效性和实用性。采用59项工程的2766组黄土试验数据对决策树的每条规则进行测试,结果表明自重湿陷性判定规则的准确率为87.3%,湿陷性判定规则的准确率为92.5%。利用挖掘所得到的判定规则和决策树模型,可减少试验工作、降低成本;提出的模型还可用于确定湿陷底界与自重湿陷的底界,从而为地基处理深度的确定提供依据。

用变形模量计算黄土自重湿陷量方法探讨

采用室内试验计算法与现场试坑浸水试验所得到的黄土自重湿陷量存在较大差异,故提出依据变形模量计算黄土自重湿陷量的方法,并用实际工程对该算法进行验证。用变形模量计算黄土自重湿陷量为333. 6 mm,野外试坑浸水试验的实测值为380. 5 mm,两者接近。从工程的角度而言误差较小,说明该计算方法有一定的理论价值。自重湿陷底界深度是计算中的重要参数,其测试比较困难,论文对其研究方法提出了建议。

BP神经网络在地表移动边界角预测中的应用

在对煤矿采空区地表移动及其边界角影响因素分析的基础上,提出用BP神经网络预测采空区地表移动边界角。建立了边界角预测的BP神经网络模型,利用国内近30项工程的采空区地表移动实测数据作为学习样本对网络进行训练,用实际工程对网络进行了测试分析。结果显示,预测精度平均达90%,研究表明用BP神经网络计算边界角方法可行,具有实用性,为边界角的确定提供了一条新的途径。

陕西渭北黄土浸水饱和前后孔隙变化规律

为探求天然黄土浸水饱和前后孔隙变化的规律,以天然及浸水饱和后的陕西渭北黄土为例,分别进行压汞试验、扫描电镜试验、粒度分析试验,研究了原状黄土的微观结构及浸水饱和前后孔隙变化特性。结果表明,天然及浸水饱和两种状态土体均含有大量椭圆状颗粒,其点接触为颗粒间连接的主要形式,同时也存在微胶结形式,架空孔隙存于土体内部,并伴有镶嵌孔隙;浸水饱和后由于水的溶解作用等原因,黄土孔隙体积、比表面积均大于天然黄土;同时探讨了黄土在不同状态下的孔隙特性,进一步揭示了孔隙变化与湿陷性的关系。

黄土自重湿陷下限深度确定方法研究

鉴于室内试验确定的黄土自重湿陷下限深度与野外实测值存在明显差异,基于饱和状态下黄土的似先期固结压力就是湿陷起始压力的观点,以陕西渭北黄土为研究对象,提出了一种新的判定自重湿陷下限深度的方法.首先利用浸水状态下黄土的固结试验测定了黄土的似先期固结压力,其次用似先期固结压力方法确定了湿陷起始压力,最后通过湿陷起始压力与饱和自重压力的对比分析进行自重湿陷性判定,确定了自重湿陷下限深度.现场试坑浸水试验结果表明利用本文所提出的方法确定的黄土自重湿陷下限深度值与实测结果基本一致,验证了方法的有效性.研究成果可以为黄土湿陷起始压力、湿陷敏感性等问题的深入研究提供借鉴.

基于特征选择的黄土湿陷性预测研究

【目的】探讨视电阻率、剪切波速、导热系数及比热容等指标与黄土湿陷性的关系,从中选择可用于进行黄土湿陷性预测的指标,以简化黄土湿陷性的评价方法。【方法】在湿陷性黄土场地采取试样进行视电阻率、导热系数及比热容等试验,同时在相应取土层位进行野外剪切波速测试,运用特征选择技术,通过主成分分析、CART决策树及粒子群优化等算法对测试与试验指标进行分析。【结果】视电阻率、剪切波速在众多的测试试验指标中信息量大、重要性强,与土层埋深结合可作为黄土湿陷性的预测变量。实际工程湿陷量的预测结果表明,预测值的相对误差为-9.7%。【结论】采用视电阻率、剪切波速及土层埋深预测黄土湿陷性是可行的。

非饱和黄土物理力学参数与导热系数关系的研究

为了研究黄土导热性能与其物理力学参数之间的关系,文章对宁东黄土进行了导热系数、标准贯入试验及含水率、密度等参数的测试,对测得的数据进行了拟合及相关性分析,讨论了不同参数与导热系数的关系。试验结果表明,非饱和黄土中的气体和孔径是影响导热系数的关键。土越密实,含水率越高,土中气体的体积越小,导热系数越大;孔径越小,导热系数越大。非饱和黄土强度越高,其导热性能不一定越好。含水率、密度、干密度、饱和自重压力、液性指数、粘聚力、压缩系数和标准贯入等指标与导热系数有显著的相关性,可以很好的评价黄土的导热性能。

地基土的固结试验数据采集系统分析与设计

阐述了以8031单片机为处理器组成的地基土的固结试验数据采集系统的结构、数据采集原理、设计方法,以及系统可实现的功能,对系统设计所需的主要参数进行了计算,并对主要元器件的特点、性能指标、作用和工作过程进行了介绍。