基于机器学习的工作井开挖周边管线沉降预测研究

城市水利设施常采用顶管法,这其中较为重要的是工作井施工。对于过江顶管,工作井往往为超深基坑,容易对周边环境产生影响,预测工作井开挖过程中的地面沉降对于工程安全和提前预警具有重要的意义。依托宁波某顶管引水项目,针对工作井附近的地面沉降监测数据,分别长短时记忆网络、门控循环单元、随机森林回归、支持向量机回归、BP神经网络等算法预测工作井周边沉降变化,预测结果表明神经网络类算法精度最高,可在一定程度上反映沉降的动态变化;支持向量机和随机森林算法在沉降变形的动态预测方面存在缺陷,对于变形的峰值和发展趋势方面的捕捉有所不足。针对单一模型的不足,文章进一步提出了一种结合数据分解降噪和机器学习的CEEMDAN-LSTM模型,提升了监测数据的预测效果。由此,智能算法在分析和预测深基坑开挖引起的沉降方面具有一定的潜力,值得进一步推广。

软土地基建筑物不入楼注浆顶升纠偏实践

本文通过对一20世纪80年代建造在软土地基上的筏板基础建筑物,通过采用不入楼注浆顶升纠偏的工程实践,提出了一种不入楼注浆顶升纠偏解决建筑物倾斜问题的方法。

考虑应力路径效应的堆石料剪胀方程研究

为揭示堆石料应力路径和剪胀特性相互影响机理,分析了等向压缩试验、常规三轴试验以及等p试验之间的应力应变响应关系。采用理论分析和试验验证的方法,在弹塑性本构模型框架下,提出一种新的考虑应力路径效应的剪胀方程构建方法,并通过多种应力路径堆石料三轴试验对新的剪胀方程进行验证。预测结果表明:构建的剪胀方程可以考虑应力路径的影响,尤其是等应力比加载路径的影响。研究结论揭示了等向压缩试验和等p试验的重要性,建议在建立考虑应力路径影响的剪胀方程和本构模型时利用这两类试验。

基于流固耦合的高压混凝土隧洞衬砌结构配筋研究及应用

当采用面力理论计算新疆阿尔塔什水利枢纽工程的发电引水隧洞的配筋量时,衬砌含筋量巨大,与实际情况不符合。对此,采用岩体弹塑性渗流—应力—损伤耦合模型,将动态变化的体积力施加于整个模型,得出混凝土衬砌应变情况,根据衬砌应力按照现行规范进行限裂配筋。计算得出了围岩、衬砌的渗流场、应力场和相应的水力梯度以及最高外渗水头。结果表明,考虑流固耦合下的高压隧洞衬砌应力小于面力理论计算的成果,且前者计算出的混凝土衬砌配筋量远小于后者的计算结果。研究成果可为类似隧洞设计提供参考。

堆石料广义塑性模型研究

通过分析试验资料和以往研究成果,修正了堆石料不同围压下剪切过程峰值应力比表达式,论述了塑性模量对平均应力的依赖性。基于广义塑性理论框架,借鉴Lade-Duncan单屈服面模型中引入塑性功定义硬化规律的思路,对塑性模量进行了修正,提出了一种改进的广义塑性模型。为了验证改进方法的合理性,塑性模量改进方法被应用于刘恩龙模型,同时使用提出的修正广义塑性模型预测了另外两种堆石料试验。不同围压下模型的预测结果与试验结果吻合较好,表明修正的模型可以较好地预测堆石料的应力–应变特性。

一个改进的堆石料广义塑性模型

在广义塑性理论框架下,通过引入两个修正系数修正塑性模量,增强了广义塑性模型在高围压条件下的适应性,成功地将砂土广义塑性模型改造成堆石料广义塑性模型。提出的修正广义塑性模型参数较少,容易确定,具有一定的实用性,并且可以推广至状态相关情况。模型中塑性模量公式简洁,可以退化成等向压缩塑性模量。模型可以很好地预测堆石料常规三轴加载应力应变关系,对等P以及等应力比路径也具有一定适应性。

粗粒料接触面模型及其在土石坝工程中的应用

在土石坝工程中越来越重视岸坡与坝料之间的接触特性,将土体本构模型中使用较多的双曲线型硬化规律运用至接触面模型,提出了一个简洁的接触面本构模型,推导了接触面模型刚度矩阵表达式。通过对4组试验的预测结果与试验结果的对比,表明该模型可以较好地预测粗粒料的界面剪切试验。将提出的接触面模型嵌入有限元程序,应用于如美心墙坝河谷与坝料的接触分析。三维有限元计算结果表明:坝体两侧岸坡的剪切位移变化规律都是中间部分剪切滑移量较大,岸坡边缘部分相对较小,陡坡一侧最大滑移量大于较缓一侧。这些均符合粗粒料滑移的基本规律,可为岸坡-坝料接触特性研究以及土石坝工程计算提供参考。

堆石料广义塑性模型对不同应力路径适应性研究

针对同一系列某花岗岩堆石料不同应力路径加载试验,进行了修正广义塑性模型与修正南水模型的应力路径适应性对比研究。研究结果表明:两类模型均可以很好地预测常规三轴加载试验结果;对于等p加载应力路径试验,二者可以很好地预测强度特征,但是预测的体变偏差较大,两类模型均低估了等p试验下堆石料的体缩特性;对于等应力比加载试验,南水模型预测结果优于广义塑性模型,对剪胀(缩)规律预测较好。广义塑性模型预测结果与试验值相差较大,主要原因在于常规三轴试验下的剪胀方程并不适用于等应力比试验,采用本文建议的修正剪胀方程后,广义塑性模型对等应力比路径试验预测精度明显提高。

分形理论在堆石料流变中的应用

流变过程中堆石颗粒不断破碎,分形维数在流变过程中随时间发生变化。基于流变过程基本规律,将分形理论应用于堆石料流变过程,构造了两类随时间变化的流变过程分形维数,并建立了颗粒破碎率与分形维数的关系。通过分析过程流变试验颗粒破碎率的变化规律,验证了流变过程中双曲线型分形维数假定的合理性。在此基础上,考虑流变过程中的能量关系并结合颗粒破碎耗能的相关研究,进一步推导了堆石料流变过程中体变随时间的变化规律,从而建立堆石料特定荷载情况下的流变本构模型。与试验结果对比表明:该模型可以从分形的角度反映堆石料流变规律。

承压富水地层地铁车站基坑降水与回灌施工渗流稳定性及地面变形研究

结合实时监测数据,分析济南某富水承压基坑周边地面沉降以及地下水渗流等主要影响因素。采用有限元数值分析方法建立车站端头基坑的三维地下水应力-渗流耦合有限元模型,分析地铁车站在考虑开挖-降水-回灌情况下的渗流稳定性。研究结果表明:随着基坑的开挖与降水过程的持续进行,周边地层在距基坑10~20 m处的沉降呈现明显凹槽;回灌能在一定程度上恢复地下水的原本渗流,减缓由降水带来的地面沉降,且随着回灌井距离基坑位置的不同而呈现出不同的效果;过近回灌带来的地下水升幅具有危害性,过远回灌则导致恢复地下水渗流效果不理想。模拟结果显示,在距离基坑约30 m处进行回灌,能最大限度地控制地面变形情况且不使基坑过度变形。

尾矿库排渗系统反滤设计研究进展

水平排渗管、辐射井为当前典型的尾矿库排渗系统,无纺土工布为排渗管(辐射管)主要反滤材料,但其反滤层缺乏严格的反滤设计,反滤特性差异较大。通过总结典型反滤层结构及各组成部分对反滤性能的影响、现有反滤准则及反滤试验技术、反滤层耐久性研究进展,总结了尾矿料统计特征、土工布特征参数、土工布反滤层反滤过程等方面的研究进展,指出了尾矿库排渗系统反滤设计领域今后的几个研究方向:尾矿料物理力学特性对反滤层的影响研究,土工布特征表征方法研究,土工布特征参数测量方法研究,长期反滤试验方法与试验设备研究,土工布反滤层反滤过程数值研究,为尾矿库排渗系统反滤设计研究提供参考。