黄土沟壑区弃土场稳定性研究

随着基础设施建设的不断推进,弃土的不合理堆放成为工程建设面临的重要问题之一。堆积体随体积和高度的增加,其失稳的风险增大,易造成水土流失、生态环境破坏等灾害。以甘肃某高铁隧道黄土沟壑区弃土场为研究对象,采用室内试验、现场试验及数值模拟研究方法探究不同参数条件下弃土堆积体力学性质、压实度及堆填阶型设置方法。研究结果表明:弃土堆积体的黏聚力与内摩擦角随干密度呈正相关变化趋势,随含水率呈负相关变化趋势,但内摩擦角受含水率影响变化幅度不大;弃土堆积体分层压实过程中表层压实度增幅最大,中、底层随压实次数增多压实度有明显提升,平均压实度在前期压实过程中迅速提升但随次数增加其变化幅度明显降低,平均含水率在压实过程中呈先减后增变化趋势;在堆填整形过程中,应力大小与位移变形随台阶高度和台阶坡率的增大而增大、随平台宽度的增大而减小,边坡的稳定系数随台阶高度和台阶坡率的增大而减小、随平台宽度的增大而增大。经曲线综合分析,边坡稳定性对阶型参数设置所表现出应力大小、位移变形及稳定系数的变化差值敏感程度由高至低依次为台阶坡率、平台宽度、台阶高度。

砂卵石地层大直径盾构工程地表沉降深度学习预测

为进一步提高复杂环境下大直径盾构工程沉降预测的准确性,以成都地铁17号线为研究对象,基于深度学习方法及z-score标准化处理后的盾构掘进参数数据,采用网格搜索法找出超参数最佳组合,构建地表沉降预测模型,并通过与其他预测模型进行比较,验证所构建模型的可行性及有效性。研究结果表明:预测模型的预测结果与实测结果拟合较好,预测精度能够满足实际工程需求;当地表沉降小于20 mm时,模型预测精度最高,为93.68%。研究结果对盾构工程的安全施工具有重要的现实意义。

秦岭山区宜居乡村的架构思考

秦岭区域所呈现的独特、复杂和敏感等特征,致使其山区乡村在面临秦岭生态保护与修复、乡村振兴战略等挑战与机遇的同时,其系统也受到强烈的扰动与冲击。鉴于秦岭山区乡村生境结构复杂和乡村聚落交错混合,采用多学科交叉融合的研究方法,构建秦岭山区兼具“安全”“活力”“生态”“文明”与“智慧”的宜居乡村体系。研究表明:安全乡村是基础,立足于乡村地质灾害风险预判与防灾策略;活力乡村是关键,立足于乡村优势、特色产业发展的动力机制与路径;生态乡村是核心,立足于乡村生态安全格局的锚固优化;文明乡村是导向,立足于乡村多主体多要素的统筹发展;智慧乡村是前提,立足于乡村“人-技术-数据”的信息支撑平台建构。该体系对解决宜居乡村的现实问题,推动秦岭生态文明建设提质,推进乡村振兴战略实施,具有重要的启示和借鉴,并为“人类宜居”提供了研究范例。

大型黄土古滑坡蠕变特性模拟

为研究黄土古滑坡蠕变效应下长期稳定性问题,依托支党河特大桥桥区的黄土古滑坡,以原状黄土剪切蠕变试验为基础,采用数值模拟方法,分析削方卸载前后古滑坡体蠕变至2,10,30 a及100 a时的位移场及塑性区分布特征,对削方卸载后的古滑坡坡体进行现场监测,并与数值模拟结果进行对比。结果表明:随剪应力增加,原状黄土蠕变速率先减小后增大,先后经历衰减蠕变、等速蠕变及加速蠕变3个阶段,剪应力长期作用下,黏聚力及内摩擦角分别下降了16%,32%,蠕变效应明显;古滑坡坡体在10~100 a间出现了加速蠕变过程,位移量最大达到1.96 m,蠕变至30 a塑性区基本贯通,发生失稳破坏;在坡体大倾角位置削方卸载后,塑性区面积显著减小,蠕变10 a后,塑性区基本稳定且并未贯通,最大位移量仅为0.65 m,蠕变至100 a坡体也未发生失稳破坏。古滑坡表面及深部位移现场监测数据与数值模拟计算结果较为吻合,验证了蠕变试验及数值模拟结果的可靠性。

基于OBE-CDIO理念的土木工程新工科人才培养

随着我国工业化进程的不断推进,土木工程领域迎来蓬勃发展,对理论研究、工程设计、施工技术和管理水平提出更高要求,实践教学是新工科背景下培养土木工程领域人才的重要方法,具有新的内容和具体要求。应对传统实践教学体系在新时代背景下暴露出的问题,需要对实践教学方法提出创新改革:将土木工程专业学生创新精神与实践能力培养同OBE教育理念实施方法论相结合,制定合理教学方案和评价指标;转变教育思想,更新教育观念,积极引导学生主动参与教学环节,激发学生的创新潜力,在教学过程中应该更加重视实训环节;更新实践教学体系,结合CDIO工程教育模式进行改革,构建以项目教学为核心的实践教学体系;顺应新时代发展趋势,积极对教育体系提出优化改革,培养创新意识强,实践能力高的新工科人才。

冻融作用下伊犁原状黄土水力特性劣化规律与微观机制

新疆伊犁地区冻害严重,尤以滑坡灾害最显著,主要体现在冻融作用下原状黄土的水力特性劣化方面,然而其水力特性的劣化规律和微观机制目前并不明晰,因此本文开展了冻融前后伊犁原状黄土的水力试验和微观试验研究。结果表明:冻融作用使得黄土内部的胶结性和结构完整性遭受破坏,在原位有效应力施加于冻融后的原状黄土,后续加上水分浸泡后,黄土会产生更大变形,因而冻融后原状黄土的自重湿陷性系数增加和孔隙比减小。冻融作用会使得原状黄土内部产生大裂缝和大孔径,渗流过程中水分会从大裂缝和大孔隙流失,因而冻融后原状黄土的渗透系数增加。冻融循环中的冻胀作用使得原状黄土内部自由水变成冰体,产生膨胀作用,其会破坏原状黄土的胶结性和结构完整性,同时产生大裂缝和大孔径,最终造成原状黄土的剪切强度和黏聚力降低。反复的冻融使得土颗粒发生破坏、移位,形成较为复杂的接触形式,从而使得内摩擦角减小并不显著。

李果实性状指标相关性分析及QTL初步定位

【目的】以东北地区李(Prunus salicina L.)吉林6号和龙园秋李两个品种的F_(1)群体为试验材料,对其单果质量、果实横径、果实纵径、果形指数、果肉厚度和总糖含量6个果实性状进行相关性分析和QTL定位。【方法】利用SPSS 23.0软件对6个果实性状进行表型和相关性分析;通过Map QTL 5.0软件对呈正态分布的果实性状进行QTL分析,根据区间作图法进行QTL定位,利用Map Chart 2.3软件对QTL连锁群进行绘图。【结果】李6个果实性状指标数据变异系数在6.09%~35.98%;果实横径、果实纵径和果肉厚度表型数据均呈正态分布;单果质量与果实横径呈极显著正相关,相关系数为0.959;果实横径与果实纵径、果肉厚度呈极显著正相关关系;总糖含量与其他指标间存在显著或极显著负相关关系。共定位到果实性状相关QTLs位点11个,其中果实横径和果实纵径相关位点各4个,果肉厚度相关位点3个,各位点分布在连锁群LG2、LG3、LG8和LG15上,其中在LG2、LG3和LG15连锁群上均定位到3个果实性状的位点,LOD值介于2.46~3.58之间,可解释9.8%~14.4%的表型变异。【结论】东北地区李果实各性状指标存在相关性,QTL位点在连锁群上存在成簇现象,为寒地李分子辅助育种提供理论基础。

数字农业分析决策辅助体系建设研究

近年来,数字经济在我国的发展突飞猛进,呈现出发展速度快、辐射范围广、影响程度深的特点。数字经济视角下,发展农业现代化必将是传统农业经济向农业数字化方向发展,而数字农业就是一个重要的呈现形式。我国发展数字农业起步虽晚,但发展势头强劲,数字农业理念已深入人心,且带来的效益也在慢慢显现。数字农业不是一个简单的名词,它是一个系统概念,其外在表现不仅有应用型高科技集成,其背后还有隐含的跨学科交叉的理论内涵及支撑的方法,以及更加强调理论指导实践的应用效果。我国发展数字农业从跟跑、并跑到领跑,有许多理论及技术问题亟待解决。故而,应当对立足数字经济发展数字农业的关键核心技术给予足够重视。本文阐述了国内外数字农业发展现状,数字农业建设的主要内容,数字化农业信息咨询决策集成平台的需求与设计、数字化农业信息咨询决策集成平台的实现途径,最后提出数字化农业应用服务体系发展对策建议。

冻融循环导致洛川黄土边坡剥落病害产生机制的试验研究

冻融循环作用导致洛川黄土边坡剥落病害的发生。作为对比,在洛川剥落边坡及铜川未剥落边坡分别采样,模拟自然坡面冻融过程,在开放不补水条件下,开展冻融循环试验,测定在冻融循环作用下土样表面的变化特征及土样高度、干密度、含水率、黏聚力及内摩擦角的变化情况。试验结果表明:洛川土样在初始几次冻融过程中,土样体积稍有增大,含水率变化较大,冻结过程中冰晶冻胀力破坏土体结构,融化时结构不可恢复,反复冻融导致土体强度弱化。冻融循环10次左右后,土体物理力学状态趋于稳定。融化时,在水的软化作用和冰的促化效应下,沿着水冰交界面易产生剥落病害;铜川土样在冻结过程中,在冻结缘处产生负孔隙水压力,土体密度增大,体积减小,强度增大;融化时,有效应力减小,总应力不变,融沉量大于冻胀量,土体黏聚力略有增强,不易产生剥落。

地铁振动作用下上部正交综合管廊动力响应试验研究

为揭示地铁振动荷载作用下上部正交管廊的动力响应规律,采用缩尺物理模型试验的方法,利用激振电机模拟地铁列车运行时产生的振动荷载,研究地铁隧道‑黄土地基‑综合管廊传播路径下地铁运行振动的传播规律及管廊结构的动态响应特征。试验结果表明:地铁运行产生的振动由隧道顶部向上部土体传播的过程中表现出先骤减后缓慢减小的规律,加速度响应主要集中于隧道上部40 cm(原型4 m)区间,动态土压力则在隧道顶与其上部管廊垂直间距80 cm(原型8 m)全段均有较明显的响应。上部正交综合管廊顶、侧、底板与周围土体的动态接触压力响应明显,并且在相同振动荷载作用下表现出相对稳定的比例关系。随着地铁振动荷载的增强,上部正交管廊的结构加速度响应逐步增强,而管廊结构与周围土体的动态接触土压力增长幅度更为显著。

基于可靠度理论的黄土高边坡优化设计

对黄土高边坡进行可靠性分析,应用数学原理和优化原理,建立了黄土高边坡的优化模型,对铜黄一级公路黄土高边坡进行分析验证。结果表明,该方法计算的结果与实际较接近,应用中易操作。

含水率和干密度对黄土热参数影响的试验研究

黄土的热参数是黄土灾害成因机制研究及热工计算中的重要指标,而含水率和干密度对黄土的热参数具有一定的影响。对不同含水率、不同干密度黄土试样,采用Test Protocol Hot Disk TPS 2500S型热常数分析仪,在常温下开展热参数试验,探讨黄土热参数随含水率及干密度的变化规律。研究结果表明:黄土试样含水率一定时,干密度越大,其导热系数、比热容及热扩散系数也越大;黄土试样的导热系数和比热容随含水率的增大基本呈线性规律增大;当含水率较低时,热扩散系数随含水率的增大而增大;当达到一定含水率时,热扩散系数随含水率的增大而减小;继续增大含水率,热扩散系数趋于稳定。含水率对黄土热参数的影响程度大于干密度对其热参数的影响程度。在热工计算中,可根据土体含水率和干密度动态地选择热参数。

水泥稳定煤矸石路面基层补充定额编制

为了能有效控制水泥稳定煤矸石混合料的造价,填补陕西省现行公路工程定额中的缺项,以水泥稳定煤矸石路面基层工程项目为依托,研究了水泥稳定煤矸石路面基层技术特点及施工工艺,合理划分补充定额子目,实测了施工过程中的工作内容及人、材、机的消耗量定额,运用拉依达准则和线性插值法识别并修正实测数据中的粗大误差,计算汇总,编制出水泥稳定煤矸石路面基层补充定额,并进行成果测算分析。结果表明,编制的补充定额均处于合理水平,可作为水泥稳定煤矸石路面基层施工的计价依据。研究成果可为陕西省乃至全国范围内水泥稳定煤矸石路面基层项目的预算定额编制提供依据。

冻融环境下黄土体结构损伤的尺度效应

尺度效应在水土科学定义中原是指土壤特征(水分和盐分)的变化对采样网格尺度大小的依赖,某一种采样尺度只能揭示相应的变化规律,某一种空间结构特征只能在一定采样尺度下才能表现出来。指的是在不同的观测尺度(微观、细观、宏观)下黄土体结构损伤的演化规律。冻融循环作用是季节性冻土地区工程发生病害的关键因素,为探究冻融环境下黄土体结构损伤的尺度效应,取延安市黄陵县黄土为研究对象,以初始含水率及冻融循环次数为变量,通过扫描电镜、CT扫描、表观结构试验,探究黄土体在不同初始含水率、不同冻融循环次数下结构损伤微观、细观及宏观表现特征。基于Leica Qwin、Canny算子边缘检测、分形维数、彩虹码伪彩色增强技术、显著性理论对试验结果进行分析,试验表明:随着冻融循环次数的增加试样微结构单元发生了明显变化,具体表现为颗粒尺寸均一化,骨架连接方式发生转变,由面-面接触转变为点-面、点-点接触,粒间连接减弱,细观表现为试样高密度区不断减小、中低密度区不断增多,冻胀力、迁移力不断显现,使得黄土体完整性降低,迁移通道不断发育,造成宏观析冰量不断增大;随着冻融循环次数的增加面孔隙度、分形维数不断增大,冻融循环10次后趋于稳定,试样在冻融环境下内部微、小孔隙不断向中、大孔隙转化;伪彩色增强技术显著提升了CT图像辨识率;造成黄土体结构损伤的因素不只有初始含水率、冻融循环次数,它们之间的交互(耦合)作用也会对土体损伤产生显著性影响。

拉裂-滑移式黄土崩塌的形成机制及其稳定性研究

拉裂-滑移式黄土崩塌是黄土地区高速公路建设过程中常见的一种崩塌灾害。根据土体极限平衡方程,得到黄土斜坡后缘最大竖直拉张裂隙深度。引进水致弱化函数,分别建立了竖直裂隙面介质及潜在滑移面介质的本构方程。根据崩塌体能量守恒原理及尖点突变理论,建立了拉裂-滑移式黄土崩塌隐患的尖点突变模型。根据该模型,探讨了拉裂-滑移式黄土崩塌的形成机制。认为黄土斜坡开挖后,后缘形成拉张裂隙,在裂隙充水的作用下,竖直拉张裂隙的剪切模量增大,潜在滑移面的剪切模量减小,当黄土含水饱和度达到一定程度时候,系统发生突变,滑裂面形成,土体重心不断向临空面移动。其重心一旦滑出陡坡,就会产生崩塌。根据极限平衡方程,结合摩尔-库仑定律,建立了拉裂-滑移式黄土崩塌隐患体的稳定性计算公式。研究结果对黄土崩塌治理的设计与施工具有重要参考价值。

干湿循环作用下膨胀土开裂和收缩特性试验研究

膨胀土的变形特性包括裂隙性和胀缩性,其中开裂和收缩特性对于膨胀土边坡变形研究具有重要的作用。取陕西汉中十天高速公路边坡膨胀土进行室内干湿循环试验,研究不同干湿循环次数下脱湿过程中膨胀土的开裂、收缩特性,观察脱湿完全后裂隙的扩展特性,探讨收缩的方向性随干湿循环次数和初始含水率的变化规律。结果表明:前2次干湿循环脱湿过程中,裂隙与收缩开展剧烈;脱湿过程中裂隙面积率先增大后减小,第1次干湿循环的裂隙面积率峰值最小,且出现时间较早;脱湿过程中收缩面积率先增大,后趋于平缓,随着干湿循环次数的增加,收缩面积率逐渐增大直至第三次干湿循环趋于稳定,前2次干湿循环其差值最大;随着干湿循环次数的增加,试样的变形量逐渐增大,收缩比开裂更早趋于稳定;裂隙的宽度和长度近似正态分布,裂隙面积概率随着裂隙面积增加逐渐减小;膨胀土的收缩具有明显的各向异性性质,初始含水率越高,各向异性表现越明显。

黄土崩塌的形成因素及其影响范围的确定方法

黄土崩塌是黄土地区常见的一种地质灾害，威胁着人类生产生活的安全。通过现场调查，认为黄土崩塌形成的内因主要为黄土土性特征、节理裂隙切割程度，外因主要为降雨作用、人类工程活动及生物活动。根据黄土崩塌常见的运动形式，提出崩塌体自由飞落及滚动情况下影响范围的理论公式。实例计算表明：若坡底地面水平，无论什么运动方式，崩塌影响范围为斜坡高度的0．4～0．6倍。随着坡度的变陡，崩滑距与斜坡坡高的比值也变大。当崩塌体自由飞落时，崩塌体的影响范围和碰撞点前的坡度有关。当崩塌体在坡面滑动时，崩塌体的影响范围和斜坡的坡度有关。研究结果可作为黄土地区黄土崩塌致灾范围预测方法，为黄土崩塌的防治提供理论依据。

冻结速率对Q_2黄土性状影响的试验研究

对不同含水量洛川Q2黄土开展不同冻结速率条件下土样结构细观分析及室内直剪试验。结果表明:(1)含水量较低时,随着冻结速率的提高,土样低密度区统计频率有所增加,中密度区统计频率几乎无变化,高密度区统计频率稍有减小,冻结速率对土样各密度区影响不大;黄土样含水量较高时,冻结速率对低密度区影响较大,对高密度区影响较小,含水量越大,这种影响也越大。(2)冻结速率较慢时,水分冻胀作用对黄土的性状影响不明显。当冻结速率较快时,黄土体内的水分来不及迁移到冻结锋面就冻结,在黄土体内冻胀;当冻结冰的体积大于其在黄土体内的自由膨胀空间体积时,黄土体体积稍有增加,黄土密度和黏聚力减小;含水量越大,体积增加越大,土体密度及黏聚力减小程度也越大。冻胀力使得黄土内大孔隙所占的比例有所下降,土颗粒间的接触点增多,从而使得土体内摩擦角增大。冻结速率越快,含水量越大,土体内摩擦角的增加量也越大。

冻融环境下黄土微结构损伤识别与宏观力学响应规律研究

冻融环境下黄土物理力学性质劣化是寒区工程建设必须要考虑的问题之一,取延安市黄陵县黄土为研究对象,以初始含水率、冻融循环次数为变量,借助扫描电子显微镜、Leica Qwin、Canny算子边缘检测、分型理论定量评价冻融环境下黄土微观结构损伤状态;通过GDS探究不同初始含水率、不同冻融循环次数对试样强度指标的影响,并用显著性理论进行评价。结果表明:随着冻融次数的增加试样内部裂隙不断发育演化,土体内部的大颗粒不断分解为若干小颗粒,骨架连接方式发生转变,由面-面接触转变为点-面、点-点接触;随着冻融循环次数的增加面孔隙度、分形维数不断增大,冻融循环10次后趋于稳定,试样在冻融环境下内部微、小孔隙不断向中、大孔隙转化;随着冻融循环次数的增加试样的黏聚力不断减小,内摩擦角不断增大,冻融10次后强度指标趋于稳定,试验结果与图像探伤结论相一致;对试样黏聚力、内摩擦角进行显著性分析可知冻融循环次数、初始含水率及其交互作用(耦合作用)对试样强度指标有特别显著的影响。

增湿-减湿作用下黄土裂隙演化规律研究

黄土内部存在各种裂隙,增湿-减湿作用导致原状黄土内部裂隙不断发展演化,因此研究在增湿-减湿作用下黄土裂隙发育演化规律具有非常重要的意义。以陕北延安地区某边坡黄土为研究对象,通过CT扫描技术获得了增湿-减湿作用下土样细观结构变化图,得到了土样CT数ME及SD值随土样增湿-减湿作用的变化曲线。研究结果表明:随着土体湿度的增加,土体内部损伤速率缓慢增加,当含水率超过土样塑限后,土体内部损伤速率加快,含水率超过一定值时,速度又减缓,CT数的均值和方差随含水率变化皆呈反"S"曲线;随着干湿循环次数的增加,土样微裂纹逐渐发育,表现为伸长变宽,呈不规则的分叉、甚至贯通;4次干湿循环后,土样裂隙裂缝基本成了网状,土样较破碎,此时CT数的均值和方差变化不大;干湿循环幅度越大,土样内部损伤程度也越大,土样内部节理裂隙发展也就越快。