跨孔CT岩溶识别方法准确性的统计学评价

岩溶地质灾害是粤港澳大湾区引擎城市广州和深圳城市建设与地下空间开发利用面临的主要挑战之一。岩溶勘探一般综合钻探与物探信息进行溶洞识别与评估。跨孔CT物探方法因操作简便,地层信息获取能力较强,近年来在大湾区岩溶勘探中广泛应用。然而,该方法识别溶洞的精度尚待定量评估。鉴于此,收集了大量的岩溶钻探与勘探对比数据,采用模型因子法对跨孔CT岩溶识别精度进行了统计分析。结果表明:该方法能够准确地探测出溶洞顶板埋深、底板埋深与洞高,平均误差不超过5%;对顶板与底板埋深的预测精度离散性非常低,仅为5%,但洞高预测精度离散性中等,超过35%。跨孔CT岩溶识别方法的精度稳定性较好,不受CT方法类型、溶洞充填情况、发射和接收点距、钻孔类型、溶洞顶板厚度、钻孔间距、验证孔距离等因素的影响。对现行跨孔CT方法进行了简单校正,使得在不增加计算复杂性的前提下,模型平均精度提高4%,离散性降低3%。最后,分析证实洞高预测模型因子服从韦布尔分布。研究成果可为岩溶区溶洞勘探与风险评估提供理论支撑。

胶凝砂砾石材料参数概率统计和相关距离分析

胶凝砂砾石坝筑坝材料具有较大的变异性,有必要研究其参数概率分布形式。通过对3座大坝工程现场试验资料的分析,基于χ2或K-S有限比较法对胶凝砂砾石材料参数进行概率统计分析,提出参数分布的推荐概型:采用正态分布作为密度的分布概型;采用对数正态分布作为弹性模量的分布概型;采用对数正态分布作为强度的分布概型;采用β分布作为泊松比ν的分布概型。对胶凝砂砾石坝相关距离问题进行探讨,指出其竖直向相关距离可取0.5~2.0 m,水平向可取5~30 m。

分形几何在岩土力学研究中的过去、现在与未来

首先简略地介绍了分形几何理论及其方法。从岩土材料结构的定量描述、流体在岩土体中的渗流问题、岩土材料强度的分形模型和分形空间的力学特征四个方面叙述了分形理论在岩土力学研究中取得的成果及应用。指出只有将岩土力学系统在欧氏空间的各种基本变量、原理和方法向分形空间推广和拓展,才能产生对岩土材料非线性力学行为的新认识,这也是分形理论在岩土力学研究中进一步深化的基础。

BIM技术在城市主干道立交工程中的应用研究

广州市番禺区某主干道近年来交通需求急剧增加,面临着日趋严重的交通拥堵问题,因此针对该主干道立交节点的系统改造迫在眉睫。本研究应用BIM技术对该主干道的改造工程进行了详细的规划、设计和建模,并采用Lumion10进行三维动态展示来反映建设成果。研究表明,BIM技术的应用能够提高城市主干道立交工程的设计与施工效率,为工程的高效实施奠定基础,从而缩短城市交通系统改造所需的时间周期。本文研究成果对于其他类似的交通基础设施工程具有重要的借鉴意义,为大型城市交通基础设施改造提供了有力支撑。

钢板、高聚物、土不同材料界面剪切特性试验研究

为了研究高聚物与不同介质界面的剪切特性,基于直剪试验,研究了土体含水率、法向应力、界面类型、高聚物密度和成型方式等因素对界面剪切强度的影响。研究结果表明:钢板-高聚物界面破坏形式与其它界面存在差异,呈现脆性破坏。不同界面的剪切强度与高聚物密度、法向应力和土体含水率存在关系。界面的剪应力值随高聚物密度和法向应力的增大而逐渐增大,随含水率的增大而减小。当法向应力和土体含水率一定时,非预成型高聚物-土体界面剪切强度大于预成型高聚物-土体界面,但随着含水率的增大,高聚物成型方式对高聚物-土体界面剪切强度的影响逐渐减小。当其它条件一致时,钢板-高聚物界面、高聚物-土体界面、土体自身和钢板-土体界面的剪切强度依次减小,使用高聚物后,界面抗剪强度分别提高了73%,108%,125%和115%,钢板-高聚物-土体界面的抗剪强度明显优于单纯钢板-土体界面。

强夯地基处理夯沉量及夯击能量耗散分析

利用强夯试验的第一手数据,建立单点夯沉量与夯击次数的关系模型,揭示了单击夯沉量随夯击次数的变化规律;基于岩土体变形的结构耗散理论,从能量的角度分析了夯击能对提高回填土层开放系统有序性和稳定性的贡献,探讨了夯击能对系统的有效进化作用随夯击数的变化规律。研究结果表明:①单击夯沉量随着夯击次数的增加的变化规律可分为两个阶段;②初始回填松散土层厚度对单击夯沉量曲线收敛所需的夯击数有影响,但对其收敛值的影响基本可忽略;③随着系统有序度和稳定性的提高,夯击能用于保持并提高系统自身有序度和稳定性的能量减少,向外发散传递的能量增加,系统趋于某个与夯击能对应的相对稳定状态。

交通荷载下路基土中动应力响应特征分析

为分析路基土的动力响应特征,结合层状黏弹性体系理论,借助黏弹性运动方程和用复柔量表征应力应变关系的本构方程,采用传递矩阵法建立层状黏弹性路基土响应行车荷载的力学行为分析模型,利用实测数据对模型进行了验证。基于该模型和静力学理论,考察了路基土中动静应力随深度的分布规律,探讨车辆荷载强度、荷载频率、循环加载次数、路基深度、土层复柔量、土层密度等因素对路基土中竖向动应力的大小及分布特征的影响,得到了一些有益的结论。

交通荷载下层状道路系统动应力特征分析

通过原位监测试验的相关数据,总结出层状道路系统在交通荷载下的动应力时空分布规律。在现有弹性层状体系理论基础上,采用传递矩阵方法,结合黏弹性运动方程,推导交通荷载下三维黏弹性层状道路系统的动力响应解答,采用Matlab矩阵分析软件进行数值计算,和原位监测试验的结果进行对比分析。在上述分析的基础上采用快速拉格朗日有限差分程序FLAC3D编制交通荷载下层状道路系统动力响应分析程序,对层状道路系统进行三维数值模拟计算,分析层状道路系统内部动应力和动位移时空分布规律,并将计算结果与现场原位监测试验进行对比分析,证明计算程序的有效性。研究结果表明:(1)浅层动附加应力随深度增加加速衰减,而深层动附加应力的衰减率不大;(2)路面结构能有效扩散动应力;(3)车辆自身振动将使动应力明显增大;(4)动附加应力具有累积效应。

交通荷载下层状路基动附加应力的弹性计算模型

针对路基路面系统成层性的特点,应用弹性层状体系理论对车辆循环动载下路基动附加应力的计算模型进行探讨。首先假设路基路面各层为弹性层状体,将弹性动力学控制方程中的应力和位移变换为模态坐标下的状态矢量,分离并消去动附加应力表达式中的时间变量;然后借助Laplace变换将偏微分动力学方程转化为含积分变量的线性方程组,再用矩阵方法求得层状路基在变换域中的传递矩阵,结合路面车辆动载边界条件,建立层状道路系统动附加应力量化模型;最后采用Matlab编程语言对模型进行数值计算。算例表明,所建议的模型在路面结构层中产生的误差较小,不超过12%,而在路基层中产生的误差较大,将近35%,但总体上,本模型能较好模拟交通荷载下,路基路面层中动附加应力的分布规律,具有实际工程应用的价值。

单点动载下路基动应力状态及有效作用半径分析

基于传统的Boussinesq课题解答,利用集中荷载作用下半无限空间弹性路基中不同空间位置,且满足一定限制条件的点的应力应变状态的集合来表征单次行车荷载下路基岩土体内某一点加载、卸载全过程的应力、应变等力学响应,将动力学问题转化为准静力学问题,建立着眼于简单与实用的路基动力学行为分析模型。借助建立的模型探讨路基一个加载、卸载全过程的应力状态及其有效作用半径。研究表明,(1)路基单元体动正应力差(σz?σx)和(σz?σy)曲线表现为脉冲状,而(σx?σy)曲线为双峰状;(2)最大主应力σ1绕z轴可能突发大角度旋转,但与z轴交角则连续旋转180°,最小主应力σ3整体旋转特征不甚明显,中间主应力σ2方向变化规律性较差;(3)单次交通荷载对路基路面系统的有效作用半径确定为10 m,影响范围确定为以荷载作用点为圆心,以10 m为半径的空间半球体。最后,利用原位监测数据对确定单次交通荷载的有效作用半径为10 m的合理性进行验证。

强夯地基处理夯沉量及夯击能量耗散分析

利用强夯试验的现场数据,建立了单点夯沉量与夯击次数的关系模型,揭示了单击夯沉量随夯击次数的变化规律;基于岩土体变形的结构耗散理论,从能量的角度分析了夯击能对系统的有效进化作用随夯击数的变化规律,并以此解释了夯沉量-夯击数的关系曲线规律,进一步阐明了强夯加固地基的内在机制。

富水粉土基坑装配式可回收支护开挖响应分析

装配式可回收支护结构为地下空间开发提供了一种经济安全、功能协同、可持续发展的新型绿色支护体系。以郑州市某顶管工作井基坑为背景,基于相似比理论开展了缩尺基坑模型试验,并采用ABAQUS建立能够区分支护系统中刚性构件与柔性构件变形差异的三维流固耦合模型,研究降水开挖过程中支护结构受力和变形特性,分析了降水和开挖对基坑变形发展的影响规律。研究表明:降水开挖过程中,支护结构受力及变形整体均小于设计值,但是钢面板在与支撑连接的位置易出现局部屈服现象;支护结构水平位移增量模式随降水施工和开挖施工的情况不同而差异较大,随着基坑降水开挖的进行,影响支护结构变形的主要因素由基坑降水逐渐向基坑开挖转变;基坑降水对地表沉降的影响较基坑开挖更大,第1级降水期间地表沉降快速增长,沉降增量占比最大达44.6%。

软基道路施工反压护道高宽度优化设计研究

反压护道是软基上道路施工路堤防护的一种常见措施,本文首先简述了反压护道的原理,采用拉格朗日快速分析法(FLAC)对广州番禺某道路反压护道措施的高宽度设计进行了数值模拟,着重探讨了路堤稳定性随反压护道高度、宽度及两者比率的变化规律,得到了一些有益的结论,对道路施工反压护道的优化设计提供了有价值的参考。

排水管道缺陷图像的智能识别分类技术综述

CCTV管道机器人在排水管道检测领域有广泛应用,其检测后生成大量图像视频依赖人工进行判别和分类。近年来,相关学者应用计算机技术初步实现了排水管道缺陷图像智能检测。在充分调研国内外该领域的研究基础上,重点介绍了基于传统规则、传统机器学习、深度学习和多策略融合的缺陷图像识别分类方法,总结了用以评价上述方法的相关指标,介绍了国内市场现有管道缺陷智能检测方案,指出了目前在管道缺陷图像智能检测领域存在的不足和未来研究方向。

静压桩承载力时间效应的研究进展

由于静压桩沉桩后桩周土重塑,静压桩承载力表现出随着休止期的延长而增长的特性。本文从静压桩沉桩后桩周土体内孔隙水消散固结的角度出发,对静压桩承载力时间效应的理论和试验分别进行归纳,结合孔隙水消散路径及固结模型,对桩周土体初始超静孔隙水压力大小及其分布特征进行总结,分析承载力各种测试方法的优缺点,对静压桩承载力的时效性进行深化研究,并探讨了不同地质条件、不同桩的类型对休止期内静压桩承载力的影响,进一步对基于实测数据得出的经验公式进行总结。讨论了基于不同本构关系模型的应力场及位移场解答和沉桩后孔隙水压力消散解答,在此基础上总结了桩基极限承载力理论公式;探讨了黏性土、砂土条件下,考虑超固结比、不排水抗剪强度和塑性指数比对桩基极限承载力系数A的影响,在此基础上归纳了桩基极限承载力经验公式。建议在经验公式基础上设置多重参数,以提升经验公式的精确度,并完善对不同桩、土类型的参数解答;利用BP神经网络,导入静压桩承载力相关参数,以得到针对不同地质条件、桩型、休止期的承载力最优解。

锚杆抗拔强度模型准确性分析

锚杆与周围土体的极限黏结强度估算是锚杆设计的必要参数。现有规范基于锚杆与岩土体类型建议了极限黏结强度特征值取值范围,但该方法所隐含的模型不确定性未知,给锚杆设计带来潜在风险。鉴于此,利用文献收集大量实测锚杆抗拔数据,建立数据库;采用机器学习方法对数据集进行分类,以评估规范公式在不同影响因素下的模型准确性。研究发现:现行规范方法平均低估极限黏结强度约15%~50%,且预测精度离散性高,超过60%。基于数据分析引入模型校正因子,对规范公式进行校正。校正模型平均精度无偏,精度离散性中等。

基坑施工对邻近地铁结构影响数值计算分析

随着城市轨道交通的发展,邻近地铁线路进行工程施工变得不可避免,研究基坑开挖对于地铁结构的影响具有重要意义,也关系着地铁交通的安全运营。基于深圳市某基坑开挖工程,采用数值模拟方法研究了基坑开挖对14号线地铁隧道和车站结构的影响。计算分析结果表明:基坑开挖会对邻近地铁结构的内力变形产生一定影响,但是影响程度较小,对于基坑根据不同区段采用不同的支护方式,可以保证地铁线路的安全运营。研究成果对于深圳地铁沿线邻近地铁隧道的基坑设计和施工具有借鉴意义。

海上风电桩基础冲刷数值模拟分析

近年来,海上风电产业在我国迅速发展,大直径单桩成为海上风力机的主要基础形式。海洋环境复杂多变,桩基础周围容易发生冲刷,严重影响风机的稳定性。建立了海流作用下单桩基础局部冲刷的三维数值模型,对桩周的流场形态、漩涡体系、局部冲刷特征进行了研究,并通过改变来流速度、泥沙粒径、桩基直径等3个方面的因素模拟其对桩基础局部冲刷的影响,分析了局部冲刷坑深度和水平范围随这三类因素改变的趋势,旨在为桩基础设计的优化提供参考。研究结果表明,数值模拟的流场形态与局部冲刷坑与实际基本吻合;在其他条件相同时,桩基础局部冲刷坑深度和水平范围随着来流速度的增加而增大,增加速率随着流速的增加而逐渐减缓;桩基础局部冲刷坑深度和水平范围泥沙粒径的增大而逐渐减小,且冲刷坑深度的减小速率逐渐减缓;桩基础局部冲刷坑深度和水平范围随着桩基直径的增加而逐渐增大,但增长幅度不大。

隧道开挖诱发深基坑变形的LSTM预测模型

针对隧道开挖过程中深基坑变形预测问题,提出了一种基于长短时记忆网络(LSTM)的预测方法。通过收集实际隧道工程的相关数据,利用LSTM模型的时间序列建模能力,对深基坑的变形进行预测。为了验证所提方法的有效性,对比了LSTM模型与常见的预测方法(反向神经网络BP和支持向量机SVR)在隧道开挖引起的深基坑变形预测方面的表现。结果表明:相较于其他预测方法,基于LSTM的预测模型具有更高的准确性和稳定性,能有效预测隧道开挖引起的深基坑变形。

华南典型路基红黏土动力学特性动三轴试验分析

红黏土是华南地区典型的路基土类之一,其长期循环荷载作用下的动力学特性目前研究不多。利用室内动三轴试验,对4类重塑红黏土样的动应力应变关系、动应力累积效应、以及循环门槛应力比展开研究。研究结果表明:密实度对红黏土路基强度的影响远大于路基红黏土含水量的影响;正常运营条件下,长期车辆荷载导致的路基竖向变形与加载次数之间呈现稳定型关系,因此不会导致红黏土路基过度变形而诱发路基失稳等病害;华南地区红黏土反复荷载下其循环门槛应力比一般处于40%～50%之间,建议取值为45%。