基于模型试验的齿坎型重力锚抗滑机制

为了探究齿坎型重力式锚碇的承载特性与抗滑机制,依托贵州省牂牁江特大桥纳雍岸重力式锚碇工程,开展了相同试验条件下平底锚碇1/4埋深、齿坎锚碇1/4埋深、平底锚碇半埋深及齿坎锚碇半埋深四种工况的室内物理模型试验,并对各工况锚碇位移-荷载曲线、锚碇-地基接触应力、地基应变及地基宏观变形破坏特征进行分析。结果表明:四种工况锚碇模型的极限承载力分别为3P(平底1/4埋深)、4P(齿坎1/4埋深)、7P(平底半埋深)和8P(齿坎半埋深);同种型式锚碇模型增大埋深可以显著提升锚碇的承载能力,同等埋深条件下齿坎型重力式锚碇承载性能要优于平底重力式锚碇;齿坎构造能够充分调动地基联合承载;基于地基的宏观变形破坏特征将其变形破坏过程划分为无裂隙、裂隙初现、裂隙发展以及破坏四个阶段;对齿坎型重力式锚碇承力过程进行了力学分析,得出齿坎构造力学特性较好,对限制锚碇变位和提高锚碇承载能力作用明显。

考虑各向异性影响的冻土修正线性黏结接触模型开发及应用

针对冻土的各向异性特性,基于线性黏结接触模型,建立了能够反映冻土各向异性特性的修正线性黏结接触模型,并通过C++语言生成供颗粒流程序PFC^(3D)调用的离散元本构子程序DLL。首先对单一接触进行了拉伸、直接剪切测试,通过对比数值与理论结果,验证了考虑各向异性影响的冻土修正线性黏结接触模型的正确性。此外,模拟了不同温度条件下的冻土三轴压缩试验,并与试验得到的应力-应变曲线进行对比,结果表明,所提出的修正线性黏结接触模型对冻土具有较好的适用性。基于标定后的模型细观参数,开展了一系列的三轴压缩离散元数值模拟,利用模拟结果探讨了虚拟弱面法向倾角对冻土的应力-应变曲线特征、强度及抗剪强度指标的影响,并分析了有效配位数、细观组构量的演化规律。研究结果可为冻土各向异性宏-细观力学特性提供数值基础。

锚索抗滑桩加固堆积型滑坡的受力特性模型试验与数值模拟研究

为研究锚索抗滑桩加固堆积型滑坡的受力特性及其联合抗滑机制,开展了分级推力荷载作用下锚索抗滑桩加固滑坡的室内物理模型试验,分析了模型滑坡从加载到破坏过程中桩顶位移、桩身前后土压力、桩身弯矩、锚索轴力和滑体深部水平位移的变化规律。并采用数值模拟进行对比分析,两者所得结果吻合较好。结果表明:(1)桩顶位移、桩身弯矩及锚索轴力随推力荷载的变化曲线均呈现明显的三阶段特征,对应的桩-锚荷载分担比呈先增大、后减小和最后趋于稳定的规律。(2)桩前滑体抗力呈抛物线型分布,且抗力值较小;桩后滑体推力呈上大下小的抛物线型分布,合力作用点约位于滑面以上0.5h1处(h1为受荷段长度)。(3)桩身最大弯矩点始终位于滑面以下2 cm处,表明桩前滑床并未发生破坏。(4)由桩身实测弯矩计算得到的桩身荷载分布表明,桩体抗力主要由桩前滑面以下滑床提供,且呈倒三角形分布。(5)锚索的设置能够有效限制桩身变形,同时在工程中更应该注意锚索失效问题。该研究成果可为堆积型滑坡治理中锚索抗滑桩的合理设计提供试验基础。

基于多态模糊贝叶斯网络的地铁车站深基坑坍塌可能性评价

针对地铁车站深基坑施工风险因素多、坍塌事故多发,且传统方法在多态性以及精确概率难以获取的复杂系统风险分析方面存在一定的局限性,提出了一种基于多态模糊贝叶斯网络的深基坑坍塌可能性评价方法。该方法根据建立的风险分析故障树来构建多态贝叶斯网络模型;利用模糊数描述根节点的故障状态和发生概率,克服了不能考虑事件中间故障状态对系统的影响以及精确概率难以获取的问题。基于贝叶斯网络正向推理实现了用根节点的模糊概率和施工中实际故障状态两种不同的方式计算基坑坍塌风险发生的概率,从而可以实现基坑施工过程中的实时动态风险分析,而且可以根据敏感性分析结果辨识关键致险因子以指导风险控制工作,同时可以通过反向推理获得各根节点的后验概率以进行故障诊断及进一步预测系统状态。实例分析表明:该方法能够科学、合理地评价基坑坍塌风险并确定关键致险因子,可作为基坑施工安全风险管理的决策工具。

基于T-S模糊故障树和贝叶斯网络的隧道坍塌易发性评价

坍塌是钻爆法隧道施工过程中常见的灾害事故之一.为了有效预防坍塌事故,为隧道施工安全风险分析和管理提供决策依据,将T-S模糊故障树和贝叶斯网络进行互补融合,提出了一种基于两者的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价方法.根据T-S模糊故障树向贝叶斯网络转化的方法来确定贝叶斯网络模型和条件概率表;利用模糊数和模糊子集分别描述节点的故障状态和故障概率;运用贝叶斯网络双向推理算法进行计算.该方法可以利用根节点的故障概率模糊子集和施工中实际故障状态两种不同的正向推理方式计算隧道坍塌可能性,并且可以依据根节点的重要度分析结果排查故障,同时可以通过反向推理计算根节点的后验概率诊断故障.两个工程实例的应用结果表明,该方法能够科学、合理地评价隧道坍塌的可能性并确定关键致险因子,可作为隧道施工安全保障和管理的决策工具.

基于RS-MIV-ELM模型的基坑水平位移影响因素分析和预测

为了预测基坑的测斜最大水平位移及深度,提出了基于粗糙集(RS)属性约简、平均影响值(MIV)和极限学习机(ELM)的组合模型RS-MIV-ELM.在系统分析、量化变形影响因素的基础上,利用RS属性约简算法和基于ELM的MIV算法(ELM-MIV)分别去除影响因素集中的冗余因素和相关性极小的因素,以简化模型输入变量;采用简化的影响因素集训练ELM模型,并用ELM模型对其他测点位移进行预测.验证结果表明,RS-MIV-ELM模型的训练速度、预测精度和泛化能力均比全因素ELM模型和基于最简集的BP神经网络模型RS-MIV-BP具有较大的提高,其均方根误差和平均相对误差仅为全因素ELM模型和RS-MIV-BP模型的1/2~2/3.

基于T-S模糊故障树的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价

针对钻爆法施工隧道施工过程复杂、风险影响因素多、坍塌事故率高,且传统故障树分析方法的应用受概率和精确与或关系的限制以及事件状态只考虑'二态性'的问题,为降低施工风险和预防提供决策依据,提出一种基于T-S模糊故障树的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价方法。该方法将模糊数和T-S模糊门引入到故障树分析中,用T-S模糊门代替传统逻辑门描述事件之间的联系,体现出系统故障机制和事件联系的模糊性,同时降低了故障树的建立难度。用模糊数描述各底事件的故障概率和故障程度,克服了传统故障树过度依赖精确故障概率以及不能考虑事件故障状态对系统影响的问题,该方法不仅实现了用底事件的先验模糊可能性和施工中实际故障状态两种不同的方式计算隧道坍塌可能性,而且可以根据底事件重要度分析结果指导风险控制工作。对两个工程实例进行了分析,应用结果表明,所提出的方法相比传统故障树更加符合工程实际,能够更加科学、合理地评价隧道坍塌的可能性以及确定关键致险因子,可作为隧道施工安全风险分析和管理的决策工具。

基于SFLA-GRNN模型的基坑地表最大沉降预测

为可靠预测基坑周边地表沉降的发展趋势,提出了一种基于混合蛙跳算法和广义回归神经网络模型的基坑地表最大沉降预测模型(SFLA-GRNN模型)。首先,在沉降机制分析并初选输入变量集的基础上,利用灰色相关度分析对模型输入、输出变量的相关性进行量化,并剔除与输出变量相关性明显偏小的输入变量;其次,利用混合蛙跳算法(SFLA)对广义回归神经网络模型(GRNN)的平滑因子进行优化确定,减少人为因素对模型精度和泛化能力的不良影响;最后,利用筛选得到的输入变量集建立基坑地表最大沉降预测的广义回归神经网络模型。实例应用及对比计算结果表明,基于灰色相关度的输入变量筛选和基于混合蛙跳算法的平滑因子优化均能够有效提高广义回归神经网络模型的精度和泛化能力,以上结论可为类似变形预测提供参考。

西昌太和矿北采场滑坡变形演化规律及成因机制研究

以四川省西昌市的太和矿北采场边坡为研究对象,结合了现场地质调查与测绘、原位试验、室内试验以及数值模拟等多种研究方法,详细分析了滑坡的变形演化特征、成因机制以及降雨入渗条件下边坡的稳定性。研究表明:(1)2018年和2019年两次滑坡均发生在雨季,且随着雨季结束而再次稳定。(2)该滑坡的形成是多因素综合作用的结果,断层为滑坡形成提供了边界,是外在条件;辉绿岩绿泥石、蒙脱石含量高,遇水易软化崩解,是内在条件;矿山开采与降雨是诱发因素,开采形成超高边坡,并揭露了辉绿岩层,而雨水从坡表及断层入渗,对整个辉绿岩层侵蚀软化,在高势能作用下发生局部滑移,继而牵引至整体滑动。(3)降雨对边坡安全系数及破坏模式均产生较大影响,降雨前边坡稳定,潜在破坏模式为整体滑动;降雨5d后边坡安全系数下降至0.842,在辉绿岩层发生两个台阶局部滑动;之后边坡安全系数继续降低,破坏范围进一步扩大,与实际情况相互印证。

基于T-S模糊故障树的地连墙+支撑支护基坑坍塌可能性评价

针对基坑支撑围护结构复杂、坍塌事故频发,且传统故障树分析方法的应用受概率和精确与或关系限制的问题,提出了一种基于T-S模糊故障树的地连墙+支撑支护基坑坍塌可能性评价方法。该方法利用模糊数描述各底事件的发生概率和故障状态,克服了传统故障树过度依赖精确概率以及不能考虑事件中间故障状态对系统影响的问题;同时,以T-S模糊模型替换传统的逻辑与或关系,体现了故障机制和事件联系的模糊性,降低了故障树的建立难度。该方法实现了用底事件实际故障状态和底事件模糊概率两种不同的方式计算基坑坍塌可能性,并可根据底事件重要度分析结果指导风险控制工作。实例分析表明:该方法比传统故障树更加贴合工程实际,可以更加科学、可靠地评价发生坍塌的可能性并确定关键致险因子,可作为基坑坍塌可能性评价的有效工具。

考虑多晶冰软化特性的弹塑性损伤本构模型开发及应用

随着全球气候逐渐变暖,冰川、大型冰盖或较厚的冰层发生大规模滑动、崩塌灾害的可能性和危险性不断增加,研究多晶冰的变形特性并建立其本构模型对极地灾害预报具有重要的意义。基于已有的人造多晶冰常规三轴压缩试验数据,发现人造多晶冰具有明显的应变软化特征,构建以等效塑性应变为变量的损伤变量,以摩尔-库仑准则为初始屈服函数,采用相适应流动法则,建立了能够反映多晶冰应变软化特征的弹塑性损伤本构模型。利用不同围压、不同温度条件下的常规三轴压缩试验数据对提出的本构模型进行了验证,并对部分模型参数进行了参数敏感性分析。将建立的弹塑性损伤本构模型写入FLAC软件中,利用单个单元的三轴压缩数值模拟对写入的本构模型进行了验证;然后使用写入的弹塑性损伤本构模型对圆柱状试样开展三轴压缩数值模拟,对数值模拟结果进行了详细的分析。研究结果以期为冰川稳定性分析以及冰川多场耦合研究提供理论及数值基础。