深基坑变形的滚动预测方法

为了探究在深基坑开挖阶段基坑监测点的数据是否超过预警值并预测变形规律,对传统BP算法进行改进,建立了基于附加动量法和时间效应的五步一出多步滚动BP神经网络预测模型,并将该方法预测结果与传统BP神经网络预测结果进行对比分析。结果表明,所提滚动优化BP神经网络方法对监测点坡顶沉降和水平位移预测的平均相对误差分别为0.80%和0.83%,达到了较高的精度。该方法在基坑变形预测中具有重要的应用价值。

MICP技术对遗址土开裂抑制作用的试验探究

遗址土长期经受干湿循环作用,土体表面产生的裂隙对其保存构成威胁。为了探究MICP技术在土遗址修缮中的应用,基于巴氏芽孢杆菌开展微生物矿化作用的前期研究,确定了微生物最佳培养时间、菌液的最佳菌胶比、最佳胶结液浓度和拌合菌液的最佳体积分数;利用最优条件的研究结果对遗址土干缩开裂抑制作用进行研究,设置纯水拌合的对照组,对比观察初次干湿循环下烘干过程中的裂隙发育情况,分析三次干湿循环后裂隙的二值化图像,对比裂隙率,证明了MICP技术对遗址土干缩开裂的有效抑制;结合电镜扫描图像,分析碳酸钙胶结物的作用机理。通过试验研究和电镜图像的拟合分析,证明MICP技术对减缓遗址土开裂具有积极作用,为土遗址的修缮和维护提供了新思路。

定远营遗址稳定性和微观劣化的研究

在自然环境的反复作用下,土遗址表层持续劣化并产生宏观病害,致使土遗址本体的稳定性存在隐患,合理评价土遗址的安全性为文物界所关注。以西北地区阿拉善盟定远营城墙为研究对象,定性分析城墙各段病害,测定城墙土样的基本物理指标和力学性能,运用ABAQUS软件进行数值模拟,对比分析自然状态和降雨条件下的城墙稳定性,发现随含水率提高城墙存在失稳的危险。在宏观劣化现象分析基础上,运用X射线衍射仪和扫描电镜技术对城墙内外部夯土的成分和微观结构进行研究,探讨城墙劣化的机理。对土遗址稳定性和微观劣化的分析方法揭示了残存土遗址的真实状态,有助于土遗址的保护和修复,避免土遗址修复方案的盲目性。

基于MICP改良黄河泥沙颗粒级配的试验研究

黄河中下游河床内大量沉积黄河泥沙,黄河泥沙存在细度模数小、颗粒级配不良、含泥量高等缺陷,限制了黄河泥沙应用。为改善黄河泥沙的质量和降低应用黄河泥沙带来的工程缺陷,基于泥沙特性和微生物诱导碳酸盐沉积(microbially induced carbonate precipitation,MICP)技术对黄河泥沙进行定量固化处理,通过筛分试验、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、极差分析等方式,研究MICP技术改良黄河泥沙颗粒级配的效果。结果表明:经MICP技术处理后的沙样级配,在1至5 mm粒径区间的颗粒比重较第一次固化后的试样提高了45%,比初始沙样在同区间的颗粒比重提高70%,单位体积内的颗粒接触数变多,呈多颗粒簇拥形态;通过浸泡试验,试样中的粗颗粒及团聚体的分散程度仅为5%~10%;最优改良方案为1∶1的菌胶比、1.5 mol/L的胶结液浓度、2∶1的尿素和钙源比、钙源为CaCl_(2),其中胶结液浓度是改良颗粒级配的主要因素;矿化生成的CaCO_(3)结晶多呈方解石晶相,大量CaCO_(3)晶体叠合形成层理结构,沙粒间形成CaCO_(3)桥架并通过胶结作用吸附细小颗粒,进而增大泥沙的直径,达到改良黄河泥沙的目的。因此,MICP技术可以有效改良黄河泥沙粒度组分及结构,研究结果为改良黄河泥沙提供了新思路。

贝叶斯正则化神经网络在深基坑变形预测的应用

针对传统BP神经网络在深基坑施工开挖变形的预测,基坑的安全性判定仅利用监测的最终数值而无法全面服务于深基坑工程,提出了一种遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和贝叶斯正则化算法(Bayesian Regularization,BR)组合优化传统BP神经网络的预测模型,在优化预测模型中加入了影响深基坑安全稳定的客观因素及人为主观因素,进一步提高了BP神经网络全局优化能力以及泛化能力.研究结果表明:该组合优化方法对深基坑地表沉降和水平位移变形预测的平均相对误差分别为0.32%和0.59%,表现出较高的预测精度.该组合优化模型首次在深基坑变形领域验证了应用的可行性,为深基坑变形预测提供了新的思路和方法.

MICP改良灰浆物理性能的实验研究

灰浆是近代文物建筑本体安全的重要组成材料,由于灰浆内部盐分析出,泛碱破坏频发,且受外界环境反复作用,灰浆物理性能逐渐衰减,使近代文物建筑破损严重.如何有效抑制泛碱破坏,提高灰浆物理性能,成为近代文物建筑修复的难点问题之一.基于微生物诱导方解石沉积(Microbially Induced Carbonate Precipitation,MICP)原理,以近代灰浆组成为依据配置实验灰浆,通过分析微生物脲酶活性影响因素,开展MICP改良灰浆物理性能实验,测试矿化后灰浆的电导率、盐度、质量和无侧限抗压强度,分析矿化作用对灰浆物理特性的影响规律,并对比分析矿化灰浆的矿物成分和微观结构特征.实验结果表明,灰浆经过MICP 3次浸泡处理后,电导率及盐度值分别降低了62.5%、67.4%,减少了盐分析出的可能性,减弱了泛碱破坏;MICP矿化处理可以有效改良灰浆的物理性能,3次矿化为最佳矿化周期,灰浆试块的质量和无侧限抗压强度同比增长1.09%、9.92%;SEM和EDS从矿物成分和微观结构特征方面证实了灰浆中阳离子得到固定,生成的碳酸钙沉淀填充了结构孔隙,改善了灰浆内部结构.研究成果为近代文物建筑灰浆修复提供了新方法.