考虑变形滞后效应的高液限土路基模量反算方法

为了提高便携式落锤弯沉仪(PFWD)测定高液限土路基回弹模量的精度,考虑变形滞后效应对反算结果的影响,提出了一种基于Kelvin粘弹性模型和准静态动力分析反算模量的方法。通过现场试验,验证了新方法的有效性。研究结果表明:利用高液限土填筑的下路堤模量较低,在PFWD冲击荷载作用下,其顶面竖向位移峰值明显滞后于荷载峰值,且荷载位移曲线非线性显著;基于线弹性模型的常规反算方法使得反算模量远大于实测模量,平均相对误差为52.5%;新方法能较好地反映冲击荷载作用下变形滞后特征,反算相对误差仅为9.2%。随着路基模量增大,路基变形滞后效应不显著,常规方法和新方法反算结果相近,但新方法反算结果的精度更高。

考虑滞后性变化的滑坡位移预测模型研究

在库水位反复升降条件下,滑坡的变形会滞后于库水位变动。滑坡变形的滞后性会随着时间发生改变,为解决滑坡变形滞后性随时间改变而导致的预测困难问题,基于溪洛渡库区雨林二组滑坡的长时间监测数据,通过相关性分析对滑坡变形滞后性随时间的变化规律展开了研究,并提出了一种考虑滑坡变形滞后性变化的位移预测方法。以白鹤滩库区王家山滑坡的变形情况对预测方法的普适性进行了验证。研究结果表明:滑坡变形的滞后性是随着时间逐渐显现的,由第2蓄水周期的1 d增加至第5周期的11 d,且库水位升高时滑坡变形的滞后性变化得更为明显。验证结果表明,预测方法的准确性和普适性均较好。综合分析认为该法可为库区其他涉水滑坡的变形预测提供借鉴。

浅论陶瓷砖的滞后变形及其消除

本文针对目前各种陶瓷砖存在的滞后变形(俗称反弹)的问题,通过理论与实践分析,详述了其产生机理及消除方法。

卵漂石地层盾构施工地层滞后变形颗粒流数值模拟

结合现场实测数据,分析卵漂石地层盾构施工地表变形规律。基于离散元颗粒流理论,从细观角度出发,对富水卵漂石地层土压平衡盾构地表沉降数据进行分析,对卵漂石地层盾构施工过程地表变形滞后的细观机理进行探究。采用现场实测数据对颗粒离散单元法的计算结果进行验证,吻合性良好。离散元模拟结果表明,卵漂石地层存在土拱效应,施工中如果能够充分利用土拱的承载能力,可有效控制地层变形。

基于时间注意力机制的大坝动态变形预测模型

构建高精度的变形预测模型对于大坝风险评估及防治措施制定具有极其重要的意义。传统的大坝变形预测模型鲜有针对大坝的变形滞后性特点以及变形特征因子的影响性分析与评估,这会对模型的预测精度造成较大的影响,并导致模型缺乏可解释性。针对上述问题,本文提出一种结合时间注意力机制的门控循环单元神经网络(GRU)架构。首先通过卡尔曼滤波(Kalman Filter)对原始大坝变形数据中由于监测器异常导致的随机噪声与异常值进行处理。其次,利用随机森林(RF)对各变形特征因子的重要性进行分析和评估,筛选模型输入的特征因子。最后,针对大坝变形的滞后性,利用时间注意力机制进一步提高GRU模型对时间维度上的动态特征关注度,增强模型对时间维度信息的自适应学习能力,且对时间注意力进行可视化进一步提高了大坝变形预测模型在隐藏状态阶段上的可解释性。通过工程实例研究结果表明,卡尔曼滤波在大坝变形监测中确实存在一定适用性,同时本文所提出的耦合时间注意力机制的变形预测模型有着较高的预测精度,对于预测过程中的隐藏状态层级有较强的解释性,并揭示了温度与水位因素对大坝变形的长期影响,为大坝变形安全监测提供了一种新的有效方法。

上海市地下水位大幅抬升条件下土层变形特征分析

过去对地下水位持续下降条件的地面沉降研究较多,但对水位大幅持续抬升过程中的地面沉降研究较少。本文根据上海大量地面沉降、水位观测和钻孔资料,系统分析上海市90年代末以来地下水位大幅抬升条件下各土层的变形特征。自1998年以来,上海市通过大幅压缩开采量、回灌地下水等措施使第二、三、四和五承压含水层水位分别平均抬升2.1 m,3.6 m,12.4 m,12.7 m。水位的抬升使上海市地面沉降平均速率由1998年的12.2 mm/a减小到2011年的1.83 mm/a,减少85%。通过对27组分层标数据分析发现：现阶段主要压缩层位在第一、二软土层,年沉降速率为2~4 mm/a;而第二含水层以下土层已经有少量回弹。在水位持续大幅抬升过程中,本文总结了两种变形特征：1）变形和水位变化基本同步,残余变形量非常小,变形可概化为线弹性变形,这种变形主要发生在第一、二、三和五承压含水层、第五和六弱透水层;2）压缩速率逐渐减小,无明显持续回弹趋势,有较大残余压缩量且存在变形滞后现象,变形可概化为弹塑性变形,这种变形主要发生在地第二、三和四弱透水层。第四承压含水层变形较复杂,两种变形特征都有。其中较大残余变形量主要由塑性贮水率比弹性贮水率大2个数量级引起;变形滞后主要由弱透水层中超孔隙水压力消散较慢引起。本文研究成果对于掌握水位抬升过程中土层变形方式、发生发展机理、预测未来地面沉降及地下水科学管理和资源评价具有重要意义。

破碎泥质岩隧道滞后形变与衬砌刚度关系规律试验研究

为了解破碎泥质岩隧道滞后变形与衬砌刚度的关系,以云桂铁路小寨隧道工程为依托,通过室内模型试验对小寨隧道实际开挖、支护及支护完成后围岩的劣化过程进行模拟,对围岩劣化过程中二次衬砌的围岩压力、位移及内力的变化规律进行研究。研究结果表明:衬砌刚度对于控制泥质岩隧道滞后变形有着重要的影响;二次衬砌的刚度越大,其承受的围岩压力及内力越大,则最大弯矩越大,容易出现开裂;针对小寨隧道的实际情况,30 cm的初期支护+I25b型钢钢架+40 cm的C35钢架混凝土二次衬砌是较优的支护结构设置。

北京平原区现阶段主要沉降层位与土层变形特征

超量开采地下水引发的地面沉降已成为北京平原区最主要的地质灾害之一。精准识别现阶段地面沉降主要贡献层位,查明不同水位变化模式下土层变形特征,对实现地面沉降精准防控,建立合适的地下水-地面沉降模型具有重要意义。本文根据北京市7个地面沉降监测站内分层标和水位近十几年观测资料,对不同深度土层沉降变化特征和主要沉降层位进行了精准识别,系统分析了不同压缩层组与含水砂层在不同水位变化模式下的变形特征,探讨了黏性土层产生较大残余变形和滞后变形的原因。结果表明:(1)北京平原区现阶段主要沉降层位集中在第二压缩层组(中深部地层)和第三压缩层组(深部地层),平均沉降占比为31.01%和60.73%,且有增大的趋势。(2)不同深度土层变形量及其在总沉降量中的占比,不仅与相邻含水层水位下降幅度密切相关,而且与该土层的岩性和厚度有关。当可压缩土层厚度大,即使水位下降幅度较小,也可能会产生较大的变形量。(3)不同水位变化模式下,不同压缩层组和含水砂层的变形特征可概括为5类。含水砂层主要表现为弹性变形。不同深度的黏性土层表现出弹性、塑性和蠕变的变形特征,具有显著的黏弹塑性。(4)平原区地下水位总体以2017年为节点由降转升,土层变形特征前后差异性较大。第一压缩层组由弹塑性变形转变为弹性变形。第二和第三压缩层组以黏性土为主时,土层始终表现为塑性变形和蠕变变形。若以砂层为主时,2017年前为塑性变形和蠕变变形,2017年后则存在塑性变形、蠕变变形和弹性变形,黏弹塑性明显。(5)黏性土层存在较大残余变形和变形滞后主要由两种因素引起:其一,非弹性储水率大于弹性储水率。其二,黏性土层中超孔隙水压力消散较慢,存在释水滞后,进而导致土层变形滞后。

考虑黏弹性滞后效应的拱坝位移监控组合模型

位移监控模型需要对拱坝变形性态兼具良好的解释和预测能力。水压-滞后-周期性温度-时效四因子HHST(Hydraulic,Hysteretic,Seasonal and Time)模型能够合理地解释锦屏一级拱坝的黏弹性滞后变形性态。为进一步提升该模型的预测精度,使用支持向量机(SVM)建立有限元计算所得拱坝黏弹性滞后位移与其因果因子之间的隐式关系,再将其融入到HHST模型中,进而基于多元线性回归建立拱坝位移的组合监控模型。以锦屏一级拱坝为例,减少输入因子数的组合模型的预测精度明显高于直接以HHST模型中18个因子作为输入的单一模型;SVM对滞后水压位移分量的预测精度明显高于基于约束最小二乘法的线性回归模型,采用2种滞后水压分量所建组合模型对拱坝变形性态具有相近的解释能力,而采用SVM滞后水压分量建立的组合模型可有效地提高拱坝位移的预测精度,多测点均方误差(MSE)平均降低21.67%,决定系数R2整体提高0.07%。

循环荷载作用下钢筋混凝土框格单元结构受力机理试验研究

为研究密肋复合墙板内钢筋混凝土框格单元结构的力学性能退化机理,对3个不同相对刚度比的框格单元及3个空框格结构进行了1/2比例模型循环加载试验。分析钢筋混凝土框格单元结构的破坏发展过程,探讨了外围框格构件对结构承载能力与变形能力的影响。研究结果表明框格单元结构的破坏顺序与结构相对刚度有关。随着结构相对强度的变化,框内填充砌体表现出不同的破坏模式。压缩变形越大,框格单元结构变形滞后现象越明显。界面缝隙对框格单元结构的初始刚度影响显著,但对峰值承载能力影响较小。经多次加卸载循环后,框格单元结构的峰值承载能力仍远高于对应的空框格结构。当外围框格构件与填充砌体在刚度与强度两方面均匹配时,填充砌体刚度退化较慢。

无间隙原子钢高压扭转过程中塑性变形的滞后性研究

采用DEFORM-3D有限元分析软件,对无间隙原子钢(IF钢)在高压扭转(HPT)中的扭转阶段大塑性变形(SPD)过程进行模拟仿真,通过分析试样的等效应变分布,得到了IF钢在不同剖面的变形滞后性特征.结果表明,在扭转的前期阶段(不大于2周),IF钢试样表现出大塑性变形的滞后性:试样边缘的等效应变值明显高于心部,且沿径向由边缘到心部数值逐渐变小;与试样的上表面相比,下表面的等效应变明显较高,边缘大塑性变形区域较大,并且随着旋转角度、距心部距离的增加,上表面大塑性变形的滞后性越来越明显.这说明在扭转的前期阶段,试样的中心部及上表面的塑性变形相对滞后,并对其原因进行了初步分析,这与其下模旋转及表面摩擦密切相关,理论分析、显微组织及硬度检测结果均验证了该模拟结果的可靠性.

埋地塑料圆形管道环刚度计算

为了有效控制工程中管材的费用,从而准确地确定埋地塑料圆形管道的环刚度,通过计算及工程经验比较,结果表明,由管道变形限值反推出环刚度的计算方法所得出的数值较精确。在计算过程中,经过多次比较,发现环刚度计算公式中参数的选取对计算结果影响很大,尤其是管侧土综合变形模量的选取。计算结果表明,获取准确的管侧土综合变形模量值对环刚度的确定有着举足轻重的作用。

不锈钢热膨胀与温度变化关系的研究

本文通过实验证明 ,当温度连续变化时 (特别是温度变化速率较大的场合 )不锈钢变形量滞后于温度变化量 ,因此在高精度量值传递过程中 ,不能简单地用ΔL =L2 0

降雨条件下多层结构喷出岩滑坡孔隙水压力变化与稳定性分析

多层结构喷出岩滑坡的形成条件和内部岩层组合都十分特殊。以浙江省下个寮滑坡为例,分析滑坡变形与降雨之间的关系,并采用数值模拟对坡体内部孔隙水压力和稳定性进行分析。结果表明:因为多次间隔喷发形成的强、中风化交替岩层,致使坡体内部岩体力学性质不统一。当降雨持续进行时,由于渗透性低的中风化夹层存在,深部岩体比浅部接受降雨入渗相对滞后,且前部岩体孔压变动较后部更迟缓,雨水入渗易在渗透系数较低的中风化层中受阻,并顺层面排泄,从而产生软化作用,联合坡体内部渗流场的变动,推动滑坡变形。

一种确定超固结弱透水层水力参数的方法

弱透水层是含水层系统的重要组成部分。弱透水层的渗透系数K_v和弹性贮水率值S_(ske)对研究地面沉降及地下水资源评价具有重要的意义。在相邻含水层降深随时间周期性波动的条件下,推得了超固结弱透水层中无量纲形式的降深解析解,并基于该解析解进一步得到了超固结弱透水层累计变形量随时间变化的理论曲线。由于弱透水层的低渗透性,其变形总是滞后于相邻含水层的降深变化。根据弱透水层变形的滞后时间与含水层降深波动半周期的关系,提出了一种用以确定超固结弱透水层垂向渗透系数和弹性贮水率的方法,该方法对于弹性变形的超固结土具有很好的适用性。使用该方法之前,首先要根据分层标和水位资料确定含水层降深的变化周期以及弱透水层变形的滞后时间。应用该方法确定了上海地区f_(10-7)分层标处第2弱透水层的水力参数为K_v=4.12×10^(-10)m/s,S_(ske)=1.07×10^(-4) m^(-1)。经实例计算结果具有一定的可靠性。

应力历史对弱透水层参数影响试验研究

弱透水层储存的地下水是地下水资源的重要组成部分,弱透水层水文地质参数对地下水资源管理与评价以及地面沉降等具有重要意义。通过室内试验对定降深条件下弱透水层水流运移规律进行了研究,并探讨了弱透水层释水过程中的变形规律和释水规律。试验结果表明,在相邻含水层定降深条件下,弱透水层固结变形滞后于相邻含水层的降深变化,且变形速度逐渐变小并趋于零。基于室内试验,利用配线法求得弱透水层不同应力状态下的水文地质参数,对比分析,大变形和小变形试验中土层的渗透系数变化不大,但贮水率明显变小,土层的固结系数变大。因此,土层的应力历史对土层的渗透系数影响不大,而对贮水率有较大的影响。

锦屏一级水电站运行期垂线监测成果分析

通过对锦屏一级水电站运行期历年蓄水、水位下降、高水位运行过程中大坝径向位移变形进行比较分析,掌握大坝变形分布特征及变化发展规律。通过分析历年垂线数据认为,大坝径向位移与库水位变化具有良好的相关性,大坝径向位移变形除与库水位相关外,还与水位变化时间、水位变化速率、变形滞后性等因素相关,根据这些相关因子可建立后期大坝运行期间变形预测模型。

苏锡常地区深层地下水禁采后土层变形特征分析

为了控制苏锡常地区的地面沉降,2000年开始该区实行了深层地下水的禁采。基于近10年来监测数据,对比分析了禁采前后地质环境要素的变化规律,重点剖析禁采后地下水回升条件下的土层变形特征。数据分析结果显示,禁采以来,以主采层第Ⅱ承压含水层为代表的地下水位逐步回升,自2000年至2009年,40m埋深水位降落漏斗面积由近4000km^2缩小至1200km^2。地面沉降的发展速率也出现不同程度的减缓,至2008年,大于5mm/a的沉降区面积已缩减到1200km^2。研究区土层的变形特征表现出明显的差异性。苏州北部沿江地区和中部地区地面沉降出现了明显回弹,土层表现为弹性变形特征。而位于地下水位漏斗和沉降漏斗中心附近的土层表现出沉降的迟滞性,即使在禁采后水位回升的情况下土层仍表现为持续沉降或微沉。研究结果为后续区域地面沉降模型中土层沉降模型的合理选择提供依据。