基于迁移卷积神经网络的黄土含水率智能识别

黄土含水率深层原位精准探测是揭示黄土重大工程灾变机理及灾害预警的有效手段,基于卷积神经网络提出了一种原位孔洞探测黄土含水率的智能识别方法。首先,通过搭建室内实验平台采集间隔等级为2%的7种不同含水率下的图像信息,生成用于神经网络训练的数据集。然后,基于迁移学习思想建立了多种迁移卷积神经网络模型,并对比分析了不同模型的黄土含水率识别精度,通过混淆矩阵可视化验证模型的可靠性。结果表明:针对所建立的黄土含水率图像数据集,基于VGG19、ResNet101、DesNe201的深度迁移网络模型的测试准确率都在90%以下,并且在一定程度上出现了过拟合现象,如推广应用则会出现超过10%的误判现象;而基于Xception、MobileNet、NASNetMobile的轻量化迁移网络模型在训练后泛化能力较好,测试准确率都达到了90%以上,其中Xception迁移网络模型的识别精度最高,达到了94.6%。搭建的轻量化迁移网络模型识别精度高、计算速度快,可为开发黄土地质信息原位探测机器人的视觉系统提供算法支持。

超前深孔劈裂注浆技术在高含水率黄土高铁隧道中的应用研究

针对宝兰高铁在长段落连续高含水率黄土地层中修建大断面隧道过程中,面临的围岩变形大、掌子面易失稳、支护结构易变形侵限等问题,通过现场调研和室内试验,在揭示沿线高含水率黄土围岩物理力学特性及隧道病害特征的基础上,提出采用高压排水注浆挤出土中水分以改善黄土物理力学性质的“超前深孔劈裂注浆”围岩加固方案及关键设计参数,并在沿线多座高含水率黄土隧道进行测试及应用。研究结果表明:注浆前后掌子面土体含水率从26%~32%降至10%~13%,浆液结石体固结强度高,呈硬塑状,围岩稳定性显著提高;加固后可采用台阶法施工,围岩变形发展基本在6~8 d内趋于稳定,现场实测围岩最大沉降量从注浆前的45.04 cm减小至注浆后的19.01 cm,降低率约达60%,变形控制效果良好,可一次性加固掌子面前方25 m范围的高含水率黄土围岩,具有一定推广应用价值。

帷幕注浆加固法在高含水率黄土隧道中的应用

隧道穿越高含水率黄土地层极易引发掌子面涌泥失稳、支护沉降变形大等风险,施工掘进难度大,进度极为缓慢。为解决高速铁路隧道穿越富水黄土地层时出现的各种病害,依托在建宝兰客专上庄隧道施工中的实际情况,采用帷幕注浆加固技术对高含水率黄土地层进行治理,通过超前地质预报地质雷达法及数值模拟等方法对注浆加固效果进行详细评价。结果表明:注浆加固体能够有效阻断地下水的涌渗流,浆液结石体固结强度高,围岩整体稳定性好,未发生涌水、涌泥、掉块、坍塌等现象;注浆后断面初期支护受力状况得到有效改善,隧道围岩塑性应变值得到有效控制。可见,帷幕注浆技术加固效果良好,对于快速、高效地通过高含水率黄土地层具有显著的工程价值。

含水率对压实黄土变形和强度的影响研究

以长临高速路某一区段的压实黄土为材料,进行了不同能量下的击实试验,设计了在不同含水量下压实黄土的固结试验和剪切试验,并获得了相应的规律,通过试验证明含水率是影响压实黄土工程性质的重要因素。

银西高速铁路驿马一号富水黄土隧道施工地表降水试验研究

银(川)西(安)高速铁路驿马一号隧道通过董志塬时有2. 2 km位于地下水位以下,一号斜井在施工中涌水量达到了600 m3/d,黄土含水率最大为34. 4%,出现了渗涌水、隧底软化、掌子面失稳滑塌等问题。由于洞内降水干扰大、时间长,采用了地表降水辅助施工方案。通过计算分析建议降水井布置于洞身两侧4 m处,井间距25 m,井深位于软塑黄土层以下15~25 m。经现场试验,洞身两侧6口降水井同时工作,地表抽排水量达到400 m3/d以上,降水40 d左右可疏干施工段落的地下水。该辅助施工方案提高了围岩的稳定性,可保证隧道施工安全。

黄土窑洞在水作用下的变形过程机理研究

在实地调查和模拟黄土窑洞在不同黄土含水率条件下各主要部位应力与位移发展特征的基础上,对黄土窑洞的敏感部位及其变形破坏发展过程进行了研究,并将黄土窑洞的变形发展过程归纳为四个阶段,得出黄土窑洞抗力主要来源于黄土自身结构和窑洞拱形结构提供的抗力,并在此基础上提出经过验证的经济可行的防护措施。

浅析黄土地区隔水界面对边坡稳定性的影响

具有相对隔水作用的地层界面,对路堑边坡的稳定性有非常严重的影响。通过列举黄土地区常见的几种隔水层,叙述隔水界面上高含水率黄土夹层的形成原因和特性,结合山西某工程黄土路堑边坡实例,分析隔水界面对边坡稳定性的影响,可为黄土地区同类地质条件边坡工程提供参考。

银西高铁特殊地层隧道修建技术研究与应用

银西高铁是我国穿越黄土地层最厚和穿越黄土地层段落最长的有砟高速铁路,线路需穿越黄土古土壤层、红黏土膨胀地层、软塑黄土夹层带及高含水率黄土层等各类特殊软弱地层,特殊地层给隧道建设带来极大困难。基于理论分析、模拟试验及现场验证等方法,对复杂黄土隧道的结构设计、支护措施、软塑黄土改良技术及施工工法等关键技术展开研究并取得相应成果。实践证明,这些成果的应用极大保障了隧道工程的顺利进展,同时也提升了我国高速铁路隧道的建设水平。关键技术成果可为类似工程提供参考和借鉴。