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中国东部马鞍山—常熟—启东地带地壳与上地幔结构和速度分布的爆炸地震研究

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地球物理学报 1985年第2期28卷 155-169页

作者：滕吉文孙克忠熊绍柏姚虹尹周勋程立芳薛长顺田东生郝天珧赖明惠伍明储中国科学院地球物理研究所

本文根据马鞍山、常熟两地井中组合爆炸激发的地震波,在马鞍山—常熟—启东长约300余公里的测线上,利用相遇和单支观测系统得到的记录,进行了数据处理、走时拟合和反演计算,并通过射线跟踪和理论地震图等,探讨了地壳介质的横向不均匀性... 详细信息

本文根据马鞍山、常熟两地井中组合爆炸激发的地震波,在马鞍山—常熟—启东长约300余公里的测线上,利用相遇和单支观测系统得到的记录,进行了数据处理、走时拟合和反演计算,并通过射线跟踪和理论地震图等,探讨了地壳介质的横向不均匀性,建立了该区成层地壳结构与速度分布的初步模型。研究结果表明,该区不同界面的首波和反射波具有不同的特征。根据走时的间断、跳跃,视速度变化,频谱形态与主频率分布,Q值变化与振幅特征表明,在江苏省溧阳地震活动地区,地壳内部存在着深断裂和介质疏松破碎地带。在该测线所辖地区,地壳由成层介质组成,其平均厚度为32—28km,在该地壳中存在着低速层,向东陆缘地带地壳缓慢变薄。本文最后讨论了剖面所经溧阳地震地区的深部结构特征。

关键词：常熟爆炸地震首波地震波反射波测网测线分布(力学) 速度分布综合地震图理论地震图地壳结构地球内部地球外壳安徽马鞍山启东中华人民共和国

基于扰动状态概念的砂土-混凝土桩接触面荷载传递模型研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 550-561页

作者：邓煜晨陈琛杨奇冷伍明徐方中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

基于扰动状态概念理论,考虑砂土密实度对扰动函数的影响,建立混凝土桩-砂土接触面荷载传递模型。用混凝土板表征桩侧粗糙度效应,采用大型直剪仪开展不同密实度的砂土-混凝土桩接触面力学行为的试验模拟,研究砂土密实度对混凝土桩-砂土... 详细信息

基于扰动状态概念理论,考虑砂土密实度对扰动函数的影响,建立混凝土桩-砂土接触面荷载传递模型。用混凝土板表征桩侧粗糙度效应,采用大型直剪仪开展不同密实度的砂土-混凝土桩接触面力学行为的试验模拟,研究砂土密实度对混凝土桩-砂土接触面的力学特性的影响规律,分析接触面模型初始剪切系数、模型扰动参数(A和Z)对桩-砂土接触面荷载传递模型的作用机制。研究结果表明:1)混凝土桩-砂土接触面易呈现应变软化,在低法向应力条件下,混凝土桩-密砂接触面的应变软化程度最大。2)模型扰动参数Z在数值上近似等于孔隙比。模型扰动参数A越大,砂土与混凝土桩接触面的软化显著程度越大。参数A随着密实度增大而增大。随着法向应力增大,密砂的扰动参数A呈近似线性衰减,松砂和中密砂的扰动参数A近似呈双折线衰减。3)初始剪切系数k_s随着法向应力增大而增大,密实度越大,增速越快。4)基于扰动状态概念的桩-砂土接触面荷载传递模型可靠、参数的物理意义明确且易确定,能很好地表征桩-砂土接触面的应变软化及硬化等力学特征。

关键词：密实度桩-砂土接触面荷载传递模型扰动状态概念

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竖向受荷桩极限承载力计算的可靠性分析

铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3131-3141页

作者：肖建勇饶有权冷伍明湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为深入探究竖向受荷桩极限承载力3种典型计算模型(双曲线模型、指数曲线模型和灰色理论模型)的可靠性,基于具有极限承载力的95根试桩数据,详细分析3种单桩竖向极限承载力计算模型预测行为的不确定性。研究发现3种计算模型均可基于未达... 详细信息

为深入探究竖向受荷桩极限承载力3种典型计算模型(双曲线模型、指数曲线模型和灰色理论模型)的可靠性,基于具有极限承载力的95根试桩数据,详细分析3种单桩竖向极限承载力计算模型预测行为的不确定性。研究发现3种计算模型均可基于未达到破坏状态单桩的荷载-沉降数据序列预测其极限承载力,但具有一定的不确定性。编制的计算程序SIMUPU有效提高了单桩极限承载力的计算效率,具有良好的实用性。结合程序分析结果,提出单桩竖向承载力计算模型不确定性的分析方法,阐明了计算模型不确定性的统计特征,发现计算模型的不确定性系数统计均值可用于修正并提高模型预测单桩极限承载力的可靠性。基于双曲线模型极值点法预测的单桩极限承载力普遍偏大,且离散性较大,偏于不安全;采用双曲线模型最大曲率点法确定单桩极限承载力的不确定性系数均值虽接近1.0,但其预测结果的可靠性略有降低。指数曲线模型和灰色理论模型的预测结果整体略偏小,且二者预测结果较为接近,预测所得单桩极限承载力的可靠性优于双曲线模型。基于工程试验桩的应用分析表明,单一计算模型可能产生较大误差,基于本文可靠性分析方法,同时采用3种计算模型进行预测、修正、取均值,可获得更为可靠的单桩极限承载力。研究成果可为单桩极限承载力的分析和获取提供参考和依据。

关键词：竖向受荷桩极限承载力计算模型可靠性不确定性

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双线重载铁路路基动力响应规律研究

铁道学报 2024年第1期46卷 145-155页

作者：董俊利冷伍明徐方张期树杨奇刘思慧中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

建立双线重载线路的轨枕-路基-地基三维有限元仿真模型,分析双线重载路基的动力响应规律。研究发现,列车于本侧轨道下方路基面引起的动应力沿横向均呈“马鞍形”分布。上行线列车通过时,本侧线路钢轨下方路基动应力均随深度的增加而减小... 详细信息

建立双线重载线路的轨枕-路基-地基三维有限元仿真模型,分析双线重载路基的动力响应规律。研究发现,列车于本侧轨道下方路基面引起的动应力沿横向均呈“马鞍形”分布。上行线列车通过时,本侧线路钢轨下方路基动应力均随深度的增加而减小;不同运行模式下,路基中心处动应力则均随深度的增加先增大后减小。路基面竖向动位移沿横向呈现明显的凹形分布特性,满载列车单向运行引起的动位移峰值可达到空载列车单向运行的5.36倍。列车轴重对路基速度响应的影响相对较小;轴重由25 t增至30 t时,本侧线路钢轨下方路基面处加速度峰值增加约10%。双线列车运行引起的路基动力响应水平大于单向列车运行的工况;上行线满载列车在下行线钢轨下方路基面引起的加速度、速度和动位移峰值均大于空载列车单向运行于下行线的工况。

关键词：双线重载铁路路基有限元分析动力响应

基于行车试验的高铁无砟轨道路基动力放大系数及动应力预测公式

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铁道学报 2024年

作者：杨奇刘佳徐方董俊利冷伍明聂如松中南大学土木工程学院中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心

高速铁路路基的动应力幅值显著影响其累积沉降和长期动力稳定性，且路基动应力沿深度的分布直接关系着基床层的设计（如厚度和压实标准）。基于现场行车试验所得大样本数据，采用数理统计方法，系统分析高速铁路无砟轨道路基的动应力幅... 详细信息

高速铁路路基的动应力幅值显著影响其累积沉降和长期动力稳定性，且路基动应力沿深度的分布直接关系着基床层的设计（如厚度和压实标准）。基于现场行车试验所得大样本数据，采用数理统计方法，系统分析高速铁路无砟轨道路基的动应力幅值及其沿深度的衰减规律，探索路基动力放大系数与车速的关系，提出考虑轴重、车速和路基深度影响的路基动应力预测公式。研究结果表明：当列车速度小于临界速度150 km/h时，路基面动力放大系数不随车速的变化而改变；当车速大于150 km/h时，其随车速按0.0015变化率线性增大；动力放大系数随路基深度增加而增大。列车速度越快，路基动应力沿深度的衰减速率越大，路基面下3 m处的动应力已基本不受车速的影响。路基动应力衰减系数随深度呈双曲线函数变化；基于所提动应力预测公式分析获得无砟轨道路基基床层厚度的上限值为2.1 m。

关键词：高速铁路无砟轨道路基动应力,动力放大系数基床层厚度

粗糙度对单桩竖向承载变形特性影响的试验研究

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岩土力学 2024年第6期45卷 1597-1607页

作者：冷伍明丁荣锋杨奇陈琛邓煜晨徐方阮波中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 湖南铁院土木工程检测有限公司湖南长沙410075

为探究桩侧粗糙度对单桩承载变形特性的影响规律,自主研发了多功能桩基静动力模型试验系统,构建了光滑、随机型及带肋规则型桩侧界面的模型单桩,通过3D形态扫描计算获得了桩侧表面粗糙度Rn,基于此开展了饱和砂土中单桩静载模型试验。试... 详细信息

为探究桩侧粗糙度对单桩承载变形特性的影响规律,自主研发了多功能桩基静动力模型试验系统,构建了光滑、随机型及带肋规则型桩侧界面的模型单桩,通过3D形态扫描计算获得了桩侧表面粗糙度Rn,基于此开展了饱和砂土中单桩静载模型试验。试验结果表明:(1)粗糙度越大,单桩极限承载力和桩的割线刚度越大,桩顶沉降及其卸载回弹量越小,带肋桩能够有效提高桩基承载力并控制桩顶变形。(2)粗糙度越大,桩侧阻力越大,桩端附近侧阻力的强化效应越明显,桩侧阻力的分布模式随桩顶荷载增大由“单驼峰”到“锥顶柱”再至“斜坡”依次演变。(3)β值(β法中参数)随桩侧粗糙度的增大而增加,随深度增加而衰减。带肋桩的极限侧阻力及β值远大于砂纸和光滑桩,揭示了埋深和粗糙度对β值影响规律的机制。(4)桩侧粗糙度会影响砂土地基中桩端荷载传递函数类型,光滑桩、砂纸桩桩端荷载传递函数呈双曲线型,带肋桩呈直线型。上述研究结果对深刻认识桩侧粗糙度对单桩承载变形特性影响规律和机制具有重要参考价值。

关键词：桩侧粗糙度模型试验饱和砂土桩侧阻力桩端阻力

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赋予物理学持久魅力的超流

物理 2024年第5期53卷 352-353页

作者：赵小明刘伍明北京科技大学物理系北京100083 中国科学院物理研究所北京100190

量子效应无处不在,但物质的量子特性往往只在微观层面显现。超流氦却与众不同,它的一些奇异特性可以被直观观察到。在《超流体》一书中,任职于欧洲散裂中子源和隆德大学的工程师约翰·魏森德(John Weisend)阐释了这些特性,它们使得这种... 详细信息

量子效应无处不在,但物质的量子特性往往只在微观层面显现。超流氦却与众不同,它的一些奇异特性可以被直观观察到。在《超流体》一书中,任职于欧洲散裂中子源和隆德大学的工程师约翰·魏森德(John Weisend)阐释了这些特性,它们使得这种非凡物质成为众多尖端科技不可或缺的一部分。超流氦不仅仅是科学上的奇趣现象,目前研究人员和工程师正以吨为单位使用它。

关键词：超流氦奇异特性量子特性超流体量子效应散裂中子源尖端科技物理学

列车荷载作用下风积沙包芯路基动力响应试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2707-2721页

作者：周思危聂如松阮波冷伍明董俊利中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075

我国沙漠铁路沿线优良填料极其匮乏而风积沙资源相对丰富,但风积沙存在级配不良、结构松散等缺陷,不宜直接用作基床填料。风积沙包芯路基兼顾经济环保与力学性能,就地取用沿线风积沙填筑基床底层,取用卵石土对其包边封层。通过对风积沙... 详细信息

我国沙漠铁路沿线优良填料极其匮乏而风积沙资源相对丰富,但风积沙存在级配不良、结构松散等缺陷,不宜直接用作基床填料。风积沙包芯路基兼顾经济环保与力学性能,就地取用沿线风积沙填筑基床底层,取用卵石土对其包边封层。通过对风积沙包芯路基开展现场实车动测,获得路基动响应与振动能量的空间分布特征以及随轴重和车速的变化规律。研究结果表明:路基动应力沿深度的衰减主要集中于路基面以下0~0.6 m和1.5~2 m范围内,加速度沿边坡的衰减主要在距轨道中心5 m范围内。动应力和加速度幅值均随轴重和车速的提高明显增大,衰减速率随轴重的增加而降低。动应力频谱服从倍频规律和幅值调制效应,0~2 Hz的低频振动对动应力起控制作用。加速度振级集中分布于12.5~31.5 Hz中心频段内,0~10 Hz的低频段振级沿边坡衰减剧烈,10~40 Hz高频段振级的衰减相对较小。振动总能量沿路堤边坡耗散近80%,总能量在各频带上的聚集量:频带2>频带1>频带3>频带4。各频带能量均随轴重和车速的增加而增大,增长幅度随频带的提高逐级递减。研究成果可以为沙漠铁路路基工程的后续建管标准与运维实践提供参考。

关键词：沙漠铁路风积沙包芯路基动响应测试振动能量

一种基于EMD-LightGBM模型的地铁隧道盾构姿态预测方法

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哈尔滨工业大学学报 2024年

作者：冷伍明吴卓霖袁立刚梁琳刘涛墨岳健中南大学土木工程学院中国建筑一局(集团)有限公司湖南科技大学土木工程学院

针对地铁隧道盾构姿态难以控制的问题，以长春某隧道工程为例，基于现场实测数据，构建了一个融合经验模态分解（empirical mode decomposition， EMD）和轻量级梯度提升机（light gradient boosting machine， LightGBM）的盾构姿态预... 详细信息

针对地铁隧道盾构姿态难以控制的问题，以长春某隧道工程为例，基于现场实测数据，构建了一个融合经验模态分解（empirical mode decomposition， EMD）和轻量级梯度提升机（light gradient boosting machine， LightGBM）的盾构姿态预测模型（EMD-LightGBM）。首先，通过特征重要性和相关性分析筛选原始数据集特征。然后，利用EMD技术将数据分解为多个平稳子序列，并组成新数据集。最后，通过该新数据集拟合训练EMD-LightGBM来实现盾构姿态的预测，并且比较了该模型与单纯的LightGBM及融合EMD的反向传播神经网络（backpropagation neural network， BPNN）的预测效果。通过预测精度和预测稳定性两种评价体系来验证EMD-LightGBM模型的优良性能。结果表明：与LightGBM和EMD-BPNN相比，EMD-LightGBM在盾构姿态偏差预测折线图中的表现最佳，其平均绝对误差(mean absolute error， EMA)和均方根误差(root mean square error， ERMS)最大分别为2.89 mm和4.13 mm，决定系数R2最小为0.95。同时，EMD-LightGBM的预测平均绝对误差EMA和均方误差(mean square error， EMS)的95%置信区间最大分别为3.5 mm与25.6 mm，结合其预测值的绝对误差(absolute error， EA)和平方误差(square error， ES)的良好频数分布，都说明了EMD-LightGBM在预测盾构姿态时的高精度和稳定性。研究成果可为类似工程的盾构姿态控制提供参考。

关键词：地铁隧道盾构姿态预测经验模态分解轻量级梯度提升机