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海洋工程勘探装备与勘察关键技术研究及应用

中国科技成果 2024年第8期25卷 51-53页

作者：单治钢孙淼军汪明元饶猛王宽君倪卫达金忠良杜文博赵留园王振红赵苏文周力沛中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司海洋岩土工程勘察技术与装备浙江省工程研究中心国际工程地质与环境协会中国委员会中国岩石力学与工程学会海洋工程地质灾害防控分会不详

建设海洋强国是国家重大战略任务,近十年来,海洋生产总值增长60%,海洋生产总值占GDP总量比重在全国达到9%,2030年海洋生产总值占GDP总量比重在全国将超过15%.此外,国家"十四五"可再生能源发展规划明确指出,要有序推进海上风电基地建设... 详细信息

建设海洋强国是国家重大战略任务,近十年来,海洋生产总值增长60%,海洋生产总值占GDP总量比重在全国达到9%,2030年海洋生产总值占GDP总量比重在全国将超过15%.此外,国家"十四五"可再生能源发展规划明确指出,要有序推进海上风电基地建设、稳步发展潮汐能发电、开展潮流能和波浪能示范、探索开发海岛可再生能源,开发海洋产业也是实现"十四五"可再生能源发展规划和实现"双碳"目标的重要举措.海洋工程建设是海洋经济的重要组成,海洋工程相关的生产总值占海洋生产总值的15%左右,海洋新能源工程、跨海通道、海洋牧场、海洋堤坝等海洋工程前景广阔.但是,以往海洋工程勘察存在一些重大的问题,包括勘探装备适用性差、效率低、安全性能不足、成本高;勘察方法单一且适用性差,造成勘察精度不足;工程地质没有系统的评价体系、场地地基和参数评价针对性差,导致评价结果误差较大.这些问题都会影响海洋工程的安全性、可靠性和经济性,甚至造成桩基溜桩、突涌水涌泥、地基长期沉降、堤坝失稳等海洋工程事故.因此,进行海洋工程勘察的系统研究和总结十分必要.

关键词：海洋工程可再生能源海洋牧场工程勘探跨海通道潮汐能发电海洋产业国家重大战略

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筑坝土石料尺寸效应模型及试验研究

岩土工程学报 2023年第S1期45卷 11-15页

作者：吴帅峰孙淼军麻志刚魏然张丽雅中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311100 北京航空航天大学北京102206

随着筑坝工程向高坝、大库的发展,筑坝料也向大粒径发展,而室内试验因条件规模的限制需以缩尺的形式开展,进而引发尺寸效应问题。对此,推导建立了变形特性的尺寸效应模型,模型考虑了颗粒破碎、侧向变形、干密度及荷载水平等因素,并选取... 详细信息

随着筑坝工程向高坝、大库的发展,筑坝料也向大粒径发展,而室内试验因条件规模的限制需以缩尺的形式开展,进而引发尺寸效应问题。对此,推导建立了变形特性的尺寸效应模型,模型考虑了颗粒破碎、侧向变形、干密度及荷载水平等因素,并选取堆石料和砂砾石料两类典型筑坝材料开展了120~1000 mm试样尺度下的系列压缩实验,揭示了径径比、破碎率与尺寸效应的相关关系。研究结果表明:颗粒破碎率随径径比增加而减小,压缩模量随颗粒破碎率增加而减小,堆石料压缩模量随径径比增加而增加,砂砾石料压缩模量随径径比增加而减小。试验结果与模型计算结果较一致,证明模型具有一定的适用性和合理性。

关键词：筑坝料尺寸效应破碎率径径比压缩模量

波浪作用下近海滑坡机制模型试验与数值模拟研究

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岩土力学 2022年第S2期43卷 541-552页

作者：单治钢高上孙淼军陈雨雪李利平成帅周宗青中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002

以舟山群岛朱家尖滑坡为工程依托,针对波浪对近海海底边坡失稳破坏的影响问题,研发了大型水槽类近海海底滑坡物理模型试验装置,搭建了以波分复用技术为基础的光纤监测系统,开展了波浪作用下近海海底滑坡模型试验,揭示了波浪引起边坡模... 详细信息

以舟山群岛朱家尖滑坡为工程依托,针对波浪对近海海底边坡失稳破坏的影响问题,研发了大型水槽类近海海底滑坡物理模型试验装置,搭建了以波分复用技术为基础的光纤监测系统,开展了波浪作用下近海海底滑坡模型试验,揭示了波浪引起边坡模型内部孔隙水压力、位移变化规律以及边坡模型表面流速变化规律,分析了波浪作用下近海海底滑坡触发机制以及灾变过程。同时基于SPH数值模拟,针对海底滑坡灾变演化过程,开展了波浪作用下海底边坡的滑动堆积特性研究。试验结果表明:海底边坡在波浪的持续作用下,边坡底部最先发生破坏,伴随着时间的推移,边坡发生失稳破坏,海底滑坡发生时,边坡中部及以下的位置位移发生突变,边坡顶部滑移距离相对较小;波浪对海底边坡的位移和孔隙水压力同时产生影响。边坡失稳破坏时,边坡位移与孔隙水压力均出现突变现象,但孔隙水压力突变时间略早于位移突变时间。同时基于朱家尖地质剖面I的滑坡模拟,初步得到了朱家尖近海海底滑坡的滑动堆积特征,形成了一套适用于波浪作用下近海海底滑坡的试验技术与方法,对近海海底滑坡现场研究有重要的指导意义及参考价值。

关键词：海底滑坡模型试验波浪作用稳定性分析

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地应力及岩石抗拉强度对双孔爆破的影响

科学技术与工程 2022年第19期22卷 8509-8514页

作者：梅勇吕玉正孙淼军军事科学院国防工程研究院北京100036 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122

为研究地应力和岩石抗拉强度对爆破效果的影响,利用颗粒流程序(PFC2D)开展数值模拟实验,用单孔爆破实验效果验证了模型的合理性。考虑炮孔间的相互影响,从裂纹形态、应力场及能量场三个角度来分析双孔爆破实验结果。结果表明:①双孔爆... 详细信息

为研究地应力和岩石抗拉强度对爆破效果的影响,利用颗粒流程序(PFC2D)开展数值模拟实验,用单孔爆破实验效果验证了模型的合理性。考虑炮孔间的相互影响,从裂纹形态、应力场及能量场三个角度来分析双孔爆破实验结果。结果表明:①双孔爆破在地应力为40~60 MPa时裂纹才会受到明显的抑制作用,当地应力小于40 MPa时,随着地应力的提高,平行于炮孔方向的裂纹受到的抑制作用较小,而垂直于炮孔连线方向的裂纹受到抑制作用较大。②地应力在0~5 MPa时,摩擦能和动能衰减最严重;地应力在20~40 MPa时,岩体内部应变能峰值最高。③抗拉强度每增长10 MPa,裂纹数量会减少约80%,同时,岩石抗拉强度对能量场的影响也较严重。

关键词：地应力抗拉强度双孔爆破能量场裂纹

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含气砂不排水单调及循环剪切特性研究

岩土工程学报 2023年第S2期45卷 165-170页

作者：孙淼军施周桓周波翰潘坤中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310014

通过“水气置换法”制备了重塑含气砂土,开展了一系列固结不排水剪切试验,对比了饱和砂与含气砂在不同固结条件下的单调及循环剪切特性。试验结果表明:正常固结条件下,含气砂抗剪强度随含气量的增加而增大,表现出更为显著的剪胀特性和... 详细信息

通过“水气置换法”制备了重塑含气砂土,开展了一系列固结不排水剪切试验,对比了饱和砂与含气砂在不同固结条件下的单调及循环剪切特性。试验结果表明:正常固结条件下,含气砂抗剪强度随含气量的增加而增大,表现出更为显著的剪胀特性和应变硬化趋势,其临界状态应力比相较于饱和砂有所增大。对于超固结砂土,其抗剪强度随含气量的增加而减小,此时气体的存在减弱了土体强度随超固结比的增长趋势;同时,含气砂动强度随超固结比的提高而下降。

关键词：含气砂土不排水单调剪切循环加载超固结

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土石料粒径与级配的图像智能识别研究

岩土工程学报 2023年第S1期45卷 59-62页

作者：刘禹杉孙淼军吴帅峰张丽雅孙黎明中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311100

土石料的级配直接影响着土石坝的质量与防渗,为解决传统人工筛分和目测超粒径剔除的低效率与随机性。采用基于MaskRCNN算法的图像识别技术,从标准球体的图像识别入手,研究了不同组别粒径下识别球体数量与真实数量间的关系,提出了将颗粒... 详细信息

土石料的级配直接影响着土石坝的质量与防渗,为解决传统人工筛分和目测超粒径剔除的低效率与随机性。采用基于MaskRCNN算法的图像识别技术,从标准球体的图像识别入手,研究了不同组别粒径下识别球体数量与真实数量间的关系,提出了将颗粒平面识别向空间体积扩展的椭球计算方法,建立了基于指数函数的图像识别与级配之间的转换方法。采用该方法应用于碎石料和砂石料的粒径与级配识别中,相关系数均提升10%以上,级配曲线所反映的C_(u),C_(c)准确度最高提升35.26%。该研究为土石料级配的图像识别提供了新方法。

关键词：土石料级配图像识别颗粒轮廓空间转换

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三维水下黏质斜坡海床变形冲蚀特征试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2023年第5期54卷 1863-1874页

作者：窦玉喆孙淼军国振渠立标朱佳慧赵洪洋浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 海洋岩土工程勘察技术与装备浙江省工程研究中心浙江杭州311122 浙江大学海洋学院浙江舟山316021

以舟山某海域的某三维斜坡海床为原型,开展一系列大型波浪港池试验,探究波浪作用下三维黏质斜坡海床的孔压响应、变形及冲蚀破坏特征。研究结果表明:当波高较小时,黏质斜坡海床内部的超孔压累积不明显,多表现为振荡孔压;当波高逐渐增大... 详细信息

以舟山某海域的某三维斜坡海床为原型,开展一系列大型波浪港池试验,探究波浪作用下三维黏质斜坡海床的孔压响应、变形及冲蚀破坏特征。研究结果表明:当波高较小时,黏质斜坡海床内部的超孔压累积不明显,多表现为振荡孔压;当波高逐渐增大时,黏质斜坡发生由坡顶到坡脚的浅层破坏,在靠近坡脚处出现明显的黏土碎屑状堆积,海床内超孔压表现为先累积后消散,其变化规律与海床冲蚀失稳特征密切相关。

关键词：波浪浅水化三维黏质斜坡海床孔隙水压力冲蚀失稳

晚更新世以来杭州湾沉积物黏土矿物特征及其古环境意义

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浙江大学学报（理学版） 2022年第5期49卷 584-597页

作者：黄冬琴高秦厉子龙杨师航洪晨 Piotrowski A M 孙淼军李川浙江大学海洋学院浙江舟山316021 杭州国海海洋工程勘测设计研究院浙江杭州310012 浙江大学地球科学学院浙江杭州310027 剑桥大学地球科学系英国剑桥CB23EQ 中国电建集团华东勘测设计研究院浙江杭州310014

通过对杭州湾南岸HZW1907长84 m及甬江口YJ19-02长9 m柱状样进行粒度分析、X射线衍射(XRD)分析,研究了沉积物粒度变化、黏土矿物特征,探讨杭州湾地区晚更新世以来源区风化程度、水动力条件变化、物质来源及环境演变情况。根据岩性粒度... 详细信息

通过对杭州湾南岸HZW1907长84 m及甬江口YJ19-02长9 m柱状样进行粒度分析、X射线衍射(XRD)分析,研究了沉积物粒度变化、黏土矿物特征,探讨杭州湾地区晚更新世以来源区风化程度、水动力条件变化、物质来源及环境演变情况。根据岩性粒度特征及黏土矿物变化规律,将HZW1907柱状样划分为4个沉积阶段:阶段1 (0~26 m)、阶段2 (26~49 m)、阶段3 (49~70 m)、阶段4 (70~84 m)。阶段4和3处于晚更新世至早全新世,沉积物以粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂为主,处于湖泊河床相、泛滥平原相沉积,水动力条件较强。阶段4黏土矿物组合较复杂,高岭石、蒙皂石占比异常高,阶段3以伊利石—绿泥石—高岭石—蒙皂石组合类型为主,2个阶段沉积物受钱塘江物质输入影响巨大,同时部分受长江物质影响,气候环境由温暖湿润转为温凉偏湿,源区经历较强风化过程。阶段2和1沉积物主要由粉砂组成,粒度较细,水动力条件较弱,处于近岸潮坪相及河口湾相沉积,黏土矿物组合类型均以伊利石—绿泥石—高岭石—蒙皂石为主,指示全新世(约10.8 ka BP)以来杭州湾沉积物主要受长江物质输入影响,经历温凉偏湿—冷凉干燥的环境,源区风化程度较弱。甬江口YJ19-02柱状样沉积物类型为粉砂及砂质粉砂,水动力条件较弱,黏土矿物组合类型为伊利石—绿泥石—高岭石—蒙皂石,沉积物主要由长江物质输入,处于相对稳定、偏寒冷干燥的环境,源区风化过程较弱。柱状沉积物粒度、黏土矿物在垂向上的变化及组合特征为研究区及邻区沉积物的物质来源及古环境状况提供了有效指示。

关键词：杭州湾黏土矿物物质来源古环境晚更新世

单轴压缩试验法向临界阻尼比对岩石宏观参数的影响研究

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水力发电 2023年

作者：董海峰邹昊辰孙淼军海洋岩石工程勘察技术与装备浙江省工程研究中心宁波舟山港有色矿储运有限公司宁波舟山港股份有限公司中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

为研究法向临界阻尼比对岩石的宏观参数的影响，基于单轴压缩试验，采用PFC2D数值模拟软件，通过前期标定，完成试样模型的建立，并通过改变法向临界阻尼比，研究其对峰值强度、弹性模量、泊松比、试样能量损耗的影响，同时观察试样破... 详细信息

为研究法向临界阻尼比对岩石的宏观参数的影响，基于单轴压缩试验，采用PFC2D数值模拟软件，通过前期标定，完成试样模型的建立，并通过改变法向临界阻尼比，研究其对峰值强度、弹性模量、泊松比、试样能量损耗的影响，同时观察试样破坏形态的改变。结果表明，法向临界阻尼比对峰值强度、泊松比影响较大，对弹性模量影响较小，随着法向临界阻尼比的增大，试样的能量损耗和破坏形态都有先减少后增大的趋势。

关键词：岩石力学宏观参数能量场单轴压缩试验法向临界阻尼比影响