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广义对数螺旋型滑面模型的构建与验证

铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 171-182页

作者：李亮李媛媛邓东平中南大学土木工程学院湖南长沙410075

临界滑动面的合理确定是边坡稳定性分析的关键问题之一。传统的边坡滑动面假设方法构造生成的潜在滑动面形式单一,且无法考虑复杂边坡中土层强度参数变化对临界滑动面形状的影响,从而降低了边坡稳定性分析结果的可靠性。基于此,提出一... 详细信息

临界滑动面的合理确定是边坡稳定性分析的关键问题之一。传统的边坡滑动面假设方法构造生成的潜在滑动面形式单一,且无法考虑复杂边坡中土层强度参数变化对临界滑动面形状的影响,从而降低了边坡稳定性分析结果的可靠性。基于此,提出一种新的广义对数螺旋型滑面模型,该模型可生成包含传统圆弧滑动面和对数螺旋滑动面在内的多种形式的潜在滑动面;并针对非均质边坡中各土层抗剪强度不同的特点,采用多中心分段构造策略,将该滑面模型应用于非均质边坡稳定性分析中。基于极限平衡理论计算滑动面安全系数并搜索临界滑动面,对边坡进行稳定性评估。选取多个均质边坡及多种型式的非均质边坡(水平分层、倾斜分层和斜折线分层)经典算例与现有研究成果以及数值模拟软件获得的结果进行对比分析,验证该滑面模型的合理性与优势性。研究结果表明:文中方法计算所得安全系数与其他方法相比更小,相对误差在5%以内。能够得到传统滑动面假设方法下难以搜索到的临界滑动面,并与数值模拟结果吻合度较好,稳定性分析结果更接近实际情况。由此说明,此方法用于均质边坡及非均质边坡稳定性分析是合理可行的,有望为工程实践提供更优的临界滑动面解决方案。

关键词：边坡稳定性分析滑面模型广义对数螺旋滑面极限平衡法临界滑动面

非线性M-C强度准则下预应力锚索加固边坡时效稳定性分析M-P法

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岩土力学 2024年第4期45卷 1051-1066页

作者：邓东平杨春会谢志军中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南路桥建设集团有限责任公司湖南长沙410000 湖南省平益高速公路建设开发有限公司湖南岳阳414517

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种... 详细信息

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种主动防护措施,可极大地即时提高边坡稳定性而被广泛应用于中、大型边坡工程加固。然而,在应力松弛、蠕变效应以及腐蚀环境影响下预应力锚索加固边坡稳定性时效特征往往被忽视。由此,基于Morgenstern-Price(M-P)法,嵌入非线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则,并融入应力松弛与蠕变效应下锚索预应力损失模型以及腐蚀环境下锚索性能劣化模型,从而,建立非线性强度准则下预应力锚索加固边坡安全系数时程表达式。进一步,为了解决非线性强度准则下隐式嵌套公式难以求解的问题,归零化条间法向力初始值,并应用迭代循环求解策略,在引入循环终止允许误差判别条件后,可实现边坡稳定性理论真实结果的逼近求解。经过后续算例对比分析,验证了所提方法的可行性和合理性,与此同时,还研究了不同预应力损失速率和不同锈蚀环境下预应力锚索加固边坡稳定性的时效变化规律。

关键词：边坡极限平衡M-P法非线性M-C强度准则预应力锚索加固时效稳定性

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卸荷损伤效应下开挖边坡稳定性极限平衡分析

工程地质学报 2024年

作者：邓东平石柱彭耀文湖南路桥建设集团有限责任公司湖南省平益高速公路建设开发有限公司中南大学土木工程学院

边坡开挖卸荷在一定程度上会引起坡体内岩土体强度产生损伤，进而影响到开挖边坡稳定性。当前，边坡工程开挖滑塌事故频有发生，而较少研究关注卸荷损伤效应下开挖边坡稳定性分析。在此，基于简单的线性模型，建立开挖卸荷效应下边坡滑... 详细信息

边坡开挖卸荷在一定程度上会引起坡体内岩土体强度产生损伤，进而影响到开挖边坡稳定性。当前，边坡工程开挖滑塌事故频有发生，而较少研究关注卸荷损伤效应下开挖边坡稳定性分析。在此，基于简单的线性模型，建立开挖卸荷效应下边坡滑面岩土体强度参数计算公式。进而，结合极限平衡推力法，引入迭代计算策略，实现边坡安全系数反馈与滑面强度参数更新之间的交互计算，达到卸荷损伤效应下开挖边坡稳定性分析的目的，为工程边坡开挖过程中安全状态评估提供科学依据。此后，经3种不同类型开挖边坡算例对比分析，验证了本文方法的可行性。研究表明，开挖卸荷损伤明显降低开挖后边坡稳定性，且边坡破坏形态可能会演变成近坡面的浅层失效。

关键词：开挖边坡稳定性卸荷损伤滑面强度参数极限平衡推力法安全系数滑动面

局部安全系数引入下岩质边坡稳定性分析极限平衡滑面应力法

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 964-985页

作者：邓东平彭一航陈浩宇王翊民中南大学土木工程学院湖南长沙400075

由于广义非线性Hoek-Brown(H-B)强度准则可展现出岩体的复杂剪切破坏行为,因此,其被广泛地应用于岩质边坡稳定性分析。然而,以条块划分与条间力假设模式而建立的传统极限平衡方法不易于直接引入非线性强度准则,使得极限平衡方法在分析... 详细信息

由于广义非线性Hoek-Brown(H-B)强度准则可展现出岩体的复杂剪切破坏行为,因此,其被广泛地应用于岩质边坡稳定性分析。然而,以条块划分与条间力假设模式而建立的传统极限平衡方法不易于直接引入非线性强度准则,使得极限平衡方法在分析岩质边坡稳定性方面存在些许不足。此外,边坡稳定性分析时,以往常将滑面局部安全系数假定为与位置无关的单一变量。事实上,边坡在未达到临界失效状态前,滑面局部安全系数分布存在差异性。为此,应用Taylor级数展开式构建滑面正应力函数,并考虑滑面局部安全系数差异性,建立滑面局部安全系数倒数线性分布特征下滑面剪应力函数。进而,实现滑面应力计算模式与滑面局部安全系数差异分布特征下广义非线性H-B强度准则的融入。随后,引入滑面端部应力约束条件,并依据边坡滑体所满足的整体力学平衡方程,推导出岩质边坡稳定性极限平衡解答。通过算例对比分析,可知本文方法不仅可准确地评估出非线性强度准则下岩质边坡稳定性,而且能够合理地模拟出近坡顶处滑面拉剪应力区、客观地描述出应力集中效应下近坡脚处滑面压剪现象以及有效地判别出滑面局部安全系数差异分布特征。进一步,为了便于指导工程岩质边坡设计与加固,绘制了均质岩石边坡最小安全系数等值曲线图与临界滑面局部安全系数差异分布特征分区图。

关键词：边坡工程广义非线性H-B强度准则岩质边坡稳定性极限平衡滑面应力滑面局部安全系数滑面端部应力约束条件

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滑面“极径-应力-强度”耦合关联下非线性破坏特征边坡稳定性极限平衡分析方法

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岩土力学 2024年

作者：邓东平彭一航柳梦琦李媛媛中南大学土木工程学院

非线性强度准则下边坡破坏模式、滑面应力以及岩土剪切强度参数存在耦合关联，从而加大了边坡稳定性分析与最可能破坏模式揭示的难度。为此，以滑面应力计算模式代替条块划分下条间力假设模式，并嵌入非线性M-C强度准则以及引入滑面端... 详细信息

非线性强度准则下边坡破坏模式、滑面应力以及岩土剪切强度参数存在耦合关联，从而加大了边坡稳定性分析与最可能破坏模式揭示的难度。为此，以滑面应力计算模式代替条块划分下条间力假设模式，并嵌入非线性M-C强度准则以及引入滑面端部应力约束条件。在此基础上，结合滑体整体力学平衡条件，建立滑面应力计算模式下非线性破坏特征边坡稳定性极限平衡解答。与此同时，依据现有滑面模型，将滑面概化为旋转中心点下极径与极角所表征的曲线，以此构建通用型滑面生成模型。进一步，针对分层边坡，提出合理的“应力连续+最不利剪切方向”层间滑面连接模式。随后，采取滑面“极径-应力-强度”联合迭代法，整合滑面应力计算模式下边坡稳定性极限平衡解答与通用滑面生成模型，实现非线性强度准则下边坡稳定性有效分析与最可能失效模式可靠揭示。通过多个边坡算例对比分析，此方法的可行性得以验证，而且当前研究工作将有利于进一步探明非线性强度准则下边坡破坏机制。

关键词：边坡稳定性极限平衡非线性M-C强度准则滑面“极径-应力-强度”耦合关联关系通用型滑面模型滑面应力函数

基于幸运成像和生成对抗网络的大气湍流图像复原方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：吕品邓东平石铁柱王梦迪刘潜田雨张紫红曾赟邬国锋粤港澳智慧城市联合实验室深圳大学深圳市空间信息智能感知与服务重点实验室深圳大学自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室深圳大学广东省城市空间信息工程重点实验室亚热带建筑与城市科学全国重点实验室

在拍摄远距离目标时，视频序列图像受到大气湍流的影响从而产生畸变和模糊，为对视频序列大气湍流退化图像进行复原，提出了一种幸运成像与生成对抗网络相结合的方法. 采用空域幸运成像方法，在有限的视频序列图像中挑选出幸运区域... 详细信息

在拍摄远距离目标时，视频序列图像受到大气湍流的影响从而产生畸变和模糊，为对视频序列大气湍流退化图像进行复原，提出了一种幸运成像与生成对抗网络相结合的方法. 采用空域幸运成像方法，在有限的视频序列图像中挑选出幸运区域，拼接-排序后进行叠加，从而消除大气湍流带来的几何畸变; 在此基础上引入DeblurGAN-v2模型，进一步提升图像质量. 将高速相机拍摄的真实湍流退化图像作为研究对象，采用所提方法进行实验，并与图像重采样、灰度变换、巴特沃斯高通滤波、MPRNet模型和DeblurGAN模型等方法进行对比，并通过客观评价指标对不同方法的结果进行评估. 实验结果表明，所提方法的Brenner梯度函数、Laplacian梯度函数、灰度差分函数(SMD)、熵函数(Entropy)、能量梯度函数(Energy)、PIQE以及Brisque指标相较于其他方法分别提升了291%， 66%， 127%， 10%， 74%和159%. 从主观效果上看，幸运成像与生成对抗网络相结合的方法能显著地提高图像的视觉质量，并有效降低图像的模糊和几何畸变程度.

关键词：图像复原大气湍流效应幸运成像生成对抗网络

水源热泵系统对安阳市区浅层地下水环境的影响研究

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建筑节能（中英文） 2024年第8期52卷 26-33页

作者：李丹丹李耀辉邓东平河南省地质局地质灾害防治中心郑州450045 河南省自然资源科技创新中心(豫北地热能清洁能源研究) 郑州450045 河南省第二地质矿产调查院有限公司郑州450001 成都理工大学环境与土木工程学院成都610059

水源热泵系统的开发利用与地下水环境息息相关。为了给研究区水源热泵项目的进一步开发和利用提供参考,从地下水动力场、地下水温度场、地下水化学场3个方面探讨了水源热泵系统对地下水环境的影响。其中,地下水水位逐年升高且降落漏斗... 详细信息

水源热泵系统的开发利用与地下水环境息息相关。为了给研究区水源热泵项目的进一步开发和利用提供参考,从地下水动力场、地下水温度场、地下水化学场3个方面探讨了水源热泵系统对地下水环境的影响。其中,地下水水位逐年升高且降落漏斗范围缩小,水源热泵系统对研究区地下水动力场没有影响;地下水温度整体稳定,局部地热单供暖区水温有下降趋势,回灌水温差对研究区地下水温度场有局部影响;该系统导致地下水蒸发作用强烈,Cl^(-)和SO_(4)^(2-)含量不断增大,水化学类型由HCO_(3)-Ca·Mg转变为HCO_(3)·Cl·(SO_(4))-Ca·Mg。研究表明,定期监测地下水指标与合理设置地热开采量,可显著降低水源热泵系统对地下水环境的不利影响,促进水源热泵系统的推广应用和可持续发展。

关键词：水源热泵地下水温度场水化学成因

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豫西金矿邻近区农田土壤重金属污染特征及来源解析

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四川环境 2024年第4期43卷 67-75页

作者：李丹丹李耀辉田翊邓东平河南省地质局地质灾害防治中心郑州450045 河南省地质环境保护与生态修复工程技术研究中心郑州450045 河南省第二地质矿产调查院有限公司郑州450001 成都理工大学环境与土木工程学院成都610059

以豫西金矿邻近区农田土壤为研究对象,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属污染特征进行评估,分别利用绝对因子得分-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解模型(PMF)定量解析土壤重金属污染来源。结果表明,土壤As... 详细信息

以豫西金矿邻近区农田土壤为研究对象,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属污染特征进行评估,分别利用绝对因子得分-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解模型(PMF)定量解析土壤重金属污染来源。结果表明,土壤As、Hg、Cr、Cu、Cd和Pb实测含量均超出了该地区土壤背景值。地累积污染指数和潜在生态风险指数结果显示,土壤重金属总体处于偏中度污染,其中Hg和Cd污染程度高,最大值处于偏重度污染,As和Cr污染程度轻,Cu和Pb污染程度中等。对比PMF模型,APCS-MLR模型更适用于本研究区元素源解析,将来源分为工农业活动来源、自然来源和大气沉降来源,其中Hg、Cu和Cd主要贡献率来自于工农业活动来源,分别为57%、79%和88%;As和Cr主要贡献率来自于自然来源,分别为68%和60%;而Pb是由工农活动(52%)和大气沉降(45%)共同来源所决定。研究可为豫西地区土壤的污染治理、土壤修复和农田的可持续化利用提供科学依据。

关键词：农田重金属污染特征源解析 APCS-MLR模型 PMF模型

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节理岩质边坡稳定性分析改进Sarma法

岩石力学与工程学报 2023年第12期42卷 2957-2981页

作者：邓东平彭一航王翊民中南大学土木工程学院湖南长沙400075

在节理岩质边坡稳定性分析中,传统Sarma法仍存在如下几个方面的不足:(1)未合理明确节理块体间剪切力方向;(2)未有效处理节理块体间及其滑动底面被拉裂;(3)未可靠保证节理块体滑动底面剪切力方向与边坡整体滑动趋势相符。因而,传统Sarma... 详细信息

在节理岩质边坡稳定性分析中,传统Sarma法仍存在如下几个方面的不足:(1)未合理明确节理块体间剪切力方向;(2)未有效处理节理块体间及其滑动底面被拉裂;(3)未可靠保证节理块体滑动底面剪切力方向与边坡整体滑动趋势相符。因而,传统Sarma法的分析模式不能完全满足受力合理性原则。为此,在传统Sarma法的基础上,进行以下改进:(1)构建相对运动趋势下节理块体间剪切力方向判别关系式;(2)引入拉伸截断技术,可靠估计线性Mohr-Coulomb强度准则下岩体节理面抗拉强度;(3)容许节理块体间被拉裂,建立节理块体间拉裂计算机制;(4)提出增大块间安全系数以及节理块体两侧裂缝式退化处理方式,合理解决节理块体滑动底面被拉裂问题;(5)虚设反向滑动块体间裂缝,有效应对顺滑节理块体滑动底面剪切力反向情况。进而,提出节理岩质边坡稳定性分析改进Sarma法。通过后续算例对比分析,本文方法的可靠性与有效性得到验证。此后,进一步详细探讨改进方法中相关新参数对节理岩质边坡稳定性的影响。

关键词：边坡工程节理岩质边坡改进Sarma法节理块体间剪切力方向拉伸截断节理块体间拉裂块间安全系数