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基于水下声波映像法的桥梁基础抛石防护检测与评估

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振动与冲击 2021年第20期40卷 100-107页

作者：韩悦周晗旭袁刚烈车爱兰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

位于水中的大桥桥墩基础会受到水流冲刷等不同形式的侵害,桥墩基础冲刷状态和加固效果评估需要快速有效的水下探测技术。水下声波映像法利用声发射激励震源,多点水声检波器同时采集弹性波信号,实现水域复杂环境快速探测。基于弹性波在... 详细信息

位于水中的大桥桥墩基础会受到水流冲刷等不同形式的侵害,桥墩基础冲刷状态和加固效果评估需要快速有效的水下探测技术。水下声波映像法利用声发射激励震源,多点水声检波器同时采集弹性波信号,实现水域复杂环境快速探测。基于弹性波在复杂介质中的传播特性,提取采集剖面的弹性波波形数据,利用映像识别方法判断弹性波反射强度变化。采用数值模拟的手段模拟复杂介质中的弹性波传播特性,基于弹性波反射强弱和波形走时等映像特征识别抛石位置范围等信息。在此基础上,开展了桥梁基础抛石防护现场测试,结合多波束扫测及三维可视化方法得到了水下抛石空间分布。最后,测试结果与实际抛填量进行对比,验证了水下声波映像法的有效性。

关键词：桥梁基础抛石防护水下声波映像法映像识别多波束扫测三维可视化

高速公路路基湿度场空间分布快速测试及评价方法研究

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第9期41卷 100-107页

作者：袁刚烈车爱兰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为了评价路基土湿度场的空间分布,研究了一种基于振动测试及电测量的高速公路路基湿度场空间分布快速测试及评价方法。选取某多雨潮湿地区在建高速公路的一段路基作为等比例试验路基模型,布置注水系统以改变路基的湿度场,设计了含水率... 详细信息

为了评价路基土湿度场的空间分布,研究了一种基于振动测试及电测量的高速公路路基湿度场空间分布快速测试及评价方法。选取某多雨潮湿地区在建高速公路的一段路基作为等比例试验路基模型,布置注水系统以改变路基的湿度场,设计了含水率分别为17%、19%及20%的3种路基模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ;分别采用振动测试、温湿度传感器测试、高密度面波测试及电测量4种方法进行测试,测试指标包括路基土的含水率ω、弹性波振幅A、剪切波速度V _(shear)、视电阻率ρ_(s);分析了弹性波振动衰减率及电阻率分布,评价了路基湿度场的空间分布;将电测量测得的视电阻率换算成含水率ω_(ρ),并与由温湿度传感器测得的含水率ω_(sensor)进行了对比分析。结果表明:随着路基含水率由17%提高至20%,路基振动衰减率增长了20%~30%,剪切波速度减小了16%,验证了采用振动测试能够快速评价路基湿度场的变化;电测量法换算含水率ω_(ρ)与温湿度传感器测量换算含水率ω_(sensor)的相对误差绝对值在1%~3%范围内,验证了电测量方法能够较准确地评价路基湿度场的空间分布。

关键词：公路工程路基模型试验湿度场电测量温湿度传感器

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基于弹性波映像识别法的钢管隧洞缺陷检测

重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第8期41卷 67-72页

作者：武鹏袁刚烈车爱兰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200040

针对钢管隧洞的结构特征及缺陷的模式化特性,基于弹性波在层状介质中的传播特性,以弹性波响应能量E作为评价指标,利用模式识别中的聚类分析方法,对弹性波响应能量进行了k-means聚类分析,以聚类分析的结果为阈值对缺陷模式进行了评价;以... 详细信息

针对钢管隧洞的结构特征及缺陷的模式化特性,基于弹性波在层状介质中的传播特性,以弹性波响应能量E作为评价指标,利用模式识别中的聚类分析方法,对弹性波响应能量进行了k-means聚类分析,以聚类分析的结果为阈值对缺陷模式进行了评价;以某钢管隧洞出现明显变形的22 m长区域为研究对象,布设测点,采用3D扫描测量及弹性波测试,对测得的缺陷处弹性波信号进行了聚类分析,划分响应能量阈值对脱空区域进行识别,评价了钢管内壁的变形特性。研究表明:钢管隧洞缺陷随机分布,部分缺陷联通形成大片病害区;缺陷区域的弹性波响应明显放大;弹性波信号响应能量聚类分析评价结果与3D扫描结果一致性较好,验证了弹性波映像识别法的有效性。

关键词：隧道工程弹性波映像识别方法聚类分析钢管隧洞 3D扫描

基于振动台试验的地震作用下岩质边坡位移演化特征

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中国地质灾害与防治学报 2020年第3期31卷 11-19页

作者：毕鹏程车爱兰袁刚烈上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

汶川地震受灾区域岩质边坡失稳频发,灾区滑坡危害问题严重,岩质边坡位移演化特征的研究对灾后边坡监测及预警具有重要意义。本文针对金沙江特大桥桥址边坡开展了包含陡倾结构面及顺向贯通性结构面的复杂岩质边坡振动台模型试验研究。根... 详细信息

汶川地震受灾区域岩质边坡失稳频发,灾区滑坡危害问题严重,岩质边坡位移演化特征的研究对灾后边坡监测及预警具有重要意义。本文针对金沙江特大桥桥址边坡开展了包含陡倾结构面及顺向贯通性结构面的复杂岩质边坡振动台模型试验研究。根据相似理论,试验采用水泥、砂、铁粉、黏土与混合剂的配合材料模拟玄武岩,采用PVC板模拟凝灰岩结构面。利用光学测量系统采集了边坡表面实时位移数据,分析了位移响应波形、PGD(测点最大位移值,Peak Ground Displacement)分布以及PGD演化规律。结果表明,水平输入和垂直输入的PGD演化规律基本一致,振动台地震输入烈度在Ⅷ度前,PGD呈线性增大趋势;Ⅷ度时,边坡模型在陡倾结构面处相对位移达到约1.5 cm;大于Ⅷ度时,PGD呈加速放大趋势,可以认为此时边坡呈不稳定状态;Ⅸ度时,边坡呈整体滑动破坏模式,滑动面由陡倾结构面处剪入,在坡脚附近剪出。

关键词：岩质边坡位移演化振动台试验边坡破坏机制

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沉管隧道基础灌砂过程监测及填充状态评价

振动与冲击 2023年第24期42卷 204-211页

作者：徐子瑶车爱兰周晗旭袁刚烈韩兆龙上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海2000240

沉管隧道的沉降主要由荷载、基础充填层等控制,基础充填层的填充状态直接影响沉管隧道的长期服役性能。由于基础充填层施工属于隐蔽工程,目前的砂量控制、压力监测、位移测量及施工后潜水探摸等间接测试方法,无法满足基础层填充效果评... 详细信息

沉管隧道的沉降主要由荷载、基础充填层等控制,基础充填层的填充状态直接影响沉管隧道的长期服役性能。由于基础充填层施工属于隐蔽工程,目前的砂量控制、压力监测、位移测量及施工后潜水探摸等间接测试方法,无法满足基础层填充效果评估的要求;利用弹性波响应强度与填充层映射关系,结合支持向量机算法,提出了基础灌砂充填状态评价模型;采用弹性波测试技术实时监测广州车陂路沉管隧道基础灌砂过程,对采集的弹性波数据进行时域、频域和时频域的分析,确定影响填充状态的弹性波特征参数;填充过程中灌砂层实时变化,各项特征参数均呈现动态波动的特征;根据砂盘形成机制将基础填充状态定义为砂盘形成、砂盘扩展两个状态,将灌砂总时间前30%采集的弹性波数据样本定义为未灌满状态,将砂盘扩展状态中与管节抬升、压力等监测结果一致的弹性波数据样本定义为灌满状态,开展支持向量机模型训练,模型查准率为87.5%。利用该模型对新修建的管节的砂盘扩散半径进行实时监测,结果表明随着灌砂的进行,砂盘扩展速度在进程前期快速衰减,后期趋于平稳且受到边界条件干涉的砂盘扩展速度比不受干涉的砂盘高23%。该管节工后沉降控制在2.5 cm内,验证了模型的有效性。

关键词：基础灌砂弹性波监测状态评价

全风化花岗岩路堑边坡降雨侵蚀时空分布特征测试与评估

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安全与环境工程 2024年第3期31卷 170-177,187页

作者：杨榆璋但路昭袁刚烈张涛车爱兰云南省交通投资建设集团有限公司云南昆明650103 大理大漾洱云高速公路有限公司云南大理671014 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为了测试及评估全风化花岗岩路堑边坡降雨侵蚀时空分布特征,选取在建云南墨临高速公路某全风化花岗岩路堑边坡某段开展现场测试。首先结合三维激光扫描测试及电测量技术,获取边坡坡面形态特征参数及边坡电阻率剖面;然后引入高斯分布模... 详细信息

为了测试及评估全风化花岗岩路堑边坡降雨侵蚀时空分布特征,选取在建云南墨临高速公路某全风化花岗岩路堑边坡某段开展现场测试。首先结合三维激光扫描测试及电测量技术,获取边坡坡面形态特征参数及边坡电阻率剖面;然后引入高斯分布模型及分位数图示法实现边坡材料属性定义,通过电阻率差异映射边坡侵蚀状态。结果表明:边坡底部及坡中部(y=0~40 m)区域呈现大面积侵蚀特征,在各级边坡平台处则呈现多点集中高侵蚀特征,侵蚀影响深度达5 m左右;随着植被防护等措施的施加,大面积侵蚀特征变为多点集中侵蚀特征,评估结果与坡面形态信息具有较好的一致性。该研究成果对于该边坡降雨侵蚀灾害防治具有重要的实际意义,并对同类研究具有借鉴作用。

关键词：全风化花岗岩路堑边坡降雨侵蚀时空分布特征电测量技术三维激光扫描测试

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堤防防渗墙完整性快速检测方法

河北工业大学学报 2022年第6期51卷 79-84,98页

作者：杜雪儿袁刚烈车爱兰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为了实现堤防防渗墙完整性快速、定量检测评价,结合弹性波映像及高密度面波探测技术,考虑堤防防渗墙特点以及缺陷类型,以堤防防渗墙连续性及埋深作为完整性指标,提出一种堤防防渗墙完整性快速检测的方法。通过预设竖向通缝、埋深不足、... 详细信息

为了实现堤防防渗墙完整性快速、定量检测评价,结合弹性波映像及高密度面波探测技术,考虑堤防防渗墙特点以及缺陷类型,以堤防防渗墙连续性及埋深作为完整性指标,提出一种堤防防渗墙完整性快速检测的方法。通过预设竖向通缝、埋深不足、局部疏松等缺陷,开展了等比例模型试验,验证了该方法在堤防防渗墙工程应用中的适应性、有效性。试验结果表明,实测缺陷与预设缺陷在位置和类型上都具有较好的一致性,中心点偏差2%~4%,深度信息标准差7.5%。

关键词：堤防防渗墙完整性快速检测方法弹性波映像面波频散分析

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堤防防渗墙完整性快速检测方法

河北工业大学学报 2023年第3期52卷 83-89页

作者：杜雪儿袁刚烈车爱兰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

关键词：堤防防渗墙完整性快速检测方法弹性波映像面波频散分析

地震及降雨交互作用下典型路堑滑坡特征及其诱发机制——以云南漾濞6.4级地震为例

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安徽工业大学学报（自然科学版） 2024年第2期41卷 195-203页

作者：冯宇向亚文张志权海同袁刚烈中国安能集团第三工程局有限公司重庆分公司重庆401329 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

以在建大理-漾濞-云耳高速公路工程为背景,针对2021年6.4级漾濞地震下典型路堑滑坡,采用电测量及无人机航测等方法对路堑滑坡灾害特征开展现场调查及测试;结合室内模拟试验建立的土体电参数与损伤因子的相关性,通过关系映射评估路堑边... 详细信息

以在建大理-漾濞-云耳高速公路工程为背景,针对2021年6.4级漾濞地震下典型路堑滑坡,采用电测量及无人机航测等方法对路堑滑坡灾害特征开展现场调查及测试;结合室内模拟试验建立的土体电参数与损伤因子的相关性,通过关系映射评估路堑边坡损伤演化规律,探究地震典型路堑滑坡特征及其诱发机制。结果表明:开挖扰动会增加地震滑坡风险,地震作用下路堑边坡开挖面的顶部形成贯通主裂缝,最大宽度及深度可达3~4 m;路堑滑坡致灾程度受到地震烈度及支护措施的影响,随地震烈度的降低,裂缝宽度及深度呈减小趋势,支护措施的增加可显著降低边坡的滑移风险;震损边坡在降雨渗流作用下,沿裂缝深度方向土体损伤度进一步升高,后缘面区域损伤因子大于0.36,裂缝宽度从2.9 m快速增至8.0 m。综上,支护不足、地震烈度与边坡受损程度呈正相关,未支护边坡受到地震的影响较大;地震与降雨作用之间存在互促效应,降雨会极大影响震损边坡的稳定性。

关键词：漾濞6.4级地震震后降雨路堑滑坡损伤演化诱发机制电测量