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A spatiotemporal deep learning method for excavation-induced wall deflections

Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2024年第8期16卷 3327-3338页

作者： Yuanqin Tao Shaoxiang Zeng Honglei Sun yuanqiang cai Jinzhang Zhang Xiaodong Pan College of Civil Engineering Zhejiang University of TechnologyHangzhou310023China Ministry of Education(MOE)Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering(SSGeo) Zhejiang UniversityHangzhou310058China Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education and Department of Geotechnical Engineering Tongji UniversityShanghai200092China

Data-driven approaches such as neural networks are increasingly used for deep excavations due to the growing amount of available monitoring data in practical ***,most neural network models only use the data from a single monitoring point and neglect the spatial relationships between multiple monitoring ***,most models lack flexibility in providing predictions for multiple days after monitoring *** study proposes a sequence-to-sequence(seq2seq)two-dimensional(2D)convolutional long short-term memory neural network(S2SCL2D)for predicting the spatiotemporal wall deflections induced by deep *** model utilizes the data from all monitoring points on the entire wall and extracts spatiotemporal features from data by combining the 2D convolutional layers and long short-term memory(LSTM)*** S2SCL2D model achieves a long-term prediction of wall deflections through a recursive seq2seq *** excavation depth,which has a significant impact on wall deflections,is also considered using a feature fusion *** excavation project in Hangzhou,China,is used to illustrate the proposed *** results demonstrate that the S2SCL2D model has superior prediction accuracy and robustness than that of the LSTM and S2SCL1D(one-dimensional)*** prediction model demonstrates a strong generalizability when applied to an adjacent *** on the long-term prediction results,practitioners can plan and allocate resources in advance to address the potential engineering issues.

关键词： Braced excavation Wall deflections Deep learning Convolutional layer Long short-term memory(LSTM) Sequence to sequence(seq2seq)

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Monotonic uplift behavior of anchored pier foundations in soil overlying rock

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2023年第7期24卷 569-583页

作者： Yizhou SUN Honglei SUN Chong TANG yuanqiang cai Feng PAN College of Civil Engineering and Architecture Zhejiang UniversityHangzhou 310058China College of Civil Engineering Zhejiang University of TechnologyHangzhou 310014China State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering Dalian University of TechnologyDalian 116024China Zhejiang Electric Power Design Institute Co.Ltd. China Energy Engineering GroupHangzhou 310012China

Rock-embedded foundations with good uplift and bearing capacity are often used in mountains or hilly ***,there are soil layers with a certain thickness on the rocks in these mountainous areas,and the utilization of those soil layers is a problem worthy of attention in foundation *** construction-and cost-related factors,traditional single-form foundations built on such sites often cannot provide sufficient resistance against ***,an anchored pier foundation composed of anchors and belled piers,specifically constructed for such conditions,can be invaluable in *** paper introduces an experimental and analytical study to investigate the uplift capacity and the uplift mobilization coefficients(UMCs)of the anchored pier *** this study,three in-situ monotonic pullout tests were carried out to analyze the load–displacement characteristics,axial force distribution,load transfer mechanism,and failure mechanism.A hyperbolic model is used to fit the load–displacement curves and to reveal the asynchrony of the ultimate limit states(ULSs)of the anchor group and the belled *** on the results,the uplift capacity can be calculated by the UMCs and the anchor group and pier uplift ***,combined with the estimation of the deformation modulus of the soil and rock,the verification calculation of the uplift capacity and UMC was carried out on the test results from different anchored pier foundations.

关键词： Uplift capacity Anchored pier foundation Belled pier Rock anchor Uplift mobilization coefficient(UMC)

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Multi-objective optimization-based prediction of excavation-induced tunnel displacement

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Underground Space 2022年第5期7卷 735-747页

作者： Yuanqin Tao Wei He Honglei Sun yuanqiang cai Junqiang Chen Research Center of Coastal and Urban Geotechnical Engineering College of Civil Engineering and ArchitectureZhejiang UniversityHangzhou 310058China Institute of Geotechnical Engineering College of Civil EngineeringZhejiang University of TechnologyHangzhou 310000China Institute of Rock and Soil Mechanics Chinese Academy of SciencesWuhan 430061China

This paper proposes an inverse method for improving the prediction of tunnel displacements during adjacent *** this framework,staged data assimilation and parameter identification are conducted using the multi-objective particle swarm optimization *** monitoring data are assumed to be more informative and assigned more weights in the multi-objective optimization to improve the prediction ***,an empirical formula is applied to correct the time effect of tunnel *** Kriging method is introduced to surrogate the finite element model to reduce computational *** proposed framework is verified using a typical staged“excavation nearing tunnel”*** predictions using the updated parameters are in good agreement with the *** identified values of underlying soil parameters are within the typical ranges for the unloading *** updated time effect indicates that tunnel displacements may develop excessively in the three months after the region S1-B is excavated to the *** maximum vertical tunnel displacement may increase from the currently measured 12 mm to the calculated 26 mm if the later construction is suspended long *** constructions need to be timely conducted to restrain the time effect and control tunnel displacements.

关键词： Tunnel displacement Excavation Time effect Multi-objective particle swarm optimization Parameter identification

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修正Mohr-Coulomb准则下倾斜基岩中桩端极限承载力研究

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地基处理 2024年第4期6卷 368-376页

作者：胡嘉言曹志刚蔡袁强许斌浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江工业大学岩土工程研究所浙江杭州310014

为计算倾斜岩面浅嵌岩桩极限承载力,本文基于修正Mohr-Coulomb强度准则提出了倾斜岩面浅嵌岩桩桩端承载力计算方法。采用特征线法构建了桩端面以下塑性发展区,考虑岩面倾斜角几何关系,推导了倾斜岩面位移滑移场;进一步通过黎曼不变量控... 详细信息

为计算倾斜岩面浅嵌岩桩极限承载力,本文基于修正Mohr-Coulomb强度准则提出了倾斜岩面浅嵌岩桩桩端承载力计算方法。采用特征线法构建了桩端面以下塑性发展区,考虑岩面倾斜角几何关系,推导了倾斜岩面位移滑移场;进一步通过黎曼不变量控制方程,求解了倾斜岩面浅嵌岩桩基极限承载力公式。分析了倾斜岩面坡角、岩体完整性参数以及岩体内摩擦角等因素对桩端承载力的影响。结果表明:浅嵌岩桩基嵌入深度达到极限嵌入比时,桩基达到极限承载力;当嵌入比大于极限嵌入比时,桩端承载力系数不受倾斜坡角和嵌入比影响,此时可按平地桩基进行分析计算;极限嵌入比随倾斜坡角的增大呈幂函数增大,且在岩石完整性较差时,极限嵌入比随岩体内摩擦角的增大而显著增大;当嵌入比小于极限嵌入比时,桩端承载力系数随倾斜坡角的增大近似线性减小,需考虑岩面倾角对桩基承载力的影响。

关键词：桩端极限承载力修正Mohr-Coulomb准则浅嵌岩桩倾斜基岩极限嵌入比

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初始剪应力与加荷速率耦合作用下饱和软黏土强度特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2008年第A02期27卷 3321-3327页

作者：王军蔡袁强温州大学建筑与土木工程学院浙江温州325035 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310027

对杭州饱和软黏土的不排水三轴压缩试验的静力特性进行研究。重点分析加荷速率与初始剪应力的耦合作用对杭州软黏土静力特性的影响。研究结果表明:随着初始剪应力的增加,土样的总强度增加,但抗剪强度减少;初始剪应力为60kPa时,衰减幅度... 详细信息

对杭州饱和软黏土的不排水三轴压缩试验的静力特性进行研究。重点分析加荷速率与初始剪应力的耦合作用对杭州软黏土静力特性的影响。研究结果表明:随着初始剪应力的增加,土样的总强度增加,但抗剪强度减少;初始剪应力为60kPa时,衰减幅度可达60%;土样的孔隙水压力表现为降低的趋势,初始剪应力为60kPa时,衰减幅度可达50%。随着加荷速率的增加,土样的强度有所提高;孔隙水压力随之降低。当不存在初始剪应力时,应力–应变关系表现为硬化型曲线;当存在初始剪应力时,随着初始剪应力的增加,应力–应变关系曲线向软化型曲线发展。通过引入量纲一的峰值剪应力参数s与峰值孔隙水压力参数ΔP对加荷速率与初始剪应力耦合作用下土体的峰值强度与孔隙水压力变化规律进行描述。该参数综合反映了初始剪应力与有效围压的影响。归一化后的结果表明:随着量纲一的应变率增加,s增加,ΔP减少。在半对数坐标下,s,ΔP分别与量纲一的应变率呈直线关系,并且随着初始剪应力的增加,s与ΔP变化并不显著。

关键词：土力学初始剪应力加荷速率孔隙水压力强度

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循环荷载作用下饱和软黏土应变累积模型研究

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岩石力学与工程学报 2008年第2期27卷 331-338页

作者：王军蔡袁强温州大学建筑与土木工程学院浙江温州325035

通过对杭州饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验,研究循环应力比、振动频率、超固结比及固结比对累积塑性应变对饱和软黏土循环软化特性的影响。试验结果表明,随着累积塑性应变的增加,软化指数减小;在循环初期,软化指数衰减缓慢;随着... 详细信息

通过对杭州饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验,研究循环应力比、振动频率、超固结比及固结比对累积塑性应变对饱和软黏土循环软化特性的影响。试验结果表明,随着累积塑性应变的增加,软化指数减小;在循环初期,软化指数衰减缓慢;随着累积塑性应变的逐渐增加,软化指数衰减显著,但当累积塑性应变达到一定时,软化指数未见明显衰减。随着循环应力比的增加,累积塑性应变增长加快,软化指数与累积塑性应变关系曲线显著右移;当振动频率较低时,随着振动频率增加,软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐左移;但当振动频率较高时,不同振动频率下软化指数与累积塑性应变关系曲线近似重合。随着超固结比的增加,曲线左移,软化指数与累积塑性应变关系曲线逐渐向右、向上移动。在试验的基础上通过引入综合影响参数对试验数据进行归一化,建立饱和软黏土累积塑性应变模型。通过将该模型引入到修正的Iwan模型,并对饱和软黏土的应力–应变关系进行描述,并得到了与实测值较吻合的结果,从而也证明所提出累积塑性应变模型的合理性。

关键词：土力学应变软化循环荷载累积塑性应变各向异性固结

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平面波作用下饱和地基表面刚性圆形基础的竖向振动分析

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岩石力学与工程学报 2010年第9期29卷 1922-1928页

作者：王鹏蔡袁强曾晨浙江大学软土与环境工程教育部重点实验室浙江杭州310058 温州大学建筑工程学院浙江温州325035

基于Biot波动方程,研究饱和地基表面刚性圆形基础在入射P1及SV波激励下的动力响应问题。为考虑地基与基础的相互作用以及基础对入射波的散射,引入辐射波场及刚体散射波场。将饱和地基视为Biot波动方程描述的饱和半空间,并假设土与基础... 详细信息

基于Biot波动方程,研究饱和地基表面刚性圆形基础在入射P1及SV波激励下的动力响应问题。为考虑地基与基础的相互作用以及基础对入射波的散射,引入辐射波场及刚体散射波场。将饱和地基视为Biot波动方程描述的饱和半空间,并假设土与基础紧密接触且接触面完全透水。运用Hankel积分变换求解土体控制方程,并结合地基与基础接触面的混合边值条件及基础的动力平衡方程,得到入射波作用下基础竖向振动振幅的表达式。最终通过数值算例分析入射波频率、入射角度、基础质量以及饱和土体渗透性等对基础竖向振动的影响。研究结果表明,当基础分别受P1及SV波作用时,两者之间的竖向振动特性有较大差异。

关键词：土力学竖向振动饱和土体入射波圆形基础

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饱和地基中埋置刚性圆柱基础的等效竖向动力刚度

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岩石力学与工程学报 2008年第2期27卷 361-367页

作者：蔡袁强胡秀青浙江大学软土与环境工程教育部重点实验室浙江杭州310027

运用Biot动力方程,考虑基础侧面和地基的相互作用,研究埋置于饱和地基中有质量的刚性圆柱基础在竖向简谐激振力作用下的动力响应问题。基底以上的土被视为由若干圆形极薄层组成的独立饱和层,基底以下的土视为饱和半空间,且不计上覆土层... 详细信息

运用Biot动力方程,考虑基础侧面和地基的相互作用,研究埋置于饱和地基中有质量的刚性圆柱基础在竖向简谐激振力作用下的动力响应问题。基底以上的土被视为由若干圆形极薄层组成的独立饱和层,基底以下的土视为饱和半空间,且不计上覆土层的覆盖效应。土与基础在四周及基底处紧密接触且接触面是完全透水的。采用Hankel积分变换并结合基础与地基接触面的混合边值条件,得到饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的表达式。为验证所获结果的正确性,计算地基为弹性土时埋置刚性圆柱基础的等效竖向动力刚度曲线,并与已有文献中的结果作对比。数值分析结果表明:量纲一的激振频率对饱和地基中刚性圆柱埋置基础的等效竖向动力刚度的实部和虚部值有很大影响;随着基础埋深的增加,等效竖向动力刚度的实部和虚部值线性增加;渗透系数对等效竖向动力刚度的影响较大,且随着量纲一的激振频率的增加,渗透系数对动力刚度的影响越来越明显。

关键词：土力学饱和地基竖向简谐激振力等效竖向动力刚度埋置基础

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“双一流”建设中我国地方高水平大学转型发展的若干思路——以浙江工业大学为例

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中国高教研究 2016年第10期 33-37页

作者：蔡袁强浙江工业大学校长教授浙江杭州310014

作为国家战略,"双一流"建设对我国高等教育的发展格局必将产生深远影响,对处于快速成长期的地方高水平大学的转型发展也将起到很强的推动作用。以浙江工业大学为例,深入分析"双一流"建设对我国地方高水平大学转型发展带来的机遇和挑战,... 详细信息

作为国家战略,"双一流"建设对我国高等教育的发展格局必将产生深远影响,对处于快速成长期的地方高水平大学的转型发展也将起到很强的推动作用。以浙江工业大学为例,深入分析"双一流"建设对我国地方高水平大学转型发展带来的机遇和挑战,认真研判存在的主要问题,并提出建设性的发展路径。

关键词： “双一流” 地方高水平大学转型发展

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双向激振循环荷载作用下饱和软黏土强度和变形特性研究

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岩石力学与工程学报 2008年第3期27卷 495-504页

作者：蔡袁强王军海钧浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310027 温州大学建筑与土木工程学院浙江温州325035

通过不排水循环三轴试验分别对单、双向激振下各向同性与各向异性固结的杭州软黏土的动力特性进行研究。研究结果表明,随着径向循环应力比的增加,循环应变幅与孔压幅值增加速度加快,导致土样在较小循环次数发生破坏。双向激振下,随着初... 详细信息

通过不排水循环三轴试验分别对单、双向激振下各向同性与各向异性固结的杭州软黏土的动力特性进行研究。研究结果表明,随着径向循环应力比的增加,循环应变幅与孔压幅值增加速度加快,导致土样在较小循环次数发生破坏。双向激振下,随着初始剪应力的增加,峰值孔压以及孔压幅值未见明显变化,这与单向激振的结果不同。双向激振下,饱和软黏土还存在着门槛径向循环应力比。当径向循环应力比小于该值时,双向激振循环荷载不能加速土体的破坏。随着径向循环应力比的增加,在半对数坐标下双向激振下饱和软黏土的转折应变近似线性增加,以该应变为破坏标准可得到双向激振下土体的动强度曲线。随着径向循环应力比的增加,土体的动强度降低。与单向激振循环荷载相比,双向激振下的动强度曲线更为陡峭,土体强度衰减更快。由此可知,在实际的抗震设计中,如果忽略双向振动对土体强度的影响,显然是不安全的。

关键词：土力学初始剪应力动强度孔压双向激振循环荷载

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