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基于统一强度理论的扰损围岩巷道脆塑性解答

岩土力学 2024年第5期45卷 1343-1355页

作者：张常光周渭徐灏赵帅孙珊珊长安大学建筑工程学院陕西西安710061 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

钻爆法施工常造成岩质巷道扰损区围岩性能劣化。针对扰损围岩、扰损外围岩的弹塑性状态下不同的扰损围岩巷道力学模型,采用统一强度理论、弹-脆-塑性模型和非关联流动法则,建立扰损围岩巷道有关应力、位移和塑性区半径的脆塑性解答,探... 详细信息

钻爆法施工常造成岩质巷道扰损区围岩性能劣化。针对扰损围岩、扰损外围岩的弹塑性状态下不同的扰损围岩巷道力学模型,采用统一强度理论、弹-脆-塑性模型和非关联流动法则,建立扰损围岩巷道有关应力、位移和塑性区半径的脆塑性解答,探讨巷道力学模型的转换路径及判定方法,并将结果进行对比、验证,获得各因素的影响规律。研究表明:提出的巷道脆塑性解答合理反映了中间主应力、围岩扰损范围和峰后强度、剪胀特性的综合影响,通过参数组合变换可退化为多种解答并得到正确性验证,具有重要的理论意义和应用前景;巷道力学模型判定与中间主应力、围岩扰损范围密切相关,显著影响巷道应力-位移分布和围岩特征曲线;支护压力和巷道稳定变形随着围岩峰后强度下降、剪胀特性参数增加而明显增大。

关键词：扰损围岩统一强度理论弹-脆-塑性模型剪胀特性围岩特征曲线

非对称破坏模式下临坡地基的Meyerhof承载力新解

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岩土工程学报 2024年第5期46卷 1077-1084页

作者：晏青赵均海张常光长安大学建筑工程学院陕西西安710061 山东理工大学建筑工程学院山东淄博255000

利用统一强度理论的平面应变强度方程,综合考虑中间主应力、基础至坡肩的水平距离、边坡高度和基底粗糙情况等因素,提出临坡地基坡面非对称破坏模式和坡底非对称破坏模式,继而建立条形基础下临坡地基新的Meyerhof承载力解答,给出具体应... 详细信息

利用统一强度理论的平面应变强度方程,综合考虑中间主应力、基础至坡肩的水平距离、边坡高度和基底粗糙情况等因素,提出临坡地基坡面非对称破坏模式和坡底非对称破坏模式,继而建立条形基础下临坡地基新的Meyerhof承载力解答,给出具体应用步骤并开展理论退化分析与对比验证。研究表明:考虑坡后土体强度贡献所提出的非对称破坏模式更符合临坡地基的实际破坏形态;所得临坡地基Meyerhof承载力解答与文献模型试验和数值模拟均吻合良好;中间主应力可明显提高临坡地基的承载力;临坡地基承载力随边坡高度增加先减小后恒定。研究结果合理反映了土体强度的中间主应力效应、破坏模式的非对称性以及基础旁侧土体强度等工程实际情况,对临坡地基优化设计具有一定的理论指导意义。

关键词：临坡地基地基承载力非对称破坏模式 Meyerhof理论统一强度理论

基于深度学习的隧道微震监测及岩爆预警技术与系统研究

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岩石力学与工程学报 2024年第5期43卷 1041-1063页

作者：李天斌许韦豪马春驰张航张彧轩代坤坤成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059 重庆市城市建设投资(集团)有限公司重庆400023

针对隧道工程建设中微震监测信息处理智能化不高、隧道三维可视化信息不全和隧道岩爆灾害预警难等亟待解决的问题,采用微震监测、深度学习和虚拟仿真技术,建立隧道微震信息自动一体化处理及岩爆智能预警技术体系与系统平台。提出基于双... 详细信息

针对隧道工程建设中微震监测信息处理智能化不高、隧道三维可视化信息不全和隧道岩爆灾害预警难等亟待解决的问题,采用微震监测、深度学习和虚拟仿真技术,建立隧道微震信息自动一体化处理及岩爆智能预警技术体系与系统平台。提出基于双模态特征提取的微震多分类模型,建立基于深度卷积编解码网络的波形降噪–到时拾取双任务模型以及基于引力搜索法的微震定位算法,实现隧道微震分类–降噪–拾取–定位–震源参数计算的自动、高效、准确处理;选取累积视体积和能量指数震源参数作为关键指标,建立基于LSTM多变种网络的微震参数平行序列预测模型和岩爆孕育阶段判识预警模型,实现岩爆当前–未来状态时效演化的预警。同时,基于三维可视化框架Cesium实现隧址地理信息、地质模型、隧道模型、灾害(微震)信息的集成与显示,形成微震信息采集模块、微震信息云处理模块、岩爆预测预警模块于一体的隧道微震监测与岩爆预警系统。将系统应用于峨汉高速公路大峡谷隧道岩爆灾害段,实现海量微震数据的自动、高效、准确处理,验证隧道微震信息自动一体化处理及岩爆智能预警技术体系的有效性。

关键词：岩石力学隧道微震监测岩爆预警深度学习虚拟仿真

基于时序InSAR与机器学习的大范围地面沉降预测方法

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地球科学 2024年第5期49卷 1736-1745页

作者：罗袆沅许强蒋亚楠孟冉蒲川豪成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学地球科学学院四川成都610059

地面沉降是由自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失,为预防这种累进性的缓变地质灾害,高效的大范围地面沉降预测显得尤为重要.现有的预测方法忽略了地面沉降的空间特征,且基于单点循环预测存在高耗时现象.针对上述问题,提出... 详细信息

地面沉降是由自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失,为预防这种累进性的缓变地质灾害,高效的大范围地面沉降预测显得尤为重要.现有的预测方法忽略了地面沉降的空间特征,且基于单点循环预测存在高耗时现象.针对上述问题,提出了一种基于时序InSAR与机器学习的大范围地面沉降预测方法.首先,利用SBAS-InSAR技术获取大范围的地面沉降时序信息;其次,采用经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)提取时序信息的空间模态及对应的主成分(principal components,PCs);最后,采用基于误差反馈的岭多项式神经网络(ridge polynomial neural network with error-output feedbacks,RPNN-EOF)模型训练与预测PCs,将预测结果重构回地面沉降时序.以延安新区2018年8月至2021年5月的84景Sentinel-1A数据为例,获取了新区的地面沉降时序.同时,EOF所提取的空间模态能清晰地表达整个新区的空间变化特征.预测结果显示,相较于传统点循环模式以及主流的时间序列预测方法,本文方法的均方根误差至少降低了22.7%,建模耗时至少降低了27.5%,因此该方法具有良好的实用性.

关键词：机器学习时间序列预测经验正交函数空间模态神经网络时序InSAR 地面沉降灾害

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非饱和土基坑抗隆起稳定性研究

岩土工程学报 2024年第8期46卷 1762-1767,1790页

作者：张常光隋建浩范家燊徐灏长安大学建筑工程学院陕西西安710061 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

鉴于基坑周围土体常处于非饱和状态以及挡墙位移多发生绕墙底RB模式转动,首先采用非饱和土双应力状态变量理论推导墙底条形基础单侧滑动的承载力与RB位移模式下墙-土整体下滑时的竖向抗滑力,继而基于极限平衡法提出均布/线性吸力下非饱... 详细信息

鉴于基坑周围土体常处于非饱和状态以及挡墙位移多发生绕墙底RB模式转动,首先采用非饱和土双应力状态变量理论推导墙底条形基础单侧滑动的承载力与RB位移模式下墙-土整体下滑时的竖向抗滑力,继而基于极限平衡法提出均布/线性吸力下非饱和土基坑抗隆起安全系数的求解过程,最后对比文献理论解答进行基坑工程实例应用与验证和挡墙位移模式探讨。研究表明:本文基坑抗隆起安全系数能反映土体非饱和特性与挡墙RB位移模式,可自然退化为饱和土结果,并得到文献地基承载力模式解答和极限上限法解答的合理性验证;挡墙RB位移模式下的竖向抗滑力小于静止状态下的,对应的基坑抗隆起安全系数亦然;非饱和土基坑若按忽略非饱和强度特性的饱和土基坑简化计算,得到的基坑抗隆起安全系数偏于保守。

关键词：基坑抗隆起非饱和土竖向抗滑力基质吸力

青川刨地里地震滑坡发育特征及其成因机制探讨

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地震学报 2024年第3期46卷 514-525页

作者：李均益罗永红周赞南凯成都理工大学环境与土木工程学院成都610059 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

以“5·12”汶川地震诱发的青川县刨地里滑坡为例,现场调查了滑坡的地质特征,并基于离散元软件(UDEC)分析了1号滑坡动力响应及变形破坏过程,探讨了滑坡的成因机制。现场调查表明,刨地里1号滑坡具有近水平“上硬下软”的地层结构,其中石... 详细信息

以“5·12”汶川地震诱发的青川县刨地里滑坡为例,现场调查了滑坡的地质特征,并基于离散元软件(UDEC)分析了1号滑坡动力响应及变形破坏过程,探讨了滑坡的成因机制。现场调查表明,刨地里1号滑坡具有近水平“上硬下软”的地层结构,其中石坎断层穿过了滑坡后缘;滑坡堆积体的岩性分带特征表明,刨地里1号滑坡下部千枚岩先于上部硅质岩被破坏,且破坏时间早于2号和3号滑坡;数值模拟研究揭示,峰值加速度放大效应在断层带附近的千枚岩内最强,其放大系数达6.79,导致下层千枚岩首先沿陡倾面产生拉裂破坏,随后上层硅质岩体产生拉裂破坏,结果与现场调查堆积物特征较吻合;断层和上硬下软的地层结构对刨地里滑坡动力响应、变形及破坏起到了控制作用。该研究可为上硬下软且含断层的地震滑坡的评价提供参考。

关键词： “5·12”汶川地震地震滑坡上硬下软地层石坎断层成因机制

粗粒土力学特性的大型三轴试验及离散元—有限元耦合模拟

同方期刊数据库博看期刊评论

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 291-302页

作者：刘重宏巨能攀周新许烈地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059

本文旨在探究粗粒土的力学特性,并揭示细观力学组构与宏观变形特征之间的内在关系。综合室内大型三轴试验及离散元—有限元耦合技术,建立还原大粒径块石含量及形状的粗粒土三维数值模型,基于柔性围压加载,考虑Rigid Block刚性块优化块... 详细信息

本文旨在探究粗粒土的力学特性,并揭示细观力学组构与宏观变形特征之间的内在关系。综合室内大型三轴试验及离散元—有限元耦合技术,建立还原大粒径块石含量及形状的粗粒土三维数值模型,基于柔性围压加载,考虑Rigid Block刚性块优化块石的细观模型,采用PFC程序对粗粒土试样开展了大型三轴试验数值模拟研究,分析粗粒土试样的宏观变形特征及细观力学组构特性。试验研究表明:该试样呈现出应变强化效应,在围压柔性加载下,试样侧向鼓胀变形,试样中部发育“X”形剪切带,竖直方向接触力链逐渐加强,呈现贯通趋势。结合宏观变形特征和细观力学组构综合分析,发现试样在竖直方向由压缩引发的变形程度较试样径向方向由剪切破坏所引发的变形程度更为显著,且竖直各向异性变化程度大于水平各向异性变化程度,这表明细观力学组构与宏观变形特征的变化趋势具有明显的一致性。

关键词：三轴试验粗粒土离散元—有限元耦合细观组构

柱脚设角钢的高强钢棒混凝土方柱抗震性能研究

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世界地震工程 2024年第2期40卷 65-77页

作者：蔡佳芮郑达赵华汪素停魏丞瑾地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059

以低粘高强钢棒作为主筋的混凝土柱,能在直至大变形阶段均具有稳定增长的承载力和较小的残余变形,有良好的自复位性能,但耗能能力较延性柱弱。该研究在高强钢棒混凝土方柱的柱脚配置角钢,在保证高强钢棒混凝土柱良好自复位性能的基础上... 详细信息

以低粘高强钢棒作为主筋的混凝土柱,能在直至大变形阶段均具有稳定增长的承载力和较小的残余变形,有良好的自复位性能,但耗能能力较延性柱弱。该研究在高强钢棒混凝土方柱的柱脚配置角钢,在保证高强钢棒混凝土柱良好自复位性能的基础上提高其水平承载力和耗能能力。设计并制作了4根柱脚配置角钢和1根无角钢的高强钢棒混凝土方柱,进行低周往复加载试验,研究柱脚有无角钢、角钢厚度和轴压比、剪跨比对柱水平承载力、残余变形和耗能能力的影响。试验结果表明:所有高强钢棒柱加载直至位移角4%仍保持持续增长的承载力,加载位移角为2%和4%时的残余位移角分别在0.5%和1%以内,构件可修复概率分别能达100%和50%;与无角钢柱相比,相同轴压比的柱脚配置角钢的混凝土柱受弯承载力提升率达47%,单循环耗能提升最大达94%,累积耗能提升达24%;随着剪跨比的增加,试验柱的承载力下降;随角钢厚度的增大,承载力提升率增大,而耗能提升率减小。

关键词：角钢高强钢棒残余变形自复位能力耗能能力

2023年积石山Ms6.2级地震InSAR同震形变探测与断层滑动分布反演

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 22-32,75页

作者：李雨森李为乐许强许善淼王运生地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059 应急管理部滑坡灾害风险预警与防控实验室成都610059

2023年12月18日,甘肃省临夏回族自治州积石山县发生了Ms6.2级地震,地震灾害损失显著高于同震级地震,查明其同震形变场与断层滑动分布特征,有助于揭示此次地震灾害损失严重的原因。利用Sentinel-1卫星升、降轨雷达影像,采用合成孔径雷达... 详细信息

2023年12月18日,甘肃省临夏回族自治州积石山县发生了Ms6.2级地震,地震灾害损失显著高于同震级地震,查明其同震形变场与断层滑动分布特征,有助于揭示此次地震灾害损失严重的原因。利用Sentinel-1卫星升、降轨雷达影像,采用合成孔径雷达干涉技术获取了本次地震的同震形变场,进而基于Okada弹性位错模型,确定了本次地震的震源参数,并基于分布式滑动模型反演了本次地震断层面上的滑动分布。结果表明,积石山地震为逆冲型地震,升、降轨同震形变场沿视线向最大形变量分别为7.1 cm和7.8 cm,断层最大滑动量为0.31 m,主要集中在地下0~8 km。与2019年6月17日四川长宁Ms 6.0级地震对比发现,长宁地震地表最大形变量为8 cm,断层最大滑动量为0.38 m,均大于积石山地震,推测积石山地震灾害损失严重的主要原因为震区居民房屋相对集中、房屋抗震性能差和黄土区场地地震波放大效应等。

关键词：积石山地震合成孔径雷达干涉测量同震形变断层滑动震源机制反演