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基于三轴不排水有效应力路径的结构性剑桥模型的修正研究

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岩土工程学报 2025年第1期47卷 115-124页

作者：加瑞李逸群雷华阳姜宇轩天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先,基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型... 详细信息

室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先,基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型进行了两点改进:(1)对附加孔隙比Δe的计算公式进行了修正,可以准确模拟结构性黏土超过临界状态线后的有效应力路径;(2)考虑了屈服面内的塑性即亚屈服特性,可以较好地模拟屈服面内的有效应力路径然后,利用修正结构性剑桥(MSCC)模型对结构性黏土的侧限压缩试验、三轴固结不排水和三轴固结排水试验进行了模拟计算,并与试验结果和SCC模型的计算结果进行了对比分析,结果表明MSCC模型可以更好地模拟结构性黏土的三轴不排水有效应力路径以及侧限压缩和三轴固结排水试验的应力应变曲线。最后,对MSCC模型中的参数β(屈服面内塑性变形参数)、p'_(yi)(初始结构屈服应力)、Δe_i(初始附加孔隙比)、b(结构破损速率)、γ(剪切引起结构破损的参数)和ω(反映结构性对塑性流动准则的影响)进行了参数敏感性分析,结果表明参数β影响结构性黏土屈服面内的有效应力路径,参数p'_(yi)影响峰值强度,参数Δe_i影响残余强度,参数b和γ影响峰值后的强度衰减速率,参数ω影响强度开始衰减时的偏应变大小。

关键词：结构性黏土结构性剑桥模型有效应力路径亚屈服附加孔隙比

教育建筑中的“四合”设计策略——天津大学新校区机械工程学院

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新建筑 2019年第4期 56-59页

作者：宋睿琦顾志宏胡一可天津大学建筑学院天津300072 天津大学建筑设计研究院天津300073

阐述天津大学新校区机械工程学院组团的创作思路,探讨机械工程学院作为教育建筑兼具工业建筑的设计特点,以及设计过程中的重点、难点,提出"四合"设计策略,即交通联合、尺度弥合、功能复合、空间整合。设计创造出一个既具整体性又有趣味... 详细信息

阐述天津大学新校区机械工程学院组团的创作思路,探讨机械工程学院作为教育建筑兼具工业建筑的设计特点,以及设计过程中的重点、难点,提出"四合"设计策略,即交通联合、尺度弥合、功能复合、空间整合。设计创造出一个既具整体性又有趣味性的教育建筑组群,以及尺度宜人、交流顺畅的校园建筑空间。探讨空间营造的作用,以期对今后高校教育建筑设计提供参考。

关键词：教育建筑工业建筑特点机械工程学院空间营造四合设计策略

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基于新型协同转动六节点三边形壳单元的多体动力学计算理论

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计算力学学报 2025年

作者：孙文浩李忠学浙江大学建筑工程学院

基于新型协同转动六节点三边形壳单元理论以及能量动量守恒算法，发展了一种针对光滑壳结构的非线性多体动力学计算理论。在协同转动框架中，将局部坐标系固结于单元，跟随单元一同进行刚体位移（包括平动和转动）。在由整体节点变量计... 详细信息

基于新型协同转动六节点三边形壳单元理论以及能量动量守恒算法，发展了一种针对光滑壳结构的非线性多体动力学计算理论。在协同转动框架中，将局部坐标系固结于单元，跟随单元一同进行刚体位移（包括平动和转动）。在由整体节点变量计算局部节点变量时，对单元的刚体转动进行扣除，在计算由局部坐标系到整体坐标系的转换矩阵时，再对刚体转动进行考虑，通过这种处理，可以将原本仅适用于小变形问题的线性单元应用于大变形问题的求解。在单元中引入了可以直接进行叠加更新的矢量型转动变量，能够通过能量泛函对节点变量的二阶偏微分求得单元切线刚度矩阵，且偏微分的次序可以互换，因而在局部及整体坐标系下均得到了对称的单元切线刚度矩阵。最后，对几个板壳算例进行了分析，并将结果与其他学者的实验数据进行对比，检验了该计算理论的计算精度、可靠性及数值稳定性。

关键词：多体动力学三边形壳单元矢量型转动变量协同转动法能量动量守恒算法

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基于时频卷积神经网络的供水管道漏损识别

浙江大学学报(工学版) 2025年

作者：赖凌轩柳景青周一粟李秀娟浙江大学建筑工程学院

现有供水管道漏损检测研究不能判断漏损压力，为此依托全尺寸管网漏损中试实验平台采集管道声信号，提出基于窗参数优化的短时傅里叶变换和卷积神经网络的供水管道漏损压力识别模型.对于相同面积、不同形状的漏口，采用短时傅里叶变换... 详细信息

现有供水管道漏损检测研究不能判断漏损压力，为此依托全尺寸管网漏损中试实验平台采集管道声信号，提出基于窗参数优化的短时傅里叶变换和卷积神经网络的供水管道漏损压力识别模型.对于相同面积、不同形状的漏口，采用短时傅里叶变换处理声信号，得到包含三压力水平下漏损特征的二维时频谱图，作为卷积神经网络的输入.在窗参数和网络超参数优化的基础上，构建漏损压力识别模型.实验结果表明：所提模型总体识别准确率为95.2%，高、中、低压漏损工况识别准确率为93.5%、92.9%、92.4%；相比传统机器学习模型，所提模型识别漏损和压力准确率更高，可用于实际供水管网的漏损压力识别.

关键词：供水管道漏损压力识别声信号监测短时傅里叶变换卷积神经网络窗参数优化

菱镁矿尾矿粉联合EICP加固粉土的试验研究

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中国有色金属学报 2025年

作者：原华丁仕兵朱紫琪左可成韩智光朱想河南大学建筑工程学院

本文提出一种利用废弃菱镁矿尾矿粉改良脲酶诱导碳酸盐沉淀（EICP）胶结粉土的方法。通过试样尺度的宏观测试和基于扫描电子显微镜及X射线衍射仪的微观测试，分析不同菱镁矿尾矿粉掺量和固化时间时固化土体的力学性能、成分组成、微观... 详细信息

本文提出一种利用废弃菱镁矿尾矿粉改良脲酶诱导碳酸盐沉淀（EICP）胶结粉土的方法。通过试样尺度的宏观测试和基于扫描电子显微镜及X射线衍射仪的微观测试，分析不同菱镁矿尾矿粉掺量和固化时间时固化土体的力学性能、成分组成、微观结构及作用机理。发现掺入菱镁矿尾矿粉后，EICP处理土体的无侧限抗压强度（UCS）、黏聚力c、内摩擦角φ和碳酸钙含量（CCC）较常规EICP，约分别提高14.22%～56.86%、27.42%～59.68%、0.882%～10.29%和6.79%～14.71%。从UCS、c、φ、和CCC最高且刚度和韧性较好的角度考虑，菱镁矿尾矿粉最佳掺量宜为12%。UCS、c和φ的提高，不仅归因于CCC的增大，主要源于所沉淀碳酸钙晶体结构的优化。加入菱镁矿尾矿粉后除常规EICP中的化学反应外，Ca2+与MgCO3反应析出CaCO3和Mg2+，Mg2+强化了CO32-与Ca2+的反应，提高了碳酸钙沉淀比率和总的沉淀量，促使文石和方解石的生成，增强了粉土的力学特性。

关键词：脲酶诱导碳酸盐沉淀菱镁矿固化效果晶体结构微观机制

盾构下穿高铁隧道力学解析模型及随机分析方法

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吉林大学学报(工学版) 2025年

作者：费瑞振彭立敏施成华王祖贤张继清张天奇中南大学土木工程学院中国铁路设计集团有限公司天津大学建筑工程学院

本文构建了一种可考虑地层变异性的盾构隧道下穿高铁隧道力学模型，可用于分析盾构下穿引起高铁隧道纵向附加响应的随机性。依托工程案例，验证了模型准确性，研究结果表明：（1）随机分析不仅可以捕捉盾构隧道下穿引起的既有高铁隧道... 详细信息

本文构建了一种可考虑地层变异性的盾构隧道下穿高铁隧道力学模型，可用于分析盾构下穿引起高铁隧道纵向附加响应的随机性。依托工程案例，验证了模型准确性，研究结果表明：（1）随机分析不仅可以捕捉盾构隧道下穿引起的既有高铁隧道纵向响应特征，还能给出高铁隧道附加响应的包络范围，能更为客观的评价新建盾构下穿施工的影响；（2）盾构下穿引起高铁隧道纵向弯矩和剪力极值的统计特征，满足“确定性结果<随机计算均值<随机计算95%分位数”的关系，基本服从正态分布，与地基刚度的概率分布类型一致；（3）随机分析结果不仅可以反映高铁隧道附加响应的分布规律，还能提供最大变形等关键评价指标的分布范围及其概率特征，有利于提高评价结果可靠性。

关键词：隧道工程盾构下穿力学解析模型随机分析方法

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基于挡墙平动的主动土压力计算方法研究

工程力学 2025年

作者：干飞郑刚姜志恒周海祚黄彦森李美霖李亚林刘宁贵州大学土木工程学院天津大学建筑工程学院贵州中岩科技发展有限公司

挡土墙的变形是影响土压力大小及分布的重要因素，该文在库仑土压力理论方法基础上，考虑破裂面上的变形、应力状态的不共步力学行为特征，采用双曲力学模型描述土体的力学特性，基于楔形体的静力平衡建立了引入挡墙变形的土压力计算方... 详细信息

挡土墙的变形是影响土压力大小及分布的重要因素，该文在库仑土压力理论方法基础上，考虑破裂面上的变形、应力状态的不共步力学行为特征，采用双曲力学模型描述土体的力学特性，基于楔形体的静力平衡建立了引入挡墙变形的土压力计算方法。分析了砂土和黏性土土压力随挡墙变形的演化特征，砂土土压力随着挡墙变形的增加先急剧减小后缓慢趋于恒定值，挡墙变形Λ为(1‰～5‰)H时，砂土破裂面上大部分区域进入破坏后区的应力状态，土压力随变形的变化较小，取该变形值对应的土压力为主动土压力是合理的，黏性土土压力随着挡墙变形的增加先急剧减小后增大，最后达到恒定的土压力值，针对黏性土按照峰值应力强度库仑理论进行挡土墙的设计是偏危险的，应根据实际设计变形值或满足变形长度破坏率为95%的变形值对应的土压力值进行挡土墙的设计。将该文计算结果与库仑土压力进行对比得到一致的结果，只是对应的挡墙变形量不同。该方法可为挡墙变形的土压力计算提供参考。

关键词：挡土墙变形主动土压力临界变形峰值应力

输电杆塔新型涨壳式锚杆抗拔特性室内试验研究

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建筑结构 2025年

作者：陈宣健陈峰苏文祥郭林温州大学建筑工程学院

普通岩石锚杆在超过临界锚固长度后再增加锚固长度不能有效提高锚杆的抗拔承载力。为此，自主设计了一种新型涨壳式锚杆，该锚杆在尾部增设一个涨壳头，可有效改善锚杆的抗拔承载性能，并对其进行室内拉拔试验。研究了涨壳式锚杆荷载传... 详细信息

普通岩石锚杆在超过临界锚固长度后再增加锚固长度不能有效提高锚杆的抗拔承载力。为此，自主设计了一种新型涨壳式锚杆，该锚杆在尾部增设一个涨壳头，可有效改善锚杆的抗拔承载性能，并对其进行室内拉拔试验。研究了涨壳式锚杆荷载传递机理，并提出涨壳式锚杆抗拔承载力计算方法。通过试验发现，涨壳式锚杆改变了锚杆的破坏模式，有效改善了锚杆的抗拔性能。拉拔试验结果表明，相比于普通锚杆，涨壳式锚杆极限抗拔承载力更高，只需较小的锚固长度就能达到较高水平的抗拔承载力。

关键词：岩石锚杆抗拔试验涨壳式锚杆抗拔承载力

盾构隧道施工扰动对隧道与车站地震响应的影响分析

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地震工程学报 2025年第1期47卷 69-81页

作者：加瑞杨岗郑刚李青茁许敬明天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

盾构隧道施工扰动会改变隧道周围土体的应力状态和力学性质,从而影响隧道与车站后期的地震响应。通过数值模拟,分析不同程度的应力状态改变和剪切模量衰减对地震时隧道周围土体、管片结构以及车站结构地震响应的影响。结果表明:(1)应力... 详细信息

盾构隧道施工扰动会改变隧道周围土体的应力状态和力学性质,从而影响隧道与车站后期的地震响应。通过数值模拟,分析不同程度的应力状态改变和剪切模量衰减对地震时隧道周围土体、管片结构以及车站结构地震响应的影响。结果表明:(1)应力状态改变程度越大(地层应力释放率越大),隧道周围土体的初始剪应力越大,隧道底部土体的剪应变越大,超静孔隙水压力越大;同时,地震引起的管片弯矩和轴力越大(应力释放率30%时地震引起的左拱肩峰值管片弯矩和轴力增量分别是应力释放率10%时的165%和527%),车站侧墙和柱的相对水平位移越大。(2)剪切模量衰减程度越大,隧道周围土体的剪切模量越小,隧道周围土体越软,隧道底部土体的剪应变越大,超静孔隙水压力越大;同时,地震引起的管片弯矩和轴力越小(模量衰减大时地震引起的左拱肩峰值管片弯矩和轴力增量分别是模量无衰减时的67%和40%),车站侧墙和柱的相对水平位移越小。因此,盾构隧道的施工扰动程度对后期隧道与车站的地震响应有明显影响,在隧道与车站的抗震设计时应考虑盾构隧道前期施工对周围土体应力状态及力学性质改变的影响。

关键词：盾构隧道施工扰动应力状态模量衰减地震响应

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