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环境因子组合和负样本选取策略对花岗岩区崩岗易发性评价的影响

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农业工程学报 2024年第1期40卷 191-200页

作者：郭飞蒋广辉黄晓虎王秀娟夏栋陈洋李小伟三峡库区地质灾害教育部重点实验室宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院宜昌443002 三峡大学水利与环境学院宜昌443002 广东海洋大学电子与信息工程学院湛江524000 中南冶金地质研究所宜昌443003

不同环境因子组合和负样本选取策略对崩岗易发性评价结果存在较多不确定性。为探究其对评价结果的影响,该研究以江西省兴国县花岗岩区为例,利用地理探测器探测17个环境因子的统计量q值,根据累计q值百分比大小依次选择4、7、10和17个环... 详细信息

不同环境因子组合和负样本选取策略对崩岗易发性评价结果存在较多不确定性。为探究其对评价结果的影响,该研究以江西省兴国县花岗岩区为例,利用地理探测器探测17个环境因子的统计量q值,根据累计q值百分比大小依次选择4、7、10和17个环境因子进行组合;利用单随机欠采样、频率比法及改进频率比法等负样本选取策略构建与正样本等量的负样本数据集;采用随机森林模型进行易发性评价,并对评价结果进行对比分析。结果表明:1)3种负样本选取策略下的模型精度随着因子数量的增加先下降再上升,考虑4个环境因子的模型AUC(area under curve)值分别为0.729、0.909和0.909,较最优环境因子组合仅相差0.020~0.038,说明考虑主控环境因子,即可得到较为理想的精度;2)通过频率比法选取的负样本数据集更具合理性;3)研究区内高和极高易发区主要分布在兴国县西南部,而极低易发区主要分布在兴国县北部及东部,这与实际情况较吻合。该研究通过探究不同环境因子组合和负样本选取策略对崩岗易发性评价的影响,可为花岗岩区崩岗的防灾减灾提供科学依据。

关键词：易发性随机森林崩岗地理探测器环境因子组合负样本选取策略

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降雨型堆积层滑坡中长期预报中前期有效降雨量计算方法研究

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应用基础与工程科学学报 2024年

作者：黄晓虎董雨休易武郭飞黄海峰湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站三峡大学土木与建筑学院三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学)

降雨阈值是降雨型堆积层滑坡进行预警预报的关键性指标之一。合理的有效降雨量计算方法是获取精确降雨阈值的重要手段，也是进行准确预警预报的前提。本文选取徐洼滑坡、王家坡滑坡、谭家湾滑坡以及土地湾滑坡为研究对象，分别代表小型... 详细信息

降雨阈值是降雨型堆积层滑坡进行预警预报的关键性指标之一。合理的有效降雨量计算方法是获取精确降雨阈值的重要手段，也是进行准确预警预报的前提。本文选取徐洼滑坡、王家坡滑坡、谭家湾滑坡以及土地湾滑坡为研究对象，分别代表小型、中型、大型、特大型降雨型堆积层滑坡。首先分析降雨作用下降雨型堆积层滑坡的变形特征。然后，引入“一个降雨过程”统一影响滑坡变形的降雨过程，结合“位移速率影响度”概念，设计一套前期有效降雨量计算方法，并与传统的前期有效降雨量计算方法进行对比验证。结果表明：（1）小型、中型、大型、特大型的降雨型堆积层滑坡的变形与降雨过程密切相关，进入蠕动变形阶段后，滑坡的累积位移曲线存在明显的“阶跃”特征；（2）降雨型堆积层滑坡位移速率存在“滞后衰减”现象，单体滑坡的“滞后衰减”时间T近似为一个固定值，并与滑坡的稳定性演化特征基本吻合；（3）结合“一个降雨过程”和“位移速率影响度”建立的考虑“滞后衰减”的前期有效降雨量计算方法与滑坡变形持续时间和滑坡变形速率的契合度较好，在滑坡的预警过程中存在明显的优势。

关键词：降雨型堆积层滑坡滑坡预报前期有效降雨量滞后衰减

热湿循环作用下节理砂岩重复剪切力学特性及本构模型

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岩土工程学报 2024年

作者：张景昱詹润禾邓华锋李建林王文东宛良朋三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室中国长江电力股份有限公司中国三峡建设有限管理公司

乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内，其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外，还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩... 详细信息

乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内，其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外，还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩体的损伤劣化特性，在前期水-岩作用的研究基础上，以乌东德库区典型岸坡节理砂岩为研究对象，开展了热湿循环作用下节理砂岩重复剪切试验，分析了节理岩体的剪切力学特性劣化规律和劣化机理，并分段建立了考虑热湿循环作用损伤的节理砂岩剪切本构模型。研究表明：(1)在热湿循环以及重复剪切作用下，节理砂岩的抗剪强度、剪切刚度、剪切重点剪胀值和屈服点剪切位移均呈现“快-缓-稳”的劣化趋势，其中在前3个循环周期内劣化幅度显著，劣化占比近70%,3到8个循环周期内劣化速率放缓，8个循环周期后劣化速率趋稳；(2)相比于干湿循环，热湿循环对岩石孔隙度和纵波波速的影响更大，且岩石颗粒间的连接作用在较高温度的影响下更易遭受破坏；(3)根据剪切应力-剪切位移曲线特征，建立了以Goodman模型和Clough-Duncan双曲线模型分段修正描述的本构模型，模型曲线与试验结果能够较好吻合。研究成果及方法可为干热河谷水库岩质岸坡消落带稳定分析提供参考。

关键词：干热河谷水库消落带热湿循环节理岩体劣化效应

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干热河谷岸坡消落带砂岩节理劣化机制研究

岩石力学与工程学报 2024年

作者：邓华锋肖瑶李建林王文东张景昱宛良朋王团乐三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室中国三峡建设管理有限公司长江三峡勘测研究院有限公司(武汉)

乌东德库区处于干热河谷区域，在库水位周期性升降变化条件下，消落带岩体处于热湿循环作用状态。为研究热湿循环作用下节理岩体的损伤演化机制，设计进行了砂岩节理热湿循环和重复剪切次序作用试验，分析砂岩节理的剪切性能、节理面形... 详细信息

乌东德库区处于干热河谷区域，在库水位周期性升降变化条件下，消落带岩体处于热湿循环作用状态。为研究热湿循环作用下节理岩体的损伤演化机制，设计进行了砂岩节理热湿循环和重复剪切次序作用试验，分析砂岩节理的剪切性能、节理面形貌特征及能量参数的演化规律。研究结果表明：(1)在12个热湿循环周期内，砂岩节理面的剪切力学参数和形貌参数均呈先快速降低后缓慢趋稳的劣化规律，其中前3个周期各参数劣化幅度明显较大，而后劣化趋势逐渐变缓，并在8个周期后趋于稳定；(2)随着热湿循环周期的增加，砂岩节理在剪切过程中的总能量和耗散能逐渐减小，其变化趋势与力学参数一致，比较而言弹性能变化相对较小，耗散能变化趋势明显；(3)热湿循环作用下砂岩节理剪切性能的损伤机制包括三方面：一是热湿循环对岩壁强度和节理面形貌的损伤作用，二是重复剪切作用对节理面形貌的改变和岩壁一定深度范围内岩体的损伤作用，三是热湿循环和重复剪切次序作用对节理面损伤的相互促进作用。相关研究方法和结果可为干热河谷区域库岸边坡消落带岩体节理的热湿循环损伤劣化分析提供较好的参考。

关键词：岩石力学消落带热湿循环剪切性能能量演化劣化机制

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酸蚀作用下灰岩抗拉特性及化学损伤机制研究

工程地质学报 2024年

作者：骆祚森赵凌云曹旭张雄邓华锋三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 三峡大学土木与建筑学院重庆川东南工程勘察设计院有限公司

为探究酸性环境对灰岩抗拉特性的影响及化学损伤机制，开展了灰岩在pH=2，6，7溶液中的浸泡试验。采用高精度pH计滴定法，测试浸泡过程中溶液pH值和Ca2+浓度变化规律；通过巴西劈裂试验，分析不同浸泡阶段灰岩抗拉强度的变化规律；基于... 详细信息

为探究酸性环境对灰岩抗拉特性的影响及化学损伤机制，开展了灰岩在pH=2，6，7溶液中的浸泡试验。采用高精度pH计滴定法，测试浸泡过程中溶液pH值和Ca2+浓度变化规律；通过巴西劈裂试验，分析不同浸泡阶段灰岩抗拉强度的变化规律；基于核磁共振和电镜扫描技术，获取不同浸泡阶段试样细观孔隙特征和微观结构特征的变化规律。结果表明：(1)灰岩在酸岩反应阶段(0～15 d)溶解较剧烈，抗拉强度劣化较快，水解反应阶段(15～60 d)溶解较慢，抗拉强度劣化较缓。(2)酸蚀作用对灰岩宏-细-微观层面均造成了不同的影响，表现为宏观抗拉强度的降低、细观孔隙度增大和微观结构溶蚀现象加剧。(3)抗拉强度、孔隙度和分形维数与损伤变量均具有良好的线性关系，且化学损伤对抗拉强度、孔隙度和分形维数的劣化程度规律不同。(4)酸蚀作用下灰岩破坏形式较为统一，主要平行于加载方向沿试样中部拉裂破坏，但试样的裂纹起点和裂纹形态随化学损伤程度的增加有所不同。研究成果可为相关岩体工程的稳定性评价和灾害预测提供理论依据。

关键词：岩石力学灰岩抗拉强度细微观结构化学损伤

联合InSAR与神经网络的范家坪滑坡形变监测及预测研究

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水文地质工程地质 2024年

作者：徐文正卢书强林振周王敏三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站

目前，传统滑坡地表形变监测手段仍存在监测范围小、复杂地形信息获取难度高、经济成本投入量大等缺点，且大型复杂滑坡变形时间序列的非线性、不确定性变化特征也一直是滑坡形变监测及预测研究中亟待解决的难题。将三峡库区范家坪滑坡... 详细信息

目前，传统滑坡地表形变监测手段仍存在监测范围小、复杂地形信息获取难度高、经济成本投入量大等缺点，且大型复杂滑坡变形时间序列的非线性、不确定性变化特征也一直是滑坡形变监测及预测研究中亟待解决的难题。将三峡库区范家坪滑坡作为研究对象，利用短基线集（The Small BAseline Subset InSAR,SBAS-InSAR）技术结合地表GPS监测数据进行滑坡形变监测，基于SBAS-InSAR时间序列数据及长短时记忆网络（Long Short Term Memory,LSTM）开展滑坡形变预测研究。结果表明：研究时段内，范家坪滑坡SBAS-InSAR形变监测结果与地表GPS监测数据所反映出的形变区域及形变量级基本保持一致，与现场调查情况相吻合；范家坪滑坡在不同高程段，其位移变形并非总是表现出受浮托减重效应影响，当库水位低于160m左右时，渗流压力占主导作用，水位下降阶段的位移变形总体明显大于水位上升阶段，库水位下降速率对范家坪滑坡的位移变形产生重要影响，且木鱼包滑坡区相较于谭家河滑坡区对库水位下降速率的变形响应更为强烈（注：根据滑坡蠕滑方向及变形响应规律将范家坪滑坡进一步划分为木鱼包滑坡区及谭家河滑坡区）；将LSTM神经网络模型与传统神经网络模型的预测结果进行效果对比、置信区间估计及相关性检验，结果显示，LSTM神经网络模型的预测结果始终保持较高的预测精度，预测效果最佳，验证了该方法能够为三峡库区地质灾害防治提供重要的数据参考和信息支撑。

关键词： SBAS-InSAR LSTM神经网络深度学习滑坡监测滑坡预测范家坪滑坡三峡库区

冬季运行能量桩热力响应及系统性能监测与评价

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1309-1317页

作者：孔纲强陈玉杨庆三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

以湖北宜昌地区25 m~2的建筑房间冬季供暖需求为应用场景,构建由能量桩、集分水器、热泵机组、循环水泵等组成的地源热泵系统,分析建筑房间实际冬季供暖需求条件下,能量桩系统持续或间歇运行对能量桩热力响应及系统性能的影响规律,并开... 详细信息

以湖北宜昌地区25 m~2的建筑房间冬季供暖需求为应用场景,构建由能量桩、集分水器、热泵机组、循环水泵等组成的地源热泵系统,分析建筑房间实际冬季供暖需求条件下,能量桩系统持续或间歇运行对能量桩热力响应及系统性能的影响规律,并开展传统钻孔埋管地源热泵系统试验和空气源热泵系统试验进行对比分析。着重探讨实际运行条件下能量桩热力响应特性与传统TPT或TRT试验条件下获得结果之间的异同点,监测能量桩系统的供暖效果、能效比(COP)。持续运行试验对应桩顶出现最大温度降低值3.78℃及最大约束拉应力0.70 MPa(约为完全约束应力上限值的57.5%),运行桩较非运行对角桩对应承台部位产生的实测应变值差值在顶部和底部分别为19.98,17.78με。实测能量桩系统COP约为3.03,较相关空气源热泵系统提高约12.2%~21.2%(规范参考COP为2.50~2.70)。能量桩系统较常规空气源热泵系统,能提前约2.5 h到达预设温度,具有更快的启动速度。

关键词：能量桩间歇运行热力响应特性能效比(COP) 现场试验

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深色有隔内生真菌联合植物修复土壤重金属污染

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三峡大学学报(自然科学版) 2024年

作者：邓宇欣李铭怡王冉郭士维刘黎明许文年夏栋李奇修 1.三峡大学生物与制药学院 2.三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 3.三峡大学土木与建筑学院 4.三峡大学水利与环境学院三峡大学生物与制药学院三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 三峡大学土木与建筑学院三峡大学水利与环境学院

现代工业以及采矿等行业的发展使得大量重金属进入土壤,各种土壤重金属污染问题日益突出.土壤中超标的重金属会对生态环境造成严重影响,如何对其进行有效的治理,使其达到人地协调发展,是当今社会可持续发展的重要前提.深色有隔内生真菌... 详细信息

现代工业以及采矿等行业的发展使得大量重金属进入土壤,各种土壤重金属污染问题日益突出.土壤中超标的重金属会对生态环境造成严重影响,如何对其进行有效的治理,使其达到人地协调发展,是当今社会可持续发展的重要前提.深色有隔内生真菌是一类广泛生存于植物根系中的内生真菌,本文探讨了深色有隔内生真菌的分布特点和生态功能,分析归纳了重金属胁迫下,深色有隔内生真菌与植物协同调控土壤重金属的作用机制包括:吸附与螯合作用;抗氧化应激机制;重金属形态变化与分布.最后本文总结了深色有隔内生真菌联合植物在修复重金属污染土壤中的应用现状、前景以及新模式,为后期深色有隔内生真菌在重金属污染环境中的应用提供理论参考.

关键词：重金属污染深色有隔内生真菌联合生态修复

根系影响下粗糙土-岩接触面剪切损伤模型研究

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人民长江 2024年第1期55卷 216-222页

作者：刘振贤丁瑜夏振尧彭博识三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002

合理描述根系和岩面粗糙度影响下土-岩接触面的剪切行为是开展土岩混合边坡稳定评价的关键。基于Weibull分布并考虑含根率、粗糙度的影响建立了土-岩接触面剪切统计损伤模型。根据试验结果,确定了含根率、粗糙度对接触面剪切刚度的影响... 详细信息

合理描述根系和岩面粗糙度影响下土-岩接触面的剪切行为是开展土岩混合边坡稳定评价的关键。基于Weibull分布并考虑含根率、粗糙度的影响建立了土-岩接触面剪切统计损伤模型。根据试验结果,确定了含根率、粗糙度对接触面剪切刚度的影响函数及模型参数,并验证了模型的可行性;进一步,探讨了含根率、粗糙度和模型参数m、w 0对接触面剪切变形和损伤演化的影响。研究表明:根系与粗糙度均能抑制接触面损伤发展从而提高接触面强度;提出的损伤模型能较好地描述根系和粗糙度影响下土-岩接触面剪切损伤演化和剪切力学特性。研究成果可为土-岩接触面剪切性能分析及土岩混合边坡稳定评价提供理论参考。

关键词：土-岩接触面含根率 Weibull分布粗糙度剪切损伤模型生态防护土岩边坡

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