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考虑注意力机制的新型深度学习模型预测滑坡位移

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地球科学 2024年第5期49卷 1665-1678页

作者：郭子正杨玉飞何俊黄达河北工业大学土木与交通工程学院天津300401 长安大学土木工程与测绘学院陕西西安710054

现有的基于数据驱动的滑坡位移预测模型大多是基于时间序列数据的单点建模,不能考虑整个边坡的变形相关性和滑坡变形的全局建模.为了克服这一缺点,本研究提出了一种基于时空注意(spatial-temporal attention,STA)机制的深度学习模型,该... 详细信息

现有的基于数据驱动的滑坡位移预测模型大多是基于时间序列数据的单点建模,不能考虑整个边坡的变形相关性和滑坡变形的全局建模.为了克服这一缺点,本研究提出了一种基于时空注意(spatial-temporal attention,STA)机制的深度学习模型,该模型将卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)与长短时记忆(long short-term memory)神经网络相结合.通过CNN和卷积注意力模块提取滑坡位移的空间变形特征,利用时间注意机制和LSTM模型从外部因素的时间序列数据中捕获重要的历史信息.注意力机制输出的注意权重值可以揭示滑坡变形的时间-空间特征.以三峡库区泡桐湾滑坡为例,对该模型的性能进行了验证.结果表明,STA-CNN-LSTM模型预测的均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)与传统灰狼算法优化的支持向量机(GWO-SVM)模型相比分别下降了9.28%和13.88%.模型因子权重计算结果表明,在监测期内随着时间的推移,降雨对泡桐湾滑坡变形的影响逐渐增加,而库水位的影响逐渐减小.

关键词：滑坡滑坡位移预测深度学习注意力机制权重三峡库区工程地质

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非饱和盐渍黏土物理化学作用的应力依赖特性

岩土工程学报 2024年第4期46卷 814-822页

作者：王立业周凤玺周立增梁玉旺兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072

为了揭示物理化学作用对含盐溶液非饱和黏土压缩行为的影响及其与应力水平的依赖特性,对孔隙含蒸馏水、氯化钠和硫酸钠溶液及控制基质吸力条件下的试样进行了一维压缩试验。然后,根据试验结果测定了不同条件下黏土的压缩指数、次固结系... 详细信息

为了揭示物理化学作用对含盐溶液非饱和黏土压缩行为的影响及其与应力水平的依赖特性,对孔隙含蒸馏水、氯化钠和硫酸钠溶液及控制基质吸力条件下的试样进行了一维压缩试验。然后,根据试验结果测定了不同条件下黏土的压缩指数、次固结系数和屈服应力,并标定了它们随基质吸力和渗透吸力的变化规律。此外,对不同基质吸力和渗透吸力下非饱和盐渍黏土主、次固结行为展开了深入分析,明确了非饱和盐渍黏土物理化学作用的应力依赖特征,并对非饱和盐渍黏土的LC屈服行为进行了探索。结果表明:不同物理化学力下非饱和盐渍黏土的次固结系数与压缩指数的比值C_(a)/C_(c)以及屈服应力可以使用基质吸力和渗透吸力来统一描述;由塑性加载区压缩曲线斜率以及特征参量、C_(a)/C_(c)与竖向应力的相关性指出非饱和盐渍黏土物理化学作用与应力水平息息相关;此外,化学-水力-力学耦合作用下非饱和盐渍黏土的LC屈服曲线是由MLC屈服曲线和OLC屈服曲线组成的一条光滑曲线。

关键词：非饱和黏土孔隙盐溶液物理化学作用应力依赖性 LC屈服行为

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FRP管约束十字钢骨混凝土组合柱抗侧向冲击试验研究

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建筑结构学报 2024年第S1期 197-205页

作者：白慧宇王代玉哈尔滨工业大学土木工程学院

为解决目前传统钢-混凝土组合结构中钢材锈蚀问题，提出了可用于侵蚀环境桥墩的FRP(fiber reinforced polymer)管约束十字钢骨混凝土组合柱(FCCSC)。对FCCSC的抗侧向冲击性能开展了多次连续落锤冲击试验研究；考察了冲击位置、冲击能量... 详细信息

为解决目前传统钢-混凝土组合结构中钢材锈蚀问题，提出了可用于侵蚀环境桥墩的FRP(fiber reinforced polymer)管约束十字钢骨混凝土组合柱(FCCSC)。对FCCSC的抗侧向冲击性能开展了多次连续落锤冲击试验研究；考察了冲击位置、冲击能量、多次冲击等参数对FCCSC破坏模式、冲击力、位移以及应变时程曲线的影响规律。试验结果表明：侧向冲击荷载作用下FCCSC试件均表现出整体弯曲破坏模式；随柱高的增加，峰值冲击力、平均冲击力和等效冲击力均降低，冲击位置处峰值位移增加，冲击持时增大；冲击力时程曲线形状由单峰向双峰发展；不同测点的位移变化趋势相同，峰值等特征点对应时间不同；FCCSC的累积损伤随冲击次数的增加不断增加，相同冲击荷载下较长试件的累积损伤较小，但所有FCCSC试件的钢骨均未发生局部屈曲现象，能量耗散比均不小于0.55。

关键词： FRP-混凝土-钢组合柱 FRP管抗冲击性能落锤试验多次冲击弯曲变形

天然沉积土压缩灵敏度评价方法研究进展与探讨

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岩土工程学报 2024年

作者：曾玲玲浙江工业大学土木工程学院

天然沉积土在长期地质沉积过程中通常受到土结构性的影响，导致其力学性状有别于重塑土，土结构性损伤不时诱发天然沉积土体过大变形和滑坡的工程灾变。长期以来，不少研究者以天然沉积土重塑样的力学性状为基准，对比分析了天然沉积土... 详细信息

天然沉积土在长期地质沉积过程中通常受到土结构性的影响，导致其力学性状有别于重塑土，土结构性损伤不时诱发天然沉积土体过大变形和滑坡的工程灾变。长期以来，不少研究者以天然沉积土重塑样的力学性状为基准，对比分析了天然沉积土原状样与重塑样的力学性状，提出了天然沉积土灵敏度评价体系。本文介绍压缩灵敏度概念，回顾国内外关于压缩灵敏度评价方法的研究进展，结合作者在土结构性对土体力学性状影响机理方面的理解与认识，分析了现有压缩灵敏度评价方法的优缺点，指出了不同压缩灵敏度评价基准的适用条件与局限。然后，采用作者等提出的统一圧缩线描述了压缩过程天然沉积土压缩性状的变化规律，明确了土结构性损伤诱发工程灾变的风险所在，希望引起工程界重视。最后，探讨了压缩灵敏度评价方法的发展趋势，建议采用原状土结构性作用消失阶段为基准，发展与完善天然沉积土压缩灵敏度评价体系。

关键词：土结构性天然沉积土压缩性状压缩灵敏度初始状态

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分离式三箱梁涡激振动的风洞试验研究

工程力学 2024年

作者：高东来孟昊陈文礼李惠哈尔滨工业大学土木工程学院

分离式三箱梁因其卓越的极限跨度和颤振稳定性，正在被大跨度桥梁越来越广泛地采用。针对分离式三箱梁对风荷载极其敏感，易发生涡激振动的情况，以国内某座正在筹建的典型大跨度桥梁分离式三箱梁为工程背景，通过风洞测振、测风速及烟... 详细信息

分离式三箱梁因其卓越的极限跨度和颤振稳定性，正在被大跨度桥梁越来越广泛地采用。针对分离式三箱梁对风荷载极其敏感，易发生涡激振动的情况，以国内某座正在筹建的典型大跨度桥梁分离式三箱梁为工程背景，通过风洞测振、测风速及烟线可视化的方法，研究了裸桥状态下分离式三箱梁的涡振特性及绕流场特性。为揭示分离式三箱梁的涡振机理，本文分别遮盖上游间隙、下游间隙、上下游间隙，在0°风攻角下，对比分析了涡振各阶段主梁模型的涡振响应和流场特征。结果表明：分离式三箱梁涡振存在五个阶段（开始阶段、上升第一阶段、上升第二阶段、峰值阶段、衰减阶段），同时伴随两大类旋涡（卡门旋涡、振动诱导涡），上游间隙中的卡门旋涡诱导了涡振的发生，不同位置的振动诱导涡导致了涡振在不同阶段的恶化。

关键词：分离式三箱梁风洞试验涡激振动卡门旋涡振动诱导涡

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实验数据下工程结构概率建模及随机响应求解

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：张瑞景戴鸿哲哈尔滨工业大学土木工程学院

为了研究实验数据下工程结构输入参数的概率建模，以及依据所建模型的响应分析的问题，本文开发了一种在实验数据下构建非高斯随机模型，并进行后续随机响应分析的方法。首先，依据Karhunen-Loeve展开和任意多项式混沌(aPC)展开理论，... 详细信息

为了研究实验数据下工程结构输入参数的概率建模，以及依据所建模型的响应分析的问题，本文开发了一种在实验数据下构建非高斯随机模型，并进行后续随机响应分析的方法。首先，依据Karhunen-Loeve展开和任意多项式混沌(aPC)展开理论，提出随机模型；随后，进一步发展了基于新型随机模型的结构随机响应求解技术；最后，开发了随机响应aPC系数估计的D-optimal加权插值方法，实现了结构响应的高精度求解。研究表明：所提方法为实验数据下工程结构的合理随机建模和高效响应分析提供了一个有效的框架，所提方法的有效。

关键词：概率模型随机响应分析实验数据 Karhunen-Loeve展开多项式混沌展开实验设计非线性结构核密度估计

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组合碟簧自复位防屈曲支撑滞回性能试验

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 1-9页

作者：丁玉坤郑帅康结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明:与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现... 详细信息

为控制防屈曲支撑(BRB)的残余变形,采用碟簧自复位系统(DS)和BRB并联形成自复位防屈曲支撑(SBRB)。通过拟静力试验考察组合碟簧刚度、端部连接、复位比率等对SBRB滞回性能的影响。结果表明:与BRB相比,SBRB的残余变形大幅降低;SBRB表现出旗型的滞回曲线,试验后期钢板支撑受拉断裂,其他部件保持完好;SBRB试件中DS部分和BRB部分分别是承载力和累积耗能的主要来源;由于组合碟簧间的摩擦等作用,DS部分的耗能占整个SBRB耗能的23%~36%;其他构造相同时,采用组合碟簧刚度较大的DS部分启动后承载力增幅较多,且DS部分启动力较大的复位比率也较大,残余变形更小。总体上,端部连接形式对残余变形影响不大,刚接SBRB试件因承受额外的端部弯矩,钢板支撑断裂更早,铰接SBRB试件表现出更好的耗能能力。随复位比率增大,SBRB的残余变形逐渐减小,为有效地控制支撑残余变形,同时避免对DS部分要求过高,复位比率宜取0.7~0.9。

关键词：自复位防屈曲支撑组合碟簧滞回性能端部连接复位比率残余变形

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考虑泊松效应的流泥轴对称真空过滤理论

岩土工程学报 2024年

作者：蔡袁强叶晓倩史吏浙江工业大学土木工程学院

真空预压处理流泥地基时，仅排水板附近的土体得到明显加固，以排水板为轴线形成一个凸出地表的“土柱”。土柱作为流泥地基真空预压处理的特有现象，导致流泥地基淤堵严重、处理效果差。本文根据流泥固液两相的连续、运动、平衡以及土... 详细信息

真空预压处理流泥地基时，仅排水板附近的土体得到明显加固，以排水板为轴线形成一个凸出地表的“土柱”。土柱作为流泥地基真空预压处理的特有现象，导致流泥地基淤堵严重、处理效果差。本文根据流泥固液两相的连续、运动、平衡以及土柱移动边界方程，并考虑土柱土体泊松效应，在柱坐标系下建立了流泥轴对称真空过滤模型，获得了流泥地基真空预压过程中的土柱生长规律和土柱淤堵性状，并与PIV试验进行了对比验证。结果表明：土柱内渗透系数降幅高达97%，致密土柱是淤堵的本质；泊松效应和真空荷载幅值对土柱半径以及流泥固结效果的影响十分明显；低幅值真空荷载有利于形成半径小且较为疏松的淤堵区，从而缓解淤堵性状。

关键词：流泥真空预压过滤土柱淤堵固结泊松效应

掺膨胀剂水泥净浆膨胀变形的低场磁共振原状解析

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硅酸盐学报 2024年

作者：梁华明张笑与郭鑫志周春圣哈尔滨工业大学土木工程学院

应用膨胀剂补偿水泥基材料干燥收缩时，其补偿效果的发挥与化学结合水和物理吸附水的演化密切相关，多数细微观测试分析手段都要求对试件进行干燥预处理，难以辅助分析补偿收缩的时间发展历程。利用原位无损的低场磁共振弛豫技术，结合... 详细信息

应用膨胀剂补偿水泥基材料干燥收缩时，其补偿效果的发挥与化学结合水和物理吸附水的演化密切相关，多数细微观测试分析手段都要求对试件进行干燥预处理，难以辅助分析补偿收缩的时间发展历程。利用原位无损的低场磁共振弛豫技术，结合宏观质量和长度测试，对持续水养和高湿度空养的掺膨胀剂净浆进行长期监测，从水分状态和含量角度，定量分析化学结合水与物理吸附水的演化规律，进而解析净浆的补偿收缩变形。结果表明：在持续水养过程中，从水养第3 d起算，净浆质量、膨胀变形、可蒸发水含量均持续增大，但增加速率逐渐降低。掺硫铝酸钙类或氧化镁类膨胀剂可明显增大净浆化学结合水增量及其单位增量导致的膨胀变形，但几乎不影响物理吸附水的演变规律及其单位增量导致的膨胀变形。在高湿度(98%RH)空养过程中，从空养第0 d(水养第56 d)起算，净浆质量先降低、后升高；净浆先收缩、后膨胀；可蒸发水含量在前28 d内迅速降低，后保持稳定。掺硫铝酸钙类或氧化镁类膨胀剂会增大净浆前期可蒸发水含量降幅，也会增大后期膨胀变形以补偿收缩。掺膨胀剂水泥基材料的膨胀过程极其复杂，利用低场磁共振技术并结合其它测试方法实现膨胀变形的精确解析，有助于完善膨胀机理，并协助选用膨胀剂。

关键词：膨胀剂化学结合水物理吸附水低场磁共振技术