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运营期浅埋公路隧道拱顶覆土层力学分析模型及沉降规律研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 230-241页

作者：樊虎庄妍宋相伟湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068 东南大学土木工程学院江苏南京211189

浅埋盾构隧道下穿既有公路时,车辆荷载作用下隧道拱顶不同深度覆土层会发生沉降,针对这一问题,提出一种盾构过程中拱顶覆土两阶段沉降分析模型,采用ABAQUS数值模拟(FEM)验证本文所建立沉降模型的正确性。研究结果表明:对Peck公式中土体... 详细信息

浅埋盾构隧道下穿既有公路时,车辆荷载作用下隧道拱顶不同深度覆土层会发生沉降,针对这一问题,提出一种盾构过程中拱顶覆土两阶段沉降分析模型,采用ABAQUS数值模拟(FEM)验证本文所建立沉降模型的正确性。研究结果表明:对Peck公式中土体体积损失参量进行修正并基于非线性荷载作用下的Boussinesq解所建立的等效地表两阶段沉降分析模型能有效预测车辆循环荷载和隧道盾构耦合作用下盾尾拱顶覆土沉降发展规律。在盾构过程中,盾尾拱顶覆土沉降扰动增加区段位于接近区至下穿区前2/5处,下穿区出现沉降峰值后进入沉降扰动平缓区段,远离区为沉降扰动减小区段,沉降发展规律符合Protodyakonov压力拱理论,沉降增加主要发生在压力拱破坏期间;盾构完成后,车辆循环荷载影响5 m左右深度的覆土层沉降,深度大于5 m时车辆荷载发生应力扩散,沉降主要影响因素为隧道开挖造成的土体体积损失。

关键词：浅埋盾构隧道车辆循环荷载拱顶覆土层沉降沉降扰动分析

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基于DBN模型的长久运营地铁车站改扩建施工风险评估

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现代隧道技术 2024年第1期61卷 75-83页

作者：刘兵科吴瑞麻建飞贺少辉白守兴苗朋勃北京建工土木工程有限公司北京100085 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为保证复杂环境下长久运营地铁车站改扩建施工安全,采用贝叶斯网络、模糊理论、现场勘察和室内试验等方法,对北京地铁东四十条(DSST)站改扩建工程施工的风险评估与控制措施进行研究。结果表明:(1)通过车站状态评估、FEM-DBN工前预测、... 详细信息

为保证复杂环境下长久运营地铁车站改扩建施工安全,采用贝叶斯网络、模糊理论、现场勘察和室内试验等方法,对北京地铁东四十条(DSST)站改扩建工程施工的风险评估与控制措施进行研究。结果表明:(1)通过车站状态评估、FEM-DBN工前预测、风险控制预案布置、OSM-DBN施工期反馈,提出的长久运营车站改扩建施工风险评估方法可实现工前动态预测和施工期动态反馈;(2)将该风险评估方法应用于DSST站改扩建施工,采用提出的风险控制措施后既有2号、3号线车站结构最大变形分别为-1.28 mm和-1.21 mm,结构安全稳定;(3)FEMDBN和OSM-DBN风险评估结果与专家预测和评估的结果一致,风险控制措施合理可靠。

关键词：长久运营地铁车站动态贝叶斯风险评估改扩建施工

基于Sentinel-2影像的黄河南岸典型改良示范区土壤含盐量反演模型

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农业机械学报 2024年第4期55卷 290-299,439页

作者：王宇璇屈忠义白燕英刘霞刘全明刘琦内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古科技大学能源与环境学院包头014010

土壤盐渍化严重制约农田土壤环境的循环发展,高效准确地监测土壤盐分动态变化对盐碱地改良利用具有重要意义。为及时、有效地监测盐渍化土壤含盐量,以内蒙古黄河南岸灌区的4个典型盐碱化耕地改良示范区为例,利用Sentinel-2多光谱遥感影... 详细信息

土壤盐渍化严重制约农田土壤环境的循环发展,高效准确地监测土壤盐分动态变化对盐碱地改良利用具有重要意义。为及时、有效地监测盐渍化土壤含盐量,以内蒙古黄河南岸灌区的4个典型盐碱化耕地改良示范区为例,利用Sentinel-2多光谱遥感影像,同步采集示范区内表层土壤的含盐量数据,通过相关性分析筛选敏感光谱指标,基于偏最小二乘回归(PLSR)、逐步回归(SR)、岭回归(RR)3种简单机器学习模型和深度学习Transformer模型建模,最后进行精度评价并优选出最佳含盐量反演模型。结果表明:示范区土壤反射率的可见光、红边、近红外波段反射率均与土壤含盐量呈正相关,短波红外波段反射率与土壤含盐量呈负相关,引入光谱指数能够有效提升Sentinel-2遥感影像与示范区表层土壤含盐量的相关性(相关系数绝对值不小于0.32);对比不同模型发现深度学习Transformer模型优于简单机器学习模型,验证集决定系数R~2和均方根误差(RMSE)分别为0.546和2.687 g/kg;含盐量反演结果与实地结果相吻合,为更精准反演内蒙古黄河南岸灌区盐渍化程度提供了参考。

关键词：土壤盐渍化含盐量反演遥感 Sentinel-2 光谱指数 Transformer

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椰壳纤维掺量对混凝土抗压强度和热湿性能的影响

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建筑结构 2024年

作者：黄锋肖丽丽贺建莹海南大学土木建筑工程学院

为研发绿色节能型椰壳纤维混凝土并为其工程应用提供基本性能参数，设置7种不同椰壳纤维掺量制备混凝土试块。观察试块受力破坏形态，利用SEM图像表征椰壳纤维掺量对混凝土试块孔洞、抗压强度的影响机理，建立不同椰壳纤维掺量混凝土的... 详细信息

为研发绿色节能型椰壳纤维混凝土并为其工程应用提供基本性能参数，设置7种不同椰壳纤维掺量制备混凝土试块。观察试块受力破坏形态，利用SEM图像表征椰壳纤维掺量对混凝土试块孔洞、抗压强度的影响机理，建立不同椰壳纤维掺量混凝土的吸附等温线，并系统分析了试块热工性能对不同椰壳纤维掺量和温湿度的响应情况。结果表明：随着椰壳纤维掺量的增加，混凝土内部孔洞数量和大小先减后增；在0.16%掺量时，试块抗压强度达到峰值，为37.82MPa，比素混凝土提高20.60%；混凝土含湿量对环境相对湿度变化的敏感程度随着椰壳纤维掺量的增加而提高，GAB模型可用于预测椰壳纤维混凝土在不同相对湿度下的平衡含湿量；椰壳纤维混凝土试块的导热系数随着椰壳纤维掺量的增加而降低，随着试块温度、含湿量、环境温湿度的增加而增加，试块吸湿饱和时椰壳纤维混凝土试块的含湿量与椰壳纤维掺量呈正相关关系。

关键词：椰壳纤维抗压强度吸附等温线导热系数含湿量

盾构隧道环间剪切效应模拟分析-以隧道开孔为例

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：高一民柳献 Gonzalo RAMOS Jose TURMO 朱瑶宏同济大学地下建筑与工程系加泰罗尼亚理工大学土木与环境工程系宁波大学滨海城市轨道交通协同创新中心

盾构隧道处于不对称荷载下或结构体系发生变化时（如隧道联络通道开孔等），环缝剪切对盾构隧道的结构响应影响增大，环间剪切效应将进一步影响结构的极限承载力。然而现有的模型对环缝接头进行了不同程度的简化，这给在此过程中对隧道... 详细信息

盾构隧道处于不对称荷载下或结构体系发生变化时（如隧道联络通道开孔等），环缝剪切对盾构隧道的结构响应影响增大，环间剪切效应将进一步影响结构的极限承载力。然而现有的模型对环缝接头进行了不同程度的简化，这给在此过程中对隧道内环间剪切分布进行全面细致的分析带来了困难。为此，以接触原理为基础，建立一种“壳-接触”精细化模型，并与机械法联络通道主隧道开孔足尺试验结果对比，探明该过程的盾构隧道的环间剪切效应机理。研究结果表明：壳-接触模型采用“软接触”的方式，在保证可以模拟接头转动的前提下，也可以实现接头位置压力与剪切的耦合模拟，与实际环缝力学性质相符；在机械法联络通道开孔案例中，考虑摩擦损失的精细化模型结果对足尺实验结果模拟较好；开孔管片的环间剪切以径向剪切力为主；结构体系发生变化时，环缝的剪切力不再满足自平衡现象；且环缝剪切力的突变位置均为纵缝的位置；环间的最大径向剪切力发生位置揭示了盾构隧道开孔后的“环间传力”方向：从开孔位置逐渐向顶部靠近并最终消失；在实际工程中，应关注环间最大剪切力移动方向，经济高效的对环间剪切进行加固，确保有效环间传力。研究成果补充了机械法联络通道盾构隧道中开孔后的环间剪切效应，可为易发生环间错台的盾构隧道工程给出指导建议。

关键词：盾构隧道环间剪切效应壳-接触模型环间摩擦模拟机械法联络通道摩擦损失环间传力

不同循环模式下透水混凝土性能演变规律及损伤机制

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建筑材料学报 2024年

作者：吴仪党发宁 Sanjay Nimbalkar 戴俊西安理工大学土木建筑工程学院悉尼科技大学土木与环境工程学院西安科技大学建筑与土木工程学院

为了探讨水对透水混凝土（Pervious Concrete，PC）路面影响，研究了干湿、冻融和干湿-冻融三种循环模式下PC性能演化方程，揭示了单因素和双因素作用下的损伤机制。结果表明：添加玄武岩纤维（Basalt Fiber，BF）改变了PC孔隙结构和初... 详细信息

为了探讨水对透水混凝土（Pervious Concrete，PC）路面影响，研究了干湿、冻融和干湿-冻融三种循环模式下PC性能演化方程，揭示了单因素和双因素作用下的损伤机制。结果表明：添加玄武岩纤维（Basalt Fiber，BF）改变了PC孔隙结构和初始性能，但没有影响冻融损伤机制；冻融循环引起次生裂缝的指数增长是与干湿循环性能演变规律不同的主要原因；干湿在损伤前期引起孔隙壁表面物质溶解、流失和边缘卷曲剥离，冻融在损伤后期引起裂缝产生和扩展造成颗粒间作用断裂；干湿和冻融循环引起损伤的相互促进导致性能指标降低值大于二者之和。

关键词：透水混凝土干湿-冻融循环孔隙结构演化方程损伤机制

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基于摄影测量的三轴土体剪切带演化规律

工程科学学报 2024年第5期46卷 927-936页

作者：牟春梅李刘悦夏燚桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室桂林541004

为实现土样局部变形的定向研究,同时优化土样的变形测量精度,将数字图像测量与三轴试验结合,在不对仪器做大型改造的条件下,运用摄影测量技术改良试验.以桂林地区红黏土为研究对象,试验全程对土样全表面进行受力变形监测,并还原土样的... 详细信息

为实现土样局部变形的定向研究,同时优化土样的变形测量精度,将数字图像测量与三轴试验结合,在不对仪器做大型改造的条件下,运用摄影测量技术改良试验.以桂林地区红黏土为研究对象,试验全程对土样全表面进行受力变形监测,并还原土样的三维重构模型,以此研究其应力应变关系、局部应变特性、剪切带演化规律.研究结果表明:(1)土样表面的剪切带内外区域具有截然不同的变形特征,带外区域变形较为均匀且变形量趋于稳定,而带内区域变形不均匀且变形量不断加剧;(2)根据土样表面不同区域间的局部应变差异,确定了剪切带开始形成、停止扩张及完全贯穿的临界状态,提出了一种判别剪切带发展阶段的方法;(3)根据判别方法,将剪切带的演化过程拆分为压缩变形、表面扩张、延伸贯穿、相对滑移四个阶段,并分析了各个阶段不同的变形规律与破坏机理.经摄影测量技术改良的三轴试验,能够得到更准确的土体局部本构关系和变形特性,为探索土的应变局部化现象提供了一种精确且经济的研究方案.

关键词：剪切带摄影测量三轴试验局部应变红黏土

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渗流作用下人工冻结特性室内模型试验研究

岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3530-3542页

作者：孙立强时鹏郎瑞卿商安策天津大学建筑工程学院天津300072 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 河海大学土木与交通学院江苏南京210098

人工冻结法凭借其封水性好、适应范围广和对环境影响小等优势已得到广泛应用,但地下水渗流会严重影响冻结效果,且设计规范中尚未考虑渗流对人工冻结的影响。为研究渗流作用下地层人工冻结特性,基于自主研发的渗流地层双管冻结物理模型... 详细信息

人工冻结法凭借其封水性好、适应范围广和对环境影响小等优势已得到广泛应用,但地下水渗流会严重影响冻结效果,且设计规范中尚未考虑渗流对人工冻结的影响。为研究渗流作用下地层人工冻结特性,基于自主研发的渗流地层双管冻结物理模型试验系统,对不同渗流速度和温度梯度下人工冻结过程开展室内模型试验研究。通过模型试验揭示进出口水温差、冷量交换率和温度场随地层初始温度、冷媒温度和渗流速度变化的发展规律,提出不同温度梯度和渗流速度下的交圈时间和临界渗流速度确定方法,确定3组试验的交圈临界渗流速度分别为16.81,10.22和13.33 m/d,剖析冻结壁形状、厚度和平均温度等特性随温度梯度、地下水渗流速度变化规律。研究成果可为渗流条件下人工冻结技术应用及设计提供参考。

关键词：渗流力学人工冻结温度场冻结壁模型试验

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张力调控影响创口重塑的数值模拟研究

应用数学和力学 2024年第6期45卷 753-762页

作者：蔡威周子星张作启黄国友武汉大学土木建筑工程学院工程力学系武汉430072

组织重塑普遍存在于人体的组织和器官,与形态发生、伤口愈合、纤维化发展以及癌症的扩散与转移等密切相关.力学微环境在组织重塑过程中发挥重要作用,但是,目前张力调控影响创口重塑的规律仍不清.该文建立了细胞主动收缩引起组织重塑的... 详细信息

组织重塑普遍存在于人体的组织和器官,与形态发生、伤口愈合、纤维化发展以及癌症的扩散与转移等密切相关.力学微环境在组织重塑过程中发挥重要作用,但是,目前张力调控影响创口重塑的规律仍不清.该文建立了细胞主动收缩引起组织重塑的动态数理模型,并通过有限元方法模拟了不同预张力牵张组织中侧边和内部创口重塑的过程;进一步,基于该模型研究了张力调控对创口重塑的影响.结果表明,张力调控显著影响创口重塑过程,通过适当的减张作用可以有效降低创口重塑过程中的应力水平和创口大小.该研究有助于加深人们对于组织重塑过程中力学作用的理解,为从力学角度干预创口重塑过程提供了有用参考.

关键词：组织重塑伤口愈合有限元方法力学调控