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碳化条件下循环流化床粉煤灰水化性能研究

建筑材料学报 2024年

作者：刘洋李驰高瑜李拴虎沙旱区地质灾害与岩土工程防御自治区高等学校重点实验室内蒙古工业大学土木工程学院地质技术与岩土工程内蒙古自治区工程研究中心

工业固废的资源化利用是实现碳减排和能源利用的有效手段.本研究以循环流化床粉煤灰(CFBFA)和脱硫石膏(FGD)为矿物掺合料制备胶砂试件，通过碳化试验、胶砂强度试验和XRD、SEM-EDS微观测试手段，探究胶砂试件在碳化条件下的固碳能力、... 详细信息

工业固废的资源化利用是实现碳减排和能源利用的有效手段.本研究以循环流化床粉煤灰(CFBFA)和脱硫石膏(FGD)为矿物掺合料制备胶砂试件，通过碳化试验、胶砂强度试验和XRD、SEM-EDS微观测试手段，探究胶砂试件在碳化条件下的固碳能力、力学性能和反应机理.结果表明：固废的掺入增加了浆体孔隙，提高了钙源含量，使固废胶砂的CO2吸收量显著提高.碳化养护后胶砂的力学性能显著提高，消除了高硫带来的膨胀性问题. 运用该工艺可将内蒙古地区工业固废利用率提高至36.5%.

关键词：循环流化床粉煤灰碳化 CO 吸收量资源化利用

基于粒子图像测速技术的节状地下连续墙变形特性与破坏模式研究

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岩土力学 2024年

作者：吴九江肖琳王丽娟张祎西南科技大学土木工程与建筑学院西安大略大学岩土工程研究中心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

节状地下连续墙（简称节状墙）是一种新型的地基基础形式，具备良好的工程特性，相对于传统地下连续墙而言，由于节部的存在，其抗拔承载力得到了有效地提升。目前，节状墙的应用及研究尚处于起步阶段，其变形特性与破坏模式亟待摸清。... 详细信息

节状地下连续墙（简称节状墙）是一种新型的地基基础形式，具备良好的工程特性，相对于传统地下连续墙而言，由于节部的存在，其抗拔承载力得到了有效地提升。目前，节状墙的应用及研究尚处于起步阶段，其变形特性与破坏模式亟待摸清。通过室内模型试验辅以粒子图像测速（particle image velocimetry，简称PIV）技术对节状墙基础竖向受拉下的位移和破坏形态开展了分析，研究结果表明：端部与中部节的设置扩大了深部与浅部土体的影响范围，多部节的设置相对于单部节有利于调动更广范围的土体。节状墙的破坏模式包括垂直滑移面、倒金字塔状或正切曲线和花瓶状曲线（即曲线滑移面）相连接的滑移面。总体而言，与抗拔桩相比，节状墙的抗拔破坏面受到节部数量和位置的影响而表现为复合型，且部分滑移面的走向与土体内摩擦角有关。

关键词：节状地下连续墙粒子图像测速技术变形与破坏模式节部模型试验

基于粗颗粒嵌锁点高铁级配碎石振动压实质量控制新方法

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岩土力学 2024年第6期45卷 1835-1849页

作者：邓志兴谢康李泰灃王武斌郝哲睿李佳珅中南大学土木工程学院湖南长沙410083 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心四川成都611731

为解决基于干密度评估压实质量所存在的压实时间不定、评价指标单一等问题,提出了一种基于粗颗粒嵌锁点的高铁级配碎石(high-speed railway graded aggregate,简称HRGA)振动压实控制新方法。首先,结合力学指标动刚度Krb和修正地基系数K2... 详细信息

为解决基于干密度评估压实质量所存在的压实时间不定、评价指标单一等问题,提出了一种基于粗颗粒嵌锁点的高铁级配碎石(high-speed railway graded aggregate,简称HRGA)振动压实控制新方法。首先,结合力学指标动刚度Krb和修正地基系数K20完善振动压实评估体系,进一步提出了压实控制嵌锁点Tlp指标,并通过室内试验研究了Tlp前后级配碎石的力学性能及适用性;其次,通过振动压实试验建立了Tlp与HRGA的各项性能指标之间的关系,并结合灰色关联度分析(grey relation analysis,简称GRA)算法分析了Tlp的主控特征;最后,基于机器学习(machine learning,简称ML)方法提出了Tlp预测模型,结合三层次优选体系选择最佳Tlp预测模型,并利用SHapley Additive ex Planations(SHAP)可解释性方法对最佳ML模型进行了解释。结果表明:基于Tlp可确定最优振动时间,进而控制压实质量;基于GRA算法明确Tlp的主控特征为填料最大粒径dmax、级配参数b、级配参数m、扁平细长颗粒Qe和洛杉矶磨耗LAA;计算各Tlp预测模型的综合评价指标(comprehensive evaluation index,简称CEI)依次为改进粒子群优化的人工神经网络(artificial neural networks for improved particle swarm optimization,简称IPSO-ANN)模型>改进粒子群优化的支持向量回归(support vector regression for improved particle swarm optimization,简称IPSO-SVR)模型>改进粒子群优化的随机森林(random forest for improved particle swarm optimization,简称IPSO-RF)模型,IPSO-ANN模型最佳;基于SHAP方法得到总体重要性值φ排序为dmax(17.31)>b(13.93)>m(6.59)>Qe(2.17)>LAA(1.54),该结果与GRA算法的结果相印证,表明SHAP方法可提升ML模型的可理解性。该研究成果可为振动压实的质量评估提供新思路,也为振动压实智能化控制提供强有力的理论支撑。

关键词：振动压实高铁级配碎石最优振动时间主控特征机器学习可解释性

土体工程地质层划分及其在城市地下空间开发中的应用

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地质与勘探 2024年第1期60卷 164-176页

作者：唐鑫许书刚龚绪龙顾春生龚亚兵崔龙玉江苏省地质调查研究院江苏南京210018 自然资源部地裂缝地质灾害重点实验室江苏南京210049 江苏省数字地下空间工程研究中心江苏南京210049

城市地下空间包括岩土体本身的密实部分以及天然或人工形成的无岩土体的空间部分,既是重要的自然资源,又是其它地下自然资源的载体。随着城市的不断发展,地下空间构建立体城市已成为必然选择。城市地下空间开发多在土体中进行,地下工程... 详细信息

城市地下空间包括岩土体本身的密实部分以及天然或人工形成的无岩土体的空间部分,既是重要的自然资源,又是其它地下自然资源的载体。随着城市的不断发展,地下空间构建立体城市已成为必然选择。城市地下空间开发多在土体中进行,地下工程建设的成本、难度与土体质量息息相关。针对常州市土体工程地质层划分标准不统一的现状,基于城市地质调查项目获取的海量地质钻孔和土体物理力学指标测试结果,综合考虑沉积时代、物质成分、工程特性指标等因素,采用剖面绘制法对常州市100m以浅土体工程地质层进行划分,建立基本地层结构和层序编码,通过工程地质层物理力学参数离散性和三维模型平滑度验证划分结果合理可行。将土体工程地质层划分结果应用到桩基持力层选择、地下空间竖向分层规划、地下空间开发适宜性评价、多种地下资源协同利用等方面,可为城市地下空间规划、建设、管理提供基础数据和相关借鉴。

关键词：土体工程地质层城市地下空间桩基持力层适宜性评价多种资源协同利用常州市

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砂土简化边界面本构模型

武汉大学学报（工学版） 2024年第3期57卷 295-301页

作者：陈锦祎陈志波谢永宁陈前福州大学紫金地质与矿业学院岩土与地质工程系福建福州350116 地质工程福建省高校工程研究中心福建福州350116 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福建福州350116 福建省水利水电科学研究院福建福州350001

基于边界面次塑性模型,简化了模型原始加载和重加载的关系,减少了模型参数,提供了一种适用于描述砂土单向荷载和循环荷载作用下应力路径和应力-应变关系的方法。引进状态参数,从而可用一套参数统一描述不同密度砂土的力学行为。使用Math... 详细信息

基于边界面次塑性模型,简化了模型原始加载和重加载的关系,减少了模型参数,提供了一种适用于描述砂土单向荷载和循环荷载作用下应力路径和应力-应变关系的方法。引进状态参数,从而可用一套参数统一描述不同密度砂土的力学行为。使用Mathematica软件进行简化边界面模型的单元测试,并与试验数据进行对比。结果表明:此简化边界面模型能合理模拟土体复杂的力学行为,包括土体的临界状态、单向和循环荷载下体积变形的变化、应力-应变关系、围压的变化等。

关键词：砂土边界面模型剪胀关系

微生物诱导矿化修复阿尔寨石窟红砂岩壁面酥碱病害试验研究

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文物保护与考古科学 2024年第3期36卷 28-37页

作者：张武李驰王晓荣内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 地质技术与岩土工程内蒙古自治区工程研究中心(内蒙古工业大学) 内蒙古呼和浩特010051 沙旱区地质灾害与岩土工程防御自治区高等学校重点实验室(内蒙古工业大学) 内蒙古呼和浩特010051

阿尔寨石窟寺是内蒙古地区规模最大且保存最为完整的石窟寺建筑群,其蕴含了珍贵的关于历史、宗教、科学、文化的艺术价值,被誉为“草原上的敦煌”。由于当地典型的沙旱寒区气候特征,酥碱成为石窟壁面最为严重的病害之一,目前阿尔寨石窟... 详细信息

阿尔寨石窟寺是内蒙古地区规模最大且保存最为完整的石窟寺建筑群,其蕴含了珍贵的关于历史、宗教、科学、文化的艺术价值,被誉为“草原上的敦煌”。由于当地典型的沙旱寒区气候特征,酥碱成为石窟壁面最为严重的病害之一,目前阿尔寨石窟正处于保护阶段,因此通过室内对病害进行模拟和研究尤为重要。本研究通过微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,对以红砂岩风化土为基质的壁面的酥碱病害进行修复,通过激光粒度分析了病害前后土颗粒粒径的变化,提出酥碱高度、酥粉体积、盐壳厚度的量化指标用以评价病害的发展程度。基于微生物矿化技术生成矿化覆膜对病害进行抑制,推荐使用微生物菌液浓度OD_(600)大于1.5的具有耐盐碱性能的矿化菌株,修复后酥碱高度下降幅度大于20%,酥粉体积下降幅度大于30%,盐壳厚度下降幅度大于25%。研究成果对生物矿化技术应用于红砂岩石窟壁面的酥碱病害的修复进行试验验证和可行性评估,为绿色生态环保的岩壁病害修复与加固技术的推广应用进行科学预研。

关键词： MICP技术红砂岩风化土酥碱病害模拟

滑坡易发性预测建模的不确定性:不同“非滑坡样本”选择方式的影响

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工程科学与技术 2024年第1期56卷 169-182页

作者：黄发明曾诗怡姚池熊浩文范宣梅黄劲松南昌大学工程建设学院江西南昌330031 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 纽卡斯尔大学岩土科学与工程卓越研究中心纽卡斯尔2287

滑坡易发性预测建模中如何选择非滑坡是影响建模结果的重要不确定因素。为研究不同非滑坡选择方式的影响规律,拟用5种方式,即全区随机、坡度低于5°区域、滑坡缓冲300 m外区域、信息量(IV)法、半监督法来选择出与滑坡等比例的非滑坡样本... 详细信息

滑坡易发性预测建模中如何选择非滑坡是影响建模结果的重要不确定因素。为研究不同非滑坡选择方式的影响规律,拟用5种方式,即全区随机、坡度低于5°区域、滑坡缓冲300 m外区域、信息量(IV)法、半监督法来选择出与滑坡等比例的非滑坡样本;进一步将各选择方式与随机森林(RF)耦合构建随机RF、低坡度RF、缓冲区RF、IV–RF及半监督RF等模型。以江西南康区为例,获取高程、岩性、公路密度等19种环境因子和233个滑坡编录,将滑坡编录划分为2598个滑坡栅格单元构建上述耦合模型的输入–输出数据集。再采用预测精度和易发性指数分布等指标分析其建模不确定性。进一步针对耦合模型预测的滑坡易发性指数分布不合理等问题,在半监督RF建模时采用滑坡与非滑坡比例为1∶2的样本集开展建模并与1∶1等比例样本集工况作对比。结果表明:1)低坡度RF、缓冲区RF、IV–RF和半监督RF等模型的预测精度均大幅优于随机RF模型,可见准确选择非滑坡样本对易发性建模至关重要;2)半监督RF模型选择非滑坡样本的建模性能最优,且半监督RF在滑坡∶非滑坡=1∶2比其在1∶1时预测的易发性指数分布规律更准确可信。后续研究中有必要更深入探索滑坡与非滑坡样本的比例问题。

关键词：滑坡易发性预测非滑坡样本选择半监督机器学习信息量随机森林

云南小江断裂东支活动性分析及工程场地稳定性评价

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地质论评 2024年第1期70卷 251-261页

作者：王迎法曲亚明牟儒赵鑫许汉华吴中海云南省交通规划设计研究院有限公司云南省数字交通重点实验室昆明650041 云南大学国际河流与生态安全研究院昆明650500 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司云南省岩土工程与地质灾害重点实验室昆明610059 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室中国地质科学院地质力学研究所北京100081

小江断裂延伸长、次生断裂交错分布多,使得区域内重大工程难以避免活动断裂带的影响,因此活动断裂的活动强弱以及场地稳定性是区域重大工程建设面临的主要工程稳定性问题。为了查清活动断裂对公路工程场地的影响,笔者等基于小江断裂地... 详细信息

小江断裂延伸长、次生断裂交错分布多,使得区域内重大工程难以避免活动断裂带的影响,因此活动断裂的活动强弱以及场地稳定性是区域重大工程建设面临的主要工程稳定性问题。为了查清活动断裂对公路工程场地的影响,笔者等基于小江断裂地质构造背景,充分利用既有研究成果资料,重点研究区域构造环境和断裂特征,通过地质调绘、物理探测、年代学测试,结合对前人资料的系统梳理,计算分析了小江断裂中段东支活动速率,初步判定断裂活动程度;并综合考虑断裂活动性、地震烈度、岩体特性等因素,对工程场地稳定性进行分级。结果表明,小江断裂东支平均水平位移速率为6.6 mm/a,判定为强活动断裂,区域工程场地稳定性划分为极不稳定区;认为强烈活动性断裂两侧各10 km区域内对工程的影响最为严重,为公路工程场地选址和抗震设计提供了理论和数据支持。

关键词：公路工程小江活动断裂滑动速率断裂活动强度场地稳定性