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地下隧洞围岩抗震支护措施模拟及抗震支护效果分析

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武汉大学学报（工学版） 2024年第3期57卷 277-285页

作者：刘国庆张艳红杨陈肖明中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

锚杆和衬砌是保证地震作用下隧洞围岩稳定的2种重要支护措施。将全长粘结式锚杆分段处理,建立复合加锚岩体单元模型,从物理参数加固和支护反力约束2个方面研究了锚杆对围岩的支护效应,据此提出了锚杆的抗震支护模拟方法。基于动接触力算... 详细信息

锚杆和衬砌是保证地震作用下隧洞围岩稳定的2种重要支护措施。将全长粘结式锚杆分段处理,建立复合加锚岩体单元模型,从物理参数加固和支护反力约束2个方面研究了锚杆对围岩的支护效应,据此提出了锚杆的抗震支护模拟方法。基于动接触力算法,通过模拟衬砌与围岩的动态接触过程,形成衬砌的抗震支护模拟方法。以某引水隧洞工程为例,研究了锚杆和衬砌2种支护措施支护参数的变化对围岩抗震效果的影响。结果表明:地震作用下锚杆和衬砌均具有良好的支护效果,但锚杆支护效果要优于衬砌,并且锚杆、衬砌均存在最优支护参数。计算成果可为地下隧洞的抗震支护优化设计提供科学依据。

关键词：地下隧洞锚杆支护衬砌支护抗震支护效果地震响应

基于地聚物骨料的高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能与拉伸本构模型

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复合材料学报 2024年

作者：苏骏钟子龙蔡雅琼郑文君蔡新华湖北工业大学河湖健康智慧感知与生态修复教育部重点实验室武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北工业大学土木建筑与环境学院

为探究地聚物骨料(GPA)对高强度高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响，对不同GPA取代率下的地聚物骨料高延性纤维增强水泥基复合材料(GPA/ECC)进行抗压强度与单轴拉伸试验，通过分析GPA/ECC抗压强度与拉伸应力-应变关系曲线，研... 详细信息

为探究地聚物骨料(GPA)对高强度高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响，对不同GPA取代率下的地聚物骨料高延性纤维增强水泥基复合材料(GPA/ECC)进行抗压强度与单轴拉伸试验，通过分析GPA/ECC抗压强度与拉伸应力-应变关系曲线，研究GPA/ECC抗压性能、拉伸性能及拉伸应力-应变关系，同时结合SEM-EDS对其微观结构与元素含量进行分析以揭示GPA对GPA/ECC宏观力学性能的影响机制。结果表明，相比于精细石英砂基体，随着GPA取代率的增加，GPA/ECC整体强度与弹性模量略有下降，但其应变硬化能力、裂缝控制能力以及基体韧性明显提升，相应拉伸峰值应变分别提高约19.3%、50.3%、64.6%和130.7%，硬化阶段强度提升率分别提高约5.6%、34.3%、42.4%和91.4%，应变能密度最高提升约20.0%；GPA与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应，在骨料-基体界面过渡区处生成了水化硅酸钙(C-S-H)与水化铝酸钙(C-A-H)等附加反应产物，提高了GPA/ECC微观结构的致密性。根据试验结果，通过最小二乘法对GPA/ECC拉伸应力-应变曲线进行回归分析，建立了GPA/ECC拉伸本构模型，可为GPA/ECC的性能设计与工程应用提供参考。

关键词：地聚物骨料高延性纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸试验本构模型微观机制

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冻融环境下泡沫混凝土的孔结构与力学性能

复合材料学报 2024年第2期41卷 827-838页

作者：高志涵陈波陈家林袁志颖河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性... 详细信息

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性,单轴压缩过程中的声发射事件主要集中在接触期和陡增期。冻融循环后,泡沫混凝土的孔隙率和平均孔隙直径均增大,孔径分布更离散,孔隙壁厚度不断减小,引起力学性能的下降;冻融循环降低了试样的脆性,使其声发射累计振铃计数曲线更光滑,信号的活跃度随冻融次数的增加而降低;密度为1000 kg/m^(3)的试样在冻融循环100次后,其大部分孔径在1000μm以下,抗压强度只降低了23.7%,具有良好的抵抗冻融侵蚀的能力。

关键词：泡沫混凝土冻融循环单轴压缩声发射孔隙结构

基于CMIP6的气候变化对南水北调西线工程水源区径流的影响

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长江科学院院报 2024年第3期41卷 194-202页

作者：樊迪曾思栋刘欣阳林翰夏军中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 中国科学院大学重庆学院重庆400714 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

探讨未来气候变化对南水北调西线工程水源区水文过程的影响对其调水规划及开发利用具有重要意义。利用4种SSPs-RCPs情景下CMIP6中12个全球气候模式的输出结果,驱动DTVGM模型研究21世纪气候变化对西线工程水源区径流的影响。结果表明,在S... 详细信息

探讨未来气候变化对南水北调西线工程水源区水文过程的影响对其调水规划及开发利用具有重要意义。利用4种SSPs-RCPs情景下CMIP6中12个全球气候模式的输出结果,驱动DTVGM模型研究21世纪气候变化对西线工程水源区径流的影响。结果表明,在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,2021—2100年南水北调西线工程3个水源区气温、降水量、径流量均较基准期呈现不断增加的趋势,增幅随着辐射强度的升高而增大,其中金沙江水源区年径流量及年代际径流量变化较大,对气候变化的响应更为明显。未来各月平均径流也呈现出随年代增加的趋势,但不同月份增幅存在差异,枯水期月径流量相对基准期的变化较小,丰水期增量较大。根据径流与气温、降水相关分析结果,径流量对降水的改变更为敏感,降水量的变化始终对径流具有显著影响,气温对径流量的影响程度随辐射强度的升高而逐渐变大。研究结果可为南水北调西线工程水源区适应气候变化影响及水资源综合管理提供参考依据。

关键词：气候变化径流变化 DTVGM模型 CMIP6 南水北调西线工程水源区

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集成CNN和Transformer的通道交互多层级融合变化检测

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测绘科学 2024年第5期49卷 110-121页

作者：邵攀石卫超秦道龙张晓东董婷管宗胜三峡大学水电工程智能视觉监测湖北省重点实验室三峡大学计算机与信息学院武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

为有效集成卷积神经网络的局部性和Transformer的全局性，提出一种全新的通道交互多层级融合变化检测网络CIMLFNet。以CNN和Transformer为基础，设计一种三通道特征提取器，以充分提取两期影像的时空特征；构建一种金字塔时空交叉注意... 详细信息

为有效集成卷积神经网络的局部性和Transformer的全局性，提出一种全新的通道交互多层级融合变化检测网络CIMLFNet。以CNN和Transformer为基础，设计一种三通道特征提取器，以充分提取两期影像的时空特征；构建一种金字塔时空交叉注意力模块，利用通道2提取的特征增强通道1和3提取的特征，突出变化信息；提出一种双分支通道交互多层级融合模块，分别从层级优先和通道优先的角度对增强的特征进行融合，以充分利用CNN和Transformer的优势和互补性；给出一种简单有效的边界区域增强分类器。在WHU、Google、GVLM和LEVIR等4组公开变化检测数据上，CIMLFNet的F1/IoU值分别达到91.19%/83.80%、85.97%/75.40%、88.85%/79.94%和90.07%/81.94%,明显优于6组对比方法，验证了CIMLFNet的有效性。

关键词：遥感变化检测 CNN Transformer 通道交互多层级融合金字塔时空交叉注意力边界区域增强

基于因果分析的金沙江流域气象水文干旱传播特征及其未来情景预估

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水资源保护 2024年

作者：张丹要威肖华苑如玮梁瀚续长江勘测规划设计研究有限责任公司河北省水文勘测研究中心武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室

基于标准化降水和径流指数，采用收敛交叉映射方法，从因果性的视角揭示了金沙江流域气象-水文干旱的传播特征；利用CMIP6气候模式预估了未来气候变化情景下的干旱传播特征。结果表明：金沙江流域历史时期（1985—2014年）汛期和枯水期... 详细信息

基于标准化降水和径流指数，采用收敛交叉映射方法，从因果性的视角揭示了金沙江流域气象-水文干旱的传播特征；利用CMIP6气候模式预估了未来气候变化情景下的干旱传播特征。结果表明：金沙江流域历史时期（1985—2014年）汛期和枯水期的干旱传播时间分别为1个月和6 ～ 8个月，空间上干流石鼓和屏山站较大，支流小得石站较小；干旱传播率汛期（0.90 ～ 0.97）大于枯水期（0.89 ～ 0.93），空间上屏山站最大，石鼓站次之，小得石站最小。相较历史时期，流域未来干旱传播时间汛期几乎不变，枯水期变幅较大，空间上干流石鼓和屏山站缩短1个月，支流小得石站延长1 ～ 2个月；流域未来干旱传播率增加，汛期增幅较小（2.5% ～ 9.83%），枯水期较大（5.82% ～ 11.72%），空间上小得石站增幅最大，石鼓站次之，屏山站最小，且不同气候情景间干旱传播时间和传播率变化较小。论文研究结果有助于变化环境下金沙江流域干旱监测与防治。

关键词：金沙江流域干旱传播气候变化收敛交叉映射因果分析

深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术与工程应用

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1226-1237页

作者：陈念张强汪小刚王玉杰王鹏王丹中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000

外水压力是深埋隧洞建设中面临的一个关键问题,由于深埋隧洞埋深大、地下水位高、地层间水力联系规律复杂,因此给深埋隧洞外水压力确定提出巨大挑战。厘清隧洞全生命周期地下水的水力联系规律,是准确评价深埋隧洞外水压力和隧洞建设影... 详细信息

外水压力是深埋隧洞建设中面临的一个关键问题,由于深埋隧洞埋深大、地下水位高、地层间水力联系规律复杂,因此给深埋隧洞外水压力确定提出巨大挑战。厘清隧洞全生命周期地下水的水力联系规律,是准确评价深埋隧洞外水压力和隧洞建设影响地下水环境的关键。该文采用数值模拟法研究不同地层类型对隧洞开挖后地下水演化规律的影响,在此基础上,提出一种深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术,并应用于滇中引水工程蔡家村隧洞。数值模拟结果显示:隧洞上方存在隔水地层对开挖后地下水水力联系有显著影响。工程实践应用不仅验证了该技术的可行性,还证实了深埋隧洞地下水水力联系存在分层现象。该文提出的深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术为深埋隧洞高外水压力的取值研究提供了有效手段。

关键词：深埋隧洞外水压力隔水地层分层水力联系地表深孔数值模拟

不均匀沉降作用下混凝土管涵沉降预测及可靠度分析

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安全与环境学报 2024年第2期24卷 496-502页

作者：宋来福王伟应豪范宁蔡国桢邹毅黄建鸿温州大学建筑工程学院浙江温州325035 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 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 温州市教育基建中心浙江温州325000

基础不均匀沉降是影响高填土混凝土管涵力学性态的主要因素之一。因此,为了保障管涵的安全运行,合理、准确地评估混凝土管涵的运行状态十分关键。针对高填土混凝土管涵,采用ABAQUS软件建立了土体-混凝土管涵一体化模型,并进行有限元分析... 详细信息

基础不均匀沉降是影响高填土混凝土管涵力学性态的主要因素之一。因此,为了保障管涵的安全运行,合理、准确地评估混凝土管涵的运行状态十分关键。针对高填土混凝土管涵,采用ABAQUS软件建立了土体-混凝土管涵一体化模型,并进行有限元分析,得到了多组混凝土管涵的响应值。基于卷积神经网络建立混凝土管涵响应预测模型,准确率可达到90%以上。在此基础上,采用Monte-Carlo法(MCS)进行随机变量抽样,分析了考虑基础不均匀沉降作用与不考虑基础不均匀沉降作用下混凝土管涵竖向位移的可靠度。结果表明,相比不考虑基础不均匀沉降作用下混凝土管涵竖向位移,考虑基础不均匀沉降作用下混凝土管涵竖向位移更大。基础的不均匀沉降严重危害混凝土管涵的使用安全性,对其长期运行的稳定性有重要的影响。研究结果为促进埋地管涵可靠性分析方法的发展、深入开展埋地管涵安全评价提供了新的理论依据和技术支撑。

关键词：安全工程卷积神经网络混凝土管涵可靠度不均匀沉降

考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程研究

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爆炸与冲击 2024年第3期44卷 169-184页

作者：孙鹏昌杨广栋卢文波范勇孟海利薛里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 三峡大学湖北省水电工程施工与管理重点实验室湖北宜昌443002 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足,开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解,推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破... 详细信息

针对岩石爆破爆炸荷载历程中未联合考虑岩石爆破动态过程和炮孔周围岩体破坏分区的不足,开展了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程及其适用性研究。联合岩石爆破动态过程和岩体破坏分区的理论解,推导了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式,比较了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载历程与实测炮孔爆炸压力曲线,开展了单孔爆破现场试验和相应条件下3种爆炸荷载工况的数值模拟,并对爆破振动现场实测和数值模拟结果进行了对比。研究结果表明:考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程包括上升段和衰减段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,上升段持续时间极短,衰减段持续时间较长且主要由填塞情况控制;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载历程理论计算结果与实测炮孔爆炸压力曲线的变化趋势一致,验证了考虑岩体破坏分区的岩石爆破爆炸荷载理论公式的可靠性;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载工况下,单孔爆破振动波形的数值模拟结果与现场实测结果的主要特征一致,该荷载工况下质点峰值振速计算结果与现场实测值偏差率最小,绝大部分在7%以内,表明了其应用于数值模拟的优越性;考虑岩体破坏分区的爆炸荷载可随岩石爆破系统条件的变化而动态调整,其可靠性好、适应性强、应用效果佳。

关键词：岩石爆破爆炸荷载理论公式破坏分区破岩过程

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