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水泥改良软土次固结变形特性试验研究

铁道科学与工程学报 2023年第3期20卷 941-949页

作者：贺建清任虎程胡惠华吴昊天王朦水能资源利用关键技术湖南省重点实验室湖南长沙410014 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室湖南湘潭411201 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410200

人工配制不同水泥掺量的水泥土,进行一维固结蠕变试验,研究水泥掺量对水泥土次固结特性的影响;测定水泥土吸附结合水含量,确定吸附结合水含量与水泥掺量的关系,探究水泥对软土次固结特性的影响机制。研究结果表明,水泥土的结构强度随着... 详细信息

人工配制不同水泥掺量的水泥土,进行一维固结蠕变试验,研究水泥掺量对水泥土次固结特性的影响;测定水泥土吸附结合水含量,确定吸附结合水含量与水泥掺量的关系,探究水泥对软土次固结特性的影响机制。研究结果表明,水泥土的结构强度随着水泥掺入比的增加而增大,水泥掺入比低于10%,其增速缓慢;超过10%,增速明显。水泥土的主固结时间几乎不受固结压力影响,随着水泥掺入比增大明显减小。水泥改良软土的次固结系数C_(α)与固结压力p的关系曲线在结构强度附近存在峰值点,起始阶段,次固结系数随着固结压力增加逐渐增大;超过峰值后,随着固结压力增加先是明显减小,最后逐渐趋近于基本不再变化的常数。施加的固结压力低于水泥土的结构强度时,e-lg t关系曲线近似呈直线,主、次固结界限模糊,主、次固结划分点难以确定;超过水泥土的结构强度时,e-lg t关系曲线呈反S形,固结压力越大,线形特征越明显,主、次固结分界点越清晰。水泥土的次固结系数C_(α)与压缩指数Cc的比值近似为一常数,水泥土的C_(α)/C_(c)值明显低于原状土,几乎不到原状土C_(α)/C_(c)值的一半,C_(α)/C_(c)值与水泥掺入比aw呈线性递减关系。水泥土的吸附结合水含量Wg与水泥掺入比aw呈良好的线性递减关系,水泥掺量增加,吸附结合水含量变小,结合水膜变薄,流变相物质体积占比相应减少,改良后的软土随着流变相物质的减少,整体性质呈现出次固结特性变弱的趋势。

关键词：软土水泥土水泥掺入比次固结特性影响机制

基于HGWO-SVR模型的竖向受荷斜坡桩基沉降预测

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矿冶工程 2024年第2期44卷 22-26页

作者：蒋冲施泽雄水能资源利用关键技术湖南省重点实验室湖南长沙410014 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

采用灰色关联分析深入研究了竖向荷载作用下斜坡桩基沉降的关键因素,各因素影响程度由大到小排序为:弹性模量>临坡距>斜坡坡度>内摩擦角>黏聚力>土体密度>土体泊松比>桩长>桩径。为优化支持向量回归(SVR)模型参数,引入差分进化,建立混... 详细信息

采用灰色关联分析深入研究了竖向荷载作用下斜坡桩基沉降的关键因素,各因素影响程度由大到小排序为:弹性模量>临坡距>斜坡坡度>内摩擦角>黏聚力>土体密度>土体泊松比>桩长>桩径。为优化支持向量回归(SVR)模型参数,引入差分进化,建立混合灰狼算法(HGWO),提出了一种新的HGWO-SVR模型。该模型与GWO-SVR和GS-SVR模型相比,表现出更显著的预测优势,整体预测精度高,误差较小。基于HGWO-SVR模型构建了斜坡桩基沉降的预测模型,并将其预测结果与已有沉降计算公式计算结果进行对比,结果表明,HGWO-SVR模型预测结果与公式计算结果最大误差为6.55%,验证了该模型在斜坡桩基沉降预测方面的可行性。

关键词：斜坡桩基沉降预测灰色关联分析改进灰狼算法

集成于方箱防波堤的双气室振荡水柱波能装置转换效率研究

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海洋工程 2022年第2期40卷 106-117页

作者：郭权势邓争志万占鸿水能资源利用关键技术湖南省重点实验室湖南长沙410014 浙江大学海洋学院浙江舟山316021

为实现建造、运行和维护等方面的资源共享,将振荡水柱(oscillating water column,简称OWC)波能转换装置与现有海工结构集成耦合,已成为目前海洋波浪能转换利用的热点问题。以集成于方箱防波堤的双气室OWC装置为研究对象,借助开源代码平... 详细信息

为实现建造、运行和维护等方面的资源共享,将振荡水柱(oscillating water column,简称OWC)波能转换装置与现有海工结构集成耦合,已成为目前海洋波浪能转换利用的热点问题。以集成于方箱防波堤的双气室OWC装置为研究对象,借助开源代码平台OpenFOAM和造/消波工具箱waves2Foam,采用流体体积法(VOF)捕捉自由面和6自由度(6DOF)动网格求解器模拟垂荡运动响应,对在不同规则波作用下,中墙相对宽度、中墙相对吃水对装置波能转换效率及水动力特性的影响进行数值研究。结果表明,较大的中墙相对宽度能够增强装置的波能转换效率(ξ_(total)(max)=73%)、降低结构物的相对垂荡位移并对装置前后气室内水柱的振荡幅度与压强变化产生影响;增加中墙相对吃水能显著提高气室在中高频波段波能提取效率(ξ_(total)(max)=78%),并显著拓宽气室的高效频率带宽(0.9≤ω^(2)h/g≤2.2)。

关键词：波浪能振荡水柱水波动力学波能转换效率动网格

基于RocPro3D的大华桥水电站危岩体数值模拟研究

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2023年

作者：王忠福罗干杨晓洁华北水利水电大学地球科学与工程学院水能资源利用关键技术湖南省重点实验室

大华桥水电站右岸危岩体频繁发生崩塌,对沿线的建设工程构成了巨大威胁。为了保护工程区域,开展了岩崩灾害综合分析,包括野外调查、数值模拟和缓解策略。本研究利用RocPro3D理论及方法结合现场调查和无人机高精度航拍影像数据,对大华桥... 详细信息

大华桥水电站右岸危岩体频繁发生崩塌,对沿线的建设工程构成了巨大威胁。为了保护工程区域,开展了岩崩灾害综合分析,包括野外调查、数值模拟和缓解策略。本研究利用RocPro3D理论及方法结合现场调查和无人机高精度航拍影像数据,对大华桥水电站的危岩体失稳问题进行了数值模拟研究。首先,采用RocPro3D构建三维地质模型,模拟分析危岩体失稳后的运动特征。根据评估落石特征,对不同高度的被动防护网P1进行模拟分析,通过拦截率确定被动防护网P1的最佳高度。其次,在固定P1的基础上,增设被动防护网P2和P3,设置不同的高度进行模拟。最后,我们提出了一种优化防护策略,以降低防护系统的材料成本并提高防护效率,从而降低兰坪至六库公路及隧洞口面临的落石威胁。与以往的研究方法相比,本研究具有更好的可视化特性,并为制定有针对性的治理措施提供了参考,对防灾减灾工程具有重要意义。

关键词： RocPro3D 危岩体数值模拟被动防护网灾害防治

基于改进的Mohr-Coulomb强度准则下岩石锚杆极限抗拔承载力计算

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岩土力学 2016年第9期37卷 2484-2488页

作者：贺建清肖兰张文勇高文华水能资源利用关键技术湖南省重点实验室湖南长沙410014 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室湖南湘潭411201

岩石锚杆基础作为风电机组基础的一种特殊基础型式,可以充分发挥原状岩体的力学性能,具有良好的抗拔性能。已有研究表明,小而非零拉伸截断改进的Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则更适用于描述岩体的破坏特性。基于小而非零拉伸截断改进的... 详细信息

岩石锚杆基础作为风电机组基础的一种特殊基础型式,可以充分发挥原状岩体的力学性能,具有良好的抗拔性能。已有研究表明,小而非零拉伸截断改进的Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则更适用于描述岩体的破坏特性。基于小而非零拉伸截断改进的M-C强度准则,建立破坏面上单位面积的能量耗损率表达式。从塑性力学极限分析上限定理出发,构建岩楔体平移破坏机构。根据外部作用荷载和岩楔体自重所做的外功率与沿岩楔体圆破坏锥面的能量耗损率相等的条件,建立虚功率方程,并由此得到了岩石锚杆极限抗拔承载力的计算公式。经原型试验验证,推导公式所得计算值与实测值一致性较好,具有一定的可靠性,且能满足工程实际应用要求。

关键词：小而非零拉伸截断 Mohr-Coulomb强度准则极限分析锚杆极限抗拔承载力

三维地形条件下挡墙对滑坡–碎屑流运动和冲击特征的影响研究

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华北水利水电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王忠福石风格张旭升王晶莹刘恩龙华北水利水电大学四川大学水利水电学院水能资源利用关键技术湖南省重点实验室

为探明挡墙对滑坡–碎屑流的防治效果，以中国贵州省纳雍滑坡–碎屑流为研究对象，依据室内模型试验和PFC3D数值模拟，研究了真实三维地形条件下不同位置和高度的挡墙对滑坡–碎屑流运动和冲击特征的影响。研究结果表明：挡墙会对碎屑... 详细信息

为探明挡墙对滑坡–碎屑流的防治效果，以中国贵州省纳雍滑坡–碎屑流为研究对象，依据室内模型试验和PFC3D数值模拟，研究了真实三维地形条件下不同位置和高度的挡墙对滑坡–碎屑流运动和冲击特征的影响。研究结果表明：挡墙会对碎屑流的运动产生显著的阻碍作用，挡墙越高，阻碍作用越明显；碎屑流在遇到挡墙后，前缘速度会先骤降后提升，且与无挡墙时相比，前缘速度会呈现不同程度的折减；室内模型试验结果显示，受实际地形的影响，挡墙放置于中间位置，高度为3 cm时，对碎屑流的阻碍效果最明显，碎屑流的前缘运动距离最短；随着挡墙高度的增加，所受到的冲击力峰值及冲击作用结束后的残余压力均会增加；挡墙摆放位置距离坡脚越远，所受到的冲击力峰值也会越低。

关键词：滑坡–碎屑流室内模型试验挡墙 PFC 冲击力

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土工膜界面动力剪切特性数值模拟及应用

水利水运工程学报 2021年第2期 103-108页

作者：岑威钧盛希璇温朗昇水能资源利用关键技术湖南省重点实验室湖南长沙410014 河海大学水利水电学院江苏南京210098

利用改装的土石料大型剪切仪对土工膜-砂砾石界面开展循环剪切试验,获得土工膜界面在不同竖向压力下的滞回曲线、主干线和阻尼比曲线,建立相应的剪切劲度和等效阻尼比数学模型。在此基础上对循环剪切试验开展有限元数值模拟,所得计算结... 详细信息

利用改装的土石料大型剪切仪对土工膜-砂砾石界面开展循环剪切试验,获得土工膜界面在不同竖向压力下的滞回曲线、主干线和阻尼比曲线,建立相应的剪切劲度和等效阻尼比数学模型。在此基础上对循环剪切试验开展有限元数值模拟,所得计算结果与试验值总体吻合较好,合理反映了土工膜界面循环剪切过程的非线性和滞后性,验证了所建土工膜界面本构模型的正确性。进一步将模型应用于土工膜防渗土石坝的抗震分析中,计算得到的坝面土工膜的动位移、加速度、动主拉应变和动主拉应力符合一般规律,表明所建本构模型用于土工膜防渗土石坝抗震分析是正确可行的。

关键词：土工膜剪切特性剪切劲度等效阻尼比土石坝抗震分析

联合无人机影像生成DSM和DOM的多层次建筑物变化检测

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自然资源遥感 2024年第2期36卷 80-88页

作者：柴佳兴张云生杨振陈斯飏李海峰中南大学地球科学与信息物理学院长沙410012 水能资源利用关键技术湖南省重点实验室长沙410021 河南省空间信息生态环境保护应用重点实验室郑州450046

随着我国城镇化水平的不断提高,城镇建筑物日新月异,及时、准确地掌握城镇建筑物的变化信息对城镇管理、违章建筑查处及灾害评估有着重要意义。该文提出了一种联合无人机影像生成数字表面模型(digital surface model,DSM)和正射影像(dig... 详细信息

随着我国城镇化水平的不断提高,城镇建筑物日新月异,及时、准确地掌握城镇建筑物的变化信息对城镇管理、违章建筑查处及灾害评估有着重要意义。该文提出了一种联合无人机影像生成数字表面模型(digital surface model,DSM)和正射影像(digital orthophoto map,DOM)的多层次建筑物变化检测方法,主要包括4个步骤:①对无人机影像生成的密集点云和DOM进行预处理,生成差分归一化DSM(differential normalized DSM,dnDSM)并提取植被区域;②利用多层高差阈值提取候选变化区域,并在此过程中剔除植被及面积较小区域;③对低层候选变化区域进行连通域分析,对于每个连通对象,利用其较高层的变化检测结果剔除低层中的误检测;④统计每个变化对象的正、负高差值数量关系,确定变化类型。实验结果表明,该文方法不但能够保留较低高差阈值检测到的低矮变化建筑物,而且能够保证高大变化建筑物的正确性、完整性。

关键词：建筑变化监测无人机影像数字表面模型正射影像

不同缩尺下悬索桥隧道锚原位模型承载特性试验研究

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铁道科学与工程学报 2023年第6期 2384-2395页

作者：茆大炜杜少华左成荣梅松华水能资源利用关键技术湖南省重点实验室河南科技大学土木建筑学院中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司

为探究隧道锚模型“缩尺效应”引起的试验结果差异性，以丽江金沙江大桥悬索桥实桥隧道锚为研究对象，按照相似理论开展不同缩尺原位模型试验，以期获得不同几何相似比对模型受载后变形变位特性、流变特性、潜在破坏模式及超载性能等方... 详细信息

为探究隧道锚模型“缩尺效应”引起的试验结果差异性，以丽江金沙江大桥悬索桥实桥隧道锚为研究对象，按照相似理论开展不同缩尺原位模型试验，以期获得不同几何相似比对模型受载后变形变位特性、流变特性、潜在破坏模式及超载性能等方面的响应规律。针对变形和应变等效应量采用多点式位移计、应变计及压力盒综合测试了锚塞体及周围岩体在不同应力水平下的变形规律与破坏特征；针对长期变形、承载特性借助气液式加载系统加载到0.824 MPa和2.472 MPa两种荷载下获得锚塞体及周围岩体的蠕变全过程。结果表明：在各级荷载加载下，模型锚塞体流变阶段变形较大，周边围岩节理裂隙在不同荷载水平作用下被逐渐压密，其中1:12缩尺条件下的围岩裂隙压密主要发生在第1级荷载过程，1:20缩尺条件下主要发生在第3级荷载作用下；相比于1:12缩尺模型，1:20锚塞体模型变形量较为明显，但两者整体变形特征基本一致，反映出围岩破碎程度不利于隧道锚变形稳定；1:12缩尺模型的后锚面及围岩表面变形分布呈马鞍形，而1:20缩尺下模型对应的变形分布则呈现双峰形，且两种缩尺下锚塞体板上和围岩的变形残余率均较高。研究结果为分析悬索桥隧道锚因缩尺效应造成的承载特性差异性提供参考。

关键词：悬索桥隧道锚原位模型试验缩尺效应承载特性