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深基坑咬合桩力学性状影响因素及敏感性分析

地下空间与工程学报 2024年第1期20卷 190-200,209页

作者：吴岑佳陈秋南陈正红衣利伟黄小城湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 中国建筑第五工程局有限公司长沙410004

在淤泥填海地层开挖基坑往往会使围护结构产生严重变形,导致基坑失稳或垮塌。本文依托深圳某地铁明挖区间淤泥填海地层基坑工程,利用理正软件模拟深基坑开挖全过程,根据现场实测数据与模拟数据对比验证了模型的正确性,对该基坑咬合桩围... 详细信息

在淤泥填海地层开挖基坑往往会使围护结构产生严重变形,导致基坑失稳或垮塌。本文依托深圳某地铁明挖区间淤泥填海地层基坑工程,利用理正软件模拟深基坑开挖全过程,根据现场实测数据与模拟数据对比验证了模型的正确性,对该基坑咬合桩围护结构力学性状的影响因素进行分析,并基于正交试验分析其敏感性。结果表明:(1)围护结构嵌入深度与围护结构变形及受力性状密切相关;(2)当地面超载15 kPa、坑外水位7 m、围护结构混凝土强度C35及其嵌入深度10 m、土的黏聚力和内摩擦角均为原来的1.2倍时,围护结构变形及受力最小(I1II3III2IV3V3VI3是最佳组合);(3)对基坑围护结构水平位移、弯矩的最大影响因素分别是土的内摩擦角、围护结构嵌入深度。

关键词：淤泥填海地层基坑咬合桩围护结构正交试验敏感性分析

基于改进YOLOv7算法的隧道衬砌裂缝智能识别

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湖南科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期39卷 35-43页

作者：贺泳超陈秋南程家杰湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为了克服传统人工目测法的缺陷,提出针对隧道衬砌裂缝特征的改进YOLOv7算法模型TLC-YOLO (Tunnel Lining Crack-YOLO).对比4类骨干网络对隧道衬砌裂缝的检测效果,认为复杂环境下的裂缝检测存在强背景干扰、训练样本质量不平衡等问题,使... 详细信息

为了克服传统人工目测法的缺陷,提出针对隧道衬砌裂缝特征的改进YOLOv7算法模型TLC-YOLO (Tunnel Lining Crack-YOLO).对比4类骨干网络对隧道衬砌裂缝的检测效果,认为复杂环境下的裂缝检测存在强背景干扰、训练样本质量不平衡等问题,使用轻量级卷积GSConv和Slim-neck架构,嵌入动态稀疏注意力模块BiFormer加强通道信息传输,提高TLC-YOLO模型的实时反应速度和检测精度,实现更灵活的计算分配和内容感知.为较好地训练样本分配梯度和抑制较差的训练实例,采用Wise-IoU v3作为坐标回归损失函数来提高模型的泛化能力.结果表明:通过自建隧道衬砌裂缝数据集训练之后,与YOLOv7相比,在多组试验中TLC-YOLO模型能同时提高隧道裂缝检测结果的准确率、召回率、F1值和mAP@0.5值,证明TLC-YOLO模型在隧道衬砌裂缝智能识别中具有更好的检测和分类能力.

关键词：隧道衬砌裂缝深度学习目标检测 GSConv BiFormer Wise-IoU v3损失

大尺寸岩石在低频周期扰动载荷下的力学特性试验研究

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安全与环境工程 2024年第3期31卷 128-137,159页

作者：樊宝杰赵伏军刘永宏张宗堂湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南省城市地质调查监测所湖南长沙410007 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201

岩石长期处于高静应力状态且频繁受到周期扰动载荷的影响是引发各种地质灾害的关键因素。利用自制的CX-8568冲击扰动围岩试验系统对大尺寸红砂岩开展了低频周期扰动载荷下的力学特性试验,分析了高应力状态下不同扰动平均应力、不同扰动... 详细信息

岩石长期处于高静应力状态且频繁受到周期扰动载荷的影响是引发各种地质灾害的关键因素。利用自制的CX-8568冲击扰动围岩试验系统对大尺寸红砂岩开展了低频周期扰动载荷下的力学特性试验,分析了高应力状态下不同扰动平均应力、不同扰动载荷幅值下岩石的应变、损伤变量的演化规律。结果表明:岩石在周期扰动载荷下的破坏存在门槛值,其载荷低于门槛值时岩石不会发生破坏,岩石弹性模量存在强化现象;高扰动平均应力、高扰动载荷幅值均为岩石破坏的不利因素;当扰动上限应力超过岩石单轴抗压强度后,扰动平均应力和扰动载荷幅值的增大对岩石破坏时的循环次数影响愈发显著;当扰动上限应力相同,但扰动平均应力和扰动载荷幅值不同时,岩石破坏对扰动平均应力的敏感度高于扰动载荷幅值;周期扰动载荷下岩石破坏较静态加载更剧烈;随着扰动平均应力或扰动载荷幅值的提高,岩石破坏形态由以拉剪破坏为主导过渡至以拉伸劈裂破坏为主导。

关键词：大尺寸岩石低频周期扰动载荷扰动平均应力扰动载荷幅值应变破坏形态力学特性试验

土石混合体大型三轴剪切力学特性的颗粒级配效应

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中国公路学报 2024年

作者：张超俞缙朱东平龚晶汉李哲涵湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室华侨大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心中铁五局集团有限公司中南大学土木工程学院

土石混合体作为特殊的岩土材料日益受到重视，合理设定级配参数(不均匀系数Cu和曲率系数Cc)对保障高填路堤安全至关重要。为了研究土石混合体剪切力学特性的颗粒级配效应，首先制备A组(Cc定值，Cu变化)和B组(Cu定值，Cc变化)土石混合填... 详细信息

土石混合体作为特殊的岩土材料日益受到重视，合理设定级配参数(不均匀系数Cu和曲率系数Cc)对保障高填路堤安全至关重要。为了研究土石混合体剪切力学特性的颗粒级配效应，首先制备A组(Cc定值，Cu变化)和B组(Cu定值，Cc变化)土石混合填料，开展了大型三轴压缩试验，分析级配参数对土石混合体偏应力强度σf、初始变形模量Ei、黏聚力c及内摩擦角φ的影响；然后结合Janbu经验公式探讨参数K、n和极限偏应力强度(σ1-σ3)ult分别与级配参数之间的关系，提出考虑级配特征和应力状态影响的邓肯-张模型参数确定方法，建立改进邓肯-张模型；最后探讨级配参数对土石混合体粒组结构及其空间分布特征的影响，提出3种基质-块石运动概化模型。结果表明：σf-Cu关系曲线呈单峰型，峰值后强度降幅随围压的增大而增大，σf-Cc关系曲线呈似线性增大，但随围压的增大逐渐转为凸型非线性增大；Ei-Cu关系曲线呈峰谷交错型，但随围压的增大逐渐转为单峰型，Ei-Cc关系曲线呈似线性增大，其曲线平均变化率随围压的增大而增大；c-Cu关系曲线初期保持水平但随后递增，c-Cc关系曲线呈单谷型且在Cc=1.74时取得最小值；φ-Cu关系曲线呈单峰型且在Cu=10.0时取得峰值，φ-Cc关系曲线呈凸型非线性且在Cc=1.74处曲率最大。改进邓肯-张模型能够有效预测考虑级配特征和应力状态影响的土石混合体大型三轴剪切变形破坏过程。基质-块石运动概化模型能够有效阐释密实-骨架结构特征变化引起的土石混合体大型三轴剪切力学特性。

关键词：路基工程土石混合体大型三轴试验级配效应本构模型

基于DIC方法下板岩动态巴西劈裂试验的变形破坏研究

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土木工程 2024年第7期13卷 1133-1142页

作者：许涛刘运思湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭

巴西劈裂法是国际上用以测试岩石抗拉强度最广泛的方法,其优点在于成本低廉,方法简单,测试环境要求低,近年来有不少学者利用SHPB装置测试动态岩体的抗拉强度,但对于此方法下影响岩石动态抗拉强度准确度的因素并不清楚。本文利用SHPB装... 详细信息

巴西劈裂法是国际上用以测试岩石抗拉强度最广泛的方法,其优点在于成本低廉,方法简单,测试环境要求低,近年来有不少学者利用SHPB装置测试动态岩体的抗拉强度,但对于此方法下影响岩石动态抗拉强度准确度的因素并不清楚。本文利用SHPB装置进行了层状板岩的动态巴西劈裂试验,并借助高速摄影仪和数字图像相关技术(DIC)分析了动态测试下板岩的破坏形态和微应变分布云图,发现层理角度不同,试样内部的微应变分布也会发生改变,而层理角度为75˚时岩石的破坏模式从拉伸破坏变为剪切破坏模式。这表明动态巴西劈裂测试方法对于层状岩体的抗拉强度精度影响较大,当岩石的破坏模式发生改变时,既不满足中心起裂准则,也不满足拉伸破坏原则,此时测试精度误差最大。

关键词：巴西劈裂 SHPB 层理角度破坏模式 DIC

邻近深埋地铁车站水-土阻隔效应及其对基坑抽水致沉的影响

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岩土力学 2024年第9期45卷 2786-2796页

作者：薛秀丽谢伟睿廖欢曾超峰陈宏波徐长节韩磊湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 中国建筑第八工程局有限公司上海200122

既有地下结构会阻隔地下水渗流(阻水效应)和其周边土体运动(阻土效应),使得该条件下的基坑抽水致沉规律与无邻近地下阻隔时不同。以实际基坑抽水试验为工程依托,以基坑外既有地铁车站结构的水−土阻隔效应为例,通过建立不同车站位置、车... 详细信息

既有地下结构会阻隔地下水渗流(阻水效应)和其周边土体运动(阻土效应),使得该条件下的基坑抽水致沉规律与无邻近地下阻隔时不同。以实际基坑抽水试验为工程依托,以基坑外既有地铁车站结构的水−土阻隔效应为例,通过建立不同车站位置、车站埋深及基坑抽水强度的系列三维数值仿真模型来研究不同水−土阻隔效应条件下的基坑抽水致沉规律。研究表明:当基坑外存在车站结构时,基坑抽水沉陷被加剧或被限制,这取决于阻水和阻土效应孰强孰弱,而车站与基坑间距D的远近将决定阻水和阻土效应的相对强弱,进而决定基坑抽水沉陷是被加剧还是被限制;车站埋深H只会单一影响阻水或阻土效应的发挥强度,不会决定阻水和阻土效应谁起主导作用。工程中应针对基坑外邻近车站的具体位置和埋深考虑其水−土阻隔效应的影响,从而更准确地评估该条件下的抽水致沉规律。

关键词：基坑抽水阻隔效应地下结构基坑变形抽水试验数值模拟

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基于多视角信息融合的公路桥梁车辆荷载时空位置识别

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Journal of Southeast University(English Edition) 2024年第1期40卷 1-12页

作者：邓露邓佳宇王维何维张龙威湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室长沙410082 湖南科技大学土木工程学院湘潭411201

针对现有方法在复杂交通场景下难以准确获取桥上车辆荷载时空分布的问题,提出了一种基于多视角信息融合的车辆荷载时空位置识别方法.首先,开发了vadYOLO-StrongSORT模型,可在单视角下同时检测和跟踪车辆;然后,在图像标定和跨视角车辆匹... 详细信息

针对现有方法在复杂交通场景下难以准确获取桥上车辆荷载时空分布的问题,提出了一种基于多视角信息融合的车辆荷载时空位置识别方法.首先,开发了vadYOLO-StrongSORT模型,可在单视角下同时检测和跟踪车辆;然后,在图像标定和跨视角车辆匹配基础上,采用自适应加权最小二乘法进行多视角信息融合以修正车辆轨迹;最后,结合车辆轨迹和车轴配置,重构车轴荷载的时空位置分布.通过模型试验评估了所提方法在典型交通场景下的性能.结果表明:相较于基于单视角的车辆位置识别方法,多视角信息融合方法在跟踪稳定性、定位精度和抗遮挡性能上有显著提升;变道场景下,所提方法的最高平均定位误差低于2.0 cm,明显优于单视角方法的17.0 cm;多车遮挡场景下,所提方法的车辆捕获率可达100%,而单视角方法最高仅为72.5%;同时,与其他检测跟踪模型相比,vadYOLO-StrongSORT在试验中取得了最高的识别精度.

关键词：桥梁工程车辆荷载时空位置多视角信息融合车轴识别桥梁动态称重桥梁健康监测

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砂土中多锚片螺旋锚上拔承载力计算方法研究

海洋工程 2024年第4期42卷 188-196页

作者：李逸奇胡伟杨枭黄勇祥湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 中交广州水运工程设计研究院有限公司广东广州510221 中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司湖南长沙410007

对于砂土中多锚片螺旋锚上拔承载机理和承载力学模型的研究,目前存在人为引入临界值将连续演化问题分割为特殊工况,但临界值取值标准又难以形成统一认识的问题。基于数值模拟分析了砂土中螺旋锚锚周土体滑动面的连续演化规律和理论表征... 详细信息

对于砂土中多锚片螺旋锚上拔承载机理和承载力学模型的研究,目前存在人为引入临界值将连续演化问题分割为特殊工况,但临界值取值标准又难以形成统一认识的问题。基于数值模拟分析了砂土中螺旋锚锚周土体滑动面的连续演化规律和理论表征方法,并进一步研究砂土中多锚片螺旋锚上拔力学模型和上拔承载力计算方法。所得主要结论为:1)多锚片螺旋锚上层锚的承载性状仅与其埋深比有关,与单锚表现一致;2)随着间距比的增大,下层锚承载性状受间距比的影响逐渐减小,直至独立承载;3)各层锚片锚周土体滑动面均可用椭圆的部分圆弧刻画,间距比很小时,椭圆的长短轴比取决于间距比而与埋深比无关,其余情况下椭圆的长短轴比均随埋深比的增大而减小;4)多锚片螺旋锚的上拔承载力学模型可通过各层锚的承载模型组合而成,下层锚力学模型的演化受埋深比和间距比的影响可分为3个连续阶段;5)与3个试验案例的对比计算证明了连续演化+组合式力学模型构建思路的合理性,相应的承载力计算方法也具有较好的精度和稳定性。

关键词：多锚片螺旋锚埋深比间距比滑动面力学模型上拔承载力

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时滞作用下电磁-压电弹性梁的俘能特性分析

噪声与振动控制 2024年第5期44卷 39-43页

作者：张湧崟彭剑易昱东孙洪鑫禹见达湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

在土木工程结构的健康监测、振动控制中,以压电材料为主要部件的传感系统或主动控制系统得到广泛应用,而在实际工程中,压电耦合系统的供能问题亟待解决。所研究电磁-压电弹性梁的俘能系统是由弹性支座梁与压电作动器、传感器和电磁能量... 详细信息

在土木工程结构的健康监测、振动控制中,以压电材料为主要部件的传感系统或主动控制系统得到广泛应用,而在实际工程中,压电耦合系统的供能问题亟待解决。所研究电磁-压电弹性梁的俘能系统是由弹性支座梁与压电作动器、传感器和电磁能量采集器共同构成的闭环反馈控制系统,其中电磁能量采集器(ElectromagneticEnergyHar-vester,EMEH)的能量俘获单元的原理是移动磁铁在固定磁铁之间进行往复振荡,在基础激励下移动磁铁的振荡产生电势能,从而在能量俘获线圈口产生电流。根据Hamilton原理建立电磁-压电弹性梁的非线性振动控制方程,通过Galerkin方法得到时滞微分方程组,利用数值仿真分析,研究不同控制参数、系统参数对能量采集效果的影响。研究结果表明:增大移动磁铁质量能有效提高能量采集效率,且对电磁-压电弹性梁主结构的位移响应影响较弱;另一方面,通过调节控制增益和时滞参数,在达到较优控制效果情况下,可使电磁能量采集器具有一定的俘获效能。

关键词：振动与波弹性支承梁电磁能量采集时滞反馈振动控制