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干湿循环作用下剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂作用及影响因素

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 147-158页

作者：郝建斌李耕春刘志云崔福庆蒋臻蔚长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果,分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验,并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数,分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明:1)剑麻... 详细信息

为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果,分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验,并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数,分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明:1)剑麻纤维加筋膨胀土具有较好的抗裂性能,且剑麻纤维的掺入对膨胀土的裂隙率和裂隙平均宽度影响较大,相较于素土试样,最优加筋土试样的裂隙率和裂隙平均宽度均比素土试样减小了约1/2.2)纤维长度相同时,随着纤维含量的增大,裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度和分形维数均呈先减小后增大的趋势,且纤维含量为0.4%时各参数值最小;纤维含量相同时,纤维长度对各裂隙参数影响不大.3)随着干湿循环次数的增加,加筋土和素土试样裂隙参数均呈逐渐增大趋势,但纤维加筋土裂隙率和裂隙平均宽度的增大幅度均比素土小;从第5次干湿循环开始,各裂隙参数增长趋缓.4)单次脱湿过程中,试样含水率由20%降至10%时,裂隙急剧发育,且素土裂隙的发育对含水率的变化更加敏感,含水率低于10%时,随着含水率的减小,试样裂隙率变小并趋于稳定;相同含水率条件下,剑麻纤维加筋土具有更好的抗裂性能.5)剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂机理主要表现在两方面,一方面是剑麻纤维的掺入增大了膨胀土的渗透系数,促进了试样内水分的均匀分布,减小了试样各处的胀缩差异;另一方面纵横交错的剑麻纤维约束了聚集体之间大孔隙的收缩.

关键词：膨胀土纤维加筋干湿循环裂隙扩展抗裂性能

基于速度分类的LSTM神经网络辅助GNSS/SINS车载定位方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：李晗旭李昕黄观文张勤陈世鹏长安大学地质工程与测绘学院

在车载GNSS/SINS组合导航中，为了增强定位效果，车辆非完整性约束(NHC)是常用的增强方法。通过应用机器学习的方法来建立IMU输出与NHC伪观测量之间的复杂映射关系，并直接在观测域对NHC伪观测量的大小进行调整，可以提升传统NHC方法的... 详细信息

在车载GNSS/SINS组合导航中，为了增强定位效果，车辆非完整性约束(NHC)是常用的增强方法。通过应用机器学习的方法来建立IMU输出与NHC伪观测量之间的复杂映射关系，并直接在观测域对NHC伪观测量的大小进行调整，可以提升传统NHC方法的约束效果。现有的机器学习方法没有考虑车辆运动状态影响，导致NHC预测精度和可靠性不高。最新研究表明机器学习可以预测车辆的前向速度，即虚拟里程计（ODO）。然而，当前研究主要是将预测虚拟NHC和虚拟ODO分开讨论，没有充分挖掘二者之间的耦合关系以及三维速度对车辆进行全约束的能力。因此，本文的研究针对这一问题进行了深入探讨，提出了一种基于车辆速度分类的LSTM神经网络，用于预测车辆的三维速度，并采用三维速度约束新息来自适应调整其方差域。为了验证本文方法的有效性，进行了车载GNSS/SINS组合导航的实验测试。根据实验结果显示，本文方法在前向速度预测方面的平均精度约为0.4 m/s，在侧向和垂向速度预测方面平均精度约为2 cm/s，此外，在模拟GNSS信号失锁460秒的情况下，相较于惯导推算结果，本文方法在三维速度约束下的水平定位精度改善了99.40%。

关键词： GNSS/SINS NHC ODO 机器学习 LSTM

强夯动荷载作用方向对黄土边坡稳定性的影响分析

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振动与冲击 2024年第1期43卷 283-289页

作者：吴丙权倪万魁拓文鑫任思远陈军廷长安大学地质工程与测绘学院西安710064 长安大学西部矿业资源与地质工程教育部重点实验室西安710064

为进一步研究强夯对周边黄土边坡稳定性的影响,采用极限平衡圆弧条分法对强夯作用下的边坡安全系数进行推导计算。结合工程实例,使用TC-4850爆破测振仪对现场监测点进行加速度测试。考虑高程差和测点距离的共同影响,采用MATLAB编程对现... 详细信息

为进一步研究强夯对周边黄土边坡稳定性的影响,采用极限平衡圆弧条分法对强夯作用下的边坡安全系数进行推导计算。结合工程实例,使用TC-4850爆破测振仪对现场监测点进行加速度测试。考虑高程差和测点距离的共同影响,采用MATLAB编程对现场数据进行多元回归分析,求出强夯作用下边坡质点振动加速度解析式。在求得最小安全系数的基础上,研究不同强夯动荷载方向对黄土边坡稳定性的影响。研究结果表明:在相同荷载作用下,强夯动荷载方向与水平轴正方向夹角为0°、45°、60°、270°、315°、330°、360°时,安全系数均小于等于1.00,且随着拟静力系数不断增大,安全系数越来越小。强夯动荷载方向与水平轴正方向夹角为90°、135°、150°、180°、225°、240°时,安全系数均大于1.05。随着拟静力系数不断增大,安全系数也随之增大。该方法简单易行,便于计算,可用于黄土边坡实际工程。

关键词：极限平衡强夯动荷载方向安全系数拟静力系数

复杂山区滑坡监测设备抛投无人机智能路径规划

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：赵丽华史康怀瞿伟长安大学地质工程与测绘学院

GNSS技术被广泛应用于滑坡监测，然而在复杂高危滑坡及应急艰险滑坡的监测环境下，监测设备的安装难以实施，而利用无人机抛投有望实现监测设备的无人化部署。针对无人机续航以及复杂环境下地形威胁等方面的问题，抛投无人机的路径规划... 详细信息

GNSS技术被广泛应用于滑坡监测，然而在复杂高危滑坡及应急艰险滑坡的监测环境下，监测设备的安装难以实施，而利用无人机抛投有望实现监测设备的无人化部署。针对无人机续航以及复杂环境下地形威胁等方面的问题，抛投无人机的路径规划作为任务的基础尤为关键。将复杂山区抛投无人机路径规划问题分为地质灾害区域三维实景地图构建、代价函数设计、航迹规划算法3个方面展开研究，并将基于自适应权重和Levy飞行策略的鲸鱼优化算法应用于抛投无人机航迹规划。以四川省汉源县红岩子滑坡为研究区域，实现了复杂山区GNSS监测装备抛投无人机的路径规划。

关键词：滑坡监测复杂山区无人机抛投路径规划鲸鱼优化算法

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基于差分法的双排抗滑桩结构内力计算

水文地质工程地质 2024年

作者：李寻昌高凡凡冉雨童史征征长安大学地质工程与测绘学院

为研究有连梁双排抗滑桩的快速而有效的内力计算模型，在对有连梁双排桩进行受力分析的基础上，将有连梁双排抗滑桩结构简化为在桩顶连系梁零弯矩处断开的两根单桩结构，通过对双排桩受力进行叠加得到前后排桩桩顶连梁传递的弯矩与剪力... 详细信息

为研究有连梁双排抗滑桩的快速而有效的内力计算模型，在对有连梁双排桩进行受力分析的基础上，将有连梁双排抗滑桩结构简化为在桩顶连系梁零弯矩处断开的两根单桩结构，通过对双排桩受力进行叠加得到前后排桩桩顶连梁传递的弯矩与剪力，基于有限差分法建立了有连梁双排抗滑桩受荷段、嵌固段全桩内力计算模型，进而对有连梁双排抗滑桩桩体内力进行了计算。同时，通过大型室内模型试验内力实测结果对所计算结果进行了对比验证。结果表明：（1）模型试验结果与所建计算模型得到的桩顶位移与桩身弯矩值吻合较好，说明简化计算模型具有一定的适用性；（2）后排桩最大弯矩出现位置二者略有偏差，计算得到的最大弯矩位置更接近于实际桩体破坏位置，进一步验证了全桩内力计算模型的可靠性；（3）所建有限差分计算模型避免了将受荷段与嵌固段利用连续条件进行迭代的复杂运算过程，大大提升了计算效率，为实际工程提供了一种快速高效的有连梁双排桩内力计算方法。

关键词：有连梁双排抗滑桩有限差分法全桩内力计算模型试验计算模型

黄河流域生态环境质量时空变化及驱动因素分析

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环境科学 2024年

作者：张京新谷雨鑫沈佳琦张明琦丛铭孙燕何皎洁杨利伟长安大学地质工程与测绘学院长安大学建筑工程学院

黄河流域在我国经济发展和生态保护中占据重要地位。基于遥感生态指数(RSEI)数据、气候数据、数字高程数据及夜间遥感数据等，以RSEI指数作为生态环境质量评价指标，采用Theil-Sen斜率估计、Hurst指数和Mann-Kendall检验等方法对黄河流... 详细信息

黄河流域在我国经济发展和生态保护中占据重要地位。基于遥感生态指数(RSEI)数据、气候数据、数字高程数据及夜间遥感数据等，以RSEI指数作为生态环境质量评价指标，采用Theil-Sen斜率估计、Hurst指数和Mann-Kendall检验等方法对黄河流域2001～2021年生态环境质量的时空变化进行评价，并借助地理探测器对流域内生态环境的关键因子及其交互作用进行定量探测分析。结果表明：①黄河流域生态环境质量整体上略低于中等水平，自西北向东南逐渐改善，流域内中等和较低等级的区域共占总面积的83.12%，过去21年间平均生态环境质量在波动中上升，增长趋势通过信度为95%的显著性检验。②区域内生态质量呈现上升-下降-上升的阶段性变化，相邻两级生态等级间面积转移频繁，不同等级的生态位置发生了迁移，21年间生态改善面积占比达58.09%，但51.75%的区域改善趋势未通过显著性检验。③未来流域内生态环境质量以恶化为主，持续恶化面积占比24.39%，由改善转为恶化面积占比5.08%，应警惕青海、甘肃两地的生态恶化风险，并遏制内蒙古地区生态退化趋势。④地理探测结果显示黄河流域生态环境主要受到人口密度的影响，以降雨量为代表的气候因素影响力在不断增强，双因子的交互作用增强了因子解释力，且主要交互类型为双因子增强，占比达到70.2%。未来应加强黄河流域的生态系统治理力度，并综合人类活动和气候变化开展生态修复工作，对黄河流域的生态环境评价研究可为因地施策落实流域生态保护与高质量发展提供理论依据和数据支持。

关键词：黄河流域生态环境质量遥感生态指数时空分析地理探测器

土工离心模拟高速滑坡碎屑流冲击过程的科氏效应研究

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 734-746页

作者：张贝李文阳黄雨长安大学地质工程与测绘学院西安710054 同济大学土木工程学院上海200092

土工离心模拟是土木工程、地质工程等相关领域的重要技术.但在高速滑坡碎屑流模拟方面的应用仍然受限,主要原因在于科氏效应的影响难以避免且缺乏详细研究.本文特别针对高速滑坡碎屑流冲击效应这一防灾减灾工程重要问题,开展了一系列的... 详细信息

土工离心模拟是土木工程、地质工程等相关领域的重要技术.但在高速滑坡碎屑流模拟方面的应用仍然受限,主要原因在于科氏效应的影响难以避免且缺乏详细研究.本文特别针对高速滑坡碎屑流冲击效应这一防灾减灾工程重要问题,开展了一系列的物理离心试验与数值试验.相关结果表明,科氏加速度的方向对高速滑坡碎屑流冲击过程的影响更为显著,发散科氏作用强化了滑坡碎屑流与拦挡结构的相互作用,表现在其具有更高的流动性、更强的冲击效应、更大的堆积体高度.离心应力水平对压缩科氏效应作用效果的影响更为显著,且随着离心应力水平的增大,模拟结果向着无科氏条件影响结果的方向发展.因此,高速滑坡碎屑流冲击效应的土工离心模拟建议在发散科氏条件下开展,且不必刻意选取较小的离心应力水平.

关键词：离心模拟技术高速滑坡碎屑流冲击过程科氏效应离散元模拟

起伏地形下基于非结构网格模型降维的重力三维密度反演

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地球物理学报 2024年第1期67卷 379-393页

作者：高新宇鲁宝亮安国强巨鹏长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054

复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂... 详细信息

复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂地质体,为此本文研究了起伏地形条件下基于四面体非结构网格剖分的重力三维密度反演.首先基于Delaunay方法将地下区域剖分为四面体非结构网格,引入垂向导数和相关系数两种方法进行模型降维技术从而减小解的空间,通过添加最小长度约束,深度加权约束,物性范围约束构建目标函数,并采用预条件共轭梯度法求解.为了提高反演效率在计算过程引入OpenMP并行算法.并研究了各项约束以及两种模型降维方法在四面体非结构网格正则化反演中的效果.通过不同深度直立长方体模型以及起伏地形下组合模型试验,基于四面体非结构网格的重力密度反演可以清晰地反映异常体位置.将本文提出的方法应用于美国密苏里州东南部的氧化铁矿床,反演结果与已知岩体具有较好的一致性,进一步证明该方法的正确性和有效性.

关键词：非结构网格起伏地形密度反演模型降维正则化

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一般各向异性介质中qS1和qS2波波前分离

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2773-2784页

作者：李兴旺王迪白超英长安大学地质工程与测绘学院地球物理系西安710054 长安大学计算地球物理研究所西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

地震波在各向异性介质中传播时存在横波分裂现象,可用于研究岩石中地震波传播特征和了解地下介质各向异性参数.一般各向异性介质中计算三种地震波(qP,qS1,qS2)相速度和群速度的研究日趋成熟,但分离qS1和qS2波的波前仍然是一项具有挑战... 详细信息

地震波在各向异性介质中传播时存在横波分裂现象,可用于研究岩石中地震波传播特征和了解地下介质各向异性参数.一般各向异性介质中计算三种地震波(qP,qS1,qS2)相速度和群速度的研究日趋成熟,但分离qS1和qS2波的波前仍然是一项具有挑战性的工作.为此,本文基于新近给出的一般各向异性介质中三种波(qP,qS1,qS2)群速度的解析计算公式,依据相速度光滑连续的条件给出相邻方向上qS1和qS2波识别方法;为避免数值计算误差造成识别错误,构建了置信度函数,并借鉴快速行进法的思想逐点进行判别以分离qS1和qS2波的波前,最终得到三种波(qP,qS1,qS2)各自独立且完整的波前面.多个数值模拟试验结果表明,该算法适用于不同类型各向异性介质,且不受波前复杂程度的影响,具有较高的稳定性,可为一般各向异性介质中多次波射线追踪、多震相走时反演以及横波分裂研究等提供算法支持.

关键词：一般各向异性介质群速度横波分裂波前分离

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