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相邻隧道爆破振动时空演化与安全阈值研究

金属矿山 2024年

作者：王鑫尧傅家钰刘殿柱王春辽宁工业大学土木建筑工程学院北京辰安科技股份有限公司山西冶金岩土工程勘察有限公司

探究多因素作用下相邻隧道爆破开挖的振动时空演化特征及保障围岩稳定性的安全振速阈值，对于更准确地预测和控制爆破振动及提高隧道施工的安全性和高效性具有重要意义。依托八达岭长城站进站层设备洞室爆破开挖现场实测振动数据，通过V... 详细信息

探究多因素作用下相邻隧道爆破开挖的振动时空演化特征及保障围岩稳定性的安全振速阈值，对于更准确地预测和控制爆破振动及提高隧道施工的安全性和高效性具有重要意义。依托八达岭长城站进站层设备洞室爆破开挖现场实测振动数据，通过VMD-WT降噪、振速频谱分析和数值计算方法研究了相邻隧道不同部位的振动时空演化特征，并通过建立峰值振速与应力峰值关系确定了安全振速阈值。结果表明，背爆侧的振速普遍小于迎爆侧，且迎爆侧拱腰处的峰值振速最大；在相同的纵向距离（12.5 m）条件下，迎爆侧拱腰处峰值振速（2.29 cm/s）约为迎爆侧拱肩处峰值振速（1.12 cm/s）的2倍。利用VMD-WT联和处理方法对现场实测数据中含有噪声的爆破振动信号分解，滤波并进行HHT变换后，得出迎爆侧的能量衰减速度普遍比背爆侧慢，而迎爆侧拱腰处的能量优势频带主要分布在41～100 Hz。最后基于最大拉应力理论得到确保围岩稳定性的安全振速阈值为16.925 cm/s，即最大等效应力不超过1.1 MPa时围岩不会发生破坏，这对于类似工程中控制爆破振动效应及保障施工安全具有一定的指导意义。

关键词：相邻隧道电子雷管爆破振动安全振速 VMD-WT

基于CT-三轴试验的珊瑚砂试样细观孔隙结构演化特性

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岩土工程学报 2024年

作者：胡丰慧方祥位申春妮姚志华陈正汉重庆大学土木工程学院重庆科技学院建筑工程学院空军工程大学机场建筑工程系陆军勤务学院军事设施系

孔隙特征及受荷过程中的演化特性对珊瑚砂的物理力学特性有重要影响。利用自主研发的高压土工CT-三轴仪，在保证试样常规尺寸大小的前提下，对珊瑚砂进行围压为100-1600kPa的三轴固结排水试验，同时在加载过程中对珊瑚砂试样进行实时CT... 详细信息

孔隙特征及受荷过程中的演化特性对珊瑚砂的物理力学特性有重要影响。利用自主研发的高压土工CT-三轴仪，在保证试样常规尺寸大小的前提下，对珊瑚砂进行围压为100-1600kPa的三轴固结排水试验，同时在加载过程中对珊瑚砂试样进行实时CT扫描，根据CT图像分析孔隙形状参数球圆度和各向异性，利用数字体积关联法（DVC）分析珊瑚砂的孔隙结构演化特性。结果表明，在围压和颗粒破碎的影响下，加载过程中珊瑚砂试样的孔隙结构演化大致可分为3段，即加载端部位（I段）主要受到压力作用，颗粒发生破碎和滑动引起孔隙率减小，局部应变主要为负应变即压应变；试样中部及以下部位（II和III段），低围压时颗粒滑移孔隙外扩宏观上表现为剪胀现象，局部应变呈现正应变即拉应变，高围压和颗粒破碎会抑制剪胀现象；较好地解释了低围压时砂样的剪切带常发生在试样中间及偏下部分的原因。试样加载过程中孔隙形状随围压增大越来越接近球形和趋于各向同性；沿竖直方向，试样的变形量在围压约束下逐渐减小。试样的孔隙体积和局部应变在加载过程中逐渐稳定，符合砂土的临界状态理论。研究成果对深入认识珊瑚砂的工程力学特性具有重要意义。

关键词：珊瑚砂 CT扫描细观孔隙演化数字体积关联法DVC

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碱激发干硬性混凝土的制备及性能研究

混凝土 2024年第8期 184-187,192页

作者：王鑫焱刘程李秋义岳公冰青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109

为推广干硬性混凝土在碱激发胶凝体系中的应用,本试验以矿粉和粉煤灰为胶凝材料,水玻璃为碱激发剂制备碱激发干硬性混凝土。试验测定了碱激发干硬性混凝土不同龄期的力学性能,拟合出28 d抗压强度与溶胶比之间的线性关系,采用接触法分析... 详细信息

为推广干硬性混凝土在碱激发胶凝体系中的应用,本试验以矿粉和粉煤灰为胶凝材料,水玻璃为碱激发剂制备碱激发干硬性混凝土。试验测定了碱激发干硬性混凝土不同龄期的力学性能,拟合出28 d抗压强度与溶胶比之间的线性关系,采用接触法分析碱激发干硬性混凝土收缩随龄期的时变规律。研究结果表明:碱激发干硬性混凝土1 d和3 d抗压强度可达到28 d抗压强度的80%和88.3%,快硬早强效果显著,且28 d抗压强度达到67.8 MPa;碱激发干硬性混凝土的收缩率随溶胶比增大而增大,60 d收缩率所损失,但可改善碱激发干硬性混凝土的干燥收缩性能。

关键词：碱激发干硬性混凝土抗压强度干燥收缩性能规律

三轴压缩下实时高温和热处理后碳酸盐岩力学特性的试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1347-1358页

作者：杨文东王柄淇姚军井文君张祥中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

高温高应力条件对深层超深层油气的高效开采提出了极大的挑战。为探究实时高温和热处理2种温度作用下储层岩石力学性质变化的区别,通过自主研制的多场耦合试验系统对新疆塔里木油田的碳酸盐岩展开实时高温和热处理后的三轴压缩试验,分析... 详细信息

高温高应力条件对深层超深层油气的高效开采提出了极大的挑战。为探究实时高温和热处理2种温度作用下储层岩石力学性质变化的区别,通过自主研制的多场耦合试验系统对新疆塔里木油田的碳酸盐岩展开实时高温和热处理后的三轴压缩试验,分析2种试验情况下岩石强度、变形、破坏模式和力学参数的演化规律。结果表明:(1)随温度升高,实时高温下碳酸盐岩脆-延转化的临界围压减小,热处理后岩石的临界围压增大。(2)在2种试验条件下,碳酸盐岩的弹性模量都随温度的增加而减小;泊松比呈现出不同的变化规律;另外实时高温下碳酸盐岩的弹性模量和泊松比与围压的关系可用指数函数来表示。(3)碳酸盐岩的破裂角随围压的增大而减小;实时温度下岩石的破裂角和常温下相比变化不大,热处理后岩石的破裂角有增大的趋势。(4)与常温和加热处理后的岩石相比,实时高温对碳酸盐岩的体积应变和扩容应力影响更为明显,实时高温下的岩石更易进入屈服阶段。此研究结果有助于深入了解深层碳酸盐岩储层受高温影响下力学性质的变化规律,并为深层油气的安全高效开采提供理论依据。

关键词：岩石力学碳酸盐岩力学行为实时高温高温处理

孔洞形状对层状岩石力学特性影响的FDEM数值模拟研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 595-606页

作者：刘平刘泉声夏明锬罗勇陈梓韬黄兴伯音武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 中铁十一局集团有限公司湖北武汉430072 中铁十一局集团第五工程有限公司重庆400030 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430072

为揭示孔洞形状对层状岩石力学性质和破坏模式的影响,采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)开展系列数值模拟研究。首先,阐述FDEM模拟层状岩石的基本原理,然后,开展不同层理倾角完整试样的单轴压缩模拟,并与试验结果进行对比验证。... 详细信息

为揭示孔洞形状对层状岩石力学性质和破坏模式的影响,采用有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)开展系列数值模拟研究。首先,阐述FDEM模拟层状岩石的基本原理,然后,开展不同层理倾角完整试样的单轴压缩模拟,并与试验结果进行对比验证。最后,对含有圆形、椭圆形、三角形、矩形和方形孔洞的层状岩石试样(β为0°、30°、45°、60°和90°)进行单轴压缩模拟研究。研究结果表明:对于不同孔洞形状的试样,抗压强度和试样破坏程度随层理倾角的增大呈V字型变化趋势,且均在层理倾角为0°时抗压强度取得最大值,在90°时破坏程度最为严重;孔洞的存在严重削弱了试样的力学性能,且削弱幅度与孔洞形状密切相关,其中方形和圆形孔洞对抗压强度的削弱能力最弱。将含不同形状孔洞试样的破坏模式随层理倾角的变化主要分为穿层理面拉剪混合破坏(β=0°)、沿层理面与穿层理面混合拉剪破坏(β=30°)、沿层理面剪切破坏(β=45°和60°)和沿层理面拉剪劈裂破坏(β=90°)。

关键词：有限元-离散元耦合数值模拟方法层状岩石孔洞形状单轴压缩模拟力学性质

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地铁站台空调系统非线性预测控制策略

控制与决策 2024年第2期39卷 509-518页

作者：魏东肖志铭安硕熊亚选北京建筑大学电气与信息工程学院北京100044 建筑大数据智能处理方法研究北京市重点实验室北京100044 青岛市人防建筑设计研究院有限公司山东青岛266100 北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044

地铁站台空调系统回路众多且具有强耦合和非线性特性,PID控制方法参数整定困难,无法兼顾乘客舒适性和能效最优,由于系统建模困难,非线性优化算法计算量大,智能控制方法难以实现工程应用.对此,提出一种地铁站台空调系统预测控制策略.首先... 详细信息

地铁站台空调系统回路众多且具有强耦合和非线性特性,PID控制方法参数整定困难,无法兼顾乘客舒适性和能效最优,由于系统建模困难,非线性优化算法计算量大,智能控制方法难以实现工程应用.对此,提出一种地铁站台空调系统预测控制策略.首先,根据热湿负荷平衡和能量守恒定律建立地铁站台热动态特性预测模型;然后,将满足乘客舒适性并节省能耗作为系统优化目标,使用神经网络作为优化反馈控制器,将系统优化目标函数作为控制器优化性能指标,结合变分法和随机梯度下降法,对神经网络控制器的权值和阈值进行在线滚动优化,算法计算量小,占用存储空间适中.仿真实验结果表明,所提出的预测控制策略与传统PID控制方法相比,在满足乘客舒适性要求的前提下,系统响应时间可缩短约39.6%,末端风机能耗降低约73.39%.

关键词：地铁空调系统模型预测控制机理建模非线性优化算法神经网络建筑节能

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泡沫混凝土气泡性能与基体材料研究进展

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 706-724页

作者：宋强邹颖杰张鹏鲍玖文薛善彬青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的保温材料。泡沫混凝土制备过程中气泡性能与基体材料是影响其性能的关键。气泡不稳定及基体缺陷制约着泡沫混凝土大规模推广应用。为了揭示泡沫混凝土气泡和基体对其结构与性能影响,本文围绕气泡性... 详细信息

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的保温材料。泡沫混凝土制备过程中气泡性能与基体材料是影响其性能的关键。气泡不稳定及基体缺陷制约着泡沫混凝土大规模推广应用。为了揭示泡沫混凝土气泡和基体对其结构与性能影响,本文围绕气泡性能和基体材料,全面总结和分析发泡剂和稳泡剂的种类及用量,基体材料种类和用量以及纤维、外加剂等研究现状,阐明宏观性能及微观结构关联机制,以期为中国泡沫混凝土材料和建筑节能事业提供有益参考。

关键词：泡沫混凝土气泡性能基体材料

考虑分区劣化的围岩力学参数精细化反演机器学习模型研究

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岩土工程学报 2024年

作者：刘学伟刘云豪刘滨刘泉声陈菊香刘庆成中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室中国科学院大学武汉大学土木建筑工程学院

围岩力学参数是稳定性评价中的重要指标之一，然而，现有方法通过分析模型内所有岩层，往往导致反演参数值偏大。为更精细化研究围岩分区力学参数，将围岩分区方法与参数反演模型相结合，提出了一种考虑分区劣化的围岩力学参数反演机器... 详细信息

围岩力学参数是稳定性评价中的重要指标之一，然而，现有方法通过分析模型内所有岩层，往往导致反演参数值偏大。为更精细化研究围岩分区力学参数，将围岩分区方法与参数反演模型相结合，提出了一种考虑分区劣化的围岩力学参数反演机器学习模型。该模型利用冠状病毒群体免疫算法（CHIO）对最小二乘支持向量机（LSSVM）的惩罚因子和核函数宽度进行优化，从而显著提升了参数反演的精度与稳定性。通过圆形巷道塑性区的理论解及工程应用，验证了围岩分区方法的有效性。以淮南矿区张集矿某岩石回风大巷为依托，采用五种不同的混合机器学习模型对围岩力学参数的预测精度和泛化能力进行了对比，结果表明CHIO-LSSVM方法在参数预测方面具有更高的准确性。最后，结合现场实测变形数据，开展了考虑围岩分区劣化的参数反演分析，并通过正算结果验证了反演精度，表明该模型适用于深部巷道围岩分区参数的精细化反演。

关键词：深部巷道围岩参数反演分区劣化机器学习

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高温作用下分散土力学特性研究

水利与建筑工程学报 2024年第2期22卷 158-163页

作者：贾琼瑜倪晓逸樊恒辉西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学岩土工程研究所/特殊岩土博物馆陕西杨凌712100

为研究高温加热对分散土的力学特性的影响,采用直接剪切试验、崩解试验、渗透试验、颗粒分析试验和矿物分析试验,对不同温度下加热处理的分散土试样进行研究,并综合分析高温改性土体的内在机制。结果表明:加热处理后,分散土的黏聚力、... 详细信息

为研究高温加热对分散土的力学特性的影响,采用直接剪切试验、崩解试验、渗透试验、颗粒分析试验和矿物分析试验,对不同温度下加热处理的分散土试样进行研究,并综合分析高温改性土体的内在机制。结果表明:加热处理后,分散土的黏聚力、内摩擦角及抗剪强度均大幅增加,渗透系数增大,崩解突变性消失,稳定性得到提高。加热400℃时,土样的黏聚力、内摩擦角、抗剪强度分别比常温状态下的土样提高了811%、154%和664%,此外,加热400℃的土样在水中不崩解,渗透系数比常温状态下增大12.6倍。这些变化主要归因于高温加热导致的土体失水收缩、矿物烧结形变以及分散性的减弱。高温加热是一种方便可行的分散土原位处置技术,具有良好的应用前景。

关键词：分散土高温作用力学特性改性机理