陆地滑坡透明土模型构建关键技术及初步应用试验
研究针对现有透明土材料在陆地滑坡模型中透明度不足、制备工艺干扰力学性能、依赖液浸等问题,通过控制熔融石英砂粒径、气相二氧化硅配比及矿物油调配比例,研制出适用于非浸没条件的透明胶结材料。
推荐理由:针对透明土模型依赖液浸、透明度不足的问题,给出非浸没胶结材料的配比与透明度调控方法,可供滑坡物理模拟选材参考。
研究针对现有透明土材料在陆地滑坡模型中透明度不足、制备工艺干扰力学性能、依赖液浸等问题,通过控制熔融石英砂粒径、气相二氧化硅配比及矿物油调配比例,研制出适用于非浸没条件的透明胶结材料。
推荐理由:针对透明土模型依赖液浸、透明度不足的问题,给出非浸没胶结材料的配比与透明度调控方法,可供滑坡物理模拟选材参考。
基于室内水槽模型实验,对25°、30°、35°、40°四组均质黄土斜坡开展降雨入渗与整体失稳过程研究,将变形破坏划分为坡表侵蚀及坡脚破坏、冲沟发育扩展、蠕滑-局部破坏和整体失稳4个阶段。坡度大于30°时湿润锋运移速率随坡度增大而降低,30°斜坡入渗速率与土体持水能力耦合最好、抗剪强度降低最快,更易诱发滑坡。40°斜坡失稳前临界体积含水率较25°斜坡高约19%,失稳时底部倾角变化幅度与坡度呈负相关。
推荐理由:四组不同坡度黄土斜坡水槽实验揭示30°时入渗与持水耦合最佳、抗剪强度下降最快,可供降雨型黄土滑坡坡度敏感性分析参考。
泸定县大渡河某高陡岩质边坡采用3DEC与DFN模型分析表明,裂隙切割深度达56~66 m时坡面最大位移可达20 cm,位移集中区与张拉塑性区重叠,存在局部滑坡风险。黏聚力与内摩擦角折减系数每增加0.1,坡面位移线性增长、塑性区扩展速率指数递增。DFN模型较无裂隙或仅优势结构面模型位移量级提升约2倍,失稳呈宏观界面剪切滑移与微观裂隙张拉破坏的双重控制机制。
基于天山地区实地调查、模型试验与离散元数值模拟,研究了持续补给条件下散粒体斜坡的堆积破坏演化规律。相同补给量下坡顶角与补给坡度正相关,坡长和堆积面积增长率与堆积坡度负相关,坡面角度增长率与大颗粒含量正相关;不同条件下初次破坏失稳面积均超50%,补给坡度影响较大。斜坡失稳由少量颗粒扰动触发,带动坡体大面积失稳破坏。
研究通过斜槽试验,以石质圆球模拟固相、甘油-水混合物模拟液相,结合三轴应力传感器、超声波测距仪和高速摄像机监测泥石流基底应力与运动过程。结果表明基底压应力和剪切应力与液相黏性、坡度、颗粒数量及粒径呈正相关,其中粒径影响最显著;流动由层流向湍流转变时颗粒碰撞频率与应力波动增大,侵蚀能力增强。颗粒激扰强度与波动压应力变化密切相关,影响流动稳定性与侵蚀特性。
推荐理由:斜槽试验用石质圆球与甘油-水混合物模拟固液两相,量化了粒径、坡度与液相黏性对基底应力的影响次序。
论文以福建泉州尧山大型滑坡为例,通过工程地质勘察、深部位移监测与应力路径试验,研究降雨诱发残积土层滑坡的启滑机制。结果显示滑面发育于黏土含量相对较高的砂质黏土层内,极端降雨和地下水位快速升高使孔隙水压力增大、滑带应变局部化,破裂面贯通后滑体加速滑移。监测预警可选用小时位移量、前7 d累积降雨量和小时降雨量作为预警参数。
推荐理由:以尧山滑坡为案例,结合深部位移监测与应力路径试验,解释残积土层滑带在孔压升高下的渐进破坏过程。
基于离散元方法模拟滑坡碎屑流冲击导引结构,发现导引角度对死区形态影响显著,颗粒级配和导引宽度影响较小。导引角度增大时中粗颗粒含量增加会增大绕流颗粒抛射角与扩散角,并使下部死区出现强力链集中;流动层颗粒占比控制动态冲击阶段上部冲击力峰值,死区颗粒占比控制整个冲击过程下部冲击力峰值。绕流颗粒抛射角越大,堆积体堆积长度、面积和最大厚度越大而堆积宽度越小。
以龙游石窟泥质粉砂岩为例构建多场多相耦合化学损伤模型,用有限元模拟还原干湿循环中毛细水侵入、重力释水与方解石胶结物溶蚀过程。吸水快且湿润锋平行浸水边界,释水慢且孔隙水无法完全疏干;内部孔隙水浓度高于表层,差异溶蚀使表层化学损伤更显著。循环周期降低会提高整体损伤速率并增强损伤非均质性。
玛湖凹陷砾岩井下岩心三轴压缩与CT扫描试验表明,围压升高使砾岩出现脆延转化,弹性模量先增大后减小,泊松比整体上升。弹性模量与峰值强度的变化主要受砾石分布特征控制:粒径分布范围过大易破坏,粒径过小易产生大变形,粒径大小与分布适中时需更大加载力。破坏模式亦受粒径分布控制,粒径极小且均匀或巨大且极不均匀时以绕砾为主,粒径较大且分布均匀时以穿砾为主。
针对贺兰山遗迹钙质胶结不等粒长石砂岩,采用NaCl和CaCl₂溶液开展冻融循环与三轴压缩试验,并与干燥对照组对比。经40次冻融循环后,氯盐溶液环境下岩石弹性模量均降低约20%,约为干燥组的4倍,偏弱酸性的CaCl₂溶液劣化作用更突出。联合波速与孔隙率定义的多参数损伤变量在90%置信区间内验证可靠,并建立了氯盐-冻融耦合损伤经验模型。
研究针对黄河晋陕峡谷北段砂泥岩边坡的强风化泥岩开展冻融循环试验,30次循环后质量、纵波波速、单轴抗压强度和弹性模量的总劣化率分别为4.7%、10.2%、59.7%和66.9%。
推荐理由:试验给出强风化泥岩30次冻融后强度与模量的劣化幅度,可供晋陕峡谷边坡防护设计参考。
针对含水泥岩开展不同含水率三轴压缩与蠕变试验及细观结构测试,揭示了弹性模量随含水率软化规律并确定蠕变长期强度。基于弹性模量软化与孔隙分形维数定义宏-细观损伤变量,构建Burgers蠕变损伤本构模型,并提出修正记忆依赖导数与应力开关控制的黏壶元件,其记忆效应不随时间失效。将两者串联建立考虑永久记忆效应的蠕变损伤本构模型,经不同含水率泥岩三轴蠕变试验验证并与其他模型对比,证实其准确性与优越性。
研究以西藏江达白格滑坡滑源区蚀变软岩为对象,采用现场调查、X衍射、电镜扫描、浸水崩解和三轴试验分析其物质组成、微观结构与水理特征,并按宏观表征和耐崩解指数进行蚀变程度分级。
推荐理由:研究以白格滑坡滑源区蚀变软岩为对象,给出蚀变分级与含水率对黏聚力、内摩擦角的影响规律,可供同类滑源区岩体评价参考。
研究将地下深部钻孔原位动水溶蚀试验与室内1 mL·min-1动水溶蚀试验相结合,首次获得原位环境下白垩系灌口组(K2g)石膏岩溶蚀速率值。原位试验中15 m、25 m处试件溶蚀强烈,30 d质量损失率超73%,年溶蚀速率近90 mm·a-1,35 m处速率仅为上部的1/4;25 m处地下水SO4 2-、Ca2+浓度是15 m、35 m处的1.5倍以上。
推荐理由:研究把钻孔原位动水溶蚀与室内试验对照,给出原位环境下石膏岩溶蚀速率与强度劣化路径,可供地下工程遇石膏地层时评估风险参考。
研究对盾构隧道壁后C-S双液浆性能进行试验,掺加P·O 42.5水泥的双液浆近似呈Bingham塑性流体,可调配合比范围较大;掺加P·C 32.5水泥的双液浆较符合假塑性流体,可调范围较小。随配合比增大,两种浆液的塑性黏度均增大,初凝、终凝时间与结石体早期强度变化规律不同。大模数水玻璃浆液黏度大、稳定性好但流动性差,不适用于同步注浆;建议配合比取0.08∶1~0.15∶1。
推荐理由:试验对比两种水泥配制的C-S双液浆流变与凝结特性,给出同步注浆的配合比建议区间。
姚耀龙、晏勤等以某输水管道顶管工程为背景,基于Mindlin解提出改进的间隙参数g,结合修正地层损失参数与Loganathan公式建立考虑顶推力、注浆压力的地表变形解析公式。计算所得沉降曲线呈V形,最大沉降与现场监测仅相差5.7%,经典解则相差约37.7%。解析解沉降槽宽度约5D,略小于实测值,数值模拟约6D,与监测数据吻合良好。
推荐理由:该解析解把顶推力与注浆压力纳入间隙参数,最大沉降与实测仅差5.7%,可供顶管地表变形预测参考。
以西南地区某铁路隧道出口燕尾段为依托,基于动能公式推导振源距与能量衰减关系,结合DP准则及爆破围岩破裂区、塑性区半径,提出爆破药量、围岩力学性质与振速的关系式。靠近既有隧道一侧存在振速集中效应,既有隧道近爆破侧拱肩与拱脚出现应力集中。结合实际工程表明该理论公式适用性较好。
针对齐家庄隧道邻近古树区,采用FLAC3D建立渗流-应力耦合模型并将古柏树根系简化为根-土复合锚固单元,分析施工期渗流场变化与根系变形破坏特征。结果表明排水引起的地下水位下降对地表古树有一定影响,开挖扰动诱发的根系损伤较小,拉应力是根系单元受损的控制因素。注浆圈对抑制施工期涌水量作用明显,但防渗性能受注浆工艺影响。
中建一局团队依托广州芳白城际夏白区间,构建集地质理论计算、皮带机动态称重、渣斗容量校准与盾构油缸行程动态标定于一体的出渣量多源数据实时联控系统。该系统建立油缸行程差与单斗装渣量的对应模型并设定动态安全控制区间,将识别出的超挖量转化为下环同步注浆补偿量并联动调整掘进参数,形成感知、预警、补偿闭环。盾构下穿工业厂房区时建筑物累积最大沉降为-30mm,监测点平均值-0.31mm。
推荐理由:依托广州芳白城际区间实践,给出渣量联控与沉降补偿的闭环做法,可供复合地层下穿敏感建筑参考。
针对盾构隧道管片传统螺栓连接施工效率低、密封性差及截面强度损失问题,研究提出基于强度层级控制的 C-T 型快速连接件设计原则,即 C/T 型件屈服、锚固钢筋极限破坏。研究构建了涵盖工程设计参数提取、结构初设计、参数化建模优化与试验验证的设计流程,并应用于隆昌路越江隧道新建工程。试验表明该连接件轴向拉伸承载力达 8.8 级 M36 斜螺栓等效标准,破坏过程符合预设设计原则。
推荐理由:论文给出 C-T 型连接件从参数提取到试验验证的设计流程,并用于隆昌路越江隧道,可供管片连接选型参考。
针对软岩隧道围岩变形与初支喷混开裂剥落问题,中铁二十局博士后工作站范胜元采用机理分析、数值模拟和现场实测相结合的方法开展研究。基于灾变机理分析与数值模拟验证,提出优化开挖步距参数,并辅以围岩注浆和加强支护结构刚度的综合措施。
推荐理由:结合机理分析、数值模拟与现场实测,给出软岩隧道初支开裂的支护参数优化与注浆加固组合做法。
珠江三角洲某双排管桩基坑支护结构开挖中出现盖板沿基坑边线方向裂缝,作者采用缩尺模型试验分析管桩与盖板连接处的应力分布。结果表明管桩顶部与盖板连接位置强度较弱,应力峰值分别出现在连接处前侧表面与上方表面,盖板开裂直接原因是管桩结构较大变形经节点传递迫使盖板开裂。调整管桩桩顶锚入盖板深度与采用暗梁钢筋布置两项改良措施可有效降低应力、控制裂缝。
推荐理由:缩尺模型试验揭示双排管桩与盖板连接处应力峰值位置,并给出两项可降低应力、控制裂缝的构造改良措施。
绍兴地铁2号线称山南路站深基坑自动化监测数据表明,ARIMA 模型对地下水位的一步预测误差小于2 cm。研究采用 Vue 和 ECharts 构建实时交互可视化平台,可实时展示水位变化并支持数据交互查询,缓解传统水位监测的滞后性问题。
以西安某地铁车站竖井工程为背景,结合现场监测与数值模拟分析了饱和软黄土深基坑降水开挖的地表沉降历时规律。地表沉降历时曲线可划分为卸荷隆起、降水固结沉降、变形稳定及水位回升回弹4个阶段,降水施工期是沉降发展的主要阶段。参数分析表明地表沉降随土体渗透系数增大而增大、随地下水埋深增大而减小,单次开挖深度建议控制在1-4m左右,并推荐采用I20a及0-8m布设间距。
以北京某交通枢纽工程为背景,通过现场监测与PLAXIS 3D数值模拟研究相邻基坑协同开挖时地下连续墙、地表沉降和立柱的变形规律。监测显示围护墙中部最大深层水平位移为13mm,小于紧邻另一基坑角部测点的16mm,边角效应减弱;立柱东西差异最大值约16mm。模拟结果表明,逆序开挖(后挖)可将立柱东西不均匀沉降控制在0.015‰,同步开挖则对围护结构最大变形控制较好。
推荐理由:依托北京交通枢纽基坑群实测与PLAXIS 3D模拟,比较同步与逆序开挖对围护墙和立柱变形的影响。
北京某综合交通枢纽基坑监测显示,早期开挖立柱隆起量平均60mm、局部超过90mm,远超同深度普通基坑。正交模拟试验表明开挖深度和地下水是立柱隆起的关键影响因素,现场记录显示7月大体积土方快速开挖的强烈卸荷效应是早期异常隆起主因,超常规降雨引起的地下水位往复上升也影响坑底回弹。降低开挖速度并及时降水可有效减少开挖回弹变形。
推荐理由:依托北京综合交通枢纽基坑监测数据,给出立柱隆起量级与开挖速度、降水的关系,可供同类深基坑回弹控制参考。
针对狭窄型基坑数值模拟中 HSS 模型参数依赖经验值的问题,采用 CNN-LSTM-Attention 模型对 HSS 模型参数进行反演修正,修正后预测值与实测值对比精度较反演前提高 31.2%。该模型在 MAE、MAPE 和 RMSE 上均优于单一 BP 模型和单一 LSTM 模型,可用于地下管廊工程狭窄型基坑开挖变形预测。
以东莞市某深大基坑工程为依托,采用数值模拟研究多排桩支护结构变形规律,并用实测数据验证。结果表明阶梯型多排桩抗侧移能力较好,桩身变形呈上大下小、桩顶附近位移最大;同种工况下非阶梯型多排桩桩身最大水平位移为38.57mm,阶梯型为13.68mm,非阶梯型比阶梯型增大约64%。桩身最大水平位移随排距增加而逐渐减小,但减小幅度随排距增大而减弱。
推荐理由:依托东莞深大基坑实测,对比阶梯型与非阶梯型多排桩的位移控制差异,可供类似支护选型参考。
浙江华东测绘与工程安全技术有限公司等单位的吴忠明等人提出一种融合同态滤波图像增强算法与RG-DIC的低光环境免标志机器视觉位移监测方法,无需预先布设人工标志物。
推荐理由:针对低光环境难以布设人工标志的问题,给出免标志监测的试验验证与误差量级,可供监测方案选型参考。
研究提出一种工程感知的智能检索框架,融合多语言语义嵌入与工程术语、数值信息和主题约束,用于识别不同国家标准间可能对应的条文。基于11个工程主题、105对人工对齐的中乌工程条文基准测试,取得Top-1准确率62.9%、Recall@5为91.4%。该框架定位为专家判读前的决策支持层,不替代技术判断或合规评估。
研究基于东北多年冻土边缘区 336 座输电塔的系统现场调查,纳入 13 个条件因子,比较随机森林、XGBoost、LightGBM、CatBoost 与逻辑回归五种模型评价基础冻拔易发性,并用 SHAP 与地理探测器量化因子贡献与交互。
推荐理由:基于东北 336 座输电塔现场调查,比较五种机器学习模型的冻拔易发性评价,并给出主导因子排序。
研究提出仿鹰眼双通路感知的端到端语义分割网络 PSDNet,用于预制构件三维激光扫描点云的非均匀密度、大尺度差异与工地噪声问题。在沙特阿拉伯利雅得某预制构件项目数据集上,PSDNet 取得平均交并比 73.6%、板件提取精度 90.9%、预埋构件识别率 91.8%,消融试验确认 EFDI 与 MSGM 模块的互补贡献。
一项结合CFD模拟与原位监测的研究评估了历史建筑地板下通风腔的气流性能,发现仅依赖自然通风的系统在静风时气流速度降至近零,性能严重不稳定。参数分析确认保护格栅透风率至关重要:低自由面积比格栅产生显著压降、几乎阻断空气交换,需较高透风率以降低阻力。
研究对比法国 Châlons-en-Champagne 与吉布提 Balbala 两地土料的多物理表征,涵盖颗粒级配、SEM/EDX、力学性能、热工性能、水蒸气渗透性、吸湿缓冲能力及水相关耐久性。
针对土体剪切时应变增量矢量不垂直于屈服面的非正交变形特性,采用分数阶微分方法建立了非正交塑性模型,并通过定义新的塑性流动方向和加载方向、引入带误差控制的应力积分算法,构建了具有普遍适用性的归一化求解格式。
串联板锚的拖曳嵌入试验表明,采用padeye与锚爪(fluke)相连的连接方式可同时提高嵌入深度和安装承载力;锚间距不小于3倍锚爪宽度时可有效减弱相互干扰。前锚为拖曳嵌入锚、后锚为竖向承载锚(VLA)的组合性能最优,最大安装承载力达对应单锚承载力之和的1.3倍。
研究提出基于逐级静力平衡的多排抗滑桩支护滑坡稳定性分析模型,并建立综合考虑桩身刚度、嵌固段地基反力与桩顶位移的桩-土协同变形抗力计算模型。典型工程案例计算得整体稳定系数1.005、关键桩排抗力2547.2 kN/m,介于理正软件(0.987、1175.0 kN/m)与GEO5软件(1.09、3186.8 kN/m)之间。作者认为以确定性抗力为核心的框架可规避复杂推力分配难题。
推荐理由:针对多排抗滑桩推力分配难题,提出逐级静力平衡与桩土协同变形模型,给出介于两款软件之间的算例结果。
研究以上海某盾构隧道软土地层为背景,分析盾构对接解体段未加固与注浆加固两种工况下的土拱效应,并构建土拱力学模型推导隧道上覆土压力计算公式,理论修正解与数值模拟结果对比验证了模型合理性。结果表明未注浆时滑移面斜向上贯通至地表、横纵断面均呈盆形且横向范围更大,注浆后横断面呈“上下双盆”或“上盆下塔”、纵断面仅在隧道上方一定范围内形成塔状结构;注浆加固后土体应力重分布,土拱效应显著减弱。
推荐理由:针对盾构对接解体工况,给出未加固与注浆加固两种滑移面形态及上覆土压力计算式,可供类似软土隧道解体设计参考。
采用光滑粒子法(SPH)融合Drucker-Prager屈服准则与Grady-Kipp模型,构建了可同步表征剪切与拉伸失效的混合失效模型并开发Fortran求解程序,通过人工应力、应力光滑与黏性边界抑制应力振荡与边界反射噪声。模型复现了预裂缝岩样压缩及单截齿贯入试验的裂纹扩展路径与破坏模式,并模拟单截齿切割含坚硬结核煤体,识别出不同切入深度下以剪切和张拉为主导的两种结核剥落模式。
针对数据稀疏与测试噪声导致的参数不可辨识问题,构建了基于层级贝叶斯推断的分析框架,通过块金效应分解信号与噪声并引入信息性先验增强可识别性。5参数模型在MCMC后验推断中收敛稳健,条件随机场模拟传播后验不确定性并生成空间失效概率图,识别出最高失效概率达32.9%的潜在风险区,与现场破坏现象高度一致。