2020年度《岩土力学》“领跑者5000”论文_中国煤炭行业知识服务平台

2020年度《岩土力学》“领跑者5000”论文

来源：岩土力学

领跑者5000(简称F5000),是中国科学技术信息研究所自2000年开始立项开发的国家级研究课题，旨在将中国精品科技期刊上发表的部分优秀论文推向国内外的高端平台，在更大范围内向世界展示和推广我国最重要的科研成果，以扩大期刊和作者的学术影响力，引领我国高水平科技期刊事业的发展和成长。

行业视野: F5000
类别; 77个
关键词; 82位
专家; 17篇
论文; 3534IP
点击量; 2259次
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基于高效随机有限元法的边坡风险评估

作者(Author)：李典庆 , 肖特 , 曹子君, 周创兵, 方国光

摘要：提出了基于子集模拟的边坡风险评估的高效随机有限元法（RFEM），推导了基于子集模拟的边坡失效概率和失效风险的计算公式，并给出了基于高效 RFEM 的边坡可靠度分析和风险评估流程图。采用一个边坡算例验证了所提方法的有效性。结果表明，基于子集模拟的高效 RFEM 可以视为是对基于蒙特卡洛模拟的传统 RFEM 的改进，显著地提高了失效概率和失效风险的计算效率以及失效样本的产生能力，非常适用于分析小失效概率的可靠度问题，极大地增强了 RFEM 在边坡可靠度分析和风险评估中的实用性。高效 RFEM 将边坡的整体失效风险分解为对应不同概率水平的边坡失效风险，并量化了它们对整体风险的相对贡献度。在该方法中，边坡可靠度分析和风险评估与确定性边坡有限元分析互不耦合，极大地简化了它们的计算过程。此外，土体不排水抗剪强度的竖向空间变异性对边坡失效风险具有显著的影响。

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混沌序列WA-ELM耦合模型在滑坡位移预测中的应用

作者(Author)：周超, 殷坤龙, 黄发明

摘要：针对滑坡位移序列的混沌特性和传统时间序列预测模型的不足，提出了一种基于混沌时间序列的小波分解-极限学习机（WA-ELM）滑坡位移预测模型。该模型以滑坡位移序列混沌特性分析为基础，应用小波分析将位移序列分解为具有不同频率特征的分量，对各特征分量分别进行相空间重构并应用极限学习机进行预测，最后将各特征分量预测值叠加，得到原始位移序列的预测值。以三峡库区八字门滑坡为例，并与小波分析-支持向量机（WA-SVM）以及单独 ELM 模型进行对比研究。结果表明，基于混沌时间序列的 WA-ELM 模型预测精度较高且具有较好的通用性与稳定性，是一种有效的滑坡位移预测方法。

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红层软岩模型试验相似材料的配比试验研究

作者(Author)：杨旭 , 苏定立 , 周斌 , 刘镇 , 周翠英

摘要：相似模型试验是研究红层软岩工程性质的重要手段之一，其试验结果的可靠性依赖于相似材料的正确选择与合理配比。针对红层软岩遇水极易软化的特性，在传统相似材料配比基础上添加生石灰，采用正交设计方法开展了相似材料配比试验，以骨料中铁粉与钡粉质量比例、铁粉与钡粉总质量中铁粉的质量比例、石膏质量、生石灰质量为 4 个因素，每个因素设置了 5 个取值水平，共制作 25 组、610 个试样。每组试样均测试了其软化系数、密度、无侧限单轴抗压强度、抗拉强度及黏聚力与内摩擦角等物理力学参数，并研究了这些参数随上述 4 个因素取值水平的不同而变化的规律。最后，基于上述结果，配制了 3 种典型的软岩相似材料，并分别开展了真实软岩材料的饱水软化平行对比试验。研究结果表明：（1）根据配比方案所配相似材料物理力学参数可基本满足软岩相似模型试验的要求；（2）相似材料物理力学参数变化规律明显，便于通过调节其配比模拟不同软岩材料；（3）三组对比试验中相似材料饱水软化系数与真实软岩具有较高吻合度。

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多次温度循环对能量桩桩顶位移影响分析

作者(Author)：孔纲强, 王成龙, 刘汉龙, 吴迪, 车平

摘要：能量桩是一种在承载上部建筑荷载的同时获取地热能源的新技术。但目前对于能量桩在冷、热循环过程中尤其多次冷、热循环情况下的热力学效应研究较少。基于模型试验方法，针对预埋钢管单Ｕ型新型能量粧，开展工作荷载作用下多次冷、热循环时的传热特性和承载特性，尤其是桩顶位移变化规律的研究；并开展无荷载作用下单次冷、热循环试验进行分析。试验结果表明，冷、热循环引起的桩体热应变，在加热时桩体内部产生压应力，而在制冷时桩体内部产生拉应力，同时温度引起粧侧不同部位分别产生正摩阻力和负摩阻力。相较于工作荷载，无荷载作用下加热会使桩体位移上升约４１％，而一次加热与制冷循环作用后，无荷载作用下桩顶残余位移约为工作荷载作用下的１０％。多次冷、热温度循环会导致桩体沉降不断积累。

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冻融循环对土结构性影响的试验研究及影响机制分析

作者(Author)：郑郧 , 马巍 , 邴慧

摘要：基于室内试验，研究了土颗粒与土孔隙在冻融循环过程中的变化情况，发现在反复冻融过程中，土样产生了颗粒破碎，从而导致土的液塑限、塑性指数、比表面积均有所增大。通过压汞试验，发现冻融循环还会使土样中的大、中孔隙含量总体增加，小孔隙的含量减少，而微孔隙的含量基本保持不变。在经历了 15 次冻融循环后，颗粒组成、孔隙分布及比表面积等均趋于稳定。通过分析土的三相组成在水分相变和迁移过程中的相互影响和作用，认为土的三相组成是冻融过程中水分相变和迁移的基础，冻融过程中水分相变、冰晶生长和水分迁移对土颗粒和孔隙的反作用力，是冻融循环对土结构性影响的根本原因。

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低围压循环荷载作用下饱和粗粒土的动力特性与骨干曲线模型研究

作者(Author)：周文权, 冷伍明 , 刘文劼 , 聂如松 , 杨奇 , 赵春彦

摘要：基床层是铁路路基的核心组成部分，一般为粗颗粒土，厚约 2.5～3.0 m，长期直接承受行车荷载的反复作用，其在动载反复作用下的变形特性是评价路基工作性能的关键要素之一。为研究粗粒土在列车循环荷载作用下的应力-应变特性，开展了一系列应力控制的单向循环加载大型动三轴试验，模拟列车动载和路基粗粒料填筑实际情况，包括不同动应力幅值（模拟不同列车轴重）、不同围压（模拟不同埋深）的动三轴持续振动试验。结果表明，在循环荷载作用下，土体刚度变化与振动次数、围压关系密切。根据动应力幅值大小的不同，循环荷载作用下饱和粗粒土的动应变随振次的发展形态可分为 3 种类型：稳定型、破坏型和临界型。根据试验所得出的动应力-应变关系曲线特点，建立了含围压和循环振次的骨干曲线模型。与传统的骨干曲线模型相比，该模型能反映土体刚度随循环振次的变化，更能反映列车往复作用的实际情况；同时该模型能用于估算路基土体动强度，对铁路路基核心层的动力变形稳定性评价和基于动力变形控制的路基设计具有参考价值。

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单轴压缩下龙马溪组页岩各向异性特征研究

作者(Author)：侯振坤 , 杨春和, 郭印同 , 张保平 , 魏元龙 , 衡帅 , 王磊

摘要：层状页岩的各向异性在页岩气开采中十分重要，以龙马溪层状页岩为研究对象，对不同层理方向取芯、平行于层理面取芯的页岩进行了电镜扫描和单轴压缩试验。结果表明：页岩的微观描述、单轴压缩参数各向异性明显；应力-应变曲线属于Ⅱ类曲线，且 5 个阶段不明显；破坏类型主要有 3 种：0°～15°时为竖向劈裂型张拉破坏，30°～60°时为沿层理弱面的剪切滑移破坏，75°～90°时为穿切层理面的剪切破坏，取芯角度不同，对应的曲线之间差异较大。与层理面成 30°时单轴抗压强度最小，0°和 90°附近相对较大；弹性模量和纵波波速相关性较好，都随着角度的增加而减小；平行于层理面取芯的样品其横观各向异性不明显，可近似看作横观各向同性体；微裂隙发育、独特的破坏类型是造成各向异性的主要原因。

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大型地下洞室全长黏结式岩石锚杆锚固机制研究及锚固效应分析

作者(Author)：周浩 , 肖明 , 陈俊涛

摘要：以大型地下洞室为背景，采用隐式锚杆柱单元模拟黏结式岩石锚杆，推导了杆体对围岩模型的附加刚度贡献模型。根据中性点理论，假定锚固体界面的剪切滑移模型，导出了锚杆与围岩相互作用下的荷载传递基本微分方程。基于三维弹塑性有限元增量法计算的围岩离散位移，采用插值拟合获得造成锚杆变形的围岩连续位移，通过求解微分方程得到锚固体界面剪应力和轴向力分布函数。将获得的锚固体剪应力采用等效附加应力模型作用于岩体，反映了锚杆的支护效应。实例分析表明，锚杆新算法能较好地模拟锚杆支护效果。获得的锚固体受力分布特征符合中性点理论，锚固体界面剪应力分为正、负两段，锚固体轴向力分布为单峰曲线。此外，新方法的计算值与实测值较为接近。

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