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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
关键词(KeyWords)：极限学习机,混沌时间序列,小波分析,相空间重构,滑坡位移
摘要(Abstract)：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
关键词(KeyWords)：红层软岩,相似模型,相似材料,配比,试验研究
摘要(Abstract)：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
关键词(KeyWords)：桩基,能量桩,预埋钢管,热力学效应,模型试验
摘要(Abstract)：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
关键词(KeyWords)：冻融循环,结构性,试验研究
摘要(Abstract)：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
关键词(KeyWords)：粗粒土,循环荷载,大型动三轴试验,动应力-应变,滞回圈,骨干曲线
摘要(Abstract)：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
关键词(KeyWords)：层状页岩,层理面,破坏模式,各向异性,力学特性
摘要(Abstract)：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(Abstract)：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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大尺寸真三轴页岩水平井水力压裂物理模拟试验与裂缝延伸规律分析
作者(Author)：侯振坤 ,杨春和 ,王磊 ,刘鹏君 ,郭印同 ,魏元龙 ,李芷
关键词(KeyWords)：页岩,水力压裂,水平井,裂缝扩展,裂缝监测,形成机制
摘要(Abstract)：采用真三轴物理模型试验机、水力压裂伺服系统、声发射定位系统以及压裂液中添加示踪剂等方式，在真三轴条件下对大尺寸页岩水平井进行了水力压裂物理模拟试验，通过裂缝的动态监测和压裂后剖切等分析了裂缝的扩展规律，并对页岩压裂缝网的形成机制进行了初步探讨。结果表明：（1）水力裂缝自割缝处起裂并扩展、压开或贯穿层理面，形成相对较复杂的裂缝形态；（2）裂缝中既有垂直于层理面的新生水力主裂缝，又有沿弱层理面扩展延伸的次级裂缝，形成了纵向和横向裂缝并存的裂缝网络；（3）水力裂缝在延伸过程中会发生转向而逐渐垂直最小主应力；（4）水力裂缝在扩展过程中遇到弱层理面时的止裂、分叉、穿过和转向现象是形成页岩储层复杂裂缝网络的主要原因，而弱结构面的大量存在是形成复杂裂缝的基础。其研究结果可为页岩气藏水平井分段压裂开采等提供有力技术支持。
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药剂真空预压法处理工程废浆试验
作者(Author)：武亚军,陆逸天,牛坤,孙德安
关键词(KeyWords)：药剂真空预压,药剂,废弃泥浆,压汞试验,扫描电镜
摘要(Abstract)：将适合于处理大面积高含水率淤泥的真空预压法与用于污水处理的絮凝沉淀法相结合（即药剂真空预压法）应用于工程废浆的固液分离。针对上海某桩基施工现场产生的废弃泥浆采用 4 种不同的絮凝剂进行了沉降柱试验，并对各自的絮凝效果进行了对比。采用最佳絮凝效果时的絮凝剂和配比，进行了室内药剂真空预压模型试验，试验过程中对出水量和废浆浆面高度进行监测；试验前后进行了含水率、颗粒分布、压汞和扫描电镜试验。试验发现：①废浆含水率从絮凝前的 163%，降低到絮凝后的 96%，经过真空预压后再降低到 37%；②加入絮凝剂后絮体中的黏粒含量减少、粉粒含量增多，即絮凝会使小颗粒长大；③处理后废浆的孔隙率明显下降，沿径向向内逐渐减小。研究表明药剂真空预压法技术可行、效果显著，值得大范围推广。
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尾矿库安全评价存在的问题与对策
作者(Author)：陈生水
关键词(KeyWords)：尾矿库,安全评价,问题,对策
摘要(Abstract)：中国有尾矿库1.2万余座，几乎遍布全国各地，绝大部分为上游式筑坝法形成的尾矿库。据不完全统计，目前中国每年尾矿排量超过10亿吨，且呈逐年增长态势，但其平均利用率低，必需新建尾矿库或加高现有尾矿库以延长其服役时间。由于上游式筑坝法形成的尾矿库存在子坝地基不均匀、排渗系统易淤堵、坝内浸润线高和坝坡地震动力稳定性差等特点，加之于经济技术与管理原因，尾矿库安全形势严峻。Lemphers等对世界范围内3500座尾矿库的统计分析表明，其出险和溃坝概率为水库的10倍以上。典型的如2008年9月8日的山西襄汾新塔矿业尾矿库溃坝事故，导致277人死亡、4人失踪和33人受伤，并造成了严重的生态环境灾难。中国政府高度重视尾矿库的安全工作，近年来开展了多次尾矿库专项整治行动，但迄今为止，尾矿库严峻的安全形势仍未得到根本改变，事关国家公共安全与经济社会可持续发展的尾矿库安全问题仍是中国安全与环保领域的心腹大患。笔者认为，尾矿库严峻的安全形势至今尚未得到根本改变的原因除了管理与投入不足等方面的因素外，主要与现行的尾矿库安全评价方法没有很好考虑尾矿料复杂的物理力学特性、尾矿库的形成与运行特点、以及孕灾和致灾机制密切相关。
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