【摘 要】
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为了对膨胀土边坡防护工程的健康状态进行精准、快速评价,参考现有的研究成果和行业规范,选取表征膨胀土边坡防护工程健康状态的指标,提出一种基于组合赋权和二分K?means聚类方法的膨胀土边坡防护工程健康诊断模型.该模型结合改进层次分析法确定的主观权重和CRITIC赋权法确定的客观权重,计算出组合权重,然后对指标数据进行量化处理,再运用二分K?means聚类算法确定膨胀土边坡防护工程的健康等级.最后,以南京市郊区某一膨胀土边坡防护工程为实例,将本文提出的健康诊断模型与模糊层次分析法(FAHP)以及高斯混合聚类方
【机 构】
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上海大学土木工程系,上海,200444;上海交通大学土木工程系,上海,200240;苏交科集团股份有限公司,江苏南京,210017
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为了对膨胀土边坡防护工程的健康状态进行精准、快速评价,参考现有的研究成果和行业规范,选取表征膨胀土边坡防护工程健康状态的指标,提出一种基于组合赋权和二分K?means聚类方法的膨胀土边坡防护工程健康诊断模型.该模型结合改进层次分析法确定的主观权重和CRITIC赋权法确定的客观权重,计算出组合权重,然后对指标数据进行量化处理,再运用二分K?means聚类算法确定膨胀土边坡防护工程的健康等级.最后,以南京市郊区某一膨胀土边坡防护工程为实例,将本文提出的健康诊断模型与模糊层次分析法(FAHP)以及高斯混合聚类方法(GMC)的计算结果进行对比分析.研究结果表明:采用本文所提健康诊断模型能对不同破损程度的防护工程进行准确的健康评价;与其他2种方法相比,本文所提模型的诊断结果与现场勘察结果更吻合,反映了防护工程的真实健康状态,可为膨胀土边坡防护工程的科学养护和修缮决策提供参考依据.
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针对侧限条件(即K0状态)下压实膨胀土在吸湿饱和过程中的侧向压力问题,采用K0固结仪对南阳压实膨胀土开展试验研究,测定:1)竖向荷载σv与试样浸水饱和后的侧向压力PL和孔隙比e的关系以及饱和试样在一维固结过程中的PL?σv?e关系;2)不同初始干密度ρd0以及制样含水率w0条件下等体积浸水饱和过程中试样的侧向压力PL0与竖向压力σv0的关系;3)当σv=50 kPa时,ρd0和w0对PL的影响.探讨压实过程中产生的残余侧压力Pr对PL的影响以及侧向膨胀力PEX随σv的变化规律.研究结果表明:Pr对饱和试样
为分析大气环境下膨胀土高边坡组合式支挡结构的支护响应,对南昆铁路1个膨胀土高边坡多级组合式支挡结构(框架梁锚杆(锚索)+抗滑桩组合式支挡结构)中的土体湿度、土压力、桩身弯矩、坡面位移进行现场监测,分析大气环境下支挡结构的力学演变特征.研究结果表明:监测期间,土体经历了干湿循环作用,引起土体胀缩变形;抗滑桩后土压力走势与土体湿度变化趋势基本一致,且桩后土压力介于主动土压力与静止土压力之间;框架梁后土压力与锚索拉力均自上而下增大,有必要加强边坡底部防护;抗滑桩弯矩增量沿深度呈反C形分布特征,其最大值位于桩身前
为探究采用不同结构毛细阻滞覆盖层处治的膨胀土边坡的防渗能力,基于非饱和渗流理论并运用Geo Studio有限元软件,开展持续大雨作用下“细-粗”型(I型)、“细-导排层-粗”型(Ⅱ型)、“细-粗-细”型(Ⅲ型)和“细-粗-细-粗”型(Ⅳ型)这4种毛细阻滞覆盖层(厚度均为5 m)处治膨胀土边坡的渗流及稳定性数值分析,研究不同降雨历时下各覆盖层内部体积含水率的分布特性、膨胀土边坡的体积含水率变化规律及其对边坡安全系数的影响.研究结果表明:在持续大雨作用下,不同结构覆盖层均能在一定程度上减少降雨渗入边坡内部膨胀
将高精度北斗/全球卫星导航系统(GNSS)监测技术引入到膨胀土滑坡监测中,并针对传统GNSS监测设备体积大、成本高和精度低的局限性,设计极简化监测模块和“共享电源”,研制出成本约2000元的GNSS膨胀土监测设备,其体积比传统设备体积缩小了近75％.其次,针对传统GNSS监测设备易受到环境干扰问题,提出一种高精度抗干扰的数据处理策略,实现了毫米级的实时监测精度.最后,以安康机场膨胀土边坡试验区为例,布设8个低成本GNSS设备进行实时监测.研究结果表明:本文所提技术在平面方向和高程方向上的实时(秒级)监测精
为了提高膨胀土边坡土体抗剪强度,增强植物根系在膨胀土边坡土体中的力学效应,提出用植物根系作为加筋材料防治膨胀土边坡的浅层失稳,调控植物根系在边坡土体中的生长分布方法.基于WU氏模型推导植物根系分布角度与膨胀土边坡土体抗剪强度增量的关系,构建1个膨胀土试验路堤边坡以模拟工程边坡实际情况,采用人工调控的方法调控香根草植物根系在膨胀土边坡土体中的分布,并与自然生长条件下根系相对比.研究结果表明:植物根系生长的角度对膨胀土边坡土体的抗剪强度影响较大,往膨胀土边坡上坡向生长的植物根系越多,其提高边坡土体抗剪强度的能
针对边坡增湿过程中膨胀土侧向膨胀力对土工格栅加筋边坡局部稳定性的影响,进行土工格栅加筋体缩尺(1?5)模型试验,研究加筋体增湿膨胀过程中膨胀土与格栅相互作用规律与变形协调机制.研究结果表明:土工格栅加筋体在浸水增湿过程中始终保持稳定,其侧向膨胀力、格栅应变、竖向变形随增湿时长的增加依次表现出显著增大、趋于稳定、保持不变3个典型的阶段性特征;在加筋体内部侧向膨胀力达到最大值(48.1 kPa)时,格栅继续拉伸;当格栅应变达到最大值(1.71％)时,侧向膨胀力达到稳定状态;每层加筋体内膨胀土位移与上下层反包格
为探究在干湿交替作用下膨胀土边坡的裂隙发育形态演化规律,以广西宁明地区膨胀土为研究对象,在室内对膨胀土边坡模型开展了7次干湿交替循环试验.首先,以数字图像相关技术为研究手段,实时监测并定量分析膨胀土边坡表面裂隙演变过程;其次,在膨胀土边坡内不同深度断面埋设含水率、基质吸力监测探头;最后,结合坡体表面裂隙监测结果,分析裂隙发育过程中膨胀土边坡力学性质.研究结果表明:在干湿交替作用下,膨胀土边坡脱湿开裂过程中存在空间各异的收缩中心,土体在向收缩中心运动过程中边坡表面裂隙逐渐发育为由数个土块组成的裂隙网络;收缩
为探究大气作用下膨胀土边坡裂隙的演化规律,以南阳地区膨胀土为研究对象,首先,通过室内单元试验测定南阳膨胀土的胀缩系数;其次,采用有限元法分析不同大气条件下膨胀土边坡的非饱和土渗流问题;最后,基于室内试验与有限元计算结果,采用离散元法模拟蒸发?降雨作用下膨胀土边坡裂隙的演化过程.研究结果表明:表层土体的含水率受气候影响较大,随着深度增加,土体含水率变化受大气的影响逐渐减弱,且边坡内部土体含水率变化存在滞后性;在蒸发作用下土体失水收缩,裂隙首先出现在坡肩位置处的表层土体中,随着蒸发过程的持续,边坡各个位置均逐
为了对膨胀土边坡防护工程健康状态进行精确、快速地预测,选取表征膨胀土边坡防护工程健康状态的指标,采用支持向量机算法,建立膨胀土边坡防护工程健康预测GS-SVM模型.在此基础上,研究数据预处理方式(标准化、权重量化)和模型训练集抽取比例(50％～80％)对预测结果的影响.研究结果表明:随着模型训练集抽取比例的增加,模型的预测准确率明显上升;将数据进行权重量化处理所得到的模型预测准确率显著高于数据标准化处理得到的模型预测准确率;本文所建立的膨胀土边坡防护工程健康预测GS-SVM模型准确、有效,可向其他边坡防护
为了探究不同干湿循环历史对季冻区膨胀土在冻融循环过程中体积变化的影响,以黑龙江膨胀土为研究对象,对具有不同初始含水率w的膨胀土环刀试样开展不同干湿和冻融循环组合的系列试验,对循环过程中的膨胀土试样变形进行研究.研究结果表明:干湿循环历史会对膨胀土冻融循环过程中的体积变化产生明显的影响;随着干湿循环次数增多,处于最优含水率湿侧(w=24％)的膨胀土样经过多次干湿?冻融组合循环作用后的相对初始体积变化率η0逐渐增大,相对当年体积变化率ηd达到稳定时经历的组合循环次数增多,且稳定时的ηd最大值逐渐增大;一次干湿