循环荷载下地铁隧道基底风化泥质粉砂岩动力特性研究

通过对强、中风化泥质粉砂岩进行动三轴循环加载试验,对其低频循环荷载作用下不可恢复累积塑性动应变的发展规律进行研究,分别从不同动应力、静偏应力、围压、频率4个方面入手,对风化泥质粉砂岩的轴向动应变规律进行分析及对不同因素的影响程度进行比较。并对试验数据进行非线性拟合,建立强、中风化泥质粉砂岩在振动荷载作用下的累积应变预测模型。研究结果表明:强、中风化泥质粉砂岩在循环振动荷载作用下的动应变情况受动应力、静偏应力2因素影响较大,并随其增加而增大,但中风化泥质粉砂岩动应变趋于稳定需要的循环次数为2 000次左右,而强风化泥质粉砂岩仅需要1 000次左右;静偏应力从0 kPa增加至200 kPa,中风化泥质粉砂岩的动应变约增长5.97倍,而强风化泥质粉砂岩的动应变则增长约8.53倍,变化更为明显;围压的增大加速了强风化泥质粉砂岩样内部裂隙发展,而中风化泥质粉砂岩样内部裂隙发展受到抑制,从而表现出随围压增加动应变变化趋势相反的现象。     

干湿循环作用下膨胀岩的崩解特性及分形特征

对湖南株洲地区不同初始粒径的膨胀岩样进行室内浸水崩解试验,在干湿循环作用下对其崩解物的粒径分布规律、耐崩解性特征与分形特征进行研究。基于岩石破碎分形理论,推导了考虑不同初始粒径与不同循环次数的膨胀岩崩解分形维数计算公式。试验结果表明:初始粒径的大小对膨胀岩的崩解特性及分形特征存在较大的影响。在粒径较大的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,且几乎不随循环次数的增加而发生变化;在粒径较小的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,但随循环次数的增加先增加后减小。随着循环次数的增加,耐崩解性指数逐渐减小;初始粒径越大,耐崩解性指数越小。计算结果表明:随着循环次数的增加,分形维数逐渐增大;初始粒径越大,分形维数越大。其结论可为膨胀岩工程提供参考。     

红层泥质岩循环干湿风化下变形特性试验研究

泥质岩土石料填筑体因风化引起的工后变形沉降破坏,已成为道路等土建设施成败的关键。基于此,对泥质岩烘干与浸水循环条件下,侧向自由与侧向约束下的膨胀与收缩变形特征进行试验研究,研究结果表明:通过无侧限状态下,自然风干的试样与加热带加速风干的试样变形特征对比可知,加热带加速风干过程不影响试样干湿过程中整体的体积变形趋势,同样可以体现泥质岩试样在自然状态下循环干湿的变化特征;通过加热带风干条件下,无侧限和有侧限约束下的试样对比可知,约束条件不影响试样过程中整体的体积变形趋势;泥质岩在循环干湿风化过程的单次浸水和单次风干过程的体积变形特征与岩石受荷蠕变特征相似,并提出类Kelvin膨胀及收缩模型,与试验数据拟合效果良好;自然风干泥质岩试样在循环干湿风化过程中随干湿次数的增加,体积变形量逐渐增大,循环干湿过程中试样变形稳定所需时间主要取决于试样内部裂隙的扩展情况。     

隧道围岩分级的距离判别分析模型及应用

隧道围岩的分级是隧道工程中的一项重要研究工作.将距离判别分析方法应用于隧道围岩分级问题中,建立隧道围岩分级的距离判别分析模型,选用岩石等级、风化程度、岩体弹性纵波波速、岩体结构、地质构造影响程度、节理裂隙发育程度和地下水情况7项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以工程岩体实测数据作为学习样本进行训练,建立相应判别函数对待判样本进行分级,并利用回代估计方法进行检验.并将建立的模型运用到实际隧道工程的围岩分级判别中.研究结果表明距离判别分析模型分级性能良好,预测精度高,回代估计的误判率很低,是隧道围岩分级的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广.     

蒙华铁路高家山危岩特征成因及裂隙变形分析

为研究蒙华铁路高家山隧道洞口危岩的稳定性,利用不连续介质二维离散程序进行模拟分析,选取洞口典型危岩块体,对组成危岩体的泥岩、砂岩按照岩体质量分级进行物理力学参数赋值,得出在初始应力平衡条件下,边坡体仅出现少量裂隙,而在风化卸荷作用下,边坡体表层20 m范围内出现朝临空方向变形的应力张拉区,特别是在泥岩附近的陡崖与陡坡过渡带,出现数条位移显著的裂缝,发育深度为25~40 m,位移从4 mm增加到22 mm,变形方向从指向坡外向下为主转变为水平,最终表现为坡体岩块侧面崩塌坠落。研究表明,泥岩风化岩腔是形成裂隙直至最后导致危岩崩塌的主要原因,研究成果可为科学有效地治理该危岩提供依据。     

围压作用下裂隙岩体变形破坏及碎胀特性研究

巷道等围岩常存在裂隙,其支护问题一直是岩石力学研究领域的重难点。为了深入研究裂隙岩体变形破坏的特性,开展了不同围压条件下不同裂隙倾角砂岩常规三轴压缩试验,探讨了围压及裂隙倾角对裂隙岩石强度的共同影响,获得了裂隙岩石强度与围压及裂隙倾角之间的关系,分析了不同围压条件下裂隙岩石的碎胀变形特性,建立了考虑裂隙倾角及围压的裂隙岩体碎胀变形模型,最后结合数值模拟试验对模型进行了验证与分析。研究表明:一定围压条件下裂隙倾角越大岩石强度越小,一定裂隙倾角下围压越大岩石强度越大,裂隙岩石强度受围压与裂隙倾角的共同影响;裂隙岩石的峰后碎胀变形远大于峰前弹塑性变形,围压主要影响裂隙岩石的碎胀变形,对峰前弹塑性变形的影响较小;而裂隙倾角对岩石峰前弹塑性变形及峰后碎胀变形均有影响,但由于破坏模式的不同,裂隙倾角对岩石峰后碎胀变形的影响规律不明显。     

分形地形模拟研究

为了重建逼真的具有多分辨率层次的三维地形 ,详细分析了分形理论和分形布朗运动的原理 ,指出其数学模型与真实地貌特征基本吻合 ,对分形布朗运动特征参数 (H ,δ)的物理意义进行了剖析并提出了完整的估算方法 ,最后给出了实现分形地貌的算法思路 .以此为基础 ,作者在微机上用VisualC 6.0和OPENGL三维图形库结合编程 ,对分形断面和分形地貌的模拟生成进行了可视化实验研究 .结果证实了该方法的有效性和实用性 .     

花岗岩中矿物形状变化与裂纹扩展关系研究

外荷作用下岩石中裂纹扩展过程与不同矿物成分形状变化具有一定关系。本文以花岗岩为例,根据室内单轴压缩试验视频,使用灰度阈值分割方法和形状判别方法,探讨裂隙位置不同矿物形状参数变化与裂隙扩展的关系。结果表明,长石是主要受力成分,裂隙位置长石区域在受力过程中形状参数变化较大;裂隙附近长石在裂隙出现前后形状参数变化较大,承担了很大的应力;远离裂隙长石在加载过程中形状参数变化较小,承受了轴向力的主要部分。研究成果对分析岩石中裂隙的扩展特点具有重要参考价值。     

考虑波长因素的高铁无砟轨道不平顺分形分析

保证无砟轨道几何形位服役状态是高速铁路线路养护维修的核心内容,轨道不平顺波长因素直接影响列车运营舒适性.采用分形尺码法对无砟轨道不平顺的分形特征进行分析,讨论分形维数表征轨道不平顺短波、中波和长波的能力,确定分形维数对应的波长范围.对某高铁线路实测200 m区段长度的高低和轨向不平顺样本进行分析,研究不同波段分形维数对应波长尺码的稳定性.研究结果表明:无砟轨道不平顺的分形维数可分为3个波长区间,即D1(0.135～2.16 m),D2(4.32～17.28 m)和D3(34.56～138.24 m);分形维数对应波长尺码具有较好地稳定性;采用分形维数指标可以有效地对区段轨道不平顺的波长进行定量化评定.     

新鲜岩石抗风化能力分级若干意见

<正> 1 前言识别各种新鲜岩石的抗风化能力,对工程建筑有重要意义,例如各种建筑石料的使用,路堑边坡、地下坑道稳定性的预测等,都受到岩石抗风化能力的影响。因此,有必要建立新鲜岩石抗风化能力的划分标准。1986年出版的《铁路路基设计规范》第57页,附表4.14——新鲜岩石抗风化能力分级,已作出了若干说明。     

基于分形维数的FSK信号检测方法的研究

本文着眼干信号的非线性性质,把分形理论引入信号检测,针对FSK信号(铁路移频信号)检测的特点,提出通过计算相关维数做为FSK信号的分形维数的检测方法.本文还用此方法对仿真FSK信号和实际采集的FSK信号做了模拟检测,实验结果表明此方法可以在较强噪声背景下检测出更多低频FSK信号.     

浅埋软岩隧道围岩变形的分形结构分析

运用分形理论,对湖南省张家界市长茂山铁路隧道开挖过程中围岩的变形特征进行了分析。结果表明:软岩隧道围岩变形在时间上具有分形特征,并且表现出很好的自相似性;在相同埋深条件下隧道拱顶变形量的时间分形维数最大,拱肩次之,边墙最小;当隧道埋深≤14 m时隧道拱顶变形量的时间分形维数具有随埋深的增大而线性增加的趋势;当埋深14 m时隧道拱顶变形量的时间分形维数趋于稳定,受埋深的影响很小。     

分形在混凝土损伤断裂中应用的注记

将分形理论应用于混凝土损伤断裂,讨论了损伤断裂面的维数公式并进行了实际计算.     

隧道围岩分级特征智能识别及可视化研究

准确、快速获取隧道围岩级别对工程设计、施工及运营意义重大。结合多个四川高速公路隧道项目,共采集7 000余张隧道掌子面图像,并利用数据增广方法将数据集扩充至20 000余张。按节理裂隙特征、风化卸荷情况、地下水发育情况3种像特征对数据集进行分类标注,并按8:2的比例划分为训练集与验证集。结合深度学习方法,实现掌子面围岩分级特征参数提取识别。搭建了VGG系列、ResNet系列、DenseNet系列、GoogleNet、InceptionV3等卷积神经网络分类模型,并引入准确率、查准率、召回率及F1值等多种评价指标对比分析多种卷积神经网络分类模型的围岩特征(掌子面图像的节理裂隙特征、风化卸荷特征以及地下水发育特征)识别效果。研究结果显示基于DenseNet模型分类识别效果最好,分类准确率分别为：围岩节理裂隙特征87.5%,风化程度特征90%,地下水发育程度特征91.5%,且各特征的F1值均在0.789以上,最高为0.944,平均值为0.852。此外,对DenseNet系列分类模型进行可靠性验证,基于CAM以及Grad-CAM对模型进行分类决策可视化研究分析,分类决策热力图结果显示分类结果与...     

分形在混凝土损伤断裂中应用的注记

将分形理论应用于混凝土损伤断裂，讨论了损伤断裂面的维数公式并进行了实际计算．     

高阶地基座岩石风化特征及对铁道工程的影响

西安安康铁路和西安南京铁路均穿越秦岭山脉的复杂地质地区 ,本文结合工程实例揭示了高阶地基座岩石风化的隐蔽性和对隧道、路基、桥梁工程的影响 ,介绍了对应的各类工程处理措施 ,总结了河流高阶地基座岩石风化的共性 ,指出高阶地基座岩石风化受到岩石矿物组成、节理、地下水等因素共同影响 ,是山区铁路中一个极为隐蔽的地质问题 ,加强对其勘察设计的准确性和进行恰当的工程处理 ,关系到铁路工程的施工和运营安全     

交联聚乙烯电缆在线绝缘诊断新方法研究

研究目的:交联聚乙烯(XLPE)电缆有广泛的适用范围,研究其绝缘早期劣化检测方法对于延长电缆寿命有着关键的作用。研究方法:建立了水树精确数字仿真模型,提出一种新的在线绝缘诊断方法:高频信号叠加法。在电缆屏蔽层叠加高频低幅电压信号,以凸现损耗电流波形,利用分形方法对采集到的损耗电流信号进行分析。研究结果:XLPE电缆的水树的劣化使得损耗电流中谐波分量增加。谐波分量主要由于水树的非线性电压-电流特性引起。谐波分量的出现使损耗电流信号的分形维数增加。本文分别计算了容量、信息、关联3种维数,分析了各种维数和水树劣化之间的内在联系。研究结论:分形维数很好地反映了电缆中水树劣化的程度,可以作为在线绝缘水树劣化的诊断依据。     

哈大高铁影响下东北城市群交通网络空间结构特征研究

哈大高铁的运行缩短了东北城市群之间的相对距离,优化了东北城市群城市交通网络空间结构。通过建立向心性分形模型以及相关性分形模型,以交通距离代替空间的实际距离来研究城市群之间分形特征,通过城市间高速铁路时间距离和高速公路时间距离进行对比,计算高铁开通前后东北城市群交通空间聚集维数和空间关联维数,分析东北城市群交通网络空间结构分形特征变化。通过计算发现:以沈阳为中心时,东北城市群的空间密度由中心向外围的变化较为均匀;高速铁路时代下的东北城市群交通网络空间向心性集聚分布更加显著,空间的关联性更强。     

日照地区花岗岩风化带的划分及工程评价

总结了日照地区花岗岩风化带的基本特征及目前国内花岗岩风化带划分的基本方法,结合本地区花岗岩的特点及某铁路工程勘察经验,通过分析对比大量钻孔岩芯的原位测试、室内试验、物探等指标与岩石的野外特征之间的关系,对钻孔岩芯风化程度进行了重新判别和确认,提出了更为合理的划分标准,并对其进行了简要评价。     

岩石(体)波速与强度的宏观定量关系研究

研究目的:岩石(体)纵波速度、抗压强度是评价岩体强度、稳定性、围岩分级十分重要的指标。本文利用大量试验数据,统计各种地层岩石纵波速度、抗压强度平均值,从宏观上回归分析岩石(体)纵波速度与抗压强度的关系,建立二者相互预测的宏观定量模型,这对评价岩体质量、隧道围岩分级、节省测试费用、缩短工期、检验测试结果可靠性具有重要实际意义。研究结论:(1)岩石(体)致密、坚硬、完整、新鲜,纵波速度就高;反之,岩石(体)质软、风化严重、含水多、结构面多、孔隙多,纵波速度就低。(2)岩石纵波速度与岩石单轴抗压强度的立方根成正比;岩体纵波速度与岩石单轴抗压强度的立方根和岩体完整性指数的平方根之积成正比。(3)岩石(体)纵波速度与单轴抗压强度的宏观定量关系模型可信度较高。