路堤边坡雨水渗流的模型试验研究

降雨入渗是导致边坡滑动破坏的主要原因之一。利用室内模型试验，模拟降雨对不同情况路堤的影响，了解雨水在边坡上的渗流浸润形态。     

降雨条件下隧道与堆积层边坡相互作用机理研究

堆积层边坡具有结构松散、渗透性强和易受施工扰动等特点。隧道开挖与降雨入渗均可导致堆积层坡体产生挤压变形,使隧道支护结构因围岩压力增加发生变形和开裂,影响其安全。本研究以湖南省某山岭隧道工程为背景,采用有限元数值方法,分析在不同工况下堆积层边坡与平行穿越隧道之间的相互作用和堆积层坡体的变形机理,探讨在降雨入渗条件下,隧道穿越堆积层边坡时,隧道支护结构和堆积层坡体受力变形的时空变化特征。研究结果表明:降雨入渗使堆积层坡体及平行坡向穿越坡体的隧道衬砌结构的应力和变形增大。其中,堆积层坡体前缘和坡面位置受施工扰动和降雨入渗作用的影响最明显,位于堆积层内部的隧道衬砌结构拱顶处的受力变形比其拱腰处的受力变形更大,降雨强度的增大会显著提高该影响效应,且降雨诱发的隧道拱顶位移变形具有一定的时间滞后性。     

山区既有线降雨预警曲面研究

对某山区既有线路基边坡溜坍风险点的地形特征以及降雨特征展开调研,得到该线路路堑边坡典型参数;基于提高多种致灾降雨类型条件下的预警成功率现实要求,提出以有效累积降雨量、时激发降雨量、降雨历时作为降雨预警空间建立降雨预警曲面;运用2012—2019年降雨数据统计分析确定了适用于该线路溜坍病害的降雨预警曲面参数,对比分析了相同区段内降雨预警曲面与传统I-D降雨预警曲线的预警效果,并采用2020年降雨数据对该降雨预警曲面进行了验证。结果表明：应用降雨预警曲面可对山区既有铁路溜坍病害进行有效预警,预警成功率达到90%。     

考虑渗流-应力耦合的不同降雨条件下非饱和土边坡稳定性分析

降雨是诱发边坡失稳破坏的主要因素之一,由此造成的经济损失极其巨大。通过Geo-studio有限元数值分析软件,在考虑/不考虑渗流-应力耦合作用情况下,对非饱和土边坡有效应力和孔隙水压力进行对比分析,研究了不同降雨强度、持时和类型对边坡稳定性的影响。结果表明：渗流-应力耦合作用使得表层孔隙水压力上升速度及土体基质吸力消散速度加快,土体强度降低,耦合分析得到的安全系数比非耦合分析小;降雨强度越大,雨水下渗速度越快,边坡稳定性安全系数下降速度越快;降雨持时越长,降雨入渗影响深度增加,边坡稳定性安全系数越低;前锋型降雨作用下边坡稳定性安全系数下降最快,其次是均匀型降雨,最后是后锋型降雨。     

高铁路桥过渡段轨道板离缝引起的路基膨胀响应分析

以沪昆高速铁路某路桥过渡段轨道板离缝引起的降雨入渗为研究对象,依据该路段地形地貌、水文地质条件和室内试验所得数据,建立过渡段降雨-渗流有限元分析模型,对该路桥过渡段的变形特点及规律进行分析。研究结果表明：该路桥过渡段路基填料具有一定的膨胀性,在不同降雨入渗条件下该过渡段路基会出现相应的膨胀量,总体呈现出近桥台处膨胀量明显小于远桥台处膨胀量的现象;引起该过渡段病害的主要原因是地表水和雨水入渗使路基膨胀,过渡段材料差异使路基沿线路方向产生不均匀膨胀。     

降雨天气下人机混驾交通流跟驰特性研究

为揭示降雨天气下人机混驾交通流跟驰规律,从分析降雨对行车的影响入手,引入路面附着系数、驾驶能见度等参数,改进Gipps安全距离和行车加速度限制,针对不同跟驰模式建立元胞自动机模型,探寻降雨强度、渗透率双重影响的人机混驾交通流跟驰特性。数值仿真结果表明：雨天渗透率与通行能力呈正相关,但当渗透率低于0.25时,智能网联车对混合交通流平均速度、临界密度及通行能力的影响有限;当降雨强度高于0.3 mm/min时,随雨强度增大会加剧智能网联车跟驰退化,显著降低混合交通流的自由速度、临界速度及通行能力;小雨情况下,约0.1的渗透率可弥补降雨造成的通行能力损失;在中雨至大雨的降雨强度区间内,降雨强度每增加0.1 mm/min,相应提高渗透率0.1,路段通行能力可恢复到与晴天纯人工驾驶交通流相当的水平。     

玄武岩台地区滑坡降雨阈值研究

新昌县玄武岩台地貌滑坡主要与地质特征和降雨强度、时长有关。通过资料收集整理、工程地质分析、数理统计分析和综合对比研究等方法,分别对玄武岩地区滑坡与地层岩性、工程地质条件以及降雨特征之间的关系进行分析,得出了适合于新昌县玄武岩台地滑坡的降雨阈值I-D曲线,并结合分段性降雨特征分析对其予以进一步修正。对于进一步准确揭示降雨条件下玄武岩台地区滑坡失稳阈值具有理论研究价值和现实指导意义。     

基于随机森林的雨天车辆跟驰风险行为研究

为降低雨天车辆跟驰行为风险,建立了一种基于随机森林的雨天车辆跟驰风险水平判定模型.通过引入降雨条件和安全距离,同时解决跟驰风险不易被量化分析及准确判定的问题,对传统驾驶风险判别模型进行修正,从而提取降雨条件下车辆运行跟驰风险特征,判定当前状态下的车辆跟驰风险.利用UC-winRoad驾驶模拟器仿真实验输出的降雨条件(包括降雨等级、路面水膜厚度、路面附着系数)和车辆运行数据(包括纵向车速、加速度、安全距离)进行验证,构建了引入风险熵的风险水平判定模型;通过随机森林算法对模型进行训练,并对风险特征进行提取,输出风险水平的判定结果.结果表明,该模型获取的风险水平误差小于1级,相比人工神经网络和支持向量机,平均相对误差分别降低了10.36%和4.54%.所提出模型可作为实用工具判定雨天车辆跟驰风险水平.      

降雨条件下明挖隧道回填土的堆载稳定性分析

对于覆土明挖隧道,回填土的堆载稳定性是评价隧道整体稳定性的关键指标之一。以徐州某临坡明挖隧道为研究对象,通过MIDAS GTS NX软件建立隧道回填土边坡计算模型,计算开挖隧道结构与坡脚所处不同距离时,施工隧道上覆盖填埋土体厚度、降雨环境等条件影响下的覆盖土体边坡位移量。计算表明,距离坡脚较远处开挖隧道,边坡水平位移量较大,且在坡脚和坡顶处的竖向位移较大;随着人工填土厚度的增加,边坡的水平位移和竖向位移皆变大;降雨后土体在水平和竖直方向的位移皆变大。工程中应重视雨季施工回填土堆载的稳定性监测,做好相应预防措施。     

BP神经网络算法预测路基边坡滑坡变形的应用研究

为了准确掌握降雨量与路基边坡滑坡变形之间的关系,在对金温货线铁路K135+900～K136+400滑坡区域降雨量及路基边坡滑坡变形进行长达3年监测的基础上,采用BP神经网络算法,以前期累计降雨量和累计变形进行样本训练,建立网络关系,并以实测数据加以验证,模型能够对降雨条件下的变形演化发展做出较为准确的预测。研究成果已作为重要的基础性数据被当地政府管理部门、铁路运营管理单位和滑坡治理设计单位所采用,用于分析预测滑坡变形趋势,指导滑坡应急管理和永久治理,以确保滑坡影响区内铁路运营安全和人民生命财产安全。