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期刊信息/Journal information
工程地质学报
中国科学院地质与地球物理研究所
工程地质学报

中国科学院地质与地球物理研究所

王思敬

双月刊

1004-9665

gcdz@mail.igcas.ac.cn

010-82998121；82998124

100029

北京北土城西路19号 中国科学院地质与地球物理研究所

工程地质学报/Journal Journal of Engineering GeologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是我国工程地质学科综合性的高级学术期刊。1993年批准创刊发行，现为季刊，16开本，每期96页，国内外公开发行。《工程地质学报》办刊宗旨是加强学术交流，促进工程地质科学的理论，应用和技术的发展，使工程地质学科更好地为国民经济建设服务。《工程地质学报》着重于理论研究和工程实践的结合。学报主要介绍当前规划、设计和在建国家重点工程的工程地质和地质环境实例及其论证；讨论理论进展和方法创新；讨论在土木、水电、铁路、公路、及矿山建设、城乡规划、地质环境和灾害治理，以及能源和工业采掘等方面的新技术和经营、适用于科研工作者、高校师生和专业工程技术人员参阅。《工程地质学报》由中国科学院地质与地球物理研究所主办，由工程地质力学重点研究室实验室、协同中国地质学会工程地质专业委员会及国际工程地质学会中国国家小组编辑。由中国工程院院士、国际工程地质学会副主席王思敬教授任主编的编委会由国内外知名的工程地质学家和工程师构成。
正式出版
收录年代

    基于WPD-EMD-WPD的地下工程微震信号降噪方法研究

    林鑫李彪杨春鸣钟维明...
    581-589页
    查看更多>>摘要：微震信号中的背景噪声会影响初至拾取、震源定位及参数反演,合理有效的降噪方法是微震监测技术成功应用于工程建设的重要基础.本文提出一种基于WPD-EMD-WPD的方法抑制噪声,并采用信偏比衡量降噪效果.该方法首先对含噪信号小波包预降噪,实现初次滤波;然后对预降噪后的信号进行经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD),自适应分解得到IMFS,通过相关系数法确定IMFS分解分量位置;最后,对分界分量之前的高频分量小波包降噪,再与低频分量重构.分别使用小波包、EMD、EMD-WPD、WPD-EMD-WPD 4种方法进行仿真实验,对含噪Ricker子波降噪处理,通过对比降噪前后的降噪效果衡量指标、频谱图、波形图对比发现,WPD-EMD-WPD降噪效果更优,且信偏比与其他降噪指标有良好对应性.将该方法应用于国内某大型水电工程地下洞室,结果表明,该方法能获得更低的信偏比,且能更好地反映初至时刻和岩石微破裂信息.

    微震信号降噪信偏比经验模态分解相关系数小波包

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    次生黄土介质环境地下管线雷达探测正演模拟及实践

    胡坪伸王新红张秉来张文...
    590-600页
    查看更多>>摘要：西北地区城镇地下管线大多敷设于自然和人工形成的次生黄土介质环境中,次生黄土介质的介电分布的不均匀性,对探地雷达所探测地下管线反射信号造成的干扰,却往往被工程师忽略,增加了地下管线雷达探测信号解译误差.本文根据西北地区地下管线敷设的次生黄土介质环境特征,基于gprMax建立了非均质和均质土体介质环境中包含金属管及塑料管的介电模型,对上述模型进行了正演.在开展反射信号图像分析、单道反射信号分析和幅度谱分析的基础上,利用工程实践对次生黄土介质环境中敷设的金属管和塑料管探测信号特征进行验证.结果表明:非均质土体介电模型与实际岩土介电模型的图像信号更接近;奇异值法可将实测信号的目标可辨度提升2倍以上;金属管的反射波峰值比塑料管高3.7倍;金属管计算深度比实际深度浅,塑料管计算深度比实际深度深;次生黄土介质环境中,金属管与塑料管的幅度谱的主频应集中在200～400 MHz范围.研究结果可以指导次生黄土环境中金属管和塑料管的信号分析和特征识别,提高探地雷达图像的解译的效率.

    探地雷达次生黄土非均质土体介电模型正演模拟管线探测

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    下蜀土降雨入渗光纤感测及渗透系数估算研究

    李杰朱鸿鹄吴冰刘喜凤...
    601-611页
    查看更多>>摘要：下蜀土中裂隙较为发育,在降雨时入渗能力强,因此容易诱发浅层滑坡等灾害.为了研究下蜀土的降雨入渗特征,本文采用主动加热光纤光栅(AH-FBG)法开展了地基土水分分布及其动态变化的原位监测研究.基于监测数据,掌握了冬季和夏季土体体积含水率的时空分布特征,并计算得到降雨事件的降雨入渗量及入渗补给系数.在此基础上,通过稳态法计算获取了原位下蜀土的非饱和渗透系数,并与间接法估算值进行比较.结果表明:将AH-FBG法应用于下蜀土含水率的原位监测具有可行性,其中5 cm深度的均方根误差较大,为0.0252 m3·m-3,主要受到浅层土体和空气的热量交换作用以及土体裂隙的影响,其余深度均不超过0.01 m3·m-3.原位监测系统对降雨入渗和蒸发作用引起的含水率变化均具有良好的响应.无论是冬季还是夏季,由稳态法计算得到的原位非饱和渗透系数均大于间接法估算值,表明下蜀土中的裂隙为降雨入渗提供了优先渗流通道.

    下蜀土主动加热光纤光栅水分迁移体积含水率非饱和渗透系数降雨入渗

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    基于图深度学习与北斗监测的边坡位移预测研究

    杨川林日成季建勇张建通...
    612-622页
    查看更多>>摘要：位移预测是边坡地质灾害监测预警的关键,本文以温州绕城高速公路边坡为例,提出了一种新的基于图深度学习与北斗监测的边坡多因子位移预测方法.首先基于北斗高精度监测点位的空间位置对整体监测体系的图结构进行建模,构建图节点之间的邻接矩阵.再对北斗高精度位移、降雨量、地下水位与土壤含水率多因子监测数据进行去粗差、插值与归一化等时序数据处理,并进行时空相关性分析,结果表明位移主要受连续两个月的降雨量、三级边坡的地下水位与土壤含水率的影响.将最先进的基于图深度学习的GTS(Graph for Time Series)预测模型引入边坡位移预测中,提出适用于北斗高精度边坡变形监测的GTS-BDS位移预测模型.当预测时长为1 h时,其均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)与平均绝对百分比误差(MAPE)指标评价分别达到0.301、0.154与3.5％,均优于LSTM与T-GCN等模型.本文所提出的位移预测方法充分利用了北斗高精度及其他传感器监测点位之间的空间拓扑与监测数据的时序特征,从整体监测体系的角度提升边坡位移预测的准确率与可靠性,在边坡安全预警中具有良好的应用前景.

    边坡位移预测北斗监测图深度学习降雨安全预警

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    反射波法隧道超前地质预报地震波走时模拟研究

    徐若格孙辉陈瑞任洪涌...
    623-631页
    查看更多>>摘要：隧道施工安全常常由于复杂的地质情况面临着巨大的挑战,反射波法地震勘探具有探测深度大、抗干扰能力强等优点,是确保隧道施工安全的重要超前地质预报手段.反射地震波走时计算与地震数据处理中的纵横波分离、速度建模、偏移成像等多个步骤息息相关,直接影响着隧道地质预报的结果.本文将仿照反射波法隧道超前地质预报的实际施工区域进行速度建模,以求解程函方程为基础,结合快速推进法(FMM)中的迎风有限差分方法以及窄带扩展技术实现针对隧道模型的初至地震波走时模拟.并通过对隧道模型中反射界面位置信息的提取,构建反射波初始窄带以及结合窄带扩展技术实现针对隧道模型反射波走时的计算.通过数值分析以及复杂隧道模型计算表明,文中给出的反射波法隧道超前地质预报地震波走时模拟具有良好的计算精度以及较强的适应能力.

    地震反射波地震波走时计算隧道超前地质预报初至走时计算快速推进法

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    深部矿山高承压应急防水闸门设计计算与数值模拟研究——以滇东北毛坪铅锌矿为例

    袁世冲李强杭远孙帮涛...
    632-644页
    查看更多>>摘要：应急防水闸门及其配套工程在水害发生时,能够在短时间内有效控制水害的影响范围和程度,保障机械设备和人员安全.随着矿山开采深度的逐年增加,应急防水闸门及闸门硐室所需要承受的水压也在不断增加,地质条件更加复杂,施工环境也更加恶劣.本文以滇东北大水矿山毛坪铅锌矿为例,在系统评价其310 m中段局部注浆改造前后突水风险的基础上,分析了深部高承压应急防水闸门设计和建造过程中的多项关键技术问题,主要包括防水闸门设计承压值计算、硐室选址、结构类型、关键结构参数、开挖围岩扰动、围岩与结构的水压响应、闸门选型与远程控制系统等.设计计算结果表明,毛坪铅锌矿310 m中段应采用倒截锥形硐室结构,对开型防水闸门,设计承压6.4 MPa.数值模拟结果表明,防水闸门硐室开挖及浇筑后,竖直和水平方向的压应力和拉应力均增大,围岩塑性破坏的范围约为0.38 m,第1个倒截锥形塞的迎水侧承担了超过80％的总水压.最后,探讨了深部高承压应急防水闸门系统的发展趋势,包括防水闸门及硐室结构长期服役的稳定性监测与评价、深部复杂地质条件下的设计与建造技术、配套智能化的水害信息辨识与预警平台等.研究结果可以为深部矿山设计和建造应急防水闸门系统提供参考和借鉴.

    深部矿山应急水闸门围岩渗流硐室结构

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    基于综合地层学的灰黑色黏土工程地质特征研究

    田臣龙徐凤琳刘康孙作本...
    645-656页
    查看更多>>摘要：地层的精确划分,是岩土工程中统计地层工程地质特征指标的重要前提.近年来,综合地层学作为地层对比及划分的有效方法,在国内外取得大量的研究成果,但在岩土工程领域的应用却是空白.本研究结合济宁市城市地质调查钻井资料,以综合地层学理论为指导,利用岩石地层特征、沉积地层特征、生物地层特征及年代地层特征4个方面的研究进行多重地层划分与对比,建立了灰黑色黏土地层划分的新方案.基于新的地层方案,通过济宁18个工程地点的室内土工试验及原位测试数据,对灰黑色黏土的工程地质特征进行了系统的研究和分析,发现济宁灰黑色黏土整体上具有孔隙比较大、压缩性较高、抗剪强度较低及原位测试指标低等特征;从局部来看黑土湖组灰黑色黏土为一般性黏土,而白云湖组灰黑色黏土属于高液限淤泥质软黏土,为特殊性土,在工程中应加以区分.最后,针对综合地层学及岩土工程两个学科研究现状,笔者提出了今后研究的新方向:运用地质理论去解释岩土工程中的地层问题的同时,也要利用岩土工程的资料去充填地层空白.

    灰黑色黏土综合地层学工程地质特征岩土工程地层划分与对比

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    电测量法在岩质边坡软弱层损伤累积研究中的应用

    李笑唯周晗旭车爱兰
    657-666页
    查看更多>>摘要：岩质边坡软弱层的结构性改变会导致边坡损伤,在强震和降雨作用下,损伤效应将更为明显,其累积也是触发滑坡的关键因素.因此岩土体内部缺陷累积过程、滑动面的发育规律等研究对于明确滑坡动态演化机制具有重要的理论意义.本文基于电测量法,对岩质边坡软弱层材料设计开展不同含水率的电测量试验,集成电测量系统与三轴压缩试验的接驳装置,分别探究了电阻率-含水率关系和电阻率变化率-应力-应变关系,初步建立了边坡软弱层损伤与电阻率变化率的关系.在此基础上开展小比例尺模型试验,模拟降雨-拟地震力作用下岩质边坡软弱层水分升高与强度劣化过程,评价了试验过程中含水率的变化与边坡软弱层的损伤累积,并探讨了将电测量方法应用于边坡软弱层损伤累积研究中的可行性.

    岩质边坡软弱层损伤累积电阻率室内试验模型试验

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    基于LSTM神经网络的基坑工程智能预警系统研发与应用

    黄达朱双中宋宜祥
    667-677页
    查看更多>>摘要：基坑开挖过程中伴随有支护结构及周围岩土体的受力和形变状态的改变,因此在工程建设中对基坑进行监测十分必要.为解决基坑监测智能化程度低、可视化程度低、预警精确度较低导致频繁报警、监测数据更新共享速度慢等问题,采用B/S模式、Vue前端、C#语言后端、SQLServer2012数据库等并嵌入python语言编写长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络算法模型开发一套基坑智能预测预警系统.该系统实现了信息集中管理、数据存储与查看、数据算法自动计算、自动绘制图表、自动报警预警、快速生成报警报告等功能.通过在苏州某地铁基坑开挖过程的应用,证明了本系统能够综合利用监测预警与基于LSTM神经网络模型的超前预测预警两种预警模式为施工人员准确掌握基坑开挖过程中支护结构及周围土体变形情况提供技术支持与保障,具有很强的现实使用意义.

    基坑监测长短期记忆网络数据库智能预测预警功能

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    墙顶支撑对开挖前抽水引发基坑变形控制效果研究

    薛秀丽朱龙曾超峰王硕...
    678-689页
    查看更多>>摘要：基坑内抽水可诱发基坑围挡向坑内偏转并进而导致坑外土体随动沉降;在基坑土方开挖前,由于基坑内的支撑体系尚不能被完整架设,仅坑内土体可起到约束围挡变形的作用,此时,坑内抽水引起的围挡偏转十分明显.本文系统研究了围挡顶部支撑对土方开挖前抽水引发基坑变形的控制效果,首先通过抽水试验探究了坑内外强水力连通时墙顶支撑对抽水引发基坑变形的影响,并建立了三维数值计算模型,研究了若干典型参数(如,坑内降水深度等)对围挡顶部支撑控制基坑变形效果的影响.研究发现,围挡顶部支撑仅能有效限制浅埋范围内的围挡侧移(本文约埋深11 m范围内),对深埋位置围挡侧移的限制效果十分有限,且随着降水深度的增加,变形控制效果越弱;对于开挖前抽水深度较大的工程,仅采用围挡顶部设置支撑的方法可能无法有效限制围挡侧移的发展;另外,围挡顶部支撑仅能有效限制基坑围挡后方一定范围内(本文约10 m)的地表沉降,且当坑内外有水力联系时,由于坑外水位下降是引起地面沉降的主导因素,围挡顶部支撑并不能明显体现限制坑外最大地面沉降的作用,此时,应结合坑外地下水回灌进行沉降控制.

    开挖前抽水墙顶支撑围护结构侧移土体沉降抽水试验数值模拟

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