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期刊信息/Journal information
岩土力学
中国科学院武汉岩土力学研究所
岩土力学

中国科学院武汉岩土力学研究所

白世伟

月刊

1000-7598

ytlx@whrsm.ac.cn

027-87198484

430071

湖北省武汉市小洪山中科院武汉岩土力学研究所

岩土力学/Journal Rock and Soil MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是全国中文核心期刊、美国《工程索引》（EI）收录期刊，同时也是中国科学引文数据库、中国科技论文统计源期刊，且为《中国期刊网》、《中国学术期刊（光盘版）》、《万方数据库》、重庆维普全文收录，欢迎读者通过期刊网查阅本刊内容。本刊主要报道岩土力学与工程研究和工程获得的新理论、新成果、新方法。
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    受载砂岩变形破坏过程磁场响应规律研究

    殷山宋大钊王恩元何学秋...
    1803-1812页
    查看更多>>摘要：探寻岩石破坏过程新的物理响应规律,将会推动岩体监测预警技术的发展.利用磁通门弱磁检测技术,开展了单轴加载和循环加卸载砂岩受载破坏磁场监测试验,测试了砂岩在变形破坏过程中的磁场信号,分析了磁场与载荷、声发射之间的关系.结果表明:砂岩在变形破坏过程中能够产生磁场信号,在单轴加载过程中,随着载荷增加,压密阶段磁场信号波动上升,波动系数较大;弹性阶段磁场信号稳定增大,波动系数变小;塑性阶段磁场信号显著增加,塑性阶段后期波动系数开始增大;破坏阶段磁场信号快速增加,波动系数变化较大,与试样载荷降和主破坏对应.相对于波动系数,磁场信号方差在前3个受载阶段较为稳定,破坏阶段的方差逐渐增大,并出现显著突变.在循环加卸载过程中,当载荷增加时磁场信号逐渐增大,载荷减小时磁场信号逐渐减小,试样临近失稳破坏时,磁场信号快速增加,显著高于前期循环加卸载过程.磁场信号与声发射计数具有较好的对应关系,表明磁场的产生与试样变形破坏密切相关.在岩体变形破坏过程中,矿物颗粒发生非均匀变形,界面处的电平衡被打破,自由电荷产生、迁移,引起电流变化,运动电荷或电流变化产生了磁场信号.利用磁场信号评估岩体的稳定性,有望成为一种无损、非接触、可连续监测的新方法.

    砂岩变形破坏磁场信号循环加卸载监测预警

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    循环三轴试验加载频率和压实度对重塑砂土液化行为的影响

    THUY Do VanTIEP Pham DucHIEU Nguyen VanTHANG Pham Cao...
    1813-1823页
    查看更多>>摘要：通过对各向同性固结不排水试样进行循环三轴试验,研究了饱和重塑砂土的液化行为.试验采用恒幅正弦载荷,通过测量剪切模量、阻尼比、轴向应变和超孔隙水压力比的变化,评估了加载频率(分别为0.1、0.5、1.0 Hz)和压实度(分别为0.95、0.90和0.80)对砂土液化行为的影响.试验结果表明,对于压实度为0.95的砂样,在5 000次加载循环中,0.1 Hz的加载频率对液化过程影响甚微;而对于压实度为0.90和0.80的砂样,此频率的影响显著.对于压实度为0.80的砂样,当频率增加到0.5 Hz时几乎一加载就直接发生液化.这表明增加加载频率会加快液化速度,而增加压实度则会减慢液化速度.因此,通过一系列的试验可以模拟现场砂土在不同频率下的动荷载条件.试验结果表明,饱和砂土的液化行为由以下因素决定:(1)试样的压实度越低,液化越容易发生;(2)加载频率越高,液化越容易发生;(3)循环轴向应变越大,发生液化所需的循环次数越少;(4)超孔隙水压力随加载循环次数增加,直至试样完全液化.

    液化行为加载频率循环三轴试验饱和固结不排水条件重塑砂土压实度

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    结合改进Weibull时间函数的开采沉陷动态预测模型

    张琰君阎跃观龙思放朱元昊...
    1824-1834页
    查看更多>>摘要：煤炭开采引起的地表沉陷是一个多维动态变化过程,动态预测可以获取采空区上方任意位置、时刻的形变大小,对保护地面基础设施和人民生命安全具有重要意义.为实现地表沉陷的动态预测,针对Weibull时间函数模型结构复杂、参数较多等不足,基于开采沉陷相关理论,建立了仅含一个模型参数,且可以准确描述地表点下沉量、下沉速度、下沉加速度的改进Weibull时间函数模型.在此基础上,结合已有的地表沉陷盆地模型,建立了一种新的开采沉陷动态预测模型,详细阐述了模型参数的确定方法及其对沉陷盆地形态的影响,并结合某矿313工作面和3214工作面实测数据验证了模型的预测精度和适用性.结果表明:改进的Weibull时间函数模型最大均方根误差为52 mm,最大相对误差为2.1％,较改进前分别提高了 60.3％和64.4％;开采沉陷动态预测模型预测的下沉曲线形态和实测下沉曲线形态一致,最大均方根误差为17 mm,最大相对误差为1.76％,表明该模型可以预测地表沉陷过程,具有较好的适用性和可靠性.该研究结果可为矿区地表沉陷动态预测提供参考.

    Weibull时间函数开采沉陷沉陷盆地动态预测

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    基于粗颗粒嵌锁点高铁级配碎石振动压实质量控制新方法

    邓志兴谢康李泰灃王武斌...
    1835-1849页
    查看更多>>摘要：为解决基于干密度评估压实质量所存在的压实时间不定、评价指标单一等问题,提出了一种基于粗颗粒嵌锁点的高铁级配碎石(high-speed railway graded aggregate,简称HRGA)振动压实控制新方法.首先,结合力学指标动刚度Krb和修正地基系数K20完善振动压实评估体系,进一步提出了压实控制嵌锁点T1p指标,并通过室内试验研究了 Tip前后级配碎石的力学性能及适用性;其次,通过振动压实试验建立了 T]p与HRGA的各项性能指标之间的关系,并结合灰色关联度分析(grey relation analysis,简称GRA)算法分析了 T1p的主控特征;最后,基于机器学习(machine learning,简称ML)方法提出了Tip预测模型,结合三层次优选体系选择最佳Tip预测模型,并利用SHapley Additive exPlanations(SHAP)可解释性方法对最佳ML模型进行了解释.结果表明:基于Tip可确定最优振动时间,进而控制压实质量;基于GRA算法明确T1p的主控特征为填料最大粒径dmax、级配参数6、级配参数m、扁平细长颗粒Qe和洛杉矶磨耗LAA;计算各Tip预测模型的综合评价指标(comprehensive evaluation index,简称 CEI)依次为改进粒子群优化的人工神经网络(artificial neural networks for improved particle swarm optimization,简称 IPSO-ANN)模型＞改进粒子群优化的支持向量回归(support vector regression for improved particle swarm optimization,简称 IPSO-SVR)模型＞改进粒子群优化的随机森林(random forest for improved particle swarm optimization,简称IPSO-RF)模型,IPSO-ANN模型最佳;基于SHAP方法得到总体重要性值∅排序为 dmax(17.31)＞b(13.93)＞m(6.59)＞Qe(2.17)＞LAA(1.54),该结果与GRA算法的结果相印证,表明SHAP方法可提升ML模型的可理解性.该研究成果可为振动压实的质量评估提供新思路,也为振动压实智能化控制提供强有力的理论支撑.

    振动压实高铁级配碎石最优振动时间主控特征机器学习可解释性

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    基于相场法的预制双裂隙岩体水力压裂扩展数值模拟研究

    吕茂淋朱珍德周露明葛鑫梁...
    1850-1862页
    查看更多>>摘要：水力压裂裂隙扩展形态对于深部岩体油气开采和地热能开采具有重要意义.针对深部地层岩体水力压裂裂隙扩展问题,基于相场法理论、Biot多孔弹性介质力学理论和渗流力学理论建立了相场法应力-渗流耦合模型.该模型采用有限元方法对方程组进行离散化处理,运用牛顿迭代法(Newton-Raphson method,简称NR法)和分离式耦合方法求解方程组以提高计算精度.对比了该模型数值解与室内试验模拟结果和基于数值流形法(numerical manifold method,简称NMM)的数值解,并将数值解与理论解析解进行比较,验证了模型的可靠性.基于该模型,研究了地应力差、裂隙间距和注入流量等因素对垂直于最大主应力方向的双裂隙水力压裂裂隙扩展的影响规律.研究结果表明:随着地应力差的增大,裂隙扩展路径的偏转角度增大,扩展分支路径相应增多;较小的裂隙间距使裂隙更易贯通,且裂隙扩展的偏转程度和扩展长度均随着裂隙间距的增大而逐渐增大;较大的注入流量更有利于裂隙扩展长度和扩展速度的增加.通过探讨不同因素对裂隙扩展的影响,为深部岩体水力压裂优化复杂裂隙网络提供了理论依据.

    相场法水力压裂多孔介质裂隙扩展数值模拟

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    静压桩的桩侧土压力分布规律数值分析

    马登辉韩迅蔡正银关云飞...
    1863-1872页
    查看更多>>摘要：静压桩的贯入挤土效应导致桩侧土压力升高,探究桩贯入挤土导致的桩侧土压力变化对建立合理的桩贯入阻力计算方法具有积极的意义.因此,采用大变形数值模拟方法和南水本构模型对桩在砂土中的贯入过程进行了分析,探究了桩侧土压力系数K的变化规律.结果表明:桩贯入过程中土体受力可划分为加载、卸载和应力稳定3个阶段,在桩端到达土体所在深度时土体的应力达到峰值,远离后土体发生应力卸载,最后趋于稳定;在深度方向的最大扰动范围为5D(D为桩直径),沿径向最大扰动范围为6D.桩贯入完成后的桩侧土压力沿深度方向近似表现为线性分布,在桩端处出现极值.桩径的变化对土压力的影响不显著,不同直径的桩侧壁土压力接近.随着界面摩擦系数的增加,桩侧土压力逐渐增大.基于数值分析结果提出了考虑桩-土界面摩擦系数的桩侧土压力计算方法.

    砂土挤土效应土压力系数大变形数值模拟

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    层状地基中海洋大直径管桩水平动力响应分析

    林浩郑长杰丁选明
    1873-1883页
    查看更多>>摘要：考虑桩-海水-层状土相互作用,研究了水平动荷载作用下层状地基中海洋大直径管桩的动力响应特性.将海水视为无黏性可压缩流体介质建立桩周、桩芯海水的运动方程,通过分离变量法并结合海水的边界条件求得桩周、桩芯海水作用在管桩上的动水压力.将海床土体视为黏弹性介质并考虑其成层非均质性,利用微分变化并结合土体振动边界条件解得桩周、桩芯土体作用在管桩上的水平抗力.进而根据各桩段上水平力的平衡建立管桩控制方程,利用传递矩阵法并结合桩身的连续条件以及桩顶、桩底的边界条件,得到层状海床土中海洋大直径管桩的水平动力响应解析解,给出了桩顶位移解析表达式.将所得解与有限元模拟结果以及退化解与已有文献解进行对比,验证了本研究计算方法的合理性.并基于所得解分析了管桩-海水-层状土系统水平动力响应对动水压力、水深、土体模量、土层厚度等关键参数的敏感性.

    桩顶位移海洋大直径管桩水平振动特性桩芯海水层状海床地基

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    基于微震监测和概率优化朴素贝叶斯的短期岩爆预测模型

    孙嘉豪王文杰解联库
    1884-1894页
    查看更多>>摘要：岩爆是地下岩土工程中常见的地压灾害.为实时准确地预测岩爆,提出一种基于微震监测和概率优化朴素贝叶斯的短期岩爆预测模型.首先,以114组岩爆样本数据为基础,结合相关特征选择算法选取累计微震事件数、累积微震能量、累积微震视体积和累积微震能量率4项微震参数作为预测指标.其次,为最大程度地削弱朴素贝叶斯算法的条件独立性假设,采用指标相关重要性赋权法和相似度函数从属性赋权和实例赋权两方面优化条件概率,并针对条件概率赋权后可能引起的决策失衡问题,引入马氏距离补偿先验概率损失,进而提出一种带有条件概率加权和先验概率补偿机制的概率优化朴素贝叶斯算法预测岩爆烈度等级.最后,从模型评估、模型比较和工程验证3个方面检验模型的准确性和可靠性.研究结果表明,所提模型预测准确率为86.96％,预测性能优于其他机器学习模型,可为实际工程的岩爆预测提供科学依据.

    微震监测岩爆预测朴素贝叶斯属性权重实例权重

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    《岩土力学》征稿简则

    封2页
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