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期刊信息/Journal information
应用基础与工程科学学报
应用基础与工程科学学报

倪晋仁

双月刊

1005-0930

jbse@iee.pku.edu.cn;jbse@vip.163.com

010-62753153

100871

北京大学老地学楼110室

应用基础与工程科学学报/Journal Journal of Basic Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经国家科技部和国家新闻出版署批准国内外公开发行的综合性学术期刊，1993年由北京大学、清华大学、中国科学院等单位的一些优秀青年学者共同创办。本刊编委全部是在国内外获得博士学位并具有高级职称的优秀中青年学者。本刊主反映国内外自然科学与工程科学，尤其是新兴与交叉学科领域研究的最新成果，为从事新兴学科及高技术领域研究的学者提供对外交流的窗口和发表研究论文的机会。读者对象为国内外从事自然科学特别是交叉学科研究的科研人员、管理人员和大专院校师生。
正式出版
收录年代

    基于观测数据可靠性辨识与挖掘的混凝土坝位移时序预测方法

    魏博文徐文博袁冬阳徐富刚...
    1049-1066页
    查看更多>>摘要：针对大坝观测数据中异常值导致时间序列可靠性不高引发的位移监测模型训练效果不佳与预报精度不高等问题,提出了基于观测数据可靠性辨识与挖掘的混凝土坝位移时序预测方法.通过比对分析混凝土坝位移监测中异常数据的处置效果,证实了辨识大坝观测时序中异常值并加以有效挖掘补缺的必要性,引入变分模态分解算法将剔除异常值的时间序列分解为多个特征突出子序列,将提取出的时序数据经双向长短时记忆网络模型学习训练再重构以获取缺失数据的替代值,构建了基于深度学习的大坝观测数据缺值插补模型,由此建立了混凝土坝观测时序数据缺值插补的位移预报模型.以某混凝土坝变形监测数据为例,运用该方法对观测时序数据异常性与相关性识辨分析,对缺失数据进行处理和填补,进而把缺值插补问题转化为缺值预测问题.对比分析表明,此方法具有强鲁棒性和高精度数据缺值插补与预报能力.

    插补方法故障数据变分模态分解双向长短期记忆神经网络特征提取变形监控

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    采样密度和插值方法对地下水水质空间分布的影响

    孙峰卢洪健毛萌郭睿...
    1067-1079页
    查看更多>>摘要：地下水水质空间分布评价结果受到采样密度和空间插值方法的影响较大.为确定最优的插值方法和采样密度,应用普通克里金法、反距离权重法和径向基函数法3种空间插值方法,评估了山东省菏泽市地下水中的氯化物、硫酸盐和钠离子浓度的空间分布,比较了不同插值方法计算结果的精度;分析了不同采样密度条件下(5眼/103km2、4眼/103km2、3眼井/103km2)地下水组分浓度水质类别对应的面积差异.结果表明:在地下水监测井分布比较均匀的菏泽市,采用普通克里金法插值得到的地下水中氯化物、硫酸盐和钠离子浓度的精度均最高;对地下水水质进行类别评价时,监测井密度不少于4眼/103km2,评价结果具有较高的可靠性;2019年山东省菏泽市地下水氯化物、硫酸盐和钠离子评价为Ⅰ～Ⅲ类的面积分别为6 868.0km2、8 125.75km2和4 770km2,Ⅳ～Ⅴ类超标面积分别为 5 299.5km2、4 041.75km2 和 7 397.50km2.

    地下水水质评价空间插值采样密度克里金法径向基函数法反距离权重法插值精度

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    钻爆法隧道出渣粉尘时空扩散规律及运移计算

    刘禹阳安驰来弘鹏谢门东...
    1080-1093页
    查看更多>>摘要：为阐明钻爆法隧道出渣粉尘时空扩散规律,明确通风条件下粉尘颗粒运移计算方法,基于粉尘与呼吸性粉尘现场浓度监测数据,分析了其分布特征与规律,优化了颗粒自由沉降末速计算方法,提出了粉尘颗粒沉降速度计算公式和粒径空间分布计算方法.研究表明:时间尺度而言,出渣过程中隧道纵向不同测点粉尘浓度变化规律基本一致,衬砌台车对粉尘纵向扩散有一定阻碍作用;空间尺度而言,从掌子面至二衬台车,粉尘浓度高度分布由"上小下大"型逐渐转为"下小上大"型;不同时刻下,呼吸性粉尘占比始终大于0.6,且在远离掌子面方向显著增大,出渣过程中,呼尘占比变化不大,出渣影响较小;粉尘粒径决定颗粒消散途径,大颗粒粉尘以洞内沉降为主,小颗粒粉尘以洞外扩散为主,相比备受关注的掌子面作业区粉尘控制,通勤区与洞口附近的呼吸质量问题同样值得关注;现场监测与尘样测试结果对比表明,基于颗粒自由沉降末速优化算法的粉尘颗粒沉降速度计算公式和粒径空间分布计算方法具有较高合理性.

    隧道施工钻爆法现场监测粉尘浓度呼吸性粉尘颗粒沉降速度粒径分布

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    深基坑地下连续墙支护结构侧向变形的改进指数平滑法预测

    许莉林鑫徐杨刘智...
    1094-1107页
    查看更多>>摘要：由于基坑开挖过程存在大量的不确定性,其支护结构在设计阶段无法根据现场环境的变化进行实时变形可靠度分析与预测.围护结构分布范围大,失效位置不可预测.工程监测数据由于监测点数量的限制难以直接反映围护结构连续变化的状态.采用穿越率法,提出一种适用于以地下连续墙为围护结构的深基坑工程的侧向变形预测与分析模型.利用MATLAB建立自适应指数平滑模型,自动计算和预测深基坑围护结构在不同深度的侧向变形.对比实测与预测的侧向变形数据,结果表明该自适应指数平滑模型在短期预测中具有精度较高、误差波动小的特点;同时采用预测数据的超越概率分析表明,深基坑侧向变形的分析模型同样适用于由自适应指数平滑法获得的预测数据,且随着位移限值远离最大监测位移值,分析精度将逐渐提高.通过利用椭圆搜索模式的反距离加权插值法,解决了样本点仅集中分布于深度方向的缺点,使插值结果更加平滑,结合基于深基坑侧向变形的分析模型,实现了围护结构空间曲面的变形预测,使评价反馈方式更加直观简洁.

    深基坑地下连续墙侧向变形穿越率法自适应指数平滑法变形预测

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    考虑多参数空间变异性的非饱和土石坝坝坡可靠度分析

    邓志平邹艺潘敏郑克红...
    1108-1123页
    查看更多>>摘要：准确地进行非饱和土石坝坝坡可靠度分析需综合考虑土体抗剪强度参数和水力参数的空间变异性.这种多参数问题常因随机场离散的变量过多而造成维度灾难,传统分析方法难以适用.为此,提出了 一种基于分片逆回归(SIR)的多元自适应回归样条(MARS)土石坝坝坡可靠度分析方法.该方法采用SIR降维,经降维后的变量矩阵通过MARS构建代理模型,进而采用蒙特卡洛模拟(MCS)评估土石坝坝坡失效概率.以某一土石坝为例,验证了所提方法的有效性,并探讨了计算结果随各参数空间变异性的变化规律,分析了滑坡规模与频率间的关系.研究结果表明:抗剪强度参数变异性对坝坡失效概率的影响大于水力参数变异性的影响;所提方法在各参数变异系数变化的情况下都能得出准确的计算结果,并有效地降低计算成本;该方法可为高维及小失效概率非饱和土石坝坝坡可靠度问题提供一条有效的途径.

    土石坝空间变异性可靠度分析非饱和渗流分片逆回归多元自适应回归样条规模-频率分布

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    基于离散元模拟的砂土三维临界状态特征研究

    蒋成龙许成顺焦爽王晓丽...
    1124-1139页
    查看更多>>摘要：对于在室内土工试验很难得到土体临界状态下的颗粒运动、局部孔隙比变化等特征的问题,基于离散元平台,构建了柔性边界条件下的不同初始物理状态的砂土试样的常规三轴数值模型,对不同初始孔隙比的砂土试样的剪切带的演化形成、试样的整体孔隙比和局部孔隙比的变化规律等细观特征进行对比.数值计算结果表明:相对密实的砂土在剪切过程中更容易形成剪切带;剪切带内部颗粒随着加载发生剧烈转动现象,局部颗粒的流动呈现紊流特征;非剪切带上颗粒转动不明显,流动呈现定向特性;不同初始孔隙比的砂土试样,其剪切带上的临界状态孔隙比和偏应力比与初始孔隙比无关,临界状态特征的组构张量不变量的稳定特性,说明其临界状态存在且唯一.

    砂土临界状态柔性边界剪切带速度矢量场孔隙比的演化组构张量

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    考虑墩-梁碰撞效应的大跨高墩连续刚构桥近断层地震损伤分析

    石岩焦应乾李军王文仙...
    1140-1153页
    查看更多>>摘要：为研究连续刚构桥的主梁与过渡墩(墩-梁)地震碰撞效应对其地震反应和损伤的影响,以一座跨径为(120+220+120)m的连续刚构桥为例,基于MIDAS/Civil软件模拟实际施工过程并获得成桥内力状态,而后在OpenSees平台建立考虑该内力状态的动力弹塑性分析模型,同时采用Hertz-damp模型,着重考虑包括墩-梁碰撞在内的伸缩缝处的碰撞效应.选取具有向前方向性效应、滑冲效应和无速度脉冲效应的30条近断层地震动沿纵桥向输入,探讨了考虑墩-梁碰撞效应对桥墩峰值位移、残余位移、碰撞力及地震损伤的影响,以及不同类型近断层地震动作用下的差异性.结果表明:由于过渡墩处主桥与引桥梁体底面不在同一高程,强震下主桥梁体不仅与引桥梁体发生碰撞,还会与过渡墩发生碰撞;若忽略过渡墩与主桥梁体的碰撞效应会严重低估过渡墩的位移反应,尤其在向前方向性、滑冲效应地震动下过渡墩的位移反应分别被低估近3倍和5倍;其中滑冲效应作用下的影响最为显著,主桥和引桥墩均为中等损伤,过渡墩为严重损伤,不考虑墩-梁碰撞会导致对过渡墩地震损伤程度和震后残余位移的错误判断.

    连续刚构桥碰撞效应近断层地震动内力状态损伤分析地震反应数值分析

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    基于向量地震动强度指标的海底沉管隧道地震易损性分析

    石淑慧范书立
    1154-1169页
    查看更多>>摘要：为了合理评估海底沉管隧道的抗震性能,基于向量地震动强度指标进行了地震易损性分析,建立了以最大层间位移角和能量比为损伤性能指标的沉管隧道地震易损性曲面.以港珠澳沉管隧道为研究对象,根据地震动强度指标的评价特性(有效性、实用性和效益性)对4个典型的地震动强度指标进行了综合评价,并选取地面峰值加速度和结构基本周期谱加速度作为向量地震动强度指标(IM).考虑地震动的不确定性,对沉管隧道进行了增量动力分析,采用回归分析方法获得了概率地震需求模型,进而构建了不同损伤性能指标的沉管隧道地震易损性曲面,并对向量IM和标量IM的沉管隧道地震易损性分析效率进行了比较分析.研究结果表明:基于向量IM进行地震易损性分析,可以合理地反映两个地震动强度指标对沉管隧道失效概率的影响;基于向量IM进行地震易损性分析的效率更高,向量IM能更好地降低沉管隧道响应预测的离散度,提高沉管隧道抗震性能预测的精度.

    沉管隧道地震易损性分析增量动力分析损伤性能指标向量IM

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    约束混凝土受压力学性能实测及修正本构模型

    何浩祥王峥程时涛陈旺...
    1170-1185页
    查看更多>>摘要：现有的约束混凝土本构模型并非依据直接测试数据构建,需要验证和修正.为了精准量测约束混凝土内部应力,研发微型大量程土压力盒.利用嵌入在树脂杆内的应变计测量混凝土内部应变.将相关传感器预埋在钢筋混凝土棱柱体试件内部不同位置,最终完成轴压试验,获取约束混凝土真实的应力-应变数据.对约束混凝土中不同位置的应力-应变数据进行综合处理,得到等效应力-应变曲线,并据此对传统约束混凝土本构模型进行修正.通过对试件的有限元模拟分析初步验证修正约束混凝土本构模型的准确性.通过钢筋混凝土柱静力加载破坏试验数据及有限元模拟进一步验证修正本构模型和所采用测试技术的精准性.

    约束混凝土应力-应变曲线本构模型应力测试轴压试验滞回曲线

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    TBM积渣清运机器人的机构设计及轨迹规划

    姜礼杰孙颜明贾连辉卓兴建...
    1186-1198页
    查看更多>>摘要：针对TBM施工过程隧道底部积渣清理和运输的难题,提出了一种基于机器人系统智能作业的积渣清运方法.首先,依据施工需求提取积渣清运机器人的设计边界,凝练设计参数,设计一种可折叠冗余自由度的新型机器人机构;其次,结合实际作业工艺建立机构运动学模型,基于运动学模型和蒙特卡洛法进行工作空间计算和分析;再次,针对运动过程对机器人末端执行器运动精度、作业效率的不同需求,将运动轨迹进行分段并开发差异化算法轨迹规划与仿真分析;最后基于积渣清运机器人系统样机进行试验,验证了所提方案和算法的可行性.

    隧道工程TBM积渣清运机器人机构设计轨迹规划分析与试验

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