唐-曹高速公路软土的微结构特征研究

对软土地基处理技术研究己成为改善投资环境、加快环渤海地区建设、科学合理利用土地资源的重要研究课题。软土地基处理方法的科学合理与否,关键是从软土本身的结构特征揭示出影响软土变形和强度的本质因素。以唐-曹（唐山市至曹妃甸）高速公路通过地区的沉积软土为研究对象,综合海积软土的基本物理力学性质和微结构特征建立软土微结构量化参数。通过室内综合实验和理论分析,对海积软土微结构与宏观力学性质关系进行系统地研究,对海积软土的结构强度与工程效应进行论证,提出以建立在分维分形理论基础上的孔隙结构因子作为衡量海积软土结构强度和破坏趋势的综合性参数,且可以在求解先期固结压力的同时定量地确定土的结构强度,值得同行借鉴。     

闽东南沿海地区软土静力触探参数相关分析

在分析闽东南沿海地区软土特性的基础上,对沿线静力触探测试参数以及软土物理力学性质参数进行相关分析,建立了针对闽东南沿海地区软土静力触探参数与软土物理力学性质参数之间的相关方程（经验公式）。利用经验公式可从静力触探测试参数推算闽东南沿海地区软土的物理力学性质指标,为沿线工程勘察、设计、施工中软土参数的可靠性分析提供依据。     

天津软土土性指标概率分布统计分析

软土土性指标作为软基处理设计的基本参数,其变化具有很强的地域特征和显著的不确定性。目前,对软土土性指标统计分析集中在软土物理力学指标的相互关系和分布规律等方面,采用的样本为室内试验和原位测试数据,没有考虑不同试验方法对土性指标不确定性分析的影响。将天津软土作为一个独立的统计单元体,研究了该地区软土物理力学指标的变化范围、变异性、指标间的相互关系和各指标的概率分布模型,得到了天津软土物理指标与压缩指标、强度指标间的统计关系经验公式以及土性指标的概率分布模型;并分析了直剪试验、三轴试验、十字板剪切试验3种不同方法抗剪强度试验结果的相互关系,提出了利用随机因子分析法对试验方法不确定性进行概率评定。研究成果为软土地区工程土工参数的取值提供了依据和参考。     

用径向基函数神经网络模型预报感潮河段洪水位

径向基函数神经网络方法是一类比较优越的前向式多层神经网络,将其应用于感潮河段的洪水位预报。利用K 均值算法和最小二乘法来确定径向基函数神经网络的参数,并给出了具体计算方法。由于该方法比传统的BP算法有较快的收敛速度,使其具有较大的应用价值。基于感潮河段的具体特点,构建了具有若干个时段预见期的径向基函数神经网络模型。该模型应用于沂河的水位预报,结果表明,该模型运算快速、简便,预报精度较高。     

固结与荷载耦合作用下吹填土力学性质与微结构参数关联性

固结条件与荷载条件对吹填土的力学特性具有明显的影响,且土的微观结构特征是决定其宏观力学性质的本质因素,为了研究吹填软土力学特性在不同固结条件和荷载条件下的变化规律及与微结构参数的关联性,对天津滨海新区重塑吹填软土进行不同初始固结条件与荷载效应综合作用下的蠕变试验和微观结构测试,研究此条件下吹填土力学特性的变化规律,并通过灰色关联度理论建立宏观力学参数与微结构参数之间的关联性。试验结果表明:稳定性蠕变对吹填软土强度的增长起到积极作用,有偏压固结较无偏压固结强度增长更快,且初始固结越充分,强度增长越快;随蠕变时间的增加,颗粒的等效直径、形态比和圆度呈增大的趋势,而颗粒和孔隙的数量与周长、孔隙的等效直径、形态比和圆度则呈减小的趋势;抗剪强度指标C,φ值随颗粒等效直径、形态比和圆度的增大而增大,但随颗粒和孔隙的数量与周长、孔隙的等效直径、形态比和圆度的增大而减小。关联度分析表明,颗粒（孔隙）等效直径和圆度是影响吹填土力学性质演化的重要微结构参数,固结与蠕变越充分,土体微结构参数调整越稳定,强度越高。     

有机质含量对软土力学性质影响效应分析

通过对软土中有机质含量及物理力学指标的分析和研究,阐明了软土中有机质含量与物理力学参数之间的关系,从力学角度探讨了有机质含量对软土力学效应的影响。研究结果表明:随着有机质含量的增加,软土中的含水量,孔隙比等呈线性增加,而软土的原状土与重塑土的十字板剪切强度、静力触探比贯入阻力、渗透系数、固结系数都是减小的。当有机质含量为1.74%时,软土的物理力学性质发生变化,力学软化效应尤为显著,且此时软土的渗透能力达到最大。     

PSO-RBFNN模型及其在岩土工程非线性时间序列预测中的应用

岩土工程受力变形演化是一个典型的非线性问题,其演化的高度非线性和复杂性,很难用简单的力学、数学模型描述,但可用粒子群优化径向基神经网络对岩土工程应力、位移非线性时间序列进行动态实时预测。网络径向基层的单元数通过均值聚类法确定后,所有其它参数：中心位置、形状参数、网络权值,均通过粒子群优化算法在全局空间优化确定。工程实例应用表明,该模型预测结果准确、精度高,有良好的应用前景。     

广州大学城软土的工程地质性质统计分析

通过对广州大学城软土样基本物理力学指标的室内试验和原位测试数据的数理统计分析,获得了软土的物理力学参数统计值,进而获得了大学城软土的工程地质特性。应用最小二乘法对软土的物理力学指标进行了线性回归分析,得到了指标间的线性相关方程,并应用相关系数的方法来检验相关的显著性程度。统计回归分析成果可为软土物理力学指标间的相互估算做参考,也可为相关规范的修订提供依据。      

连云港海相软土工程特性及处治方法探讨

根据连云港地区历年来多项工程的地质资料,并与我国部分沿海地区软土进行对比,系统分析了连云港海相软土的基本物理力学性质指标统计特征,特别是抗剪强度特性、固结变形特性和蠕变特性,并总结了该地区海相软土主要物理力学性质指标之间的相关关系,最后介绍了适合于海相软土的地基处理措施。     

基于贝叶斯网络的地震液化概率预测分析

基于解释结构模型和因果图法,选取12个具有代表性的定性和定量因素,在大量数据不完备的情况下提出了建立贝叶斯网络液化模型的方法。以2011年日本东北地区太平洋近海地震液化不完备数据为例,采用总体精度、ROC曲线下面积、准确率、召回率和F1值5项指标对模型进行综合评估,并与径向基神经网络模型进行对比。结果表明：贝叶斯网络液化模型的回判和预测效果都优于径向基神经网络模型,且对于数据缺失的样本的预测效果也较理想。此外,该模型对于不同土质的液化评估均有较好的适用性。分类不均衡和抽样偏差会对模型的学习和预测效果产生很大影响,建议应同时采用上述5项评估指标进行综合评估模型的优劣。     

Probabilistical distribution statistical analysis of Tianjin soft soil indices

In the design of soft ground treatment, the soft soil indices are the basic design parameter, and their changes have a strong geographical feature and significant uncertainty. Today, the soft soil indices statistical analysis content is mainly in the correlation and distribution regularity of physico-mechanical indices, which lack systematic study in different regions for different types of soft soils, and the statistical samples are from indoor tests and in-situ tests, without considering the impact of different test methods. In this paper, taking the soft soil in Tianjin as an independent statistical unit body, based on studying the change confines, variability, correlation, probabilistical distribution model of soil indices, some statistical relationship empirical formulas and probabilistical distribution models for physical indices, compression index, strength index were obtained; moreover, the correlation of shear strength results by straight shear test, triaxial test, vane shear test are analyzed; and a method for using random factor to evaluate the uncertainty involved in different test methods of soft soil parameters is proposed. The study results provide a basis and reference for defining the values of geotechnical parameters for soft soil.     

红层软岩模型试验相似材料的配比试验研究

相似模型试验是研究红层软岩工程性质的重要手段之一,其试验结果的可靠性依赖于相似材料的正确选择与合理配比。针对红层软岩遇水极易软化的特性,在传统相似材料配比基础上添加生石灰,采用正交设计方法开展了相似材料配比试验,以骨料中铁粉与钡粉质量比例、铁粉与钡粉总质量中铁粉的质量比例、石膏质量、生石灰质量为4个因素,每个因素设置了5个取值水平,共制作25组、610个试样。每组试样均测试了其软化系数、密度、无侧限单轴抗压强度、抗拉强度及黏聚力与内摩擦角等物理力学参数,并研究了这些参数随上述4个因素取值水平的不同而变化的规律。最后,基于上述结果,配制了3种典型的软岩相似材料,并分别开展了真实软岩材料的饱水软化平行对比试验。研究结果表明：（1）根据配比方案所配相似材料物理力学参数可基本满足软岩相似模型试验的要求;（2）相似材料物理力学参数变化规律明显,便于通过调节其配比模拟不同软岩材料;（3）三组对比试验中相似材料饱水软化系数与真实软岩具有较高吻合度。     

黏质土隧道围岩分级指标的选取研究

以长序列黏质土围岩物理力学指标及埋深数据为基础,运用数理统计学原理和灰色关联度理论从定量的角度分析了黏质土围岩分级的指标选取。研究结果表明：选用力学指标的影响因素作为分级的基本指标是可行的;黏质土围岩分级预选物性指标可分为3组,根据综合分组分析和关联度分析,确定了各组内指标的综合相关系数,综合相关系数大小表明液性指数、天然密度及塑性指数的变化对黏聚力和内摩擦角参数有很大的影响,据此确定黏质土隧道围岩的分级指标为液性指数、天然密度和塑性指数。     

总磷对黏土物理力学性质影响的试验研究

通过室内试验,考察了去离子水及不同浓度总磷溶液对黏土物理力学性质的影响,并通过土体矿物成分含量及微观形貌分析,对总磷溶液与黏土作用机制进行了初步探讨。结果表明,总磷对土体物理力学性质影响明显：黏土塑性指数随着总磷溶液浓度的增大而减小,有效黏聚力先增大后减小,有效内摩擦角则随着溶液浓度的增大而增大;各浸泡条件下,黏土应力-应变关系曲线变化规律基本一致,均呈应变硬化现象,土体剪切峰值随总磷溶液浓度的增大先增大后减小;总磷溶液与土体间相互作用主要包括离子交换作用、胶结作用及微生物分解作用,并同时受到孔隙液介电常数及黏滞性的影响,这些作用通过改变黏土的矿物成分含量,使其微观形貌及孔隙特征发生明显变化,最终导致土体的宏观力学特性改变。     

多因素正交试验法优选孕镶金刚石钻头结构参数的试验研究

笔者通过测试豫西代表性岩石的主要物理机械性质和模拟微钻钻进试验测定钻头磨耗强度,机械钻速等指标,介绍了用正交试验法综合评价优选钻头结构参数的方法.      

总氮对土物理力学性能影响的试验研究

通过室内试验,考察了去离子水及不同浓度总氮溶液对土体物理力学性能的影响,并通过土体矿物成分含量及微观形貌分析,对总氮溶液与土体作用机制进行了初步探讨。结果表明,总氮对土体物理力学性能影响明显：（1）土体塑性指数、相对密度和有效黏聚力随总氮溶液浓度增大而减小,有效内摩擦角随溶液浓度的增大而增大;（2）各浸泡条件下,土体应力-应变关系曲线变化规律基本一致,均呈应变硬化现象,土体剪切峰值随总氮溶液浓度的增大先减小后增大;（3）孔隙水压力随轴向应变的增加先增加,然后缓慢降低,最后曲线逐渐趋于水平,表现出较大的剪胀性;（4）总氮溶液与土体间相互作用主要包括离子交换作用、微生物分解作用和溶蚀及胶结作用,这些作用通过改变土体的矿物成分含量,使其微观形貌及孔隙特征发生明显变化,最终导致土体的宏观力学特性改变。     

考虑空间相关尺度特征的细观力学模型及其应用

天然岩石材料内部存在各种缺陷,在微、细观尺度表现出高度的非均质特性。基于连续介质力学框架,采用非线性标量损伤本构关系描述岩石材料的变形与破坏行为,建立了岩石细观损伤本构模型,并在常规Weibull随机分布模型基础上,引入空间相关尺度因子以模拟实际岩石材料各项物理力学指标具有的空间相关特征。选取典型岩石单轴拉伸试验算例,分析随机场内空间相关尺度因子的变化对试样荷载-加口张开度关系曲线以及破坏行为的影响。结果表明,考虑岩石材料各项物理力学指标的空间相关尺度特征对评价其力学指标的离散性以及破坏形态特征有着较显著的影响。