摘要：为保障城市地下空间开发利用的安全性,促进城市可持续发展,通过文献调研、现场调查和专家咨询等方法,分析提出城市地下空间监测的五项原则,将监测对象划分为三类:工程结构本体、周围岩土体以及周边环境。将监测指标归纳为变形类、力学类、振动类和宏观状态类共四类,其中变形类指标执行双控要求,其他三种指标执行单控要求。监测趋势预测分析可采用公式法、回归分析法、时间序列分析法、灰色预测法、神经网络法和支持向量机法等。全国各地监测控制值基本一致,但预警分级标准存在地区差异,其中北京市和广州市分级预警具有较大参考价值。目前城市地下空间安全监测存在七项不足:预警分级标准不完善,人工监测效率低,监测参数单一,监测信息缺少共享协同,测量精度较低,重监测轻预测以及缺乏数据融合和机器学习应用。针对这些问题,可采取七项措施进行改进:建立合理预警分级标准,发展自动化与智能化监测,多参数综合监测,应用远程监测与云平台,开发高精度测量设备,监测和预测并重,以及数据融合与机器学习应用。

摘要：市政道路下伏管道沟槽常采用土、砂子、碎石等传统散体材料回填,由于沟槽空间受限,压实度难以满足设计要求,管道破损渗漏或交通荷载作用下,容易造成路面开裂,甚至塌陷。泡沫轻质土具有轻质、高强、自密实、抗渗漏等特性,可以将其应用于管道沟槽回填工程。为了研究泡沫轻质土回填管道沟槽的路面动力响应特性,以振动加速度和动位移为动力响应指标,开展泡沫轻质土回填段和中砂回填段的路面动力响应现场试验。试验车速分别为20,40和60 km/h,车重分别为空载、半载、满载,共9种试验工况。研究结果表明,泡沫轻质土回填区段测点振动加速度最大值、动位移最大值分别为31.93 mm/s^(2)、6.23μm,而中砂回填区段分别为35.79 mm/s^(2)、6.90μm。振动加速度峰值、动位移峰值均随车重、车速的增加而增大。车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区段测点动位移峰值变化幅度仅为中砂回填区段测点的15.2%~51.0%;车速由20 km/h增加至60 km/h时,动位移峰值变化幅度为中砂回填区段测点的16.8%~66.8%。泡沫轻质土回填区段振动加速度峰值衰减率、动位移峰值衰减率分别为中砂回填区段的1.16~1.38倍及1.15~1.33倍,削减了沟槽回填区段路面测点振动的高频和低频成分,泡沫轻质土回填区段整体刚度较好,减振效果良好。研究成果可为泡沫轻质土回填管道沟槽的设计施工提供参考。

摘要：交流电场养护是一种绿色、可智能调控水泥基材料温度的快速养护方式。为研究交流电场对水泥浆体性能的影响,测试了水泥净浆试件在养护电压、试件长度、截面面积和水灰比4个影响因素作用下的温度变化,并测试了不同峰值温度条件下试件的力学性能。通过MIP测试的试件微观孔隙结构分析了峰值温度对孔隙结构的影响,讨论了交流电场能耗和电功率对峰值温度的影响。结果表明:交流电场的施加提高了水泥浆体的峰值温度和升温速率。各因素对试件峰值温度的影响由大到小依次是电压、试件长度、试件截面面积、试件水灰比。试件的抗压强度随着峰值温度的增加先上升后下降。这可能是由于试件峰值温度的提升会加速水泥的水化和产物的形成,密实了样品的孔结构,进而提升试件早期力学性能。但过高的温度也会导致试件产生热伤损,不利于微结构与性能的发展。此外,发现单位体积能耗和电功率与试件峰值温度成线性关系。

摘要：市政道路下覆管道回填区采用砂土等散体材料回填时,控制压实度是施工的关键技术难题之一。引入泡沫轻质土作为管道沟槽回填区材料能较好地解决回填压实度低的问题。为了研究回填管道沟槽泡沫轻质土的动力特性,结合某市政道路回填段行车激励现场试验,沿行车线路横向路面布设8个监测点,建立管道-回填区-路基路面三维动力模型,并施加不同工况下的三轴货车行车荷载激励,数值模拟结果与现场监测点实测数据对比验证了模型的可行性。运用此模型对泡沫轻质土、砂土回填区段的路基路面、管道外壁动力响应及路基工作区深度展开对比分析。结果表明:1)泡沫轻质土回填区沿深度方向动应力峰值衰减率、振动加速度衰减率分别为砂土回填区段的1.63~1.93倍及2.13~3.7倍。2)车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区和砂土回填区管顶动应力峰值分别增加18.03 kPa和17.86 kPa,说明在回填区上行驶重型车辆时会导致埋地管道振动显著增加。3)泡沫轻质土、砂土回填区管顶和靠近行车一侧动位移峰值比例分别为1.31、1.96,泡沫轻质土回填区管道外壁动位移峰值分布较砂土回填区更加均匀。4)采用泡沫轻质土回填时路基动敏感区和动影响区深度分别为砂土回填的0.68~0.78倍、0.77~0.79倍,对路基稳定性有利。研究结果可为泡沫轻质土在市政道路管道沟槽回填中的相关应用提供参考。

摘要：大跨光伏支架结构轻柔,在风荷载作用下易产生显著气动效应。为研究该类结构的气动阻尼特征,对不同风速和张力工况下两种典型倾角(0°和10°)的大跨度柔性光伏支架结构开展气弹风洞试验。基于气弹模型风洞试验结果,分别利用经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)和变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)结合改进的随机减量方法(random decrement technique,RDT)识别得到了柔性光伏支架结构在不同风速风向、组件倾角和拉索预张力下的气动阻尼比。研究结果表明,气动阻尼对风向角的变化较为敏感。当组件倾斜铺设时(10°倾角),大跨光伏结构气动阻尼在180°迎风向时会出现负值。张力增加可能导致高风速下平铺组件的气动阻尼比显著降低。气动阻尼比随风速的增加整体呈减小趋势,低风速下基本为正值,而高风速下可能出现负气动阻尼。不同方法识别出的气动阻尼比结果存在一定的差异,但反映出的气动阻尼的变化特征具有一致性。

摘要：全球电磁感应测深方法能获得地球深部电导率结构分布,目前被广泛应用于地球内部结构与热状态研究.地磁台站与地磁卫星观测的电磁感应数据为时间序列信号,在时间域分析全球电磁感应数据,特别是分析频谱极宽的磁暴脉冲响应,具有天然的优势.然而,当前的全球电磁感应数据解释技术一般在频率域进行,缺少时间域中的研究成果.为了弥补缺少时间域全球电磁感应数据解释方法的问题,本文开发了一种基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域三维有限元并行正演求解方法,具备高精度快速计算源于地球外部时变电流源的地球感应电磁场时间序列的能力,特别适合于计算与分析频谱极宽的磁暴脉冲电磁感应时变响应.首先,建立基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域微分控制方程,结合磁层外部电流源的物理属性建立边界条件和初始条件,从而构建出全球电磁感应时间域初始边界值问题.然后,利用四面体矢量有限元技术和无条件稳定的隐式后退欧拉公式,分别实现磁场矢量势的空间域和时间域离散,进而获得不同时刻的实系数大型有限元线性方程组,借助于高性能并行直接求解器,快速高精度地求解不同时刻的磁场矢量势与感应磁场.最后,利用理论模型验证本文算法的正确性.利用Dst磁暴环电流指数建立的时间域电流源与真实地球三维电性模型,研究"澳科一号"后续卫星200 km轨道对中国和澳大利亚下方地幔转换带高导体的探测能力,结果表明这些地幔转换带异常体在200 km卫星轨道高度能产生明显异常.综上所述,本文开发的时间域全球电磁感应方法不仅具备精确快速计算全球感应电磁场时间序列响应的能力,还能为反演与解释"澳科一号"等我国地磁卫星观测数据提供技术支持.

摘要：为解决高水压隧道渗漏水病害并减少治理成本,基于双粘型喷膜防水材料,提出一种由注浆加固圈、双粘型防排水系统和防水衬砌3部分组成的新型堵水限排方案。依托数值计算方法,揭示该方案的水压分布特征并论证其有效性,进而分析注浆圈及排水板各参数对隧道涌水量及衬砌水压力的影响规律;在此基础上,提出高水压隧道多级控制型限排方案的设计方法。研究结果表明:1)新型堵水限排方案可通过调节注浆圈及排水板参数使二次衬砌水压力降低到可接受范围;2)与传统高水压隧道主要依靠注浆圈来调节渗水量及衬砌水压力不同,新型限排方案可采用注浆圈+排水板多级调控方法,方案设计更加灵活,其中注浆圈占主导作用;3)注浆圈对降低隧道渗水量及衬砌外水压力均有利,其中渗透系数参数最为重要;4)仅当注浆圈渗透系数得到保障时,才存在合理的排水板间距使衬砌水压力与隧道渗水量控制在合理范围内。

摘要：现有地质灾害点/隐患点记录作为地质灾害评价的数据基础,存在时效性差、不全面的问题,而时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术能高时空分辨率地监测大范围地表形变。因此,如何将时序InSAR获取的形变信息融入地质灾害评价模型,已经成为地质灾害评价领域的研究热点之一。首先将时序InSAR监测得到的形变点代替现有地质灾害记录点,同时将其形变量级作为一个评价因子融入易发性评价模型,充分利用了时序InSAR获取的形变有效信息;然后采用耦合信息量和层次分析法模型,对中国甘肃省白银市进行地质灾害易发性评价及分区。通过已有地质灾害点数据的验证发现,在划定的极高易发区,10 km^(2)内已有地质灾害点数可达近8个,而极低易发区内的点数不足1个,表明利用所提方法进行灾害易发性评价是可行的。

摘要：沉积地层普遍具有VTI(具有垂直对称轴的横向各向同性)特征,然而在水平地应力的影响下,沉积地层中的裂缝往往会产生各向异性闭合,进而导致水平地应力作用下VTI介质呈现出明显的正交各向异性特征,并影响地震波的传播特征.已有研究重点关注各向同性背景介质在应力作用下引起的弹性波速度各向异性,而未考虑VTI背景介质对于水平地应力诱导各向异性和地震波传播响应特征的影响.针对上述问题,本文首先通过非线性声弹理论建立了水平地应力作用下VTI介质的有效弹性刚度张量,再分别通过波动方程和散射理论建立了水平地应力作用下VTI介质的精确与线性化近似的地震纵波反射系数方程,最后对比分析不同类型弹性反射界面处水平地应力诱导的正交各向异性地震响应特征.结果表明,线性化近似的地震反射响应特征在低于10MPa的小应力条件下与精确方程拟合良好,且诱导产生的方位相关正交各向异性能够准确表征VTI介质在水平地应力作用下的地震响应特征.本文的研究结果也为地应力的地震预测提供了一种新的理论方法和思路.

摘要：针对全风化花岗岩地层注浆过程中存在“吃水不吃浆”、可灌性差以及浆液的稳定性问题,提出了一种新的复合注浆材料,以提高完全风化花岗岩的防渗和力学性能。通过一系列室内试验研究了不同水固比、超细膨润土含量和超细硅酸盐水泥含量对注浆材料工程性能和浆液形成机制的影响,确定了水泥浆的最佳配方,采用微观形貌试验揭示了2种超细材料对浆液流动性、稳定性和结石体强度的作用机理,最后通过现场试验验证了注浆材料的可注性和有效性。结果表明,水固比为1.2、超细膨润土和超细硅酸盐水泥掺量分别为10%、普通硅酸盐水泥掺量80%配方的复合浆液具有很好的流动性、稳定性和抗压强度,漏斗黏度为35.5 s,析水率为2.4%,7 d和28 d的抗压强度均大于5 MPa;复合材料中的超细膨润土的掺量对浆液性能起主导作用,超细膨润土含量及其水化胶体的形态与分布决定浆液稳定性,而适量的超细硅酸盐水泥增加了细颗粒含量,使得胶结体更易填充颗粒间隙,改善了浆液可注性和结石体强度;该复合注浆材料在现场试验中表现优异,具有良好的注浆性能,注浆后形成的墙体在防渗效果和加固性能上均满足设计要求。