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广西大学学报（自然科学版） 2023年第5期48卷 1031-1041页

作者：徐华谭克实杨绿峰李朝阳广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

针对工程结构中存在的V型缺口在外荷载作用下容易发生断裂的现象,基于广义参数有限元法和V型缺口尖端Williams级数位移场推导建立了V型缺口应力强度因子(stress intensity factors,SIFs)分析的Williams单元(简记W单元),通过求解整体控... 详细信息

针对工程结构中存在的V型缺口在外荷载作用下容易发生断裂的现象,基于广义参数有限元法和V型缺口尖端Williams级数位移场推导建立了V型缺口应力强度因子(stress intensity factors,SIFs)分析的Williams单元(简记W单元),通过求解整体控制方程,将相应的特征值和广义参数直接代入公式即可获得较高精度的SIFs。结合边界V型缺口算例研究表明:W单元对相对奇异区尺寸和网格加密均不敏感,对W单元的3个重要参数径向离散因子α、径向离散单元数n、级数截取项数m,建议取m=10,α=0.9,n=100,其结果收敛并具有较高的计算精度,且与裂纹研究中给定的建议值相同。通过对非中心缺口不同位置和角度进行算例分析验证了W单元具有高精性,同时参数取值具有通用性。

关键词： V型缺口应力强度因子广义参数 Williams单元

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面内变刚度薄板弯曲问题的挠度−弯矩耦合神经网络方法

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力学学报 2021年第9期53卷 2541-2553页

作者：黄钟民谢臻张易申彭林欣广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

发展了一种求解面内变刚度功能梯度薄板弯曲问题的神经网络方法.面内变刚度薄板弯曲问题的偏微分控制方程为一复杂的4阶偏微分方程,传统的基于强形式的神经网络解法在求解该偏微分方程时可能会遇到难以收敛、边界条件难以处理的情况.本... 详细信息

发展了一种求解面内变刚度功能梯度薄板弯曲问题的神经网络方法.面内变刚度薄板弯曲问题的偏微分控制方程为一复杂的4阶偏微分方程,传统的基于强形式的神经网络解法在求解该偏微分方程时可能会遇到难以收敛、边界条件难以处理的情况.本文基于Kirchhoff薄板弯曲理论,提出了一种直角坐标系下任意面内变刚度薄板弯曲问题的神经网络解法.神经网络模型包含挠度网络与弯矩网络,分别用于预测薄板的挠度与弯矩,从而将求解4阶偏微分方程转换为求解一系列二阶偏微分方程组,通过对挠度、弯矩试函数的构造可使得神经网络计算结果严格满足边界条件.在误差的反向传播中,根据本文提出的误差函数公式计算训练误差并结合Adam优化算法更新模型的内部参数.求解了不同边界条件、形状的面内变刚度薄板弯曲问题,并将所得计算结果与理论解、有限元解进行对比.研究表明,本文模型对于求解面内变刚度薄板弯曲问题具备适应性,虽然模型中的弯矩网络收敛较挠度网络要慢,但本文方法在试函数的构造上更为简单、适应性更强.

关键词：神经网络深度学习面内变刚度薄板弯曲偏微分方程

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基于服务簇的南宁市生态系统服务权衡与协同关系研究

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生态与农村环境学报 2022年第1期38卷 21-31页

作者：韦钧培杨云川谢鑫昌廖丽萍田忆周津羽广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

阐明多种生态系统服务之间的关系及相互作用机制可有效提高生态系统可持续供给能力。采用InVEST模型估算了南宁市6种典型生态系统服务,运用双变量Moran′s I指数探讨生态系统服务间权衡与协同关系,采用主成分因子分析和聚类分析识别出... 详细信息

阐明多种生态系统服务之间的关系及相互作用机制可有效提高生态系统可持续供给能力。采用InVEST模型估算了南宁市6种典型生态系统服务,运用双变量Moran′s I指数探讨生态系统服务间权衡与协同关系,采用主成分因子分析和聚类分析识别出不同生态系统服务簇。结果表明:(1)南宁市6种典型生态系统服务格局呈现显著空间异质特征,除产水量以外,其余生态系统服务均呈郊区高、城区低的分布格局;(2)支持服务与调节服务呈现协同关系,供给服务与其他服务之间既有协同关系也有权衡关系;(3)主成分1和3反映生态系统服务受共同驱动因子影响,主成分2反映生态系统服务的相互抑制作用;(4)根据聚类分析结果,可将南宁市分为5类生态系统服务簇,分别为山地生态均衡区、森林生态保育区、城市生态脆弱区、丘陵产量区和河谷水土流失区。研究成果可为南宁市土地利用配置优化和生态健康可持续发展提供科学依据。

关键词：生态系统服务簇权衡与协同双变量Moran′s I指数聚类分析南宁市

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压剪作用下地聚物珊瑚混凝土的力学性能研究

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广西大学学报（自然科学版） 2023年第6期48卷 1293-1303页

作者：杨海峰杨青梅柳岸然广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全实验室广西南宁530004

为了研究不同压应力比和混凝土强度对地聚物珊瑚混凝土(geopolymer coral concrete,GCC)在压剪复合作用下力学性能和损伤演变的影响,进行了54个GCC试件的压剪试验,分析了试件的破坏模式、剪切荷载位移曲线和初始抗弯刚度,并着重分析了... 详细信息

为了研究不同压应力比和混凝土强度对地聚物珊瑚混凝土(geopolymer coral concrete,GCC)在压剪复合作用下力学性能和损伤演变的影响,进行了54个GCC试件的压剪试验,分析了试件的破坏模式、剪切荷载位移曲线和初始抗弯刚度,并着重分析了剪切承载力的组成及试件的损伤演化规律。结果表明:随着压应力比和混凝土强度增加,剪切强度及位移、初始剪切刚度均有所提高。剪切承载力包括黏聚力、界面摩擦力和骨料咬合力,黏聚力约占剪切承载力的11%~37%,界面摩擦力占比40%~67%,骨料咬合力占比16%~34%;界面摩擦力占比与压应力比呈正相关关系,黏聚力占比则相反。基于分段本构模型,对比试验数据和模型曲线发现两者拟合较好,验证了GCC的损伤本构模型与破坏模式有较高的预测精度。

关键词：地聚物珊瑚混凝土压剪复合作用破坏模式剪切强度初始剪切刚度损伤本构模型

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基于Aqua Crop的南宁市甘蔗响应气象干旱情景模拟

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中国生态农业学报（中英文） 2022年第12期30卷 1900-1912页

作者：杨云川程禹灏梁丽青廖丽萍王婷艳张会娅杨星星胡甲秋广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西岩溶区水安全与智慧调控工程研究中心/工程防灾与结构安全教育部重点实验室/广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

南宁市多低山丘陵、岩溶发育,甘蔗种植以雨养为主,气象干旱造成的土壤水分亏缺一直是影响该区域甘蔗生长和产量累积的主要因子,多年来旱灾造成的甘蔗产量损失巨大。为此,本文基于1979—2018年0.1°格点逐日气象数据,计算逐日标准化... 详细信息

南宁市多低山丘陵、岩溶发育,甘蔗种植以雨养为主,气象干旱造成的土壤水分亏缺一直是影响该区域甘蔗生长和产量累积的主要因子,多年来旱灾造成的甘蔗产量损失巨大。为此,本文基于1979—2018年0.1°格点逐日气象数据,计算逐日标准化加权平均降水指数(SWAP)并分析了南宁市气象干旱特征及其在甘蔗生育期的可能发生情景,并采用水分要素驱动的Aqua Crop作物模型,开展了该区域甘蔗生长、生物量及产量累积过程对不同强度、历时的气象干旱的响应机制模拟研究。结果表明:经扩展傅里叶幅度检验法(EFAST)对作物模型参数进行敏感性分析和本地化率定后,该模型模拟研究区的甘蔗产量拟合精度达0.92、均方根误差百分率为3.84%。历时典型气象干旱年情景模拟表明:产量和生物量累积对各强度气象干旱均有显著响应,蒸腾量变化只有在分蘖期和伸长期对气象干旱的响应敏感,而冠层覆盖度对气象干旱的响应具有显著的滞后递减特征。甘蔗各生育期的气象干旱情景模拟发现:萌芽期发生轻、中旱历时达15 d及以上时甘蔗的上述4个要素开始出现显著响应,伸长期发生轻、中和重旱历时为5 d及以上时,甘蔗各要素即出现显著响应,而成熟期基本不受气象干旱影响。各强度气象干旱情景下,甘蔗的产量、生物量、蒸腾量的减少率随干旱历时的变化分别为0~24.0%、0~18.5%及0~15.9%(轻旱历时5~35 d),25.0%~37.0%、20.0%~29.3%及8.0%~24.4%(中旱历时15~45 d),33.5%~40.0%、26.2%~31.7%及18.9%~25.7%(重旱历时35~50 d)。上述成果揭示了研究区甘蔗生长过程及累计产量等与各强度、历时气象干旱之间的定量映射关系,可为南宁市解析气象干旱-土壤水分-甘蔗长势的旱灾链式传递机理、多阶段旱灾预警及旱灾动态风险智慧调控等奠定科学基础。

关键词：干旱响应机制 Aqua Crop模型甘蔗蔗茎产量生物量蒸腾量

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广西容县花岗岩残积土人工切坡诱发滑坡过程分析

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山地学报 2022年第3期40卷 396-410页

作者：韦文智赵瑞华廖丽萍刘政委广西大学土木建筑工程学院南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

广西容县花岗岩残积土属于中国华南地区特殊土,人工切坡频繁失稳诱发大量滑坡,严重威胁当地居民生命财产安全。过去研究多数聚焦于岩质或黄土切坡失稳问题,未考虑降雨激发下特殊土切坡引发滑坡的动力学过程。本文以花岗岩残积土人工切... 详细信息

广西容县花岗岩残积土属于中国华南地区特殊土,人工切坡频繁失稳诱发大量滑坡,严重威胁当地居民生命财产安全。过去研究多数聚焦于岩质或黄土切坡失稳问题,未考虑降雨激发下特殊土切坡引发滑坡的动力学过程。本文以花岗岩残积土人工切坡为研究对象,采用数值模拟和人工降雨土槽模型试验,定量揭示切坡坡度和切坡高度对无裂隙边坡稳定性的影响规律,对比分析自然、无裂隙、含裂隙边坡的稳定性,探讨切坡诱发滑坡的动力学过程。结果表明:(1)当切坡坡度由50°增至70°或切坡高度由2 m增至14 m,切坡无裂隙边坡稳定性系数的减小幅值约为0.2;观测点a与c的孔隙水压力的响应时间分别提前3 h与11 h,4 h与16 h。(2)当切坡坡度为60°和高度为8 m时,降雨前后自然边坡、切坡无裂隙边坡的稳定性系数分别由1.30、1.21缓慢地下降至1.26、1.17,而切坡含裂隙边坡的稳定性系数却由1.21急剧下降至0.98,切坡与裂隙对边坡稳定性的耦合负面影响不容忽视。(3)坡脚的体积含水率响应时间最短;体积含水率的响应时间较孔隙水压力的早;孔隙水压力的增减波动与其消散的时间尺度、降雨入渗、土体剪切变形有关。(4)花岗岩残积土切坡诱发滑坡的动力学过程为卸荷裂隙形成→坡脚失稳→表面侵蚀与沟道侵蚀→张拉裂隙形成与局部土体滑动。研究成果将为花岗岩残积土工程边坡的防护治理提供理论依据。

关键词：花岗岩残积土人工切坡滑坡形成过程广西容县

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1990-2019年澄碧河流域NDVI时空动态及驱动因素分析

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水土保持研究 2022年第4期29卷 207-214页

作者：王国帅孙桂凯魏义熊王蕾赵荣娜莫崇勋广西大学土木建筑工程学院南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

为了解西南喀斯特流域的植被恢复状况及其驱动因子,以澄碧河流域为例,基于GEE平台和1990—2019年研究区Landsat遥感影像,采用Sen+Mann-Kendall趋势、偏相关等方法,分析了澄碧河流域归一化植被指数(NDVI)时空演变特征与驱动力。结果表明:... 详细信息

为了解西南喀斯特流域的植被恢复状况及其驱动因子,以澄碧河流域为例,基于GEE平台和1990—2019年研究区Landsat遥感影像,采用Sen+Mann-Kendall趋势、偏相关等方法,分析了澄碧河流域归一化植被指数(NDVI)时空演变特征与驱动力。结果表明:1990—2019年澄碧河流域NDVI总体呈波动上升趋势,年平均增速为0.0046,植被呈显著改善的区域占87.09%;不同土地利用类型下,NDVI均值排序为常绿灌木地>常绿阔叶林>常绿针叶林>落叶阔叶林>旱地>草地>水田;NDVI随海拔上升呈先增加再缓慢下降再缓慢上升的趋势,随坡度的增加呈先缓慢上升再缓慢下降的趋势;澄碧河流域88.88%区域NDVI与气温具有正相关关系,其中显著正相关占20.75%,与降水量变化相关性较小,仅有1.14%区域通过p<0.05显著性水平检验。总体而言,澄碧河流域植被得到显著改善,温度变化和人类活动一定程度上促进了流域植被的生长。

关键词： NDVI GEE 时空变化澄碧河流域

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裂纹面分布加载裂尖SIFs分析的广义参数Williams单元

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应用数学和力学 2022年第7期43卷 752-760页

作者：徐华曹政邹云鹏杨绿峰广西大学土木建筑工程学院工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西大学土木建筑工程学院广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004 广西桂能工程咨询集团有限公司南宁530015

带裂缝服役是工程结构的常态,由于流体侵入到裂缝内部,裂纹面直接受荷,使得裂缝进一步扩展,甚者影响结构的安全性.广义参数Williams单元(简记W单元)在分析断裂问题中,利用Williams级数建立裂尖奇异区的位移场,通过求解广义刚度方程可直... 详细信息

带裂缝服役是工程结构的常态,由于流体侵入到裂缝内部,裂纹面直接受荷,使得裂缝进一步扩展,甚者影响结构的安全性.广义参数Williams单元(简记W单元)在分析断裂问题中,利用Williams级数建立裂尖奇异区的位移场,通过求解广义刚度方程可直接获得应力强度因子(stress intensity factors,SIFs),具有高精高效性;但W单元需满足奇异区内裂纹面自由的边界条件,故在分析裂纹面加载的问题中受限.该文基于SIFs互等,在等效奇异区范围中,将裂纹面的荷载等效为奇异区外围边界裂纹面上的集中力,避免奇异区内裂纹面受荷,故采用W单元即可简便计算.算例分析表明:等效奇异区尺寸取裂纹长度的1/20,等效荷载系数P建议取2.0,W单元计算精度均满足1%的误差限,证明该文在奇异区裂纹面受荷等效处理方法上具有合理性、通用性,克服了W单元在分析裂纹面加载问题的局限性.

关键词：裂纹面加载荷载等效应力强度因子 Williams单元广义参数

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圆砾地层深基坑坑角效应对邻近建筑物变形的影响

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城市轨道交通研究 2024年第2期27卷 117-123页

作者：魏建发周颖田发派马少坤黄震中国中铁一局集团有限公司第三工程分公司宝鸡721003 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

[目的]在基坑坑角效应影响下,坑角处的围护结构变形差异显著,建筑物沿基坑各方向会产生不同的沉降值,坑角效应对圆砾地层的影响尤为显著,极易造成建筑物破坏。因此,需研究圆砾地层深基坑坑角效应对邻近建筑物变形的影响规律。[方法]以... 详细信息

[目的]在基坑坑角效应影响下,坑角处的围护结构变形差异显著,建筑物沿基坑各方向会产生不同的沉降值,坑角效应对圆砾地层的影响尤为显著,极易造成建筑物破坏。因此,需研究圆砾地层深基坑坑角效应对邻近建筑物变形的影响规律。[方法]以南宁轨道交通5号线广西大学站为例,通过分析实际监测数据获得车站深基坑坑角效应的影响范围;采用Plaxis软件建立三维有限元计算模型,分析坑角影响范围内的地连墙和邻近建筑物的变形规律。[结果及结论]圆砾地层的坑角效应范围为2.8 H(H为基坑开挖深度),坑角效应将导致基坑中部的地连墙最大水平位移较坑角处大,最大增加幅度为82.2%。当建筑物与坑角距离≥1.5 H时,坑角效应对建筑物的变形约束作用有所减弱。随着建筑物与坑角及坑边距离的变化,在垂直于基坑边的方向上,建筑物纵墙的不均匀沉降值、倾斜率变化曲线均呈现出陡降式的抛物线变化趋势;在平行于基坑边的方向上,建筑物横墙的不均匀沉降值、倾斜率曲线的变化可划分为陡降式、上凸式、下凹式抛物线变化趋势。

关键词：地铁圆砾地层深基坑坑角效应

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2001-2018年西江流域水分利用效率时空变化及影响因素

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水土保持研究 2023年第3期30卷 327-335页

作者：孙桂凯黄瑞王国帅王熙财马龙王蕾莫崇勋广西大学土木建筑工程学院南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西大学广西壮族自治区岩溶区水安全与智慧调控工程研究中心南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

[目的]探究气候变化形势下流域的碳循环和水循环相互关系,对流域的水资源科学配置有重大意义。[方法]以西江流域为例,基于2001-2018年GLASS产品中的初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,定量计算区域生态系统植被水分利用效率(WUE),利用趋... 详细信息

[目的]探究气候变化形势下流域的碳循环和水循环相互关系,对流域的水资源科学配置有重大意义。[方法]以西江流域为例,基于2001-2018年GLASS产品中的初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,定量计算区域生态系统植被水分利用效率(WUE),利用趋势分析和偏相关分析的方法研究植被WUE时空演变特征及其影响因素。[结果]2001-2018年西江流域植被的WUE总体呈增加趋势;林地的WUE增长速率最快,草地次之,耕地最慢。从空间分布来看,WUE值从广西中部的耕地向四周逐渐升高,WUE低值还零星分布在云南东部的台地和丘陵地区;西江流域15.23%,12.12%的区域WUE分别与气温、降水呈显著正相关;11.54%的区域WUE与太阳辐射呈显著负相关;NDVI与WUE具有显著正相关性;WUE随海拔的上升呈上升-平缓-上升的趋势,在2 100 m左右,WUE出现明显波动。[结论]气候因子、NDVI、海拔、人类活动均不同程度影响西江流域植被的水分利用效率,本研究可为西南喀斯特地区石漠化治理和流域生态防护林体系的建设提供参考。

关键词： GPP 水分利用效率时空变化影响因素西江流域

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