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东南大学学报(自然科学版) 2025年

作者：王峰曾锦屏方亚彪陈训西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室西南交通大学土木工程学院

为探究瞬态热应变对隧道火灾高温下衬砌变形作用机理，本文基于ABAQUS开发了瞬态热应变模型，采用数值模拟方法对火灾高温下衬砌结构的变形规律进行研究和分析。研究结果表明：本文模型计算结果与试验良好吻合。进一步考虑了瞬态热应变... 详细信息

为探究瞬态热应变对隧道火灾高温下衬砌变形作用机理，本文基于ABAQUS开发了瞬态热应变模型，采用数值模拟方法对火灾高温下衬砌结构的变形规律进行研究和分析。研究结果表明：本文模型计算结果与试验良好吻合。进一步考虑了瞬态热应变对隧道衬砌变形的影响，发现瞬态热应变会减小拱顶、拱肩、边墙区域处的变形，最大减小比例分别为13.4%、10.1%、3.1%；此外考虑与不考虑瞬态热应变下的变形差异存在三种发展阶段，分别为快速增长、二次增长、下降阶段，其中的主导因素分别为高升温速率、水平围岩荷载作用、较深处的瞬态热应变，边墙下降段的主要影响因素为环向、纵向瞬态热应变。在考虑不同埋深下，拱顶与拱肩处变形均随埋深增大而增大，受火后期边墙处变形随埋深增大而增大。

关键词：隧道工程结构抗火瞬态热应变变形规律热力耦合二次开发

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基于改进Swin Transformer与多模型融合的结构面几何参数解析方法

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隧道建设(中英文) 2025年第1期45卷 159-170页

作者：林鹏夏覃永孙鸿强彭鑫王明年西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

为解决在隧道开挖及施工过程中掌子面岩体结构面几何参数判识存在人工判读主观性强、效率低等问题,利用计算机视觉技术实现结构面判识与几何参数解析。首先,通过改进神经网络模型实现掌子面轮廓和结构面分割;然后,通过2种集成学习方法对... 详细信息

为解决在隧道开挖及施工过程中掌子面岩体结构面几何参数判识存在人工判读主观性强、效率低等问题,利用计算机视觉技术实现结构面判识与几何参数解析。首先,通过改进神经网络模型实现掌子面轮廓和结构面分割;然后,通过2种集成学习方法对5个结构面分割模型进行融合;最后,利用图像处理技术解析得到掌子面岩体的结构面条数、组数和平均间距等几何参数。结果表明:1)采用U^(2)-Net语义分割模型实现轮廓面分割任务,模型的评价指标精确率p、召回率r、f1分数分别为0.929、0.926、0.928;2)采用5个以SwinTransformer模型为框架改进的基模型实现结构面分割,其中,SwinT-Upernet基模型的交并比(I_(IoU))和平均交并比(M_(IoU))分别达到了66.95%和81.72%,Resnet50-Upernet基模型的平均像素准确率(M_(Acc))达到了88.33%;3)加权平均法集成的结构面组数解析准确率达到了82.9%,结构面平均间距解析相对误差为16.15%。

关键词：隧道工程结构面几何参数深度学习岩体结构面掌子面图像

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融合钻进参数与地震波反射法的隧道围岩级别分类预测模型研究

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隧道建设(中英文) 2025年第3期45卷 579-586页

作者：徐昆杰张治荣向露露程海兵童建军叶沛苗兴旺京昆高速铁路西昆有限公司重庆400023 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为综合利用隧道勘察及施工阶段的地质信息,提升掌子面围岩级别判识的准确性,提出一种基于钻进参数与超前地质预报地震波反射法(TSP)融合的围岩级别智能判识方法。首先,从施工现场收集钻进参数、TSP报告及掌子面地质素描,读取相应的数据... 详细信息

为综合利用隧道勘察及施工阶段的地质信息,提升掌子面围岩级别判识的准确性,提出一种基于钻进参数与超前地质预报地震波反射法(TSP)融合的围岩级别智能判识方法。首先,从施工现场收集钻进参数、TSP报告及掌子面地质素描,读取相应的数据与围岩级别信息。其次,为明确钻进参数与地震波反射法的融合方式,设置5种融合工况,并选择4种机器学习分类算法(K近邻、梯度提升树、随机森林、极限树)验证融合数据的可分性。考虑到数据划分方式对模型的拟合能力有影响,通过设置随机数种子对数据集进行500种划分,以使各模型充分拟合。研究结果表明:采用钻进参数中的进给速度、推进压力、打击压力及回转压力与TSP中纵波速度、横波速度进行融合的工况下,模型分类效果最好,最大准确率为91.3%(采用极限树模型)。最后,使用贝叶斯优化算法对极限树模型的超参数进行优化,通过对比分析,经过优化后的模型在各个围岩级别上的分类性能均有所提升,且总体准确率为93.27%,提升了1.93%。

关键词：隧道围岩分级钻进参数地震波反射法机器学习贝叶斯优化算法

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干湿循环下石灰改良红层泥岩填料力学性能劣化规律研究

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岩土力学 2025年第1期46卷 43-54页

作者：陈康刘先峰蒋关鲁袁胜洋马杰陈忆涵西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

红层泥岩水敏性高,作路基填料时可用石灰改良。受季节变化影响,路基基床经历干湿循环,导致服役性能降低。为研究干湿循环下改良填料力学特性劣化规律,开展一系列干湿循环试验、无侧限抗压试验和弯曲元试验测定改良填料无侧限抗压强度和... 详细信息

红层泥岩水敏性高,作路基填料时可用石灰改良。受季节变化影响,路基基床经历干湿循环,导致服役性能降低。为研究干湿循环下改良填料力学特性劣化规律,开展一系列干湿循环试验、无侧限抗压试验和弯曲元试验测定改良填料无侧限抗压强度和小应变刚度。结合连续滴水扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验,揭示干湿循环后填料微观结构劣化特征。结果表明:低幅度循环下试样在干侧和湿侧均产生体胀。高幅度循环下试样在湿侧产生体胀。在干侧先产生体缩,随循环次数增加,即使含水率较低,试样也产生体胀。体胀导致强度和小应变刚度均有不同程度的劣化。当试样产生体缩时,强度有所增长,但小应变刚度由于裂缝衍生而持续衰减。试样强度随损伤体变可用统一劣化方程表示。但高幅度循环下试样干燥后的小应变刚度远低于劣化线,且劣化速率远大于强度。试样滴水后能维持基本形貌,但观察到团聚体松散、微粒剥落和新生裂缝等结构劣化特征,从而导致宏观力学性能衰减。

关键词：路基填料干湿循环石灰改良红层泥岩性能劣化

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锚杆框架梁柔性外锚头减震性能振动台模型试验研究

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岩土力学 2025年第4期46卷 1163-1173,1186页

作者：周文强蒋良潍罗强肖卓琦罗義錬魏明西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 华东交通大学交通运输工程学院江西南昌330013

锚杆框架梁在高烈度地震作用下存在节点处锚杆断裂、拔出而整体失效的破坏风险。基于在框架梁节点外锚头设置缓冲弹簧的柔性减震理念,设计并开展几何比尺为12的浅覆盖层-基岩边坡振动台模型试验。输入高烈度地震的人工合成波和汶川地震... 详细信息

锚杆框架梁在高烈度地震作用下存在节点处锚杆断裂、拔出而整体失效的破坏风险。基于在框架梁节点外锚头设置缓冲弹簧的柔性减震理念,设计并开展几何比尺为12的浅覆盖层-基岩边坡振动台模型试验。输入高烈度地震的人工合成波和汶川地震波,对比研究设置柔性外锚头对模型坡体振动加速度、锚杆轴力等地震响应特征的影响,分析锚杆轴力减载比随缓冲弹簧刚度的变化规律,探究柔性外锚头对锚杆地震能量响应及振动累积损伤的抑制效果。研究结果显示:设置柔性外锚头后,坡体加速度Arias强度沿高程的放大系数有所减小;随缓冲弹簧刚度减小,锚杆动轴力减载效果显现,减载比为72%~89%,且锚杆震后预应力变化幅度降低;锚杆动轴力的频谱分析和锚固界面线性累积损伤计算表明,易引起结构损伤的中高频段能量响应显著减弱,锚杆体受拉疲劳累积损伤及锚杆-砂浆锚固界面剪切累积损伤程度均明显减小,采用柔性外锚头可有效控制高烈度地震过程中的结构损伤。

关键词：锚杆框架梁柔性外锚结构振动台试验时频特性线性累积损伤

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冻融循环作用下灰岩和石英岩力学特性及损伤本构模型试验研究

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中国铁道科学 2025年第1期46卷 1-14页

作者：刘先峰王通李建国袁胜洋侯召旭张俊西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 新疆工程学院土木工程学院新疆乌鲁木齐830023 四川铁道职业学院铁道工电学院四川成都611732

针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应... 详细信息

针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应变曲线,基于Lemaitre平面应变理论和统计理论,将冻融循环作用产生的损伤效应耦合到损伤本构模型中,考虑压密段的影响,根据岩石的损伤本构方程和试验曲线特点分2段拟合本构方程。结果表明:冻融循环作用更易加剧高孔隙率灰岩的风化;随着冻融次数的增加,灰岩和石英岩的抗压强度均服从指数衰减;模型曲线的峰值点与试验曲线的峰值点较为接近,分段损伤本构模型与试验得到的曲线吻合较好,该损伤本构模型以及参数选取是正确可靠的。

关键词：岩石工程冻融循环力学特性能量演化损伤本构模型

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基于桩板结构的既有高铁站场路基上拱成因及变形控制研究

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铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 13-24页

作者：王呈金裴彦飞苏谦周辰泠张宗宇范荣威西南交通大学土木工程学院四川成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

为解决高速铁路路基上拱导致轨道平顺性差、路基结构受力不均而引起列车运营不安全的问题,依托某高速铁路站场上拱路段整治工程,分析了上拱病害成因并提出增设桩板结构加固的整治方法。采用路基膨胀等效理论,开展室内土样膨胀试验与数... 详细信息

为解决高速铁路路基上拱导致轨道平顺性差、路基结构受力不均而引起列车运营不安全的问题,依托某高速铁路站场上拱路段整治工程,分析了上拱病害成因并提出增设桩板结构加固的整治方法。采用路基膨胀等效理论,开展室内土样膨胀试验与数值模拟,推导了路基在湿度场下膨胀关系式。结合路基膨胀关系,建立了路基上拱数值模型,对比分析了通过增设桩板结构整治前后钢轨、路基结构形变、应力分布以及桩板结构服役状态。最后,对现场上拱路段整治前后轨道形位进行了静态轨检。研究结果表明:经检测,该上拱路基基床土样存在钙矾石和硅灰石膏等反应膨胀物质而其余膨胀性物质未超限,推断路基上拱成因为硫酸盐和基床内水泥发生反应,造成体积膨胀;基于路基膨胀等效理论,发现上拱路基土样含水率变化对数与等效温度膨胀系数呈线性关系,并拟合得到了其函数关系式;经数值分析,增设桩板结构整治前后路基上拱段钢轨竖向位移由14mm降低至4mm,横向位移由4.6mm降低至0.7mm,应力峰值降低57.7%。桩板结构加入后能有效地承担基床膨胀力,降低了上拱引起的基床位移与应力峰值。桩板结构应力峰值均在结构承载设计范围内,结构设计安全;经轨检,增设桩板结构前后轨检上拱数据与模拟设计计算结果一致,整治效果较为显著,达到了轨道精调至相关验收规范以内的要求。研究结果可为路基上拱病害整治和保障高铁安全运营提供参考。

关键词：高速铁路路基上拱成因整治桩板结构

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基于关系型数据库的高铁路基监测案例库设计

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铁道标准设计 2025年第1期69卷 50-56页

作者：朱丹蒋关鲁黄德贵刘乙甫饶千竺李建国西南交通大学土木工程学院成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031

随着中国高铁事业的发展,以往科学研究和工程实践积累了大量的现场监测试验数据,但由于当时数据管理技术落后,试验数据在项目结束后多被“束之高阁”,科研价值得不到充分实现。随着计算机技术的不断进步,变形监测系统逐渐成为研究热点,... 详细信息

随着中国高铁事业的发展,以往科学研究和工程实践积累了大量的现场监测试验数据,但由于当时数据管理技术落后,试验数据在项目结束后多被“束之高阁”,科研价值得不到充分实现。随着计算机技术的不断进步,变形监测系统逐渐成为研究热点,但目前大多数系统的研究更侧重于自动监测技术的实现和可视化模型的展示,忽略底层数据库的设计。针对上述问题,以云桂高铁路基现场监测试验为例,基于E-R概念模型,分析整理相关工程信息与试验数据,梳理得到相应的关系模式,据此完成了历史案例数据库表结构设计,优化了数据管理方式。对数据进行规范化处理后,将其批量装载至基于MySQL5.7的数据库管理系统,建立云桂高铁路基监测试验历史案例数据库,从而实现数据的一体化管理和基于用户角色的权限管理。可在保障数据库数据安全、可靠的基础上,根据用户需求便捷、高效地展示数据。基于上述案例数据库建立相应的数据展示系统,能清晰、直观地展示云桂高铁路基监测试验的逻辑和组织结构,方便后续相关人员了解项目信息,以便进行深入剖析,从而达到数据重用的目的。

关键词：高速铁路铁路路基监测试验数据管理数据库设计 E-R模型数据重用

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高速铁路轨道不平顺动静态数据反演研究

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铁道学报 2025年第4期47卷 94-102页

作者：何庆马玉松孙华坤李晨钟何红宇王平西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 浙江中控信息产业股份有限公司轨道交通事业群浙江杭州310051

依据轨道不平顺检测数据进行超限等级划分和扣分评定是铁路工务部门对轨道几何状态进行评价的重要管理办法。现有研究中针对动静态检测数据反演的模型较少且适用性相对较弱,利用动静数据间的映射关系,建立一种基于双向长短期记忆网络的... 详细信息

依据轨道不平顺检测数据进行超限等级划分和扣分评定是铁路工务部门对轨道几何状态进行评价的重要管理办法。现有研究中针对动静态检测数据反演的模型较少且适用性相对较弱,利用动静数据间的映射关系,建立一种基于双向长短期记忆网络的峰值预测模型。模型以动态检测数据为输入,实现静态检测数据预测反演。同时,提出数据三步变换法和多步长匹配机制改进模型性能。结合某高速铁路线路不同区段的轨道几何检测数据进行案例分析,结果表明:改进后模型精度提高70%以上,可实现对不同区段的垂、横向检测数据的准确预测,预测结果的平均绝对误差和均方根误差分别降低了75.27%和71.21%。

关键词：高速铁路动静轨检数据双向长短期记忆网络多步长匹配机制数据反演

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蛇型曲线公路隧道火灾烟气控制风速与回流长度研究

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地下空间与工程学报 2025年第1期21卷 358-366页

作者：王峰戴开来袁松刘吉鑫张洋语西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031 招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067 四川省交通勘察设计研究院有限公司成都610017

为探明火源位置对蛇型曲线隧道火灾临界风速及烟气回流长度的影响,确定蛇型曲线隧道最不利火源位置,依托跑马山1号隧道工程,采用三维数值计算方法对不同横断面火源位置、不同纵向火源位置下,蛇型曲线隧道火灾烟气回流长度及临界风速的... 详细信息

为探明火源位置对蛇型曲线隧道火灾临界风速及烟气回流长度的影响,确定蛇型曲线隧道最不利火源位置,依托跑马山1号隧道工程,采用三维数值计算方法对不同横断面火源位置、不同纵向火源位置下,蛇型曲线隧道火灾烟气回流长度及临界风速的变化规律进行研究和分析。结果表明:对于蛇型曲线隧道一次曲线稳定段、反向曲线稳定段,火源位于断面内侧的临界风速最大;对于蛇型曲线隧道过渡段,火源位于断面外侧的临界风速最大。蛇型曲线隧道最不利火源位置位于曲线稳定段断面内侧;火灾规模为30 MW时,半径为1000 m的蛇型曲线隧道最不利火灾临界风速为4.3 m/s,相比直线隧道增大了8%;随着通风风速的减小,蛇型曲线隧道不同火源位置的烟气回流长度近似线性增长;断面内侧、断面外侧火源的烟气回流长度增长速率基本一致,断面中间火源的烟气回流长度增长速率显著大于断面侧壁火源。

关键词：隧道工程临界风速蛇型曲线隧道烟气回流长度火源位置

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