基于CPTu数据的黏性土不排水抗剪强度神经网络预测

利用人工神经网络模型,建立基于孔压静力触探(CPTu)现场测试数据的黏性土不排水抗剪强度的预测方法。为建立和验证人工神经网络模型,在3个场地开展CPTu和十字板剪切现场测试,共取得33个测孔的CPTu试验数据和相对应的不排水抗剪强度实测值。通过对比分析不同输入向量、不同网络隐层数、不同神经元数及不同改进算法对人工神经网络模型性能的影响,确定人工神经网络模型的具体形式。通过对训练组数据开展机器学习,所建立的人工神经网络模型能够有效地基于CPTu获得的端阻力和孔隙水压力现场测试数据对黏土不排水抗剪强度进行预测,预测结果与十字板剪切试验实测结果非常接近。与传统用于估算不排水强度的经验关系相比,采用人工神经网络模型预测结果与实测结果相关性显著提高、误差明显降低。     

基坑中基于CPTU软土不排水强度确定及应用

不排水抗剪强度是土的重要力学特性参数。在岩土工程施工期稳定性分析中,需用不排水抗剪强度值。目前,不排水抗剪强度的确定主要有室内试验和十字板剪切试验。但前者受土样扰动影响大,后者十字板强度是土体各滑动面上抗剪强度的较小值,在基坑工程验算坑底隆起时,结果不够准确。本文首先总结了国内外基于CPTU的Su确定方法,在典型软土基坑工程中进行了孔压静力触探试验,根据不排水试验值与锥尖阻力的关系,反演出圆锥系数的值。基于反演的圆锥系数,把CPTU预测的不排水抗剪强度应用到基坑的隆起分析中,与基于室内试验数据和基于十字板强度的计算结果进行了比较,结果表明:基于CPTU的软粘土不排水抗剪强度指标计算结果合理,符合工程实际,值得在工程设计中推广。     

饱和软黏土固结过程中的不排水抗剪强度特性

集成大直径固结仪和微型十字板剪切仪的功能,开发和研制了饱和软黏土固结过程中可以随时开展剪切试验的系统装置,考虑超孔压随时间和空间变化的不均匀性,在微型十字板剪切仪板头处的空心轴杆底端配置微型孔压计,并在大直径固结仪中配置微型土压力计,使其具备自动实时监测在十字板剪切试验测点处有效应力变化的功能。利用该系统装置,开展了饱和软黏土在不同固结压力作用下,固结过程中不同时点的十字板剪切试验,实时监测了固结过程中的变形和孔压变化过程,得到了十字板剪切试验测点处的有效应力和不排水抗剪强度,分析了固结过程中不排水抗剪强度和有效应力之间的相关关系。结果表明,在不同固结压力作用下,固结完成后的不排水抗剪强度与有效应力呈现出传统的线性关系,但是,在某一固结压力作用下,固结过程中的不排水抗剪强度却随有效应力的增长呈非线性增长,而且,在不同固结压力作用下,固结压力越大,固结过程中达到相同的有效应力时所对应的不排水抗剪强度越大。固结过程中的不排水抗剪强度并不仅仅取决于剪前固结有效应力,还与剪前孔隙比相关,孔压消散速率小于变形速率是导致固结初期、剪前固结有效应力较小时,不排水抗剪强度较快增长的主要原因。     

固结后软黏土不排水抗剪强度简化计算方法比较

由于剪切破坏时的孔压难于确定,软黏土的稳定分析常采用不排水强度分析法。文中简要回顾计算软黏土不排水抗剪强度的Mesri法、Ladd法和有效固结应力法,推导相应的计算不排水抗剪强度全量和固结后增长量的简化公式。结合杜湖水库土坝和东海塘海堤试验段两个工程实例,分别用3种简化方法计算了不同加载和固结阶段地基土的抗剪强度,并与现场十字板强度进行对比。分析表明:对于固结后不排水抗剪强度的增量,有效固结应力法、Mesri法和Ladd法的计算值与实测值均较为吻合;由于有效固结应力法计算的抗剪强度增长值普遍略高于实测值,文中建议了相应的修正公式;用有效应力法计算土体固结后的强度增量结果明显大于实测结果。     

十字板试验确定软黏土抗剪强度指标探讨

从十字板剪切试验原理出发,结合Mohr-Coulomb抗剪强度公式,得到了十字板剪切试验强度与深度的关系式,通过最小二乘法建立了土体抗剪强度指标黏聚力c和摩擦角φ的计算公式。实例计算表明,由十字板剪切试验成果推算的抗剪强度指标c、φ值与直剪固结快剪试验的结果接近。     

扁铲侧胀试验求解土的不排水抗剪强度

不排水抗剪强度是反映软土特性的一个重要指标 ,扁铲侧胀试验 (DMT)的过程能够充分模拟软土的不排水条件 ,是获取土的不排水抗剪强度参数的一种有效方法。本文在分析国内外研究现状的基础上 ,通过与实际工程中相邻孔十字板剪切试验所得Su 值进行对比、修正 ,提出了适用于上海地区的扁铲侧胀试验计算不排水抗剪强度的实用公式 ,并在实际工程中得到验证。     

基于CPTU数据融合技术的黏性土应力历史与强度特性评价研究

超固结比(OCR)和不排水抗剪强度(S_u)是土的基本力学参数,对土体沉降变形分析和稳定性计算具有重要影响。采用数据融合技术,结合孔压静力触探(CPTU)测试数据,提出了江苏典型黏性土超固结比和不排水抗剪强度的预测模型。利用特征级数据融合技术(回归树、模型树)与决策级数据融合技术(自举聚合、堆叠泛化)对预测模型的可行性进行分析。将土的超固结比和不排水抗剪强度的预测值、室内试验所得到的参考值以及CPTU传统方法所得到的估计值进行对比分析。结果表明,模型树预测结果比回归树要好,决策级融合算法可以提高回归树的预测结果,但对模型树的预测结果影响较小;叠加回归树和模型树的预测结果会使其预测的不排水抗剪强度比回归树预测的结果要好,但比模型树预测的结果要差;对于几种数据融合模型,OCR预测值大致相当,回归树模型在预测OCR方面稍优于其他数据融合模型,数据融合技术能更好地预测土的超固结比和不排水抗剪强度。     

软黏土地基中基坑稳定分析中的强度指标

本文以一个失事的基坑为例,分析了它的各种强度指标的合理性。指出饱和软黏土室内试验的不排水和快剪强度往往偏低;进行基坑的稳定分析中,采用现场十字板剪切试验的不排水强度比较合理;如果在稳定分析中使用固结不排水(固结快剪)强度指标,则抗滑力(矩)中的自重应力应当用浮重度计算。     

淤泥地基原位十字板剪切与单桥静力触探参数相关性研究

利用广州南沙某大型地基处理工程勘察资料及单桥静力触探、十字板剪切等测试数据进行分析研究,建立了适用于淤泥地基的单桥静力触探与十字板剪切参数间的经验关系并给出适用条件,其中比贯入阻力Ps和剪切强度Cu间呈线性关系,Ps与灵敏度系数St呈幂函数关系,后一关系适用于不排水抗剪强度区间为0~20k Pa,以及比贯入阻力区间为50~360k Pa的淤泥土层。此外,本文还导出了淤泥地基Ps-St半理论公式并与实测数据、经验关系进行了比较,结果表明其具有较好的适用性。本文工作对淤泥地基的常用原位实测力学参数及相互关系具有一定参考价值及借鉴性。     

用十字板强度推算软黏土抗剪强度指标的方法及应用

天津港区地基土上覆较厚的软黏土层,处于欠固结状态,含水率高,承载力低。在构筑物施工期稳定性分析中,需要采用不排水强度指标。常用的几种抗剪强度指标中,以十字板强度最为可靠。但由于十字板强度是土体各滑动面上的抗剪强度的较小值,用于计算土坡稳定性计算常得出过于保守的不合理的结果。同时,单一的十字板强度指标无法用于计算箱筒型基础的地基土压力及承载力。基于十字板强度随深度线性分布的规律及莫尔–库仑抗剪强度原理,结合收集的大量的十字板强度实测数据,通过回归统计分析推算出地基土的两个抗剪强度指标,并将其应用于软黏土土坡的稳定分析及新型箱筒型基础稳定性的计算,计算结果较为合理。 AbstractFilter('ChDivSummary','ChDivSummaryMore','ChDivSummaryReset');     

基于BP神经网络的堆肥物料抗剪强度预测模型

针对目前传统方式采集堆肥物料抗剪强度数据过程中环境恶劣、数据采集困难、试验误差大等问题,提出一种基于BP神经网络的抗剪强度预测模型。通过现场试验得到堆肥物料抗剪强度和堆体高度、温度、含水率、密度等参数共39组有效数据,以其中35组作为训练样本,其余4组用于评价模型的预测性能。结果表明,该模型预测值与实测值的平均误差为11. 35%,基于BP神经网络的抗剪强度预测模型具有较高的预测精度,为抗剪强度的预测提供了一种新方法。     

高含水率疏浚淤泥平板贯入剪切强度试验研究

针对中国缺乏高含水率疏浚淤泥不排水强度的有效测试方法的现状,引进了Tan课题组提出的平板贯入剪切试验方法,对分布于中国不同地区的3种疏浚淤泥进行了系列平板贯入剪切试验,分析了加载速率对不排水强度测试结果的影响以及贯入深度随贯入时间的变化规律,完善了平板贯入剪切试验测试方法。基于平板贯入剪切试验数据,分析了疏浚淤泥的不排水强度性状和主要影响因素,导入含水率与液限之比对各种疏浚淤泥的不排水强度进行归一化分析,验证了平板贯入剪切试验测试方法的有效性,为该测试方法应用于中国疏浚淤泥的强度测试奠定了基础。     

Deep neural network with high‐order neuron for the prediction of foamed concrete strength

The article presents a deep neural network model for the prediction of the compressive strength of foamed concrete. A new, high‐order neuron was developed for the deep neural network model to improve the performance of the model. Moreover, the cross‐entropy cost function and rectified linear unit activation function were employed to enhance the performance of the model. The present model was then applied to predict the compressive strength of foamed concrete through a given data set, and the obtained results were compared with other machine learning methods including conventional artificial neural network (C‐ANN) and second‐order artificial neural network (SO‐ANN). To further validate the proposed model, a new data set from the laboratory and a given data set of high‐performance concrete were used to obtain a higher degree of confidence in the prediction. It is shown that the proposed model obtained a better prediction, compared to other methods. In contrast to C‐ANN and SO‐ANN, the proposed model can genuinely improve its performance when training a deep neural network model with multiple hidden layers. A sensitivity analysis was conducted to investigate the effects of the input variables on the compressive strength. The results indicated that the compressive strength of foamed concrete is greatly affected by density, followed by the water‐to‐cement and sand‐to‐cement ratios. By providing a reliable prediction tool, the proposed model can aid researchers and engineers in mixture design optimization of foamed concrete.     

考虑扰动的饱和软黏土球形孔扩张弹塑性解

根据原位十字板试验扰动导致饱和软黏土不排水强度降低的事实,应用球形孔扩张理论,假设饱和软黏土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出一种基于饱和软黏土灵敏度的扰动度函数。在考虑塑性区内不排水强度是扰动度的对数函数的基础上,得到了考虑扰动的球形孔扩张的弹塑性解答。通过与不考虑扰动的球形孔扩张理论进行对比,可发现考虑扰动后球形孔扩张的应力、超孔隙水压力明显地降低。     

扰动对饱和软粘土园柱形孔扩张问题的影响

根据原位十字板试验过程中,对饱和软粘土扰动导致其不排水强度降低的事实,应用圆柱孔扩张理论,假设饱和软粘土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出了一种基于饱和软粘土灵敏度的扰动度函数D。考虑在塑性区内不排水强度su是扰动度D的线性函数,得到了考虑扰动的圆柱孔扩张的弹塑性解答。     

边坡稳定性分析中工程岩体抗剪强度参数选取的神经网络方法

影响工程岩体抗剪强度参数的因素很复杂，具有不稳定性。由于神经网络方法不仅能考虑定量因素，而且能考虑定性因素的影响，因而神经网络适用于解决非确定性的工程岩体抗剪强度参数的选取问题。建立了选取工程岩体抗剪强度参数的人工神经网络模型，并利用大量工程资料对网络进行训练和测试，得出了一些有意义的结论。     

南海北部陆坡软黏土全流动强度试验研究

鉴于海底软黏土强度测试困难和精度不足的现状,研发了一种适用于低强度、高含水率土体强度测试的新型全流动贯入仪,并进行了有效性校验。在此基础上,针对南海北部陆坡区典型软黏土,开展了多组原状试样的全流动强度试验,分析了试验中初始阻力系数N与重塑阻力系数N_(rem)的取值范围,给出了软黏土扰动前后不排水剪切强度沿深度的分布特征及变化趋势,并结合微观孔隙面积比和宏观构造灵敏度,探究了研究区土体的强结构特征。最后,基于重塑不排水剪切强度与含水率/液限间的关联性分析,提出了适用于研究区土体的不排水剪切强度归一化模型,为南海北部陆坡区海底能源开发、海洋工程基础设计与地质灾害预测提供参考。