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【目标】随着多年冻土区路基工程建设活动增加,形成了大量路堑边坡,因此有必要对冻融作用下多年冻土区路堑边坡的稳定性进行分析。【方法】针对其随机性、小样本、非线性等特点,利用支持向量机、随机森林和梯度提升3种算法构建基础模型,并采用Voting集成学习技术将它们组合,构建了4个多年冻土区路堑边坡安全系数预测模型。【数据】为了反映冻土区边坡的特殊性,引入了活动层厚度和冻融损伤系数,并结合了普通边坡稳定性影响中的4个关键指标(边坡坡度、土体重度、黏聚力和内摩擦角),确定了6个输入指标。利用25组数据对4个预测模型进行了训练和测试,并采用最小均方误差评价了模型预测效果。【结果】支持向量机模型的最大相对误差为9.61%,随机森林模型的最大相对误差为―6.23%,梯度提升模型的最大相对误差为4.44%,而Voting集成学习模型的预测值与实测值最大相对误差为―0.51%。相对于单一预测方法,Voting集成学习模型能够更加准确地预测边坡安全系数变化趋势。【应用】Voting集成模型可以更好地描述边坡稳定性与其影响因素之间的非线性关系,更适于实际工程应用。研究成果为多年冻土区路堑边坡稳定性评价提供了一...

期刊论文 2025-01-24

冻土是由冰胶结体、土颗粒、气体、未冻水组成的四相胶结体,其强度受温度影响较大,以至于冻土的强度准则比普通土的强度准则更为复杂。冻土强度准则在实际工程中有很广泛的应用,比如,可用于冻土边坡稳定性计算。由于冻土的复杂性,将未冻土的强度准则直接用于冻土边坡工程稳定性计算分析是不合理的。为研究冻土强度准则在冻土边坡稳定性判断中的应用,本研究首先在已有的冻土强度准则中选取Liao和Lai提出的代表性冻土强度准则,利用瑞典条分法和该强度准则推导了冻土土坡安全系数的解。其次,基于此强度准则推导的冻土土坡安全系数的解进行冻土边坡稳定性计算分析,并将计算结果与已有的冻土边坡分析数据作对比,验证该强度准则的适用性。计算结果表明:选用的强度准则计算出的安全系数与原冻土边坡安全系数比较接近,误差较小,该强度准则在冻土边坡稳定性计算方面有较高的精确性和适用性。最后,鉴于实际工程中非稳定状态冻土边坡较多,基于工程实用性,进一步总结给出了冻土边坡失稳防治措施。本研究可为寒冷地区冻土土质边坡的设计、建设、维护提供理论指导与参考。

期刊论文 2024-09-10

近年来青藏高原多年冻土地区降雨量呈增大趋势,导致活动层沿多年冻土层滑脱,诱发的冻土浅层滑坡灾害严重影响区域生态环境和人类活动。冻土浅层滑坡失稳是渗流、温度和应力复杂耦合的过程,明确降雨条件下多年冻土斜坡水热力响应机制,揭示降雨诱发冻土浅层滑坡失稳的机理十分关键。基于冻土水热力耦合数值模拟方法,建立了仅施加气温变化的模型一和在气温变化基础上施加强度为9 mm·d-1、持续降雨18 d的模型二,探讨了低强度、长时间降雨对多年冻土斜坡水热力演化的影响。结果表明:夏季雨水入渗对斜坡浅层温度场产生扰动,进而影响土体冻融过程,活动层以下有形成富水层的可能。雨水入渗导致融土饱和度大幅增加,水分渗流方向由竖直向下逐渐转变为顺坡方向。极限状态下斜坡位移分布在活动层,符合冻土浅层滑坡变形特征,降雨入渗数天后活动层位移有显著增大的趋势,最大位移所在位置向坡脚转移。降雨对斜坡稳定性影响显著,雨水入渗对活动层水热力产生持续影响,斜坡安全系数最小值出现明显滞后。研究结果为青藏地区冻土浅层滑坡灾害防治提供了科学指导。

期刊论文 2023-11-22

为阐明冻融作用对多年冻土区路堑边坡稳定性的影响,首先建立粉质黏土黏聚力、内摩擦角与冻融次数之间的定量关系,其次探索冻融作用对粉质黏土抗剪强度的影响机制。最后,建立考虑冻融界面强度参数变化的边坡安全运营预测模型。研究发现:随着冻融次数的增加,粉质黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均呈现下降趋势,黏聚力对冻融作用相对更敏感。冻融15次后,边坡安全系数降幅达47%。当边坡冻融影响深度从2.70 m增加至3.20 m时,边坡安全系数降低12%。基于室内、外冻融环境转换关系,将室内冻融试验数据直接应用于现场冻融条件下的边坡安全运营年限预测,为边坡稳定性定量化预测提供参考。

期刊论文 2022-07-04

青藏高原多年冻土区斜坡失稳是伴随着青藏公路建设和运营过程中出现的一种灾害性的地质现象,其中以热融滑塌最为显著。本文根据斜坡失稳时所处的环境以融滑塌为例,提出了冻融循环过程中流塑状粉土沿厚层地下冰面滑动的滞水润滑效应的形成机理;通过相似模拟试验,可以看出,垂直于坡面的变形主要表现为融沉变形和部分冻胀变形;建立了温度场、变形场的数值模拟模型,分析了坡体不同深度在冻融循环过程中的位移变化规律,得出冻土斜坡位移主要发生在浅部的结论。最后指出目前研究存在的主要问题及进一步的研究方向。

期刊论文 2006-08-10
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