2020年度《岩土工程学报》“领跑者5000”论文_中国煤炭行业知识服务平台

2020年度《岩土工程学报》“领跑者5000”论文

来源：岩土工程学报

领跑者5000(简称F5000),是中国科学技术信息研究所自2000年开始立项开发的国家级研究课题，旨在将中国精品科技期刊上发表的部分优秀论文推向国内外的高端平台，在更大范围内向世界展示和推广我国最重要的科研成果，以扩大期刊和作者的学术影响力，引领我国高水平科技期刊事业的发展和成长。

行业视野: F5000
类别; 95个
关键词; 83位
专家; 20篇
论文; 4012IP
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单轴压缩下粗砂岩临界破坏的多频段声发射耦合判据和前兆识别特征

作者(Author)：曾鹏 , 刘阳军, 纪洪广, 李成江

摘要：为寻求岩石临界破坏判据和前兆特征，在粗砂岩单轴压缩声发射(AE)试验的基础上，研究了岩石破坏过程中AE信号频段占比随应力变化特征，重点分析高、低两个特征频段占比随应力变化规律，同时对两个特征频段中小同应力水平下AE幅值关联维数进行计算与分析，并建立了基于频段占比与应力问关系的多频段AE信号主频识别判据模型。研究表明:AE信号频段占比的分布特征能较好地诊释岩石破坏所经历的主要过程;岩石破坏过程中，较低频段AE信号(31.25-46.875 kHz)占比先减小后增大，较高频段AE信号(140.625-156.25 kHz)占比先增大后减小。在临界破坏状态下，高、低两个特征频段占比分别出现最大值和最小值，且二者中AE幅值关联维数都下降到最低。通过对特征频段占比与应力之问的耦合分析，利用特征频段占比、AE幅值关联维数的变化可更准确地对岩石临界破坏前兆进行判别和预测。

2021-04-14

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大气-植被-土体相互作用:理论与机理

作者(Author)：吴宏伟

摘要：植物是天然的工程师，拥有防比浅层滑坡和地表侵蚀的潜能，并具备低投入、易养护、绿色环保和生态平衡等优点。目前国内外的研究和工程实践大多只考虑植物根系的力学加筋作用，而忽略了更为重要的水力作用。植物蒸腾能增加土体吸力，从而降低土体渗透系数且增加抗剪强度，所以能提高边坡稳定性和防比地表侵蚀。笔者的跨学科研究团队结合高等非饱和土力学理论和植物特征，从根本上研究了大气一植被一土体的相互作用机理;提出了新的理论模型，可预测植被土的持水能力;构建了考虑植物根系形状影响的地卜水渗流与地表径流祸合运移的新模型;推导了计算植被边坡吸力分布与稳定性安全系数的解析解，引入了指数形、三角形、均布形和椭圆形4种典型的根系形状;并自主研发了用于离心机模型试验的人造根，能够模拟小同形状的植物根系的水力作用和力学加筋作用，并利用其揭示了根系形状对边坡的变形与破坏机理的影响。为保证研究的基础性和实用性，选取了百慕大草和鸭脚木树两种代表性植物，并考虑了种植问距与真菌等因素的影响。主要研究结果揭示:①植物在干燥与降雨条件卜均能明显提高土体吸力，提高边坡稳定性;②植物引起的土体吸力可以用叶片面积指数和根表面积系数等植物特征参数量化，并且鸭脚木树的叶片面积指数和根表面积系数之问存在着线性关系;③真菌能显著提高植物根系的抗拉强度，加强植物的力学加筋作用;④所研究的4种根系形状中，指数形根最有利于提高边坡稳定性。上述研究包括室内试验、现场监测、离心机试验和理论建模等方面，建立了一套科学合理的理论框架与测试方法，并为植物护坡的工程实践和“海绵城市”的建设提供科学依据。

2021-04-14

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采场覆岩变形与破坏的分布式光纤监测与分析

作者(Author)：张丹, 张平松, 施斌, 王宏宪, 李长圣

摘要：提出了采用BOTDR分布式光纤传感技术，对煤层采动过程中覆岩变形与破坏的发育规律进行了监测和分析。以淮南矿区某工作面为例，介绍了监测孔的布置方式和传感光缆的安装方法，提出了采用钻孔安装技术将传感光缆植入到煤层顶板覆岩中，根据工作面回采进度，定期采集传感光缆的应变分布，分析了光缆的应变分布特征及其变化规律，得到了应变分布与地层的对应关系，发现应变分布是不均匀的，传感光缆的应变变化与覆岩模量呈反比，揭示了覆岩变形与破坏的发育规律。根据光缆的应变分布特征、传感光缆光损耗较大的点或者断点所处的层位，结合13-1煤覆岩的岩性组合，得到了垮落带和导水裂缝带的发育高度分别为12.5 m和40.0 m。

2021-04-14

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边坡稳定性分析的物质点强度折减法

作者(Author)：史卜涛, 张云, 张巍

摘要：采用更新拉格朗日控制方程的物质点法模拟边坡失效过程。基于广义插值物质点法以及弹塑性土体模型，提出了物质点强度折减法，并用于边坡稳定性分析，具体步骤为:划分背景网格，确定物质点;分步加载重力以消除物质点的应力振荡，确定边坡初始应力场;折减强度参数，计算边坡塑性区分布及土体变形，确定安全系数。算例表明，物质点强度折减法与有限元强度折减法计算结果相近。同时，物质点强度折减法可采用坡顶点竖直方向的位移是否突变作为边坡失稳判据。此外，利用物质点强度折减法还发现，在某一折减系数下，即使塑性区贯通，边坡仍然具有一定的稳定性，小会立即发生位移突变，为边坡稳定性分析提供了新的思路。

2021-04-14

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