摘要:我国海底隧道建设事业正如火如荼地开展着，在推动交通和科技发展的同时，也面临着诸多挑战。其中，渗漏突水作为海底隧道建设面临的关键问题之一，是众多学者研究的重点。近年来，高渗透压岩体力学研究在理论与技术上均取得了丰硕成果，并被广泛应用于海底隧道突水灾害的防治工作中。但由于海底施工条件的复杂性，目前，海底隧道围岩失稳破坏的演化过程和复杂地质隧道的突水机制尚不明确，突水灾害风险预测方法仍不完善，严重制约着海底隧道建设事业的发展。因此，对高渗透压岩体力学研究成果与海底隧道工程应用案例进行了整理，总结了高渗透压条件下岩体从细观裂隙扩展到宏观断裂过程规律的研究进展，对高渗透压作用下地质力学参数对隔水岩层致裂机理的影响效应、裂隙岩体渗透破坏演化规律、动应力作用下岩体裂隙的扩展规律、渗流裂隙场扩展过程可视化与重构技术进行了系统梳理，介绍了海底隧道建设过程中面临的高渗透压、复杂地质和多场耦合等理论和技术难题，回顾了高渗透压岩体力学在海底隧道围岩稳定性控制、渗流突水防控、隔水层厚度计算中的应用情况，进一步探讨了高渗透压岩体力学在海底隧道施工风险控制中的应用前景，对海底隧道及其他水下工程突水灾害防治工作具有一定的理论和现实意义。

摘要:桥梁倒塌事故时有发生，通常会造成严重的人员伤亡和财产损失。我国桥梁众多，剖析导致桥梁倒塌的主要诱因，并结合桥梁防灾技术的研究进展探究桥梁抗倒塌的技术路径具有重要意义。首先，基于国内外桥梁倒塌案例，对桥梁倒塌的原因进行了总结和分类，分析表明设计缺陷、施工工艺不合理、在役期间维养不当等都有可能造成桥梁倒塌，而船舶撞击、爆炸、火灾、地震等突发事件或自然灾害也严重威胁着桥梁安全。随后，从上部结构破坏和下部结构破坏两个层面探究了桥梁倒塌风险的防控路径。由上部结构破坏引发的桥梁倒塌案例可知，不同形式的桥梁在倒塌前呈现出了特有的受力特征：梁桥的倒塌通常与超限荷载或侵蚀环境等因素引起的结构局部损伤累积有关；拱桥的倒塌通常与结构局部损伤、拱圈的稳定性等因素有关；悬索桥受主缆腐蚀、疲劳损伤等因素影响较大；斜拉桥拉索断裂或锚固区损坏易导致桥梁坍塌。此外，地基沉降、基础冲刷及撞击引起的桥梁下部结构破坏也极易造成桥梁局部或整体倒塌。最后，结合桥梁防灾技术的研究进展，归纳了若干提高桥梁抗倒塌能力的技术措施，包括设置阻尼系统、采用摇摆自复位桥墩、设置限位与防落梁系统等。研究内容有助于全面认识桥梁的倒塌行为，并为桥梁结构的抗倒塌设计提供借鉴。

摘要:不锈钢结构凭借其出色的防腐性能及良好的力学特性在工程领域受到越来越广泛的关注，然而不锈钢在极端环境中其性能依然存在劣化现象，深入探究不锈钢结构在腐蚀-荷载耦合作用下的性能演化是推动其工程应用的重要前提。从材料-结构层面梳理了国内外关于不锈钢在腐蚀环境中的力学性能研究成果，揭示了包括点蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀在内的不锈钢腐蚀特点，总结分析了腐蚀环境钢结构力学性能劣化规律，概括论述了腐蚀环境钢结构寿命评估方法，最后提出了当前研究体系存在的问题。通过对研究进展的梳理，可以看出国内外学者在相关领域已取得丰富的研究成果，但仍存在不足。国内外已有研究主要集中在对不锈钢材料腐蚀行为的分析上，并未提出能够反映腐蚀状态下不锈钢应力-应变关系曲线的本构模型，难以有效解释由材料到结构层面的腐蚀传递机制。已有研究均以碳钢材料为对象开展腐蚀-荷载作用下的失效行为分析，针对不锈钢结构力学性能劣化缺乏研究积累，此外针对荷载作用下结构性能的损伤研究不够深入，无法有效揭示不锈钢结构承载力的退化规律。本构模型和结构性能研究的不足使得基于时变可靠度方法定量分析结构抗力退化缺少充足的输入变量样本数据，进而导致对腐蚀环境中不锈钢结构服役寿命的评估体系不完整，耐久性设计缺乏技术支撑。

摘要:【目的】研究多因素影响下盾构隧道施工对上覆既有管线竖向位移的影响。【方法】第一阶段基于Mindlin解与盾构法隧道统一土体移动模型三维解，考虑盾构隧道施工过程中盾构正面顶推力、盾壳摩阻力、盾尾注浆压力及地层损失率四种因素对既有地铁隧道管线竖向位移的影响，得到土体竖向位移；第二阶段基于Pasternak地基模型，结合有限差分法，提出盾构隧道开挖所引起的上覆地铁隧道管线竖向位移的计算公式，分析隧道开挖面距管线水平距离12、0、-12 m三种工况下盾构正面顶推力、盾尾注浆压力及盾壳摩阻力对既有地铁隧道管线竖向位移的影响，及不同地层损失率和管线刚度对既有地铁隧道管线竖向位移的影响；最后将数值模拟结果与现场实测结果进行对比，分析在盾构开挖施工下上覆管线竖向位移的变化规律。【结果】盾构隧道施工引起的上覆既有管线的竖向位移曲线大致呈“V”形，最大竖向位移始终位于管线的中间位置。【结论】盾构掘进过程中盾构正面顶推力、盾尾注浆压力对既有管线竖向位移影响较小；地层损失率与盾壳摩阻力对既有管线竖向位移影响较大，其中盾壳摩阻力是引起既有管线两端向上微隆起的主要因素；地层损失率越大，盾构开挖引起的管线竖向沉降越显著；管线抗弯刚度越大，盾构开挖引起的竖向沉降越小。

摘要:【目的】地下管线沉降是矩形顶管隧道施工过程中的关键参数。传统的预测方法往往依赖于经验模型和统计分析，难以准确地预测复杂隧道结构的沉降。【方法】针对这一挑战，提出一种融合自注意力（Self-Attention）机制基于粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法及长短期记忆（long short-term memory，LSTM）神经网络的地下管线沉降预测方法。首先，引入自注意力机制，通过自适应地为不同时间步赋予不同的权重，增强LSTM神经网络对关键时间节点的关注，捕捉时间序列中的重要信息。然后，利用PSO算法优化LSTM神经网络的超参数，确保LSTM神经网络能够以最优的结构处理输入数据，提取输入数据中的时序特征，捕捉长短期依赖关系。最后，通过LSTM神经网络的全连接层输出地表沉降的预测值。为了验证该算法的优越性和鲁棒性，利用长沙市轨道交通6号线工程的实测数据构建地下管线沉降数据集，针对LSTM、LSTM-Self-Attention及PSO-LSTM-Self-Attention模型对不同位置顶管沉降的预测情况展开对比分析。【结果】融合自注意力机制的PSO-LSTM地下管线沉降预测模型的均方误差、均方根误差、平均绝对误差及决定系数四个指标均为最优。【结论】融合自注意力机制的PSO-LSTM模型具有更优的地下管线沉降预测性能。

摘要:【目的】在隧道开挖过程中，穿越含水断层破碎带与不穿越断层区域两种情况下围岩的稳定性存在显著区别，毛洞围岩和衬砌结构在施工和运营期间的安全状况也明显不同。【方法】为了研究渗流对围岩稳定性的劣化作用，需分析围岩渗流场和洞周围岩开挖二次应力场之间的耦合效应，指出围岩最不利的开挖位置和受力部位。【结果】以长沙市营盘路湘江隧道为例，采用有限元数值软件进行模拟，分析了开挖过程中围岩的渗流场、应力场、位移场和塑性区的变化特征，确定了易发生突涌水灾害的掌子面部位和断层影响范围。【结论】上台阶渗流量显著高于中台阶、下台阶渗流量，最大渗流量出现在掌子面的左右两侧；上台阶前突位移明显大于中台阶、下台阶前突位移，最大前突位移发生在掌子面的中央；在断层区域各部位的沉降均显著大于在正常围岩区域各部位的沉降，以拱顶的表现最为明显；穿越断层区域促使围岩出现更大范围的塑性区，当掌子面推进至断层前方约10 m时，掌子面前方的塑性区与断层区域贯通，并延伸到地表；断层对不同位置的围岩的劣化影响程度不同，强影响区为断层内部和断层前后3 m范围，弱影响区为断层前后20 m范围。

摘要:【目的】解决盾构隧道“老龄化”带来的管片结构损伤劣化问题，提高其服役性能，延长其使用寿命。【方法】以某轨道交通区间隧道为研究对象，提出一种灌浆槽钢加固盾构隧道衬砌管片的方法，并对管片进行弯曲荷载破坏机理以及损伤管片加固性能提升足尺试验，研究加固前后管片的破坏特征、裂缝发展、混凝土及钢板应变等参数的变化规律。【结果】灌浆槽钢加固方法可有效提高受损管片的承载能力（极限荷载大约提高了33.0%），延长损伤管片的弹性阶段和塑性扩展阶段，并限制裂缝宽度的增长；管片加固前后的破坏特征基本一致：先在内弧面加载点出现贯通裂缝，随着荷载的增加，裂缝逐渐布满加载点内侧，并向约束支承端发展；加固管片的最终破坏现象为槽钢端部翼板处螺栓显著变形，翼板被撕裂，管片裂缝宽度急剧增加。【结论】用灌浆槽钢加固盾构隧道管片是可行的，但需重点关注加固槽钢自身的强度及其与管片间连接的有效性。

摘要:【目的】岩溶区溶洞位置分布及溶洞发育的随机性，以及岩土参数固有的空间变异性使得岩溶区隧道施工的影响难以预测。【方法】以湖南省娄底市新化县的取水项目（坝塘顶管工程）为依托，基于马尔科夫随机场理论，利用数据间距小的物探数据与稀疏的钻孔数据对溶洞位置进行预测，建立地层类型模型；在地层类型模型的基础上，基于Karhunen-Loève变换生成岩土参数随机场，采用非侵入式有限差分法将岩土参数随机场导入FLAC3D数值模型，探究岩溶区顶管施工诱发的地表变形规律；设置多组岩土参数，基于随机分析法分析岩土参数空间变异性对地表变形规律的影响。【结果】基于马尔科夫随机场理论，利用钻孔和物探数据可有效地预测溶洞的分布；相较于传统的均质地层数值模型分析方法，基于随机场理论考虑岩土参数空间变异性的随机分析方法能够给出地表变形的置信区间；随机场参数对地表变形置信区间的大小有显著影响，而对地表变形的类型无影响。【结论】基于随机场理论研究岩溶区顶管施工对地表变形的影响能够指导实际施工，对类似隧道的施工具有一定的借鉴意义。

摘要:【目的】在长期运营下，正交异性钢桥面的横隔板弧形开孔处易萌生多条疲劳裂纹，这对桥梁的安全构成了较大威胁，研究这些裂纹的耦合扩展特性能更好地保障桥梁安全。【方法】联合线弹性断裂力学理论和ABAQUS-FRANC3D交互建模技术，建立横隔板弧形开孔部位双疲劳裂纹扩展的数值分析模型，通过对比分析单裂纹和双裂纹的扩展特性，揭示了初始裂纹形态比对耦合扩展效应的影响。【结果】横隔板弧形开孔部位的疲劳裂纹是以I型为主导的复合型裂纹。相较于单疲劳裂纹扩展，双疲劳裂纹在耦合扩展时，其应力强度因子会降低，且扩展区域周边的应力存在相互卸载作用。当初始形态相同的双疲劳裂纹经过一定的荷载循环后，其中一条裂纹的应力强度因子会先增大，然后降低到裂纹扩展阈值以下，此后裂纹扩展形式由多裂纹扩展转变为单裂纹扩展。同时，当改变两条裂纹的初始形态时，其扩展规律及结果保持一致。受双裂纹耦合扩展时应力相互卸载作用的影响，主裂纹的扩展速度大幅减缓。在相同的循环次数下，单裂纹的扩展长度可达双裂纹的2.19倍。【结论】采用ABAQUS-FRANC3D交互建模技术揭示了横隔板弧形开孔部位多疲劳裂纹的耦合扩展规律，其计算效率与精度高，研究成果可为该类疲劳问题的分析提供参考。

摘要:【目的】针对现有桥梁施工线形预测方法的不足，提出一种基于自适应矩估计(adaptive moment estimation，Adam)优化反向传播（back propagation，BP）神经网络的连续刚构桥线形预测方法。【方法】以小乌江大桥为研究对象，通过正交试验确定了桥梁施工线形的敏感参数为混凝土容重、混凝土弹性模量、张拉控制应力和温度。以均方根误差、平均绝对误差、决定系数和运算耗时为评价指标，在初始学习率相同的条件下，对梯度下降、梯度下降最小化、均方根传播和Adam四种优化算法的性能进行对比。【结果】基于Adam优化算法的BP神经网络收敛时的运算耗时为0.518 s，相较于其他三种优化算法，Adam优化算法下BP神经网络具有更快的收敛速度和更高的拟合精度。【结论】所提方法可较准确地预测连续刚构桥施工过程的线形。

摘要:【目的】混合式钢混叠合梁斜拉桥主要由边跨混凝土现浇加劲梁及中跨钢混叠合加劲梁组成，边跨加劲梁的刚度明显比中跨的大。在桥梁工程的体系转换过程中，边界约束的改变将对桥梁产生不可逆的影响，目前可供混合式钢混叠合梁斜拉桥参考的理论及实例研究仍不完备。【方法】为了优化体系转换过程中混合式钢混叠合梁斜拉桥的受力状态与结构线形，以四川盐坪坝长江大桥为例，利用有限元软件建立模型，对混合式钢混叠合梁斜拉桥的三种体系转换方案进行精细化研究。【结果】在体系转换过程中，中跨合龙后再解除塔梁临时固结和边跨支架，全桥应力较小，结构线形稳定，主梁挠度可控，索塔偏位合理。【结论】推荐先中跨合龙再解除临时约束的施工方案。

摘要:【目的】斜拉索维修养护方案的制定需要从多角度进行权衡，尽可能利用有限的资源，以获得最佳的维修效果，并保障其在服役期内安全运营。【方法】基于斜拉索抗力退化模型对斜拉索服役期内的时变可靠度进行了分析，以目标可靠度为基本约束条件，以斜拉索服役期内累积失效概率和维修经济成本同时最小为目标，基于预防性维修和必要性维修两种方式，建立斜拉索的组合维修策略模型，并应用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ，NSGA-Ⅱ)对该模型进行了求解，通过逼近理想解决策从大量的非支配解集中筛选得到最优的维修养护方案。【结果】相比仅采取必要性维修活动，采取适当的预防性维修活动构建组合维修策略明显减小了斜拉索构件可靠性退化的速率，并节省了7.4%的维修费用。【结论】利用建立的斜拉索抗力退化模型可实现斜拉索时变可靠度的计算分析，为斜拉索维修策略的优化提供性能指标依据。通过斜拉索组合维修策略实现了维修效果和经济成本的综合平衡，合理安排预防性维修活动的实施时间可减少必要性维修的次数，在满足性能要求的同时可节省大量维修经济成本。

摘要:【目的】保障桥梁的安全，有效地协调桥梁加固方法与经济成本、环境影响之间的关系。【方法】将时变可靠度满足目标可靠度作为约束条件，建立了基于CO₂排放量和经济成本双目标的桥梁维修加固决策优化模型，运用非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II，NSGA-II）分析不同维修加固方案对桥梁性能、维修成本及CO₂排放量的影响。【结果】利用桥梁维修加固决策优化模型可得出桥梁的最优维修加固方案，该方案在设计基准期内保障桥梁安全的同时，使得CO₂排放量和维修成本相对最低。【结论】提出的双目标桥梁维修加固决策优化模型既给桥梁管理者提供了高效的决策方案，又在一定程度上为实现“双碳”目标做出了贡献。

摘要:【目的】针对桥梁监测信号中的异常值识别和环境噪声干扰问题，提出了基于最小二乘法改进箱型图异常值的识别算法和快速集合经验模态分解法联合小波阈值的去噪方法。【方法】首先，采用改进后的箱型图算法对异常值进行识别和替换。然后，利用快速集合经验模态分解法对异常值处理后的桥梁监测信号进行分解，计算分解分量的方差贡献率，去除方差贡献率较小的模态分量，并使用小波阈值法处理剩余信号。最后，重构信号得到去噪后的信号。【结果】对模拟信号和实测信号进行分析可以发现：基于最小二乘法改进后的箱型图算法在异常数据上的召回率达到了100%。同时快速集合经验模态分解联合小波阈值的去噪方法可有效地滤除噪声信号。分析含有不同噪声的模拟信号可知：相比于小波阈值、快速集合经验模态分解法以及经验模态分解法联合小波阈值的方法，使用本文方法去噪后的监测数据均方根误差最小。实测信号的处理结果显示：本文方法去噪后的信号平滑度指标值以及噪声模均比其他方法的好。【结论】基于最小二乘法改进的箱型图算法和快速集合经验模态分解法联合小波阈值的去噪方法能够有效地解决桥梁监测信号中的异常值识别和噪声问题，研究成果可为桥梁信号的预处理提供参考。

摘要:【目的】解决岩溶区穿越多层溶洞桩基承载力的取值问题。【方法】依据相似原理开展了穿越不同高度双层溶洞桩基承载力的室内模型试验。【结果】通过分析桩基与溶洞顶板及隔板的破坏模式，得到桩身稳定系数的取值范围，并总结出桩基极限承载力的变化规律。【结论】 1） 桩基极限承载力随溶洞洞高的增加而逐渐减小，在达到6倍桩径的临界洞高时，桩身破坏模式由桩顶材料受压鼓胀破坏转变为桩身屈曲失稳破坏。2） 溶洞顶板与隔板的破坏模式与两侧基岩约束类型及桩侧摩阻力的大小有关。两端固支条件下溶洞顶板、隔板整体破坏模式类似于集中荷载作用下的两端固支板受弯破坏。桩-岩接触处发生局部剪切、冲切组合破坏。3） 在桩周岩土体不发生破坏的前提下，当溶洞洞高小于6倍桩径时，桩基发生桩顶材料受压鼓胀破坏，其极限承载力取决于桩基自身材料的强度；当溶洞洞高大于或等于6倍桩径时，上层溶洞段桩身发生屈曲失稳破坏，其极限承载力取决于桩身临空段的屈曲承载力。

摘要:【目的】现行杆件基础设计中通常未考虑侧土压力的作用，导致基础设计尺寸偏大、过度占用城市地下空间等问题，因此有必要对现行设计方法进行优化。【方法】首先建立多杆合一杆件刚性矩形基础受力与变形简化计算模型，然后推导杆件基础的力矩平衡方程并进行求解，接着对比分析理论计算与模型试验结果，最后探讨地基抗力比例系数m值和基础埋置深度对基础受力与变形的影响。【结果】通过试验与理论对比分析发现，随水平荷载增加，基础逐级由前侧向后侧转动，矩形基础的四角出现裂缝，并逐渐向基础后侧发展，且基础前侧顶面与土体脱开，基础破坏的模式为沿荷载作用方向发生转动破坏；基础侧土压力与基础转动角度成正比，呈中间小两端大分布；随水平荷载增大，基础底面逐渐与地基土体脱开，基底土压力呈三角形分布，基底后侧的土压力显著增加。【结论】m值的改变对于基底脱开比值、基底脱开宽度和基底最大土反力均无明显影响；基础在地面处的水平位移、转动角度均随着地基抗力比例系数m值的增大和基础埋置深度的增加而减小；随基础埋深的增加，基础侧土压力、基底土反力均有所减小，基础埋深越大则稳定性越高。

摘要:【目的】边坡稳定性分析一直是岩土工程领域研究的热门课题，在目前常见的方法中，传统极限平衡法的求解过程快速，但通常需要引入各种假定，而有限元等数值方法的求解则缓慢且繁琐。因此，可将静态松弛离散单元法和细胞自动机相结合提出一种兼具计算效率与精度优势的边坡稳定性分析方法。【方法】通过弹簧罚模型将块体细胞面与面的接触关系简化为点-面接触关系，将一般块体的基本力学模型等效为块体弹簧力学模型，在静态松弛离散单元法的理论基础上，结合极限平衡理论和细胞自动机机制建立了边坡细胞自动机模型。基于计算机开发语言C++，自行编制了分析程序DEMCA Slope，利用程序对两个算例进行计算分析。【结果】对比算例1，安全系数相对误差为6.0%～7.4%，对比算例2，安全系数相对误差为8.4%～13.0%，模型所反映的破坏结果与实际结果基本一致，所得安全系数在合理范围内。【结论】优化后的方法兼具计算效率与精度优势，为分析和研究边坡稳定性提供了新思路。