2025年, 第38卷, 第10期　刊出日期：2025-10-31

  

• 全选
  |

目录
• Select
  目录

  中国公路学报. 2025, 38(10): 2-2.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
• Select
  封一/四

  中国公路学报. 2025, 38(10): 3-3.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
• Select
  路基灾毁与抗灾韧性提升专栏导语

  中国公路学报. 2025, 38(10): 4-4.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

      随着“交通强国”战略和“一带一路”合作倡议的深入实施，我国公路基础设施建设正不断向地质条件复杂、气候环境严苛的地区延伸。作为核心承重结构，路基长期承受自然环境与交通荷载的双重作用，灾毁风险日益突出，安全保障需求愈发迫切。构造运动、极端气候、人类活动等引发的路基滑坡、崩塌、塌陷、水毁等突发性灾毁事件，将对道路长期服役安全产生严重威胁；与此同时，持续增加的交通负荷也进一步加剧了路基的变形与破坏，并将引发其他结构稳定性问题。因此，系统探究路基灾害的演化路径、精准揭示路基灾变的内在机理、科学提升路基的抗灾韧性，已成为保障公路基础设施安全建造和稳定运营的重要内容。
      近年来，众多学者和科研人员围绕路基灾毁机理分析、服役性能优化提升、稳定性评价及灾后恢复等热点问题开展了大量研究，取得了丰硕成果，更推动了灾变预测理论、新型防护材料、智能监测技术等新理论、新方法、新技术的持续涌现，有效提升了路基的抗灾能力与长期稳定性。相关研究成果进一步推动了公路交通防灾减灾理论与技术的发展和创新，促进了公路基础设施的可持续与高质量发展。
      为充分展现我国在路基灾毁机理认知与抗灾韧性提升方面的最新研究成果，及时总结该领域的前沿动态与技术发展趋势，推动路基抗灾理论与韧性提升技术的不断发展与完善，《中国公路学报》编辑部联合长安大学包含教授和长沙理工大学曾铃教授共同策划了“路基灾毁与抗灾韧性提升”专栏，并邀请长沙理工大学张军辉教授、山东大学崔新壮教授担任组稿咨询专家，长安大学晏长根教授、大连理工大学马克教授、西安建筑科技大学许健教授、中交第一公路勘察设计研究院有限公司金龙正高级工程师、浙江大学曹志刚教授、同济大学吕玺琳教授、中南大学肖源杰教授、苏州大学唐强教授、山东大学蒋红光教授、中国矿业大学刘路路副教授作为组稿专家，共同协作，向该领域的知名专家学者约稿，出版本期“路基灾毁与抗灾韧性提升”专栏。
      本专栏共收到相关论文70余篇，最终录用22篇，研究内容主要集中于以下3个方面：
      （1）路基灾变问题。主要内容包括：公路边坡灾变机理与轻量化监测预警研究进展、山区公路沿线滑坡灾害识警控一体化处治方法、强震作用下公路高位岩体动力失稳演化机理及致灾特征分析、山区高速公路滑坡风险评估研究、IHBA-VMD联合改进小波阈值的滑坡深部变形监测数据降噪、基于随机极限平衡法的土质边坡地震稳定性定量评估、公路植被边坡径流流速及临界植被覆盖度研究、稳态入渗下抗滑桩加固三维边坡稳定性分析。所报道内容将提高对复杂地质环境条件下路基灾变行为的理论认知水平。
      （2）路基/地基处理问题。主要内容包括：不同孔隙率透水混凝土桩组合型复合地基固结模型与解析、冲击作用下粗粒土破碎密实特性跨尺度试验研究、微波烧结湿软黄土温度场及压缩性演化特性研究、考虑额外等效应力的土工格栅加筋高液限黏土变形特性试验及预估研究、筋材布置方式对双面加筋土挡墙动力响应影响的振动台试验研究、振杆密实法加固杂填土地基机理模型试验。所报道内容反映了路基/地基加固处理领域的前沿进展。
      （3）路基稳定性问题。主要内容包括：基于能量耗散的公路路基地震损伤机理与抗震韧性研究、冻融循环下黏土塑性应变及分数阶模型研究、数据驱动的渗蚀-动载作用下粗粒土强度预测、地基湿陷条件下路基体响应机制研究、动荷载效应下间隙级配土体渗蚀启动机理研究、水-力耦合下改良炭质泥岩变形与渗透特性研究、冻融作用下建筑固废再生骨料细微孔隙演化及强度劣化特征、不同前期降雨条件下地震诱发路基变形发展规律与失稳破坏机理研究。研究涵盖范围广、内容丰富，可为路基结构稳定性和韧性提升提供理论支持。
      在此特向专栏组稿专家、审稿专家、论文作者的辛勤付出致谢！希望本期专栏的出版能进一步推动“交通强国”和“一带一路”背景下交通基础设施的高质量建设与发展。《中国公路学报》将持续关注该领域的国内外最新研究进展，以期为广大专家、学者及工程技术人员提供学习、交流的平台。由于水平及时间有限，专栏中难免存在不足之处，恳请各位专家不吝指出。
路基灾毁与抗灾韧性提升专栏
• Select
  公路边坡灾变机理与轻量化监测预警研究进展

  包含, 李晓光, 刘力, 宋占亭, 兰恒星, 晏长根, 江子扬

  中国公路学报. 2025, 38(10): 1-20. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  公路边坡灾害是公路交通安全运行的重要威胁，厘清公路边坡灾害的发生机理，并开展轻量化的监测预警，已成为保障路域安全的迫切任务。在梳理公路边坡灾害特征和分布特点的基础上，系统总结了公路边坡的5种典型破坏模式(崩塌、滑坡、泥石流、路基塌陷、表层溜坍)，分析了每种灾害的特征与灾变机理，并深入探讨了其影响因素和诱发条件。基于此，提出公路边坡灾害的轻量化监测预警思想，主要涵盖巡查与排查、监测因子选择、监测位置优化、监测预警模型优选以及预警防控措施等5个环节，并指出了轻量化监测预警应满足的条件；同时，总结出“先筛后测-低成本感知-轻量模型”的核心框架，以及可行的实现方案。该研究可以为公路边坡轻量化监测预警技术的研发与应用提供参考，对保障公路交通韧性服役有积极的意义。
• Select
  山区公路沿线滑坡灾害识警控一体化处治方法

  刘先林, 吕玺琳, 蓝日彦, 邵羽, 钟一顺, 何茂丰, 薛大为

  中国公路学报. 2025, 38(10): 21-35. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对山区公路沿线滑坡灾害时空演化复杂、诱发机制多样及传统处治手段响应滞后的问题，提出一套识别-预警-控制全流程一体化的滑坡处治方法。在隐患识别方面，融合遥感影像、InSAR干涉测量、无人机航测及激光雷达等多源数据，提出滑坡快速识别与演化追踪方法，并结合地球物理勘探与钻孔测斜，精准解析滑动面几何特征。在监测预警方面，建立融合GNSS、测斜、应力计、微震及气象传感器的多参量监测体系，构建基于变形-力学控制-环境响应的分级预警模型，实现复杂地质条件下滑坡的动态监测与精准预警。在控制策略方面，提出集成微型桩和智能锚固等构件的结构优化与阶段化快速应急处治策略，实现针对性强、部署高效的处治目标。提出的方法在都巴高速那良滑坡治理工程中得到验证，结果表明其在公路沿线滑坡“识别-预警-控制”一体化处治中适应性较强。
• Select
  强震作用下公路高位岩体动力失稳演化机理及致灾特征分析

  丁海锋, 付晓东, 邬凯, 康景宇, 易雪斌

  中国公路学报. 2025, 38(10): 36-49. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  地震诱发的高位岩体崩塌灾害动力演化过程复杂，致灾能级高，严重威胁交通生命线工程安全。为探究强震作用下公路高位岩体动力失稳演化机理及致灾效应，以2022年泸定地震中海螺沟景区道路附近，距离震中仅2.5 km的兰花寨高位危岩带为研究对象，构建了考虑真实地形特征的动力学模型，基于连续-非连续理论模拟了兰花寨高位岩体的动力灾变过程，揭示了公路路基在崩塌冲击荷载下的破坏模式；进一步开展了震后危岩体致灾特征量化分析，阐明了落石运动轨迹及其对公路造成的影响。研究结果表明：“9·5”泸定地震作用下，兰花寨高位危岩带受3组优势结构面控制，崩塌失稳形成NW-SE向展布的9万~16万m³松散堆积体，成为影响公路抢通保通和灾后重建的关键节点；高位岩体崩塌的灾变过程可分为震裂启滑阶段、抛射飞行阶段、碰撞解体阶段、摩擦堆积阶段4个动力学阶段；地震崩塌致灾对公路路基破坏具有双重机制，地震动诱发路基结构微损伤，高位岩体崩塌冲击导致路基结构发生压剪破坏；震后2023年1月18日和1月27日2次落石运动轨迹均对公路路基构成直接威胁，建议应急抢通保通采用“堆积体阶梯状削坡清方+危岩体被动网防护”组合技术，灾后重建则实施隧道绕避方案。研究结果对强震山区交通基础设施防灾减灾工作具有重要指导意义。
• Select
  山区高速公路滑坡风险评估研究

  文海家, 颜方毅, 赵静宜, 刘毅

  中国公路学报. 2025, 38(10): 50-61. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  当前山区高速公路滑坡风险缺乏综合评估框架,现有研究仅聚焦滑坡易发性而难以全面支撑风险管控的问题，为了构建科学的山区高速公路滑坡风险评估体系，基于地理信息系统(GIS)技术，提出融合“斜坡单元滑坡易发性-高速公路易损性-暴露度”的三维评估框架。首先结合滑坡触发机制与工程地质勘察数据，筛选出高程、坡度、坡位等 15 个滑坡影响因子，采用半监督学习方法构建LightGBM滑坡易发性评价模型；其次通过量化道路建成后的车流量及不同构筑物损坏可能导致的经济损失，确定生命损失、车辆损失、高速公路构筑物直接损失、修复费用及交通中断间接损失等 5 个易损性指标，并运用熵权法计算各指标权重以完成易损性评价；最后以受滑坡影响道路所在斜坡单元的面积及其与道路的平均距离表征高速公路暴露度。通过将易发性、易损性与暴露度三者相乘，实现了山区高速公路滑坡风险的定量化综合评估；突破传统仅关注滑坡易发性的研究局限，构建了“易发性-易损性-暴露度”三位一体的山区高速公路滑坡风险综合评估框架，且各维度指标选取与量化方法更贴合工程实际场景。研究成果可为滑坡风险综合评估提供方法论支撑，同时还可为山区高速公路滑坡风险的减缓、控制及风险管理决策提供科学依据。
• Select
  IHBA-VMD联合改进小波阈值的滑坡深部变形监测数据降噪

  陈光富, 陈鸣玖, 黄春鹏

  中国公路学报. 2025, 38(10): 62-74. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对滑坡深部变形微机电监测信号存在的随机噪声问题，提出一种联合改进的蜜獾算法(Improved Honey Badger Algorithm, IHBA)、变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)及改进小波阈值的降噪方法。首先在传统蜜獾算法中引入Tent混沌映射、WOA螺旋搜索机制和Levy飞行策略，利用改进的HBA算法对VMD分解的2个关键参数K和α进行寻优，得到最优参数组合，并将其代入VMD将含噪信号分解为多个本征模态函数(Intrinsic Mode Functions, IMFs)，计算每个IMF的方差贡献率以初步筛选滤除贡献率小的分量。其后结合相关系数将剩余分量细分为有效分量、含噪分量和噪声分量。改进小波阈值函数算法，设置高精度模四次方处理法克服传统阈值函数存在恒定偏差的缺陷，利用改进小波阈值算法对含噪分量进行降噪处理。最后将降噪分量与有效分量重构为降噪信号。仿真模拟试验结果显示该方法与常用降噪方法相比SNR最高(28.764 2)，RMSE最小(0.010 1)；同时开展滑坡深部变形实测信号降噪对比分析，结果表明，所提出的新方法得到的RMSE和RVR最小，NM和SNR最高，SER均在99%以上，高效降噪同时有效保留原始信号细节特征，显著提高了滑坡深部变形微机电监测数据的精度与可靠性，展现出良好应用前景。
• Select
  基于随机极限平衡法的土质边坡地震稳定性定量评估

  王钰轲, 赵博林, 邵琳岚, 万愉快, 张飞

  中国公路学报. 2025, 38(10): 75-87. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为提高地震作用下土质边坡稳定性评估的合理性，将拟动力法和极限平衡Spencer法相结合，推导拟动力作用下边坡安全系数计算公式，结合Karhunen-Loève展开法生成边坡土体参数随机场，应用蒙特卡洛模拟法计算失效概率，建立拟动力作用下边坡风险评估模型，旨在全面考虑地震动态效应及土体参数空间变异性对边坡稳定性的综合影响。通过分析拟动力作用下边坡的峰值失效概率与地震周期内的平均失效概率，揭示地震动参数、边坡几何特征以及土体参数空间变异性(自相关距离、土体参数的变异系数及其相关系数)对边坡失效概率及安全系数的影响规律。结果表明：随着水平地震加速度系数的增加，边坡拟动力安全系数呈非线性减小，地震周期内峰值失效概率迅速增大；波长越长，潜在滑面的分布越为分散且深入，峰值失效概率越大；边坡的失效概率与边坡坡高和坡比呈正相关；空间变异性参数值的增加会导致边坡失效概率增加，在进行地震作用下的边坡风险评估时，土体参数的空间变异性不容忽视。
• Select
  公路植被边坡径流流速及临界植被覆盖度研究

  刘翔, 肖成志, 王子寒

  中国公路学报. 2025, 38(10): 88-100. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  公路边坡普遍面临土壤侵蚀问题，严重威胁边坡稳定与沿线生态安全。植被是控制坡面侵蚀的重要手段。然而，现有研究多聚焦于植被对径流流速及侵蚀过程的定性分析，针对公路植被边坡条件下流速变化及防控土壤侵蚀的临界植被覆盖度的定量研究仍较为有限。为此，在不同植被覆盖度、流量和坡度条件下开展了室内径流冲刷试验，分析了径流的流态特征及平均流速变化，推导了适用于植被边坡的平均流速预测模型，并基于该模型构建了临界植被覆盖度计算方法。研究结果表明：径流主要表现为层流和过渡流，且均处于急流状态，随着植被覆盖度增加，雷诺数及弗劳德数减小，且流量和坡度的增加均显著提升两者数值。径流平均流速随植被覆盖度升高而降低，但其削弱效应逐渐趋于饱和。流量与坡度对流速的促进作用显著，呈指数增长趋势，基于能量守恒原理与水力学理论，并结合考虑环境因素的改进曼宁系数与局部阻力系数，构建了适用于植被边坡的平均流速预测模型。经294组不同工况下的实测数据验证，模型表现出良好的拟合精度(R² > 0.900)，且具备较强的适用性与稳定性。基于试验结果，结合土颗粒临界起动流速公式与SCS-CN模型，提出了公路边坡临界植被覆盖度计算方法，并基于实际径流冲刷试验的泥沙累计含量和粒径分布特征，对该方法在侵蚀控制中的有效性与可靠性进行了验证。
• Select
  稳态入渗下抗滑桩加固三维边坡稳定性分析

  张佳华, 何金, 张道兵, 张标, 蒋毅

  中国公路学报. 2025, 38(10): 101-113. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究稳态入渗下抗滑桩加固三维边坡稳定性问题，引入抗滑桩的极限侧阻力作用到渗流效应下三维边坡计算模型中，采用上限定理推导了安全系数的解析解，并利用穷举法求解了安全系数的最优上限值。研究结果表明：当宽高比B/H≤4时，边坡的三维弱化效应显著，安全系数急剧减小；当宽高比B/H > 4时，边坡的安全系数收敛性好，变化不明显。边坡的三维弱化效应主要取决于宽高比B/H的大小，并不受渗流效应的影响。入渗强度增大显著减小三维边坡的安全系数，而土体的进气值、基质吸力却非常有利于三维边坡的稳定性，但地下水位线和进气值对三维边坡稳定性的影响程度取决于入渗强度。桩距的有效范围为1<k_p≤4，且桩距减小加固效果增强；反之，桩距增大，边坡呈现出从深层破坏向浅层破坏转变，边坡稳定性变差。抗滑桩的最佳桩位n_p≈0.85，边坡的稳定性可提高60%以上。研究结果可为类似三维边坡支护设计提供理论指导。
• Select
  不同孔隙率透水混凝土桩组合型复合地基固结模型与解析

  崔新壮, 韩柏林, 张小宁, 曾浩, 杜业峰, 金青, 马雄鹰, 吕伟

  中国公路学报. 2025, 38(10): 114-128. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了填补透水混凝土桩复合地基设计指导理论的空白，完善该桩型的复合地基固结理论，在考虑了透水混凝土桩孔隙率与其强度、渗透性关系的基础上，提出一种不同孔隙率桩体组合使用的复合地基处理方法。基于工程实践中复合地基常见的4种布置形式，建立了3种不同孔隙率透水混凝土桩组合型复合地基的固结模型，推导了瞬时加载条件下考虑桩体刺入变形及径向双向渗流效应的固结解析解。通过退化解答、数值模拟与现场实测数据的对比验证，证明了模型的合理性和适用性。通过参数敏感性分析，探讨了关键参数对复合地基固结特性的影响，分析了桩土内的孔压演化规律。研究结果表明，所提出的3种模型可灵活适应不同现场布桩工况，拓展了复合地基的设计思路。模型2(中心低孔隙、外围高孔隙率透水混凝土桩)具有最高的排水固结速率，适用于快速固结工况，而模型3(低孔隙率)承载力最高，适用于高地基承载力需求的工况。处理软土地基时，模型1(矩形密集布桩)兼具较高的排水速率和承载力，更易满足处理要求，而从经济性角度出发，模型2(常规布桩)为最优选择。采用修正等应变假设可更精准预测固结过程，提高设计可靠性。此外，堵塞效应显著影响排水性能，而扰动区参数对固结速率影响较小。
• Select
  冲击作用下粗粒土破碎密实特性跨尺度试验

  李希, 刘锟, 钱国平, 杨紫菱, 于华南, 何忠明

  中国公路学报. 2025, 38(10): 129-141. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  复杂形貌粗粒土填料在强夯冲击下极易发生颗粒破碎现象，进而影响强夯加固效果，已有研究对颗粒破碎要素考虑不足，难以真正揭示粗粒土冲击密实特性。为此，运用三维蓝光扫描技术实现复杂形貌颗粒数字孪生，结合泰勒多面体(Voronoi)剖分法与真实颗粒形貌一致的可破碎数值颗粒库，开发考虑颗粒复杂形貌和冲击加载条件的颗粒破碎仿真模型；并融合Python程序与离散元软件PFC3D(Particle Flow Code in Three Dimension)，建立强夯加固粗粒土路基仿真模型；通过开展系列强夯数值试验，对比分析有无颗粒破碎2类情况下夯沉量、孔隙率分布、位移场、颗粒接触关系等随夯击次数的跨尺度响应规律。结果表明：在多次夯击过程中，颗粒破碎对强夯加固效果的影响表现出显著的阶段性，强夯初期粗粒土密实进程和加固效果因颗粒破碎而被削弱；而随夯击次数增加，颗粒破碎加快颗粒密实进程并提升强夯最终加固效果。最终，破碎组较无破碎组夯沉量提升11.6%、孔隙率降低20.5%，配位数增加0.9%。原因在于，强夯初期，颗粒破碎消耗了部分夯击能；随着夯击次数的增加，破碎量逐渐减少，破碎产生的小颗粒填充至大颗粒间隙，促进了颗粒的密实，从而提高了强夯加固效率，使得最终加固效果优于未破碎情况。研究成果为全面认识冲击作用下粗粒土破碎密实物理力学过程和强夯工艺优化提供有益参考。
• Select
  微波烧结湿软黄土温度场及压缩性演化特性研究

  李哲, 吕世鑫, 刘路路, 刘晓燕, 蔡国军, 陈艳峰, 秦珂

  中国公路学报. 2025, 38(10): 142-157. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  黄土地基处理是岩土工程中的关键问题之一，由于黄土通常具有低强度和高压缩性等不良工程特性，其治理方法受到广泛研究。采用新型波导裂隙天线进行深层均匀加热，系统分析了温度场的分布及其随时间的演变过程，并结合压缩试验，分析了黄土在微波烧结后压缩性的变化。研究结果表明，温度场在微波加热过程中分为3个阶段：前500 min温度快速上升，主要受水分子偶极旋转摩擦效应的影响；500~1 500 min温度上升减缓，主要由土体中极性分子的响应主导；1 500 min后温度趋于稳定，达到热平衡。在空间分布上，纵向100 cm、径向20 cm范围内形成明显的高温区，表明微波加热效果显著；而在深层区域和远离孔壁的区域，温度逐渐减弱。微波烧结显著改善了黄土的压缩性，压缩系数和压缩指数的降低幅度在浅层孔壁附近最大，达到90%以上；在深层区域和远离孔壁的区域，压缩性改善幅度较小，但仍达到30%~50%。此外，黄土的含水率和密度在烧结过程中发生变化，与温度以及压缩性变化密切相关。研究结果为微波加固技术在黄土地基处理中的应用提供了理论依据。
• Select
  考虑额外等效应力的土工格栅加筋高液限黏土变形特性试验及预估研究

  顾凡, 李海, 蒋晨煜, 罗蓉, 张军辉

  中国公路学报. 2025, 38(10): 158-172. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  中国南方大部分地区气候湿热，高液限黏土作为路基填料具有较低的承载力和抗剪强度，在施工过程中往往需要进行加固补强，其中土工格栅加筋技术是一种常见的路基物理加固方法。为准确表征土工格栅加筋高液限黏土的回弹变形与永久变形特性，建立了一个考虑筋土相对位移、土工格栅侧向约束以及压实过程影响的土工格栅加筋高液限黏土回弹模量与永久变形预估模型，量化了土工格栅横向约束对土体回弹模量与永久变形的影响；开展了不同类型格栅、加筋方式、围压水平和偏应力水平等条件下土工格栅加筋路基土回弹模量和永久变形试验研究，分析了各影响因素对加筋路基土变形特性的影响。试验结果表明：土工格栅加筋增加了土体的黏聚力和内摩擦角，其中双层加筋效果优于单层加筋，双向格栅加筋效果优于三向格栅，且格栅加筋效果与其张拉强度正相关；土工格栅加筋提升了土体的回弹模量，其回弹模量提升率随着偏应力水平的增加而降低；土工格栅加筋降低了土体在循环荷载作用下的永久变形，其永久变形降低率随着偏应力增加而增加，随着围压增加而降低。通过试验验证了新建立的基于额外等效应力的土工格栅加筋路基土回弹模量与永久变形模型预估精度，新模型能准确预测不同类型格栅和加筋方式条件下路基土在不同应力水平和荷载作用次数时的回弹模量和永久变形，可为土工格栅加筋路基设计和工程实践提供有益参考。
• Select
  筋材布置方式对双面加筋土挡墙动力响应影响的振动台试验

  李福秀, 纪明昌, 郭文灏, 郑俊杰, 郑烨炜

  中国公路学报. 2025, 38(10): 173-183. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  震后调查表明双面加筋土挡墙具有良好的抗震性能，筋材布置对其动力响应有重要的影响。根据相似理论，设计2组模块式墙面的双面加筋土挡墙模型，分级输入幅值逐渐增大的水平向正弦波，研究筋材布置方式对双面加筋土挡墙动力响应与变形模式的影响。研究结果表明：筋材对拉的双面加筋土挡墙的自振频率高于筋材重叠的双面加筋土挡墙；不同筋材布置方式的双面加筋土挡墙两侧区域和中部区域的加速度沿着高度方向均呈现出明显的放大效应；对于筋材重叠的双面加筋土挡墙，加速度放大作用与加载幅值有关，且中部筋材重叠区的加速度放大作用大于两侧区域；筋材对拉的双面加筋土挡墙整体性较好，放大作用受加载幅值的影响较小，不同区域的放大系数几乎相等；筋材重叠和筋材对拉的双面加筋土挡墙的墙面位移沿着高度不断增加，且当加载幅值超过一定程度时，墙面位移迅速增大；在相同加载幅值下，筋材对拉布置的双面加筋土挡墙变形更小。加载幅值较大时，筋材重叠和筋材对拉的双面加筋土挡墙的变形模式分别以旋转和倾斜为主。研究结果可为双面加筋土挡墙的抗震设计提供理论依据。
• Select
  振杆密实法加固杂填土地基机理模型试验

  程远, 蔡寒冰, 边汉亮, 姚东阳, 方园

  中国公路学报. 2025, 38(10): 184-196. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  大面积深厚杂填土场地工程性质不佳，工程建设中必须进行预加固处理。振杆密实法是杂填土地基预加固处理的一项全新技术，鉴于国内外现有振杆密实法处理细粒土的机理研究不适用于杂填土，以模型试验作为研究方法，通过施工过程中不同深度土层的振动试验，研究了土层振动响应，确定了系统共振频率，研究了振动能传递与衰减规律；通过监测土体沉降，研究了频率对土体沉降演化的影响；通过颗粒分析试验，探究了刚度改变原因；通过施工过程中深层土压力监测，研究了频率对土体应力变化的影响。研究结果表明：杂填土系统共振频率在16~18 Hz之间；高频沉杆地表振动集中于垂向，深层土集中于水平向，低频留振地表振动以水平向为主，深层土以垂向为主，近共振放大效应显著，随着深度增加，振动能量衰减更快，加固范围减小。土体沉降主要发生于高频沉杆和低频留振阶段，且以低频留振为主；接近深层土共振频率留振可扩大土层沉降范围，缩短杂填土地基沉降用时，沉降变形区域达到应变变形区域的46%，可为杂填土振杆密实影响范围的确定提供参考；振杆密实杂填土地基导致地表颗粒重组，引起刚度变化出现分层现象，且随着深度增加此现象逐渐减弱。低频留振使深层土水平应力显著增加，18 Hz留振增长最大；深400 mm土层水平应力增长高于深200、600 mm土层。研究成果丰富和发展了振杆密实法加固杂填土地基机理。
• Select
  基于能量耗散的公路路基地震损伤机理与抗震韧性研究

  汤钧尧, 陈思宇, 张阳, 马涛, 黄晓明

  中国公路学报. 2025, 38(10): 197-212. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为明确公路路基在地震作用下的动力响应、损伤机理和失效模式，全面评价公路路基抗震性能，以泸定震区典型填方路基和半填半挖路基为研究对象，建立了路基振动台试验缩尺模型，分析了加速度和位移响应变化规律。建立了有限元非线性动力时程分析模型，揭示了能量耗散与路基损伤机理的内在联系，形成了基于永久沉降的路基损伤分级标准。提出了路基抗震韧性评价框架，并通过算例证明了框架的可行性。结果表明：半填半挖路基动力响应显著大于填方路基，二者呈现不同的失效模式；填方路基因自身强度不足而产生内部剪切破坏，表现为路基整体滑移和沉降；半填半挖路基填挖交界面因刚度差异和应力集中发生塑性破坏，填方区的“推挤-牵拉”作用在时序上依次主导了地震破坏的演化过程，引发路基内部塑性应变扩展并最终导致整体失稳；地震作用下的永久沉降与滞回耗能具有强相关性，基于永久沉降的损伤评价体系可有效应用于路基震害评估；当峰值地面加速度(PGA)小于0.20g时，路基出现轻微损伤，结构功能维持完好状态，路基仍处于高韧性范围；当PGA增加至0.40g时，路基震后功能出现明显下降，半填半挖路基震后功能降低至0.24，路基功能丧失，路基韧性指数降低至0.83。研究成果可优化抗震设计和修复策略，对保障公路系统正常运行,降低社会经济成本具有重要意义。
• Select
  冻融循环下黏土塑性应变及分数阶模型研究

  黄超, 张升, 张军辉, 童晨曦, 何忠明, 徐浩东, 赵伟

  中国公路学报. 2025, 38(10): 213-227. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  探讨路基黏土在长期冻融循环与交通荷载共同作用下的塑性应变演化特征及其理论建模，对于准确评估季冻区路基的服役寿命与沉降变形具有重要工程意义。通过开展系列静三轴与动三轴试验，系统研究了冻融循环次数与围压水平对黏土强度指标的影响规律，揭示了冻融损伤累积效应对黏土力学性能的削弱趋势，并进一步对塑性应变在不同状态的演化过程进行了定量分析。在此基础上，基于Kelvin(广义)模型，构建了一种可描述塑性应变安定、临界与破坏3种典型状态的分数阶损伤模型。该模型引入Abel黏壶以替代传统牛顿黏壶，同时耦合非定常黏塑性元件，从而有效捕捉应变发展的时序特性和非线性演化行为。研究结果表明：路基黏土的峰值强度、黏聚力和内摩擦角均随冻融循环次数的增加而减小，且衰减速率逐渐减小；塑性应变发展存在应力依赖性和冻融敏感性，即偏应力、冻融损伤是塑性应变的安定、临界、破坏状态转变的重要诱因；所建立的分数阶损伤模型能够很好地与各状态塑性应变曲线吻合，且随着分数阶阶数的增加，加速塑性应变的阶段占比逐渐提高，加速指数越大，加速塑性应变的加速速率也越高。研究可为季冻区路基土体的长期变形预测与塑性应变数值建模提供理论支撑与方法参考。
• Select
  数据驱动的渗蚀-动载作用下粗粒土强度预测

  张玲, 陈昀灏, 王文涛, 罗彪, 刘长捷, 谭景鹏

  中国公路学报. 2025, 38(10): 228-239. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  泥岩粗粒土路基的长期稳定性与其强度密切相关。为准确预测泥岩粗粒土在渗透侵蚀和循环荷载作用下的强度，开展了不同渗蚀程度泥岩粗粒土的动-静三轴试验，建立了包含300组数据的峰值强度数据库。基于该数据库，采用随机森林(RF)、门控循环单元(GRU)、K近邻算法(KNN)、反向传播神经网络(BPNN)、极端梯度提升(XGBoost)和高斯过程回归(GPR)等6种机器学习方法进行峰值强度预测，并以决定系数(R²)、均方误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、95%不确定区间(U₉₅)和加权均数差(WMD)为指标对模型进行综合评价。结果表明：渗蚀强度(p₀)、加载频率(f)、动态围压(σ_3c)、动偏应力(σ_d)加载循环次数(N)，以及静态围压(σ_3s)这6个因素是影响峰值强度(σ₁-σ₃)_max的主要因素；XGBoost模型预测精度高、不确定性低，被推荐为最优预测方法；灵敏度分析显示，渗蚀强度p₀对(σ₁-σ₃)_max的贡献最大(影响权重为30.28%)，其次是加载循环次数N(27.81%)和静态围压σ_3s(21.91%)；单调性分析表明，随着p₀、σ_d、f和N的增加，(σ₁-σ₃)_max普遍降低，其中，当p₀为0~40 kPa时，(σ₁-σ₃)_max降低不明显，表明此时粗颗粒主导了力学行为，渗蚀对强度影响较小。
• Select
  地基湿陷条件下路基体响应机制研究

  翁效林, 李泽杰, 王春力, 郭帅杰, 闫穆涵, 刘维正

  中国公路学报. 2025, 38(10): 240-254. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了探究湿陷性黄土地区路基在地基湿陷变形下的响应机制，采用数值模拟的方法研究了路基底湿陷性黄土地基在不同湿陷路径下的变形模式，并应用到大比尺沉降模型试验中。研究表明：地基湿陷条件下路基底地基变形模式较复杂，涵盖了线性、二次曲线、梯形、“S”形曲线等多种分布形式；同一厚度路基结构在典型的线性、曲线和梯形沉降模式下，路基体应力、变形呈递增趋势；路基体在未形成稳定土拱前，其内部的受拉区和核心区随沉降模式转换发生分布形态变化和位置转移，路基体的应力水平随路堤厚度增加而增加；3种沉降模式下的路基顶面变形水平呈现递增趋势，下路堤厚度分别为0、2、4 m时各组的最大变形量为10.32、12.52、2.25 mm；当路基体的下路堤厚度为4 m时，路基体内部形成稳定土拱，在不同沉降模式的边界扰动下，路基体在底部核心区与拱肋区之间因支承效应产生应力释放，应力水平降幅近60%，变形水平相较于未形成土拱的情况降幅达到80%以上。地基湿陷条件下路基体响应机制的研究对路基工程全寿命周期内的安全运营意义重大。
• Select
  动荷载效应下间隙级配土体渗蚀启动机理研究

  曹志刚, 汪子晗, 肖铮, 蔡袁强, 李光强

  中国公路学报. 2025, 38(10): 255-266. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  暴雨气候条件易在路基土体中引发强渗流与渗蚀作用，路基上部承受的交通动载往往会加剧路基渗蚀发展，造成的城市道路塌陷事故屡有发生。针对上述问题，基于计算流体动力学耦合离散单元法(CFD-DEM)，建立土体渗蚀数值分析模型，并通过固定时间步长更新阶梯型荷载变量算法,实现了渗蚀模型的动荷载加载；自主研发了一种动荷载与渗流耦合加载的可视化渗蚀试验平台，首次实现任意波形动载下的土体渗蚀可视化试验研究，分析了动荷载对土体内部稳定性与渗蚀发展规律的影响机理。研究发现：动荷载一方面对土骨架产生扰动，同时在土体中产生局部高孔压，加剧颗粒所受流体拖曳力，两者共同作用使土颗粒加速接近临界运动状态；动载效应下土体内部稳定性显著降低，渗蚀启动临界水头降低。随着动荷载频率增大，土骨架扰动与土体内部局部水力梯度波动加剧，土体发生内部渗蚀的临界水力梯度随动载频率的增加而呈指数降低。所提出的CFD-DEM动荷载模拟方法为路基渗蚀分析提供了有效手段，所发现的动载效应下路基渗蚀发展规律可为路基渗蚀病害评估与处治提供依据。
• Select
  水-力耦合下改良炭质泥岩变形与渗透特性研究

  曾铃, 刘羲, 张红日, 文伟, 唐静, 宋建平, 熊剑平, 陈镜丞, 李侑军, 王文光

  中国公路学报. 2025, 38(10): 267-278. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  红黏土、粉煤灰与瓜尔胶改良可提升炭质泥岩粗颗粒填料力学性能，降低其渗透性。利用自制水-力耦合装置，通过设置不同初始分形维数与轴向水压，对改良后的炭质泥岩(ICM)开展水-力耦合条件下的压缩试验，探究其应力-应变与渗透系数的变化规律；同时，开展无侧限抗压强度试验，分析其抗压性能；最后，通过扫描电镜从微观角度揭示改良机理，并利用灰色关联分析方法对ICM的力学特性与渗透特性影响因素进行综合评价。结果表明：相较于未改良炭质泥岩，ICM力学性能显著提高，且分形维数与轴向水压均同土体力学性能成负相关，分形维数与轴向水压越大，土样力学性能越差，压缩性越大；ICM内部颗粒间孔隙减小，自由水渗透作用减弱，使ICM的渗透系数显著减小，渗透系数随竖向应力的增大而单调减小，且分形维数与渗透系数成正相关；改良剂团聚体的黏结与摩擦效应使土样微观结构更加致密与稳定，ICM无侧限抗压强度大幅提高，增幅达345.45%，ICM抗压能力得到显著增强；分形维数与改良剂对炭质泥岩力学与渗透性能的影响最显著，灰色关联系数分别为0.73与0.65；路基填筑应严格控制分形维数在1.78~2.60之间，以保证填料级配的连续性，同时应进一步优化路基排水系统与防渗措施的设计，选用胶结能力与填充作用强的改良剂。
• Select
  冻融作用下建筑固废再生骨料细微孔隙演化及强度劣化特征

  杨涛, 肖源杰, 詹世远, 王恒, 何庆宇, 陈宇亮, 孟凡威

  中国公路学报. 2025, 38(10): 279-291. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为探究天然碎石和建筑固废中旧红砖与旧混凝土骨料在冻融循环作用下的细微孔隙演化及强度劣化特征，采用核磁共振扫描技术，获取不同冻融次数骨料的T₂曲线分布；基于多重分形理论对T₂曲线进行定量表征，结合室内单轴压缩试验测试3种骨料的抗压强度，探究3种骨料在不同冻融次数下细微孔隙多重分形参数与抗压强度间的关联规律。研究结果表明：冻融循环15次后，天然碎石、旧红砖和旧混凝土骨料的孔隙度分别上升0.1%～0.3%、1%～3.5%和1%～3%，天然碎石骨料的微孔占比增加3%～6%、大孔占比降低1%～5%，旧红砖骨料的大孔占比上升4%～8%、介孔和微孔变化不大，旧混凝土骨料的介孔占比增加2%～6%、微孔占比下降3%～8%；天然碎石、旧红砖和旧混凝土骨料的抗压强度分别降低7%、72%和31%；天然碎石骨料的抗压强度与其内部大孔和微孔占比相关性显著，旧混凝土骨料的抗压强度与其内部大孔和介孔占比相关性较高，而旧红砖抗压强度与其内部各孔径孔隙占比相关性较差；3种骨料内部细微孔隙分布呈显著多重分形特征，在低概率测量区域3种骨料多重分形维数值大小排序为旧红砖>天然碎石>旧混凝土，在高概率测量区域3种骨料多重分形维数值大小排序为旧混凝土>天然碎石>旧红砖；皮尔逊相关性计算结果表明，天然碎石和旧红砖骨料的多重分形指数与其抗压强度和孔隙度存在显著相关性，而旧混凝土骨料的该相关性较弱。
• Select
  不同前期降雨条件下地震诱发路基变形发展规律与失稳破坏机理研究

  徐佳伟, 蒋玮

  中国公路学报. 2025, 38(10): 292-304. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究降雨入渗作用影响下地震诱发路基变形的发展特性及失稳破坏过程，基于离心物理模型试验与有限元数值模拟方法，分析降雨后地震作用下路基动力响应特征、位移与应变发展规律以及失稳破坏特点。研究结果表明：前期降雨引起路基内部渗流发展和水分迁移，使得降雨后地震作用下路基动力响应更为显著且变形进一步发展；降雨结束后，路基内部渗流持续向坡脚方向发展，不同位置处土体饱和度发生改变，地震诱发路基变形规律与滑动特点受到前期降雨引起的水分迁移影响，当渗流引起路基坡脚附近土体湿化达到饱和时，地震作用下路基变形破坏最为明显；前期降雨总量与持时相同条件下，当降雨强度递减时，降雨初期雨水入渗速率较高，路基内部渗流发展加速，内部水分迁移加快，土体吸力值迅速减小且从非饱和状态向饱和状态转化，有效应力持续降低，地震作用下路基变形规模更大，失稳破坏形成的滑动面范围扩大；在相同地震荷载作用下，前期降雨强度递减条件下路基累积变形最为显著，其次为雨强恒定条件，雨强递增条件下路基累积变形最小。
交通工程
• Select
  基于分层时空框架的共享单车需求预测：LP-TFT模型与SHAP可解释分析

  李聪颖, 袁锴璐, 李静怡, 郑晓晶, 李坤, 何源

  中国公路学报. 2025, 38(10): 305-323. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为揭示共享单车系统需求演变规律，并明确不同因素对需求的影响，提出一种融合特征解耦与深度学习的集群-站点级分层时空预测框架。首先，基于站点间的关联性与相似性改进LP算法，构建站点集群划分模型，其中关联性通过空间距离与出行流量表征，相似性通过POI相似度与历史出行量相似度加权表征；引入借还不平衡差异指数评价聚类效果，以最小化借还不平衡差异指数为目标进行站点集群划分；在此基础上，分别建立基于TFT模型的集群级与站点级需求预测模型，并将集群级预测结果整合进站点级预测过程中；最后，运用SHAP方法解析不同因素对集群级与站点级共享单车需求的影响机制。研究结果表明：集群级需求预测过程中，小时特征对集群级需求的影响最显著，表现为夜间抑制、日间促进，气象因素呈现双向调节作用，在温度适中、气压较高、风速与湿度较低时对需求产生促进作用；站点级需求预测过程中，集群需求为核心影响因素，随着集群级结果的引入，站点级预测结果的决定系数R²由0.767 9提升至0.850 4，平均绝对误差MAE由1.215 2降至0.975 5，误差降低约19.73%;气象因素在站点层级展现出一定的独立影响趋势，如在部分低温、高湿或风速较大的情境下仍可能促进需求，表明站点级需求不仅依赖于集群需求的整体波动，还受站点周边环境的影响，具有一定独立性。研究构建了基于分层时空框架的共享单车需求预测方法，可为共享单车需求驱动因素识别与动态调度提供决策支持。
• Select
  基于轨迹几何特征的集卡拖车语义停留点识别方法及应用

  袁泉, 陈航, 杨超, 谢国松, 慕明

  中国公路学报. 2025, 38(10): 324-336. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对传统停留点识别方法对非标准化分类的POI(Points of Interest)数据和停驻时间依赖程度较高、可迁移性较差等弊端，提出了一种基于轨迹几何特征的语义停留点识别方法。通过充分利用轨迹自身所包含的有效信息，深入挖掘停留点附近子轨迹的重叠规律并进行量化，同时引入标准化分类的临时停留相关的POI数据，对语义停留点和临时停留点进行进一步的区分。在此基础上，利用企业级的订单数据对语义停留点识别结果进行出行目的标注并进一步构建识别效果评价指标，有效地解决了停留点识别结果验证过程中的主观性和复杂性问题。最后，以重型货车的分支——集卡拖车为研究对象，并基于某集装箱运输公司TMS(Transportation Management System)系统提供的集卡拖车轨迹数据和订单数据，对长三角业务地区开展实证研究。研究结果表明：商家地址匹配准确率为96.5%，语义停留点识别结果具有真实语义的比率为85.5%。与现有研究相比，所提方法的准确性得到了显著提升，为多源场景的大规模推广应用提供了可行性基础。研究结果反映了港口城市集疏运货运活动的空间分布特征及区域联系，并揭示了不同类型重型货车出行活动的异质性，可为城市管理者制定更加全面合理的货运政策提供支撑，并为货运企业管理车队、拓展增值业务提供依据。
• Select
  混合交通下骑行者与车辆交互行为识别方法

  吕超, 王俊斌, 崔格格, 刘昱沛, 孟相浩, 龚建伟

  中国公路学报. 2025, 38(10): 337-347. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.025

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在混合交通环境中，骑行者与车辆之间的交互行为对车辆的安全行驶至关重要，成为影响交通安全的关键因素之一。为了使车载高级驾驶辅助系统有效识别此类交互行为，提出一种基于图表示学习的交互行为识别方法。该方法融合了人员的骨架信息和非机动车关键信息，通过对骑行者的时空特征进行建模，并在此基础上引入车辆的关键信息，从而提取出骑行者与车辆之间的交互特征。针对不同复杂度的行为提出了不同的标签生成方法。对于简单且直接的基本交互行为，使用人工标注的方法生成行为标签，确保数据质量;而对于更复杂、多变的交互行为，采用基于图核的聚类算法自动生成行为标签，以处理那些难以通过人工方式准确归类的行为。基于骑行者时空图模型和交互行为标签构建了骑行者-车辆交互行为图模型数据集，通过基于图核的分类方法完成对交互行为的识别。为了验证该方法的有效性，进行了实车数据采集试验。在试验中，系统收集了大量骑行者与车辆交互行为的实际数据，并通过上述方法进行了行为识别。试验结果表明:该方法能够以99.65%的准确率识别出骑行者与车辆之间的多种交互行为。这一高精度的识别结果对提高智能驾驶系统的安全行驶性能具有重要的现实意义，可为智能车载系统的进一步提升提供理论基础和实践支持。
• Select
  作业区驾驶人限速响应行为分析与预警功效研究

  段克, 杭君宇, 李超, 黄岩, 闫学东, 刘东, 赵丹

  中国公路学报. 2025, 38(10): 348-361. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.026

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对作业区限速变化引发的交通安全问题，旨在利用车内语音预警来改善驾驶人的限速响应行为，提高路段的交通安全水平。选取双向四车道高速公路作为研究场景，设置道路设计速度为120 km·h^-1，作业区路段限速为80 km·h^-1；同时，考虑晴天和雾天2种视距条件，设置2种条件下的能见度分别为300、100 m。依托驾驶模拟仿真平台搭建测试场景，招募23名男性(职业驾驶人12名、普通驾驶人11名)和21名女性(职业驾驶人11名、普通驾驶人10名)参与并完成测试。同时分析减速起点位置、平均减速度、速度标准差、超速百分比和非舒适减速累计时长占比等行为指标。研究结果表明：相较于普通驾驶人，职业驾驶人的限速响应行为与高风险关联密切，表现为该群体倾向于采取较大的减速度，且非舒适减速累计时长更高；雾天虽会导致减速起点延后，但驾驶人通过保持较低的行驶速度和速度标准差，超速百分比反而低于晴天环境；预警信息可使减速起点提前，为驾驶人提供充足的准备时间，从而降低响应过程中的非舒适减速度占比时长和超速百分比，同时，预警还可使减速起点更加集中地分布在信息发布位置处，有利于交管部门精准开展防控工作。研究结果可为高速公路作业区路段的限速变化管理提供借鉴。
汽车与机械工程
• Select
  公路边坡骨架施工装备适应性分析与应用研究

  张新荣, 姚海林, 王瑜, 刘庆喜, 殷利建, 殷增辉, 冯坤鹏

  中国公路学报. 2025, 38(10): 362-373. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.027

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对新型公路边坡骨架施工装备在倾斜坡面完成轨迹化开槽、滑模施工任务时提出的运动性能需求问题，首先，通过对装备结构与工作原理的分析，提出以坡度、坡长等多方面适应性研究装备运动性能，结合施工任务特点选取适应性指标及运动参数，建立装备适应性评价体系。其次，以适应性评价指标为目标对装备进行运动学分析与仿真。运用改进D-H(Denavit-Hartenberg)参数法建立装备7自由度机械臂运动学模型，得到正运动学方程并求解，通过蒙特卡洛法仿真获得末端工作机构在初始、基准固定2种状态下的工作空间。利用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)建立装备的虚拟样机模型，对典型施工工况下整机运动状态进行仿真，在考虑施工坡面及各构件约束作用下，测量末端工作机构运动参数。最后，开展样机施工试验，在规定坡面条件下完成骨架施工，验证装备各项适应性。研究得到主臂理论最大倾角为-75.85°，末端工作机构沿坡面纵向理论移动范围为9 990 mm，在构件及坡面约束作用下末端工作机构纵向移动范围为8 424 mm、伸入坡面最大深度290 mm、最大回转半径2 375 mm。研究结果表明，装备具有良好的坡面坡度、坡长、骨架尺寸、形状适应性，其运动性能能够满足复杂施工任务需求。研究为斜坡环境下，具有多方向与大范围移动特性装备的运动学研究提供一种新的视角，研究成果有助于推动公路边坡骨架施工装备及同类装备的工程化应用。
• Select
  面向智能车的DFNN-RRT最优运动规划方法研究

  石钧仁, 唐英杰, 朴昌浩, 葛帅帅

  中国公路学报. 2025, 38(10): 374-385. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.028

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于采样的快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree， RRT)算法在面向智能车复杂障碍环境中进行运动规划时，普遍存在采样冗余、规划效率低及路径质量欠佳等问题。鉴于此，提出一种将深度学习与RRT算法相结合的DFNN-RRT最优运动规划方法。通过自动点云编码器实现复杂障碍物场景的拓扑特征提取与高维数据编码，将预处理后的环境点云数据嵌入到障碍物空间表征；将障碍空间特征与智能车起始位姿、目标位姿等状态空间变量进行多模态融合，构建时空联合输入表征以驱动规划网络训练。在前向传播过程中，网络通过渐进式优化生成具有目标导向性的知情采样样本；以规划点时间间隔为成本函数核心参数，量化路径生长过程的动态代价。同时构建后验预测状态与目标状态间的加权均方误差损失函数，通过梯度优化实现模型高效收敛。试验结果表明：损失率阈值为0.3时，全局最优解概率最高；5 Hz规划频率下，系统耗时最短；采样规模与计算耗时呈显著正相关。在相同环境配置下，DFNN-RRT在保持RRT算法概率完备性的同时，路径质量指标显著优化：相较于基准RRT算法，计算耗时、单位路径长度、路径曲率及采样密度分别优化38.5%，7.8%、42.85%和52.5%；横向对比偏置RRT、双向RRT时效提升27.1%和12.2%。通过仿真与实车测试验证，该方法在复杂障碍物场景下可稳定输出平滑轨迹，证明该方法具有时效性与可靠性优势。
• Select
  基于模式匹配注意力机制的车辆轨迹预测

  曹越, 上官伟, VISSER Arnoud, 陈俊杰, 柴琳果, 蔡伯根

  中国公路学报. 2025, 38(10): 386-401. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.029

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  轨迹预测可评估周围交通的潜在风险，为自动驾驶决策规划提供安全性保障。针对传统轨迹预测模型依赖人工标定空间交互数据的问题，提出了一种基于模式匹配注意力机制的车辆轨迹预测模型(PMA-LSTM)。首先对车辆历史数据进行预处理，打包为训练批次并构建周围车辆交互关系索引表。随后，利用长短时记忆网络(LSTM)提取时序特征，进一步结合车辆运动学特征以提升模型性能。建立包含可训练参数的预设模式，自学习每种模式对于自我车辆的潜在影响，通过径向基函数实现不同数量的周围车辆对特定模式的注意力匹配，利用卷积网络深层挖掘空间交互特征。最后，通过循环递归解码器模块实现轨迹多模态输出，构建考虑多模态的时空风险势场，形成规划模块的中安全约束，并辅助最优轨迹决策。为验证所提算法有效性，基于真实数据集NGSIM和采集的仿真数据集CARLASIM进行训练，并将模型在以真实基图构建的CARLA-SUMO协同仿真平台上进行实时交互性测试验证与案例分析。测试结果表明：PMA-LSTM在均方根误差(RMSE)、负对数似然误差(NLL)、最终位移误差(FDE)上均领先于其他模型，在5 s预测时间上对比CS-LSTM(M)分别降低了11.4%、9.2%、14.1%，多模态输出比单模态输出在负对数似然误差上下降16.06%。提出的基于模式注意力的轨迹预测算法预测精度更高、意图识别更准、更符合实际规划需求，可为自动驾驶最优轨迹规划提供可靠、安全的技术支撑。
• Select
  考虑胎路附着极限的智能汽车双层路径规划

  叶佳, 陈浩, 张志飞, 谭侃伦, 夏小均, 杨励

  中国公路学报. 2025, 38(10): 402-416. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2025.10.030

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  路径规划是智能汽车的核心技术之一，而在避障场景下的路径规划对智能汽车的行驶安全性与稳定性提出了更为严苛的要求。针对智能汽车避障场景，提出一种双层结构并考虑胎路附着极限的路径规划方法。在上层预规划中设计了一种改进快速搜索随机树(Improved Rapidly-exploring Random Tree, IRRT)算法，根据纵向车速自适应调整随机树的扩展步长，以兼顾搜索效率与路径精度；随后针对采样点扩展角度施加胎路附着极限的约束，并在此约束范围内进行随机采样，在预规划层面提升路径的合理性；结合人工势场法，构建采样点引力势场、目标点引力势场以及道路边界斥力势场，从而修正随机采样点的位置，提高搜索效率。为改善路径平滑度并进一步确保车辆稳定性，在下层重规划中利用非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predictive Control, NMPC)建立车辆平面运动模型与胎路附着极限约束，对预测时域内的预规划路径进行二次优化，生成重规划路径。最后，基于CarSim/Simulink联合仿真平台以及硬件在环测试平台验证所提算法在静态与动态避障场景下的有效性。研究结果表明，预规划中提出的IRRT算法相较于经典RRT^*算法在搜索效率、路径合理性及车辆稳定性方面具有优势。与单层IRRT和传统NMPC方法相比，IRRT-NMPC双层路径规划方法在避障过程中能够在满足实时性要求的同时进一步确保车辆不会超出胎路附着极限，提升了车辆的稳定性和安全性。