岩土体的非均质性及力学参数的条件模拟赋值

根据工程岩土体通常为非均质体，其力学参数具有空间变异二重性，应看成是空间随机场这一事实，对工程岩土体经过分级分区后，各分区岩土力学参数随机场的空间变异性分析以及岩土工程有限元计算中单元体力学参数的条件模拟赋值作了探讨。应用条件模拟法对单元体力学参数进行赋值不仅能同时考虑到岩土力学参数随机场所具有的空间变异二重性特征，而且比克立格法能更真实地再现岩土力学参数随机场所具有的离散性和波动性。     

基于遗传神经网络的岩土参数优化反分析

由于地下工程岩土力学参数的复杂性,在实际工程设计和施工中,要想得到比较准确的岩土力学参数是比较困难的,而岩土参数对地下工程的设计和施工的成败具有很重要的意义。本文利用遗传神经网络优化算法结合数值模拟试验对地下工程岩土力学参数进行优化反分析,并取得了良好的效果。     

岩土数值模拟：方法论的思考

从地球系统科学的角度，通过地学、力学等多学科交叉，评述岩土数值模拟发展的内在历程，做了方法论意义上的思考，认为当前4种研究特点可代表岩土数值模拟的近期发展方向，并提出可靠度理论与力学数值模拟技术相结合是解决当今岩土工程问题的最主要的研究方法和发展方向。     

随机模糊统计在岩体力学参数取值中的应用研究

采用随机模糊统计理论处理岩土体物理力学测试参数,把岩土体参数定义为含有两种不确定性的随机模糊变量,将岩土体固有的不确定性和取样测试过程中的误差用随机和模糊不确定性来表达。从而更加合理地反映岩土材料的固有力学特性,为在工程实践中的应用奠定了基础。     

岩土力学参数随机场的空间变异性分析及单元体力学参数赋 …

岩土类力学介质通常为非均质体，其力学参数具有空间变异性，宜将它们随机场加以研究。应用地质统计学方法对岩土力学参数随机场的空间变异性作了分析以及有际元单元体的力学参数赋值作了探讨。     

岩土材料弹性力学模型与计算方法

 岩土材料内摩擦性质是岩土的基本力学性质之一,无论岩土处于何种受力状态,都应考虑岩土体的内摩擦力。然而,至今只有岩土极限分析与塑性力学中考虑岩土体的内摩擦力,而在弹性理论与能量理论等诸方面均未体现。岩土体无论是处于塑性状态还是弹性状态,都存在着内摩擦力,为此建立岩土材料弹性力学的摩擦体力学单元。基于土体试验提出黏聚力先发挥,摩擦力随变形逐渐发挥,并假设摩擦因数与应变成正比,由此确定摩擦力的计算,最后仿效线弹性力学计算方法,但此时摩擦体的剪切模量G已非常数,从而形成摩擦体的非线性弹性力学计算方法。算例表明,按该方法计算出的弹性地基上的位移和剪应力小于传统方法计算出的位移和应力值,这比较符合实际情况,表明采用摩擦体力学单元对岩土材料是合适的。     

岩土材料固有各向异性的模拟

给出了岩土材料的一种各向异性模型，并用一个各向异性参数来描述岩土材料的固有各向异性。各向异性参数、单轴抗压强度和单轴抗拉强度是分布函数，其分布可以用微结构张量和加载方向表示。建立了一个既能描述岩土材料的固有各向异性又能反映开裂和屈服2种破坏模式的破坏准则。数值模拟结果表明，该模型能有效地描述岩土材料的固有各向异性。     

岩土细观介质空间分布数字表述和相关力学数值 分析的方法、应用和进展

介绍和总结近十多年来研究实际岩土细观介质空间分布的方法，以及基于实际细观介质空间分布数学表述而建立的力学数值计算网格自动生成的方法和应用，该项研究可为解决岩土力学主流方法常遇到的岩土模型与参数给小准和本构关系模型种类繁多这两个重要问题提供可行途径。该可行途径主要包括采用数字图像技术来对岩土材料内部细观不同介质的空间分布进行精确测量和数值表述以及采用相应的数值计算方法。研究结果表明，数字图像技术可以用来准确量测和表述岩土内部各种介质的实际空间分布，这些空间分和数据可以用来建立岩土内部不同细观介质的空间分布和相应数值计算网格，并通过与现有的数值计算方法如有限元法或有限差分法相结合来实现考虑真实岩土材料不同种细观介质及其空间分布的力学数值分析和预测。进一步探讨如何应用该方法来建立微观-细观-宏观不同尺度耦合的真实岩土力学分析和预测方法与理论。SCI论文检索结果表明，所提出的方法和途径是岩土力学相关研究和探索的最新进展。     

岩土介质应变局部化问题的广义塑性梯度理论研究

进一步探索岩土介质的强度与变形机制，就必然要深入分析其细观变形和破坏性态。大量试验表明，由于试样的微细观层面上的不均匀性的影响，试样在破坏时常常出现狭窄带状高应变梯度区的应变局部化现象。研究应变局部化问题实质上是研究岩土工程的基本科学问题——岩土介质的一种真实破坏过程。基于传统连续介质力学的应变梯度理论难以反映岩土介质最基本的力学性质，如果能将广义塑性力学同应变梯度理论结合志来，应该能够得到一些新的启迪。 通过对宏观试验结果和CT试验结果的分析，提出一种可包含局部化变形的相当小而非无穷小的研究基元——塑性梯度体元，基于塑性梯度体元分析了应变局部化启动机制；建立起塑性应变的微分表达式后，随着硬（软）化模量从正值变为负值，变形模式将由均匀变形模式变为局部化变形模式。 进而，基于广义塑性力学的双屈服面模型和对塑性梯度体元的分析，构造由梯度依赖的双屈服面得到的塑性剪切应变和塑性体积应变的微分方程表达式，从而建立广义塑性梯度模型的理论框架，使其在反映岩土介质的基本力学性质的同时，也能反映介质的应变局部化特征，给出一种可能的梯度依赖的双屈服面的形式。阐述广义塑性梯度模型模拟局部化变形模式的机制。提出模型各个参数，尤其是其中局部化参数的物理意义和通过宏观可测量的物理量结合数值分析反推材料局部化参数的途径。 然后，在将位移进行离散的同时，也通过构造的C连续性的插值函数将塑性乘子在空间离散，得到一组以节点位移向量和节点塑性乘子向量为基本未知量的非线性方程组，从而建立广义塑性梯度模型的数值模型，给出了相应的边界条件处理方法和数值算法。 最后，编制二维FORTRAN90数值分析程序和VB后处理程序，并给出数值算例。算例显示塑性应变局限于局部处发生和急剧发展的过程；塑性剪切应变和塑性体积应变进入局部化变形模式后都主要集中在局部化带内，反映出岩土在一定条件下的剪胀机制；避免了病态的网格敏感性；且局部化带宽度受局部化参数影响。     

高速公路岩土边坡支护结构力学特性

在高速公路岩土边坡支护结构力学分析过程中,须对岩土边坡支护结构的振动力学进行有效计算,准确测量出相关的数值并了解数值的含义.从支护力学模型、地震因素等方面进行考虑,观察支护周围的变形受损情况;考量纵波与横波之间的传播阻尼,获取地震动力响应因素,计算出整体的力学参数.     

Real-Time Forecasting of Building Fire Growth and Smoke Transport via Ensemble Kalman Filter

Forecasting building fire growth and smoke dispersion is a challenging task but can provide early warnings to first responders and building occupants and thus significantly benefit active building fire protection. Although existent computer simulation models may provide acceptable estimations of smoke temperature and quantity, most simulations are still not able to achieve real-time forecast of building fire due to high computational requirements, and/or simulation accuracy subject to users’ inputs. This paper investigates one of the possibilities of using ensemble Kalman filter (EnKF), a statistical method utilizing the real-time sensor data from thermocouple trees in each room, to estimate the spread of an accidental building fire and further forecast smoke dispersion in real time. A general approach to forecasting building fire and smoke is outlined and demonstrated by a 1:5 scaled compartment fire experiment using a 1.0 kW to 2.8 kW propane burner as fire source. The results indicate that the EnKF method is able to forecast smoke transport in a multi-room building fire using 40 ensemble members and provide noticeable accuracy and lead time. Unlike other methods that directly use measurement data as model inputs, the developed model is able to statistically update model parameters to maintain the forecasting accuracy in real time. The results obtained from the model can be potentially applied to assist mechanical smoke removal, emergency evacuation and firefighting.     

Model-based predictive control of office window shades

In the automation of interior window shading devices, a control system that relies on a prediction of environmental conditions and a building's thermal response can provide savings to space-conditioning loads beyond what can be achieved using a reactive approach. The development of these control strategies can be difficult because of the uniqueness of each building. A simplified model-based predictive control (MPC) method for window shades is proposed. To this end, a control-oriented model representing the heat transfer problem in a perimeter office space was developed. The parameters of the model were estimated using the ensemble Kalman filter (EnKF). The energy-savings potential of the EnKF-based MPC approach for window shades was investigated using EnergyPlus simulations. This was accomplished by implementing the control-oriented model into the energy management system application of EnergyPlus. Simulations were conducted to assess the energy saving potential of using the EnKF-based MPC for roller blinds in a south-facing perimeter office space in Ottawa, Canada. The simulation-based results indicate the potential for about 35% reduction in electricity usage for space conditioning over manually operated interior roller blinds.     

地下矿山开采系统的岩石力学优化方法及其应用

本文把地下矿山开采作为一项系统工程来看待,遵循系统工程学的方法和步骤,通过对矿山开采的一般工艺与力学过程的分析,讨论矿山开采系统的岩石力学优化问题;然后以开采过程的数值模拟和数理统计学为基础,提出其优化方法与步骤,并简要介绍为此目的而开发的计算机程序;最后以华北某地下矿山为例,给出了上述方法和程序的实际应用。     

基于拉丁方理论的地质力学模型试验设计

拉丁方(Latin Square)设计是一种优良的科学研究方法,可以由较少的试验数据获得较多的科学信息。以拉丁方试验设计理论为基础,对地质力学模型试验进行研究。介绍了拉丁方阵在地质力学模型试验中的应用,并引入一种编制试验计划的方法,同时提供了使用此类方法设计试验时,处理与检验试验结果的依据。最后,用一个算例详述了使用拉丁方阵法设计试验的具体操作步骤,检验了该方法的准确性。拉丁方阵在试验设计中具有简便、实用的优点,对地质力学模型试验具有一定应用价值。     

PPP项目资产证券化的约束条件探析

随着 2016 年发改委 2698 号文下发，具有拓宽融资渠道、完善退出机制、盘活存量资产等作用的 PPP 项目资产证券化开始兴起，目前已有多单产品成功发行。约束条件设置的本质是为了筛选 PPP 项目，降低资产支持专项计划风险，以保证现金流的持续、稳定且可预测，从而筛选出合格产品供投资者选择。通过文献综述和案例分析研究了 PPP 项目资产证券化的研究现状和落地情况，归纳梳理了不同文件中的约束条件，得到了较为清晰的约束体系，指出了现有规定及成功发行的案例中需进一步规范完善的问题，认为在当前理论与实践结合阶段仍需以积极的态度、稳健的步伐推进 PPP 项目资产证券化。     

Geomechanical modeling of CO_2 geological storage:A review

This paper focuses on the progress in geomechanical modeling associated with carbon dioxide(CO_2)geological storage.The detailed review of some geomechanical aspects,including numerical methods,stress analysis,ground deformation,fault reactivation,induced seismicity and crack propagation,is presented.It is indicated that although all the processes involved are not fully understood,integration of all available data,such as ground survey,geological conditions,microseismicity and ground level deformation,has led to many new insights into the rock mechanical response to CO_2 injection.The review also shows that in geomechanical modeling,continuum modeling methods are predominant compared with discontinuum methods.It is recommended to develop continuum-discontinuum numerical methods since they are more convenient for geomechanical modeling of CO_2 geological storage,especially for fracture propagation simulation.The Mohr-Coulomb criterion is widely used in prediction of rock mass mechanical behavior.It would be better to use a criterion considering the effect of the intermediate principal stress on rock mechanical behavior,especially for the stability analysis of deeply seated rock engineering.Some challenges related to geomechanical modeling of CO_2 geological storage are also discussed.     

地质力学磁力模型试验相似材料磁力特性研究

 地质力学磁力模型试验是利用电磁力(场)模拟重力(场)的原理来研究地质力学工程问题的试验方法。在模型中,时间t、几何尺度l缩小n倍、重力加速度g扩大n倍,而材料的其他基本物理力学参数的相似比均为1,从理论上说可以采用原型材料进行地质力学磁力模型试验,这在模型试验的操作上十分方便。磁性材料的磁力特性是磁力模型试验方法的关键。磁粉、土体、水在电磁场中表现出不同的电磁和磁力特性。磁粉材料的电磁特性由磁回滞曲线表示。磁性材料在电磁场中的磁力与磁场强度的梯度成正比。A–200磁粉在磁感应强度为563.2 mT,磁粉含量为40%时的最大磁力倍数为20.92,并发生于第二次加磁;C–180磁粉在磁感应强度为569.6 mT,磁粉含量为30%时的最大磁力倍数为23.94,也发生于第二次加磁,这2种磁粉均可考虑作为磁力模型试验的模型材料。     

An Integrated Fuzzy Control System for Structural Vibration

Abstract:   Recently, numerous studies of structural control systems of civil structures and infrastructure have been carried out. To develop structural control systems, it is necessary to consider their special features such as complexity, uncertainty, and size. To consider these features, fuzzy theory has been applied to structural control systems. This study proposes an integrated fuzzy active control system based on fuzzy ensemble learning. It combines several fuzzy active control systems and improves structural vibrations caused by earthquakes. The proposed method includes two fuzzy active control systems, a fuzzy ensemble system, and a gating network. In this study, two fuzzy active control systems are constructed by applying particle–swarm optimization. The fuzzy ensemble system assigns a performance grade to each fuzzy active control system according to control effects from input patterns. The gating network determines the final control force based on the weight of their performance grade. By introducing fuzzy ensemble learning, the structural response is reduced more than when the response is controlled by individual fuzzy active control systems.     

Bayesian methodology for updating geomechanical parameters and uncertainty quantification

A generic framework for the updating geomechanical parameters is presented. It is based on Bayesian probabilities, and considers several levels of uncertainty. It allows one to properly update the probability distribution function of a given parameter when new data are available. This framework is applied to the case of deformability modulus updating in a large underground structure. Two different approaches were tested in terms of initial knowledge about the parameter, namely no knowledge, and a prior distribution of the parameter based on geological/geotechnical data and application of analytical solutions based on the empirical classification systems. The updating was carried out using the framework together with the results of high quality in situ tests. The Bayesian framework was shown to be a mathematically valid way to deal with the problem of the geomechanical parameter updating and of uncertainty reduction related to the parameter's real value.     

在开挖与超载过程中锚固洞室 锚索预应力变化特征

 通过地质力学模型试验方法，研究洞室在开挖与超载过程中自由式锚索和全长黏结式锚索的预应力变化特征。给出锚固洞室在开挖与超载过程中锚索预应力变化的展开图，并给出锚固洞室中锚索预应力的变化特征：在洞室开挖过程中，两种锚索的预应力都普遍减小，但自由式锚索减小的较少(15%左右)，全长黏结式锚索减小的较大(20%左右)，减小的幅度平均为15%～22%。不同部位的单根锚索，其预应力减小的数值大小及所对应的部位都具有很强的随机性。在洞室超载过程中，锚索预应力普遍增加，增加较大的部位与侧压系数N有关，在N＜1时主要是洞室两侧拱脚部位增加较大，拱顶和地板部位增加较小。无论是开挖过程中锚索预应力的减小，还是超载过程中锚索预应力的增加，都是锚索初始预应力较小的，锚索预应力相对改变量较大；否则则较小。因此，在确定锚索超张拉比值时，对不同吨位的锚索应取不同的比值。对吨位较大的应取较小值，对吨位较小的应取较大值。对锚固工程设计和现场施工具有重要参考价值。