基于同伦摄动法的非玻尔兹曼孔隙介质水流运动规律

水在孔隙介质中运动时,采用传统的Richards方程进行分析,在使用玻尔兹曼变换的情况下,大部分模拟结果与试验结果不符。对此,根据已有成果修正了广义的Richards方程,并使用同伦摄动法得到了广义Richards方程的近似解析解。最终通过与实测数据对比,发现解析解取到四阶表达式时可取得良好的拟合效果,且同伦摄动法计算结果与数值计算结果相近。另外,利用同伦摄动法求得的解析解可适用于玻尔兹曼变换系数0a2的所有情况,进一步验证了同伦摄动法求解Richards方程的可行性。     

香水河挡潮闸整治优化方案选择及其水力特性分析

为模拟分析香水河挡潮闸不同方案下的水力特性,在正交贴体曲线坐标下建立平面二维水动力数学模型,并用原方案的物理模型试验资料验证了所建模型的准确性,分析挡潮闸上下游流速分布的均匀性及关于闸轴线的对称性,由于数值模拟结果显示直接整治天然河道地形的原方案整治效果较差,进而提出优化方案,并将原方案与优化方案数值模拟结果进行对比分析。结果表明,优化方案对闸上下游流速分布改善较为明显,有利于挡潮闸的调度运行。     

基于PSO_GM_MC的某混凝土双曲拱坝监控模型

大坝位移的准确预测对大坝安全监控具有重要意义。针对传统的GM(1,1)模型在大坝位移监控中存在预测误差较大的问题,利用粒子群优化算法(PSO)对背景值权重参数寻优重构,借助马尔科夫链(MC)实现残差优化,建立了大坝位移的PSO_GM_MC监控模型。实例分析表明,PSO_GM_MC监控模型与传统灰色模型GM(1,1)相比,在大坝位移预测精度上有较大提高,可用于大坝位移的安全监控。     

1960~2013年云南省降水时空变化特征分析

鉴于分析云南省降水时空变化特征对该地区旱涝灾害预警和水文模型研究具有重要意义,基于云南省29个气象站点1960~2013年的逐日降水资料,采用滑动平均、线性倾向估计、Mann Kendall突变检验、滑动t检验和普通克里格插值等方法分析了该地区降水变化特征、降水变化趋势及空间分布情况。结果表明,年际降水量以7.7 mm/10a的幅度逐渐减少,在2008年发生突变;空间分布不均,整体由东北向西南呈带状递增分布,并形成2个孤岛状的降水集中区。夏、秋、冬三季降水量均逐渐减少,春季增加;季突变时间存在差异性;夏、秋两季空间分布情况与年际类似,春季自南向北逐渐减少,冬季自中部分别向东南和西北呈带状递增分布,同时还具有自南向北呈带状递减分布的特征。     

顺坡渗流联合坡面加载的坡积土模型试验分析

针对常规土工模型试验只能满足几何相似而不能满足应力相似的问题,提出了利用顺坡渗流力和坡面法向加载产生的法向应力以满足坡积土模型试验中自重应力相似的一种模型试验方法。对于很小厚度的坡积土模型,通过施加顺坡向渗流力满足切向应力的近似等效,施加垂直坡面荷载实现法向附加应力的近似等效,从而通过切向和法向应力的叠加来满足坡积土模型和现场原型边坡的自重应力相似。通过数值分析比较了厚为30 cm坡积土模型与厚为3 m坡积土原型。计算结果表明模型和原型的应力相似;模型和原型中的最大剪应变和剪应力水平在坡积体中的分布情况相似,数值误差在10%以内;数值分析结果验证了所建议方法的合理性和可行性。     

某电站深孔泄洪洞进口边坡锚固优化分析

以大型岩土工程数值分析软件(ADINA)为研究手段,基于卸荷岩体力学的理论和方法,对某电站深孔泄洪洞进口边坡进行了开挖卸荷分析。基于此,重点分析不同加固角度对边坡的加固效果,同时也分析了不同锚固力作用下边坡的加固效果,结果表明加固角度为俯角20°时效果最优;锚固力越大,边坡变形越小。考虑到成本控制,采用2 000 kN的预应力锚索。再者,开挖边坡直立坡段处修建有弧形闸门用于泄水,故着重分析此处的加固方案,以保证闸门的正常运行,结果显示锚固力对加固效果有直接影响。研究成果对设计采用锚索加固的高陡边坡工程具有一定的借鉴作用。     

长江沙市段断面面积对水沙变异的滞后响应研究

通过长江中游沙市站的实测水沙、断面资料的分析表明,沙市站河槽形态的调整对水沙变异存在一定滞后性。为了研究沙市河段河床演变的滞后响应规律,从3个方面对适用于黄河流域的河床演变滞后响应模型进行改进:①以沙市站多年平均枯水位下的断面面积作为滞后响应模型的特征变量;②引入“年组合流量”概念;③在模型迭代公式中使用分段函数,从而得到适用于沙市河段的河床演变滞后响应模型。利用模型迭代公式进行计算,结果表明改进后的河床演变滞后响应模型计算精度R²处于0.7~0.8之间,可以很好地描述沙市站河槽形态的调整规律。     

土工离心模型试验位移测量中的图像校正

在拍摄角度不佳或成像元件存在缺陷的情况下,试验模型在图像中的位置会产生倾斜失真或者畸变误差,从而影响摄影位移测量的精度。为了降低图像失真以及畸变对测量的影响,根据透视原理,对物像二维坐标关系进行了推导,同时引入图像畸变误差,建立了一种图像校正方法。通过对标准网格进行摄影测量,标定了数码相机的内参数,验证了校正方法可以达到2‰的测量精度。并将校正方法应用于离心模型试验的图像校正和位移测量,结果表明校正后的坐标误差在1 mm以内,对本次位移测量的影响<5%。     

隧洞围岩的等效弹性抗力系数及其影响因素研究

基于无限体中圆形隧洞的弹性解,结合卸荷扰动区与深部未扰动区的位移公式,推导洞室开挖卸荷区围岩的等效弹性抗力系数表达式,并通过算例对比分析,验证其合理性。研究结果表明围岩的等效弹性抗力系数与扰动区岩体弹性模量呈非线性关系,扰动区岩体质量弱化,弹性模量降低,泊松比增大,扰动区围岩的刚度和侧向约束能力降低,围岩的等效弹性抗力系数随之减小;相同开挖半径下,扰动区范围的扩大直接降低围岩承载能力,围岩的弹性抗力系数减小;在扰动区厚度一定的情况下,开挖半径越大,等效弹性抗力系数越小。说明隧洞围岩稳定是扰动区与深部未扰动围岩共同作用的结果,仅采用扰动区岩体参数计算围岩弹性抗力系数会过高地估算围岩的分载能力,采用围岩等效弹性抗力系数评价围岩承载能力更加合理。     

粒子群算法优化BP在降雨空间插值中的应用

为更好地表达降雨量的空间分布,将粒子群算法(PSO)优化后的反向传输(BP)神经网络分别运用于三峡区间流域日、月和年降雨量的空间插值中,并与单纯BP神经网络和克里金的插值效果作对比。研究结果表明:在日和年的时间尺度上,PSO-BP插值性能较BP有明显改善,且优于克里金的插值效果;在月时间尺度上,PSO-BP插值效果与BP接近且优于克里金。因此,PSO-BP能较好地揭示降雨量在空间的分布规律,也具备在不同时间尺度上对降雨量进行空间插值的能力,是一种较优的降雨空间插值方法。