基于灰色关联分析的岩爆预测方法研究

锦屏辅助洞是锦屏一级、二级水电站前期工程的关键施工项目，因其地下埋深较大，地应力较高，具备岩爆发生的必要条件，为避免和减少岩爆造成的损失，采用灰色系统的灰色关联分析理论，开展了锦屏二级水电站辅助洞的岩爆预测预报研究。选取影响岩爆的一些主要因素：最大主应力、单轴抗压强度、点荷载强度、完整性系数和弹性能指数进行岩爆预测分析，所得结果与实际工程情况基本一致，说明了基于灰色关联分析岩爆预测方法的合理性。     

软土弹塑性损伤有限元分析

目的从损伤力学的角度，对传统的剑桥模型进行修正．方法通过建立一种土体损伤演化本构模型，研究常见的中心差分、Galerkin差分和全隐式差分等3种格式对Biot固结损伤有限元分析的影响变化规律．结果3种差分格式对利用Biot固结损伤有限元计算路基沉降和孔压时的影响很小，得到的解答基本一致；但Crank—Nicholson差分、Galerkin差分和全隐式差分等这三种积分常数在影响材料损伤发展方面不同，Crank—Nicholson差分影响最小，而全隐式差分影响最大；在影响材料硬化率方面，影响规律与损伤发展影响规律正好相反，即Crank—Nicholson差分影响最大，而全隐式差分影响最小．结论修正后的模型对于解决包含此类问题的工程难题具有一定的参考价值．     

滑坡-碎屑流冲切铲刮效应的颗粒离散元模拟

滑坡-碎屑流运动沿程冲切铲刮作用对滑坡运动性态(如速度、体积、物质组成等)具有重要影响,如何更好的进行模拟是滑坡动力过程分析的重要技术难题。在室内滑坡-碎屑流物理模型试验的基础上,采用三维颗粒流程序(PFC3D)对滑坡-碎屑流运动过程中对松散基底物质的冲切铲刮效应进行数值模拟,重点分析滑坡方量和滑落高度、基底厚度和强度以及地形坡度等因素的影响。结果表明:随着滑坡方量与滑落高度的增大,铲刮能量增加、铲刮作用时间延长,从而增强了铲刮效应;基底厚度的减小与地形坡度的增加均会引起基底物质稳定性降低,从而在同等条件下更易于被冲切铲刮;颗粒离散元方法是滑坡运动模拟分析的一种有效手段,模拟结果对于更好的理解滑坡运动冲切铲刮效应具有重要意义。     

堰塞湖风险评估快速检测与应急抢险技术和装备研发研究构想与成果展望

我国堰塞湖灾害发生频率高、分布范围广、受灾群众多、经济损失大,提升堰塞湖灾害防灾减灾救灾能力是国家重大需求。目前,我国堰塞湖风险快速评估与应急抢险技术和装备研究尚处于起步和探索阶段：在理论方面对堰塞坝成生机制及溃决机理尚认识不清；在技术方面目前已有的堰塞湖风险快速评估方法及应急处置装备尚不能满足堰塞湖高效应急抢险的需求。针对堰塞湖风险快速评估与应急处置这一国家重大需求,拟运用现代地质学、水沙动力学与信息学等多学科综合交叉与融合的手段,旨在解决“基于岸坡地质和运动过程分析的堰塞体形成机理、不同结构及变化环境下的堰塞体溃决机理”两大科学问题,突破“堰塞湖多源信息快速感知与动态识别和结构探测技术、基于携砂水流的堰塞体溃决过程模拟技术、考虑结构形态要素的堰塞湖致灾风险评估技术、堰塞湖高效排水疏通及堰塞体流道控制技术”四大关键技术,形成完善的堰塞湖风险评估体系及应急抢险成套技术和装备。通过开展堰塞体形成与溃决机理及溃决过程、多源信息快速感知与探测、险情应急监控与预警、致灾风险评估、高风险堰塞湖应急处置技术及应急抢险关键装备研发等六个方面的系统研究工作,破解堰塞湖成生及溃决难题,构建堰塞湖风险评估理论体系,最终形成成套堰塞湖应急处置技术和装备并进行示范应用,以期通过协作攻关研究进而提升我国堰塞湖应急处置与抢险水平并为保障人民生命财产安全提供科技支撑。     

爆破地震波的能量衰减规律研究

爆破地震对建筑物的影响实质上是一种能量的传递与转化过程,从爆破振动控制的方面考虑,了解爆破地震波传播过程中的衰减特性,才能对建筑物受影响程度做出必要而又相对准确的估计.基于地震学相关理论,研究爆破地震波的能量衰减规律,表明峰值能量随距离的衰减系数同振速衰减系数呈2倍关系,对于同一场次的爆破而言,爆破地震的总能量同峰值振速的平方近似成正比例.针对实例工程的分析结果印证理论推导的正确性.实例分析同时表明,爆破地震的能量衰减是以米计的,这一点有别于天然地震.在运用天然地震方法处理爆破地震时应该注意到这一区别.     

基于烦恼率模型的爆破振动舒适性评价方法

随着水利、铁路、公路和城市建设等工程越来越多，邻近人群聚居区的爆破作业也越来越多，由爆破作业诱发的爆破地震效应导致的居民的抱怨、投诉和民事纠纷越来越多。爆破作业产生的振动会对临近建筑物的舒适性造成影响，由此引起居民的烦恼效应、惊扰效应和对建筑物破坏的担忧。利用建立在心理物理学方法上的烦恼率计算方法来定量评价爆破振动舒适度问题，针对目前实践中大多是开展爆破质点振动速度历程监测而非加速度监测，给出了一种基于爆破振动速度推求加速度的四点向前差分方法。根据人体对不同方向、不同频率范围和振动持续时间爆破振动的敏感程度不同，对振动加速度按不同方向进行频率计权与时间计权以获得计权均方根加速度，再计算3个方向的折算总计权均方根加速度并应用于烦恼率模型。结合某水电工程基坑爆破开挖工程，获得了39组爆破质点振动速度监测数据和舒适性调查数据。通过对比分析，39次试验中居民没有明显反应的场次有23场，对应最大烦恼率上限约为0.06；居民有反应的场次共有11次，对应烦恼率值范围约为0.077~0.164；居民出现激烈反应的场次共有5次，烦恼率值约为0.17~0.31。综合爆破振动的特点，建议以烦恼率不大于0.07作为设计爆破方案的依据和控制标准，可有效减少居民对爆破振动的抱怨和投诉。     

锦屏一级水电站左岸高边坡施工动态仿真模拟

依托锦屏一级水电站左岸高边坡开挖,选取典型计算剖面,利用二维有限元模型,从边坡应力变化、位移变化等方面进行了高边坡施工过程的动态仿真模拟。结果表明:卸荷效应随着开挖进度愈发明显。开挖完成后,部分断层上盘岩体的变形明显比下盘岩体要大。这表明这些断层有微小的错动变形,在多处裂缝、断层等部位出现局部的塑性屈服。     

基于物理模拟的堰塞湖溢流溃决机理

受持续来流影响，在大江大河内形成的堰塞湖极易在数十天甚至数天内漫顶溢流溃决，引发非常态溃决洪水，严重威胁下游沿岸地区人民群众生命财产安全。堰塞湖溃口坍塌变形发展迅速、现场观测难度大，当前普遍难以实地观测堰塞湖溃口形态变化及水力学参数，至今未能获取溃口坍塌发展的真实数据。针对堰塞湖溃决洪水威胁及溃决机理不明等难题，基于堰塞湖溃决过程现场观察及历史堰塞湖溃决案例分析，阐明堰塞体体型、材料级配、库容及上游来水量是决定堰塞体危险性的关键。并以“11·3”白格堰塞湖为原型，分别开展了堰塞湖溃决1∶80室内和1∶20野外物理模型试验，揭示堰塞体溃口发展遵循“流速驱动、流量控制”，以获得较大流速为目标的自我演化机制；溃口坍塌发展的主要动力机制是携沙水流剪切冲刷、陡坎上游负压区涡流掏刷、陡坎下游高速水流冲刷、边坡重力坍塌；堰塞体溃决坍塌依次呈现尾部下切、陡坎溯源、全断面下切、上冲下淤4个发展阶段变化特征，溃口平面形态相应依次呈现线条型、倒喇叭型、双曲面型、近似等宽型4个变化特征。陡坎溯源是溃决前最高效的冲刷方式，也是判断堰塞体漫顶过流后是否溃决的重要标志。开展堰塞湖溢流溃决大型物理模拟试验有助于推动高危堰塞湖应急疏通排水设计和堰塞体坍塌控溃技术发展，为堰塞湖应急处置提供参考。     

大岗山拱坝建基面开挖爆破振动安全监测

在大岗山水电站拱坝建基面开挖过程中，为寻求科学的爆破控制方法与工艺，按照相关规程规范，对爆破振动进行了跟踪监测。前期跟踪监测分析表明：个别场次的振动监测结果有超标现象。在对超标的原因进行分析之后，提出了改进措施，建基面爆破采取先预裂后主爆的方式，将主爆梯段高度从10 m调整为5 m，同时减少预裂孔的同段起爆孔数和一次开挖爆破的面积，取得了良好的爆破振动控制效果。     

电动汽车拍振问题分析及改进

某电动汽车的空调系统存在间歇性异常振动噪声，严重影响驾乘舒适性。文章首先采用分别运行法快速锁定了压缩机和冷却风扇为故障相关零部件，并基于零部件结构特征分析、拍振理论分析、时域数据分析和频谱分析确认该故障为拍振；然后通过传递路径分析及试验确认了该拍振故障的作用机理；最后针对压缩机和冷却风扇两个关键零部件，分别基于源、路径两个方面提出了多种改善措施并通过单品及整车验证确认了改善方案的有效性。分析结果表明，降低振源激励、提升传递路径隔振能力可有效处置拍振问题，车内噪声降低可达8.1 dB （A），降幅约为13.94%。