随机介质理论及其在开挖引起的地表下沉问题中的应用

随机介质理论的开发及应用在中国已有40年的历史。该文重点介绍了随机介质的基本理论,以及该理论在近地表隧道开挖、地下煤层开采及露天开挖引起的地表移动和变形等问题中的实际应用。     

厚冲积层下地表沉陷与变形预计的新方法

在厚冲积层下，地表沉陷与移动有自身的特点和变形规律，这些规律由上覆基岩和冲积层的综合影响所决定。在将冲积层视为随机介质，而将基岩看成是粘弹性基础上的粘弹性梁的基础上，建立了地表沉陷与变形预计的新方法及计算公式。通过实例分析，证明该方法比较符合实际。     

基于DInSAR监测的动态地表移动变形数值模拟分析(英文)

合成孔径雷达干涉测量(DInSAR)技术是监测动态地表沉陷的新方法,能够大范围地监测地表下沉盆地的动态演化过程,可以较好地反映各阶段的地表下沉形态。但是受到噪声等因素的影响,基于DInSAR数据计算的倾斜、水平变形等曲线规律性较差,与实际偏差较大,而倾斜、水平变形又是研究地表受护对象是否安全的重要指标。基于DInSAR监测数据,采用数值模拟方法,对澳大利亚West Cliff煤矿长壁工作面32开采动态地表移动变形进行分析研究。结果表明,数值模拟得到的下沉曲线与DInSAR实测数据比较吻合,相关系数可达95%以上,且数值模拟方法求算的地表倾斜、曲率和水平变形与理论形态一致。因此,进行矿区地表及其附属建(构)筑物受采动影响分析时,应以DInSAR实测数据为基础确定模型参数,结合数值模拟方法揭示地表动态其他移动变形值的分布规律。研究表明,该方法具有良好的适用性,可为类似的情况提供参考。     

基于随机介质理论的热障涂层随机孔隙模型构建

基于随机介质理论、采取统计学方法,将热障涂层(TBCs)中孔隙和裂纹引起的局部密度和弹性模量起伏用空间自相关函数及某些统计参数来描述,借助极值搜索法对连续随机介质模型进行改造,并针对涂层孔隙率及各向异性取向等进行模型参数优化,提出并建立了TBCs随机孔隙模型。将模型模拟结果与ZrO2涂层SEM观察结果进行对比表明,所建立的模型能够较好地描述热障涂层中的孔隙、裂纹形貌特征。本研究对于确定TBCs孔隙特征与涂层性能的理论关系以及涂层性能计算研究具有较大意义。     

基于随机介质模型的GPR无单元法正演模拟

为了更好地模拟探地雷达(GPR)波在地下真实介质中的传播特征,首先采用随机过程的谱分解理论和混合型自相关函数理论构造随机介质模型,然后详细介绍无单元法在GPR正演模拟中的应用。在此基础上,利用无单元法对2个典型的随机介质模型进行正演计算,分析随机介质模型中GPR波的传播特征,并与均匀介质模型进行对比。模拟结果表明:随机介质模型理论能灵活、有效地描述地下实际介质的分布,具有适应性强、使用方便、灵活的优点;与均匀介质中GPR波的传播相比,随机介质中GPR波的传播由于受到小尺度异常的影响散射现象非常强烈,波形发生扭曲;随机介质中异常体产生的反射波形非常粗糙,甚至发生同相轴不连续的现象,并且反射波能量较弱,随机介质模型模拟所得的正演剖面与实测剖面更相符,更有利于指导雷达剖面的数据解译。     

回填土场地的地质特征及地表建筑变形的影响因素

随着人类生活居住条件要求的不断提升,场地回填工程规模日益加剧,伴随着是回填场地地表建筑物变形的工程地质问题。文章以贵阳市云岩区环境卫生管理站东山环卫车场地表建筑物变形破坏为例,通过回填历史调查、回填前后地形地貌对比、工程地质测绘、变形特征分析等方式,综合解析该回填土场地的地质特征及地表建筑变形的影响因素。     

冷却介质对40Cr钢汽车前轴淬火过程组织演变及变形行为的影响

使用数值仿真的方法对40Cr钢汽车前轴淬火时组织场的演变和变形行为进行定量表征,通过构建多物理场耦合模型,分析了汽车前轴在不同冷却介质下进行淬火时组织场的变化规律,讨论了冷却介质对其变形行为的影响。结果表明：使用15%浓度的聚烷二醇聚合物(PAG)作为冷却介质,汽车前轴淬火后平均硬度约为44.65 HRC,轴头平均变形量约为0.122 mm,优于使用油和水冷却,这是由于全奥氏体化前轴在PAG溶液里形成的蒸汽膜随冷却时间延长而变厚,最后只能通过对流传热,致使高温冷却较快而低温冷却较慢,得到淬透性好、变形量较小的汽车前轴。     

岩爆等级预测的随机森林模型及应用(英文)

将随机森林分类方法应用于岩爆等级判定问题中。选用洞室围岩最大的切向应力、岩石单轴抗压强度、抗拉强度、岩石弹性能量指数作为岩爆等级判定的因素,并按照不同的组合形式将其分为指标组I和II。以收集到的工程中的实际岩爆情况及数据作为训练样本,进行分析计算,建立岩爆等级判定的随机森分析模型。运用该分析模型对未参加训练的国内外工程实际岩爆情况进行判定,并与支持向量机及神经网络的判定结果进行比较。研究表明,指标组I优于指标组II;用随机森林、支持向量机和神经网络方法计算的正确率分别为100%、90%、80%。可见,随机森林方法判别能力强,误判率低,是解决岩爆等级判定的一条有效途径。     

在线淬火中厚板表面氧化铁皮的控制与改善

钢板表面的氧化铁皮不仅影响产品外观质量,在轧制和矫直过程中还会导致氧化皮压入缺陷。采用控制轧制和直接淬火（DQ）工艺,研究了不同的淬火温度与终冷温度对低合金高强钢板表面氧化铁皮的影响,分析了钢板表面氧化铁皮结构及其脆化的原因。试验表明,通过增加除鳞道次并不能有效改善氧化铁皮,精轧轧制温度与轧后加速冷却过程对氧化铁皮结构具有显著影响,高冷速条件下通过降低精轧轧制温度与淬火温度,能够得到以FeO为主要成分的氧化铁皮,其具有良好的塑性并且分布均匀,避免了淬火后强力热矫直时氧化铁皮破碎并压入基体的问题,钢板抛丸后表面光洁。