基于地质统计学的火场物理参数空间变异性分析

介绍地质统计学基本原理,利用火灾动力学模拟软件FDS对某一火灾场景进行模拟计算,以火场烟气中一氧化碳的体积分数为例,在FDS计算结果基础上进行克立格估值计算,并以三维立体图直观显示其空间分布特征。将克立格估值结果与FDS计算结果进行对比,验证该估值方法的可靠性,并展望地质统计学在消防领域内的应用前景。     

基于GIS的空气污染空间变异性模型及其应用

基于GIS的变异性分析是空间统计分析的重要工具,可以为空间样本数据创建平滑完美的内插图像,据此建立空间变异性模型,采用普通克里金算法插值,以江浙沪部分城市为例,针对16个城市的PM2. 5月均浓度数据,通过半方差函数计算,分析了该地区PM2. 5月均浓度的空间变异性。并结合人为源VOCS排放污染源与当地的风向、风速和降雨量数据,分析了各指标对空气污染指数空间分布的影响。     

非平稳随机场下饱和渗透系数空间变异性的无限长边坡稳定概率分析

土体饱和渗透系数表现为天然的空间强变异性,其均值通常沿土层深度方向呈递减趋势,但目前鲜有文献考虑这一特性。为此,以FLAC为平台,利用fish语言基于局部平均法建立了表征土体饱和渗透系数均值随深度递减的一维非平稳随机场模型,采用FLAC两相流模块模拟雨水的入渗过程,以蒙特卡罗法为框架,结合考虑正孔隙水压力的广义有效应力无限边坡稳定模型,探讨了饱和渗透系数空间变异性在不同降雨时刻下对边坡最危险滑裂面分布规律以及相应的边坡破坏概率的影响。结果表明：忽略饱和渗透系数的空间变异性的确定分析方法将不能真实反映边坡的安全性;随着降雨持时的增加,边坡最危险滑裂面发生在坡底基岩处的概率逐渐降低;随着饱和渗透系数竖向相关距离的增加,边坡最危险滑裂面发生在坡底的概率逐渐增加,而相应的边坡破坏概率却随竖向相关距离的增加而逐渐降低。     

基于水下抽水试验的岩体渗透系数研究及应用

 通过分析水下岩体钻孔抽水试验的水力边界条件,运用势场叠加原理,将水力边界条件分解为水平补给和垂直补给2个部分。其中,水平补给原理与陆上承压水钻孔抽水补给原理相同;对于垂直补给部分,通过适当的简化假定,推导出垂直补给钻孔渗流量计算公式,从而得到适用于水下岩体钻孔抽水试验渗透系数计算的理论公式。利用该理论公式计算得出的渗透系数,采用数值方法模拟水下岩体现场抽水试验,计算结果与试验结果比较接近。为便于比较,利用基于陆上岩体抽水试验渗透系数计算公式得到的渗透系数,进行抽水试验的数值模拟。计算结果表明：相比基于陆上渗流理论的渗透系数计算公式,本文的理论计算公式能够更合理、更接近实际地反映水下岩体抽水试验的渗流特性。最后,根据本文渗透系数的计算公式,采用数值方法和经验公式预测某拟建海底隧道工程施工期的涌水量,两者结果比较一致,可为隧道选择设计方案和施工方法提供参考。     

岩体强度参数空间变异性分析

应用地质统计学的理论和方法,以变差函数为工具,对现场实测的岩体强度参数进行了分析,拟合出相应的最优化理论变差函数,并求出了岩体性质参数的相关距离和相关函数,说明了岩体性质的空间变异性特征。     

土工离心模型的空间变异性研究

土工离心模型的试验结果主要由模型箱内空间平均的土性指标影响。基于随机场的原理,研究了土工离心模型中土性指标的空间变异性。根据实测土密度和孔隙率数据,采用相关函数法计算相关距离,并讨论了模型与原型的空间变异性的相似关系。结果表明,离心模型中土性指标的点变异系数相比原位测试值偏小,相关距离则远小于原位土的相关距离。即使点变异系数和相关距离一致,不同比尺的模型对应原型的空间均值变异系数也不相等。给出了空间均值变异系数云图,可用来调整离心模型以满足原型空间均值变异系数的要求。     

强降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡可靠度分析

边坡土体因其自身的不均匀性及试验监测的不准确性,饱和渗透系数表现出一定的变异性。为探索强降雨条件下基岩型层状边坡的稳定性及失稳破坏概率,以笔者前期对基岩型层状边坡降雨入渗及其稳定性模型的研究为基础,结合Monte Carlo法,建立了考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡稳定性可靠度计算模型,并基于MATLAB将这一计算过程程序化。最后,利用建立的基岩型层状边坡可靠度计算模型,得到了张家湾滑坡在不同饱和渗透系数变异系数及降雨强度下的失稳破坏概率,分析了饱和渗透系数变异系数及降雨强度对滑坡失稳破坏概率及安全系数均值的影响。计算结果表明在一定降雨条件下,当失稳破坏概率小于50%时,变异系数越大、滑坡发生失稳破坏的概率越大;当失稳破坏概率大于50%时,变异系数越小、滑坡发生失稳破坏的概率越大。     

考虑地震动空间变异性的沉管隧道纵向动力响应分析

近年来研究表明,地震动空间变异性对于长大结构的地震响应具有很大的影响。本文通过动力时程分析法,以港珠澳沉管隧道为背景,研究了行波效应以及相干效应对沉管隧道纵向动力响应的影响。研究发现,考虑地震动空间变异性将会导致沉管隧道在地震作用下的轴力、弯矩以及GINA止水带的变形量有很大的增加。此外,考虑行波效应时,采用不同的行波波速会对沉管隧道的地震响应造成一定的影响,随着行波波速的增大,沉管隧道的动力响应先增大后减小。在考虑相干效应时,采用的相干模型的相干性强弱会对结果有很大的影响,相干性越弱,沉管隧道在地震作用下的轴力、弯矩以及GINA的变形量越大,反之,则越小。     

基于随机场理论的江苏海相黏土空间变异性评价研究

土体空间变异性分析是进行岩土工程可靠度设计的理论基础。采用随机场理论,提出了典型江苏海相黏土的随机场特征及参数,对基于孔压静力触探(CPTU)测试数据的空间变异性进行了系统分析。由于竖直方向上CPTU锥尖阻力数据的样本容量较高,通过对锥尖阻力进行一次多项式去趋势来获得平稳的波动分量,并利用常用的5种自相关模型拟合波动分量的自相关系数。采用修正的Bartlett统计公式来检验波动分量的平稳性,选取最优的竖直波动范围。竖直变异系数由波动分量和去趋势函数来确定。鉴于水平方向上的CPTU锥尖阻力数据的样本容量较小,采用平均零跨距法估计水平波动范围,水平变异系数由总体变异系数来表示。结果表明,竖直向和水平向上江苏海相黏土较报道值显示出更强的空间变异性。     

基于计算机的统计学原理分析

当今世界是一个科技的时代,计算机的王国,计算机现在以及应用在世界的每一个角落,计算机飞速传播,而基于计算机的统计学也在茁壮成长,应用在各个领域。《统计学原理》是一门方法论科学,具有很强的实用性,它是由二十多所院校众多精英级的教师集思广益而写成的,它是一套具有较高水平的应用性教材,《统计学原理》的形成主要得益于计算机的发展,尤其是统计方法和模式中应用更加广泛。     

考虑土性参数空间变异性的桩基可靠度分析

土性参数空间变异性是土性不确定性的一个主要来源,对岩土结构稳定性影响非常大,但目前多数研究采用间接近似的隐式模型模拟,采用直接明确的显式模型模拟的研究较少。本文将基于蒙特卡洛模拟的可靠度方法与随机场理论相结合,建立基于随机场理论的桩基可靠度分析方法,采用随机场法直接明确地模拟土性参数空间变异性,并基于钻孔桩实例分析土性参数空间变异性对钻孔桩可靠度设计的影响。结果表明,土性参数空间变异性对桩基设计结果影响很大,忽略空间变异性将导致设计结果更保守,土性参数空间变异性对小直径钻孔桩的设计结果影响更突出。另外,文章还采用等效方差折减法间接近似地模拟空间变异性,结果表明,采用方差折减函数简化形式的等效方差折减法模拟设计结果偏保守。     

基于神经网络的岩体渗透系数反演方法及其工程应用

基于人工神经网络方法，根据岩体渗流场的水头观测数据的注水试验先验信息，建立了一种含水层参数识别数值方法。介绍了采用神经网络方法反演混凝土大坝岩石基础和混凝土帷幕渗透系数的工程实例。工程实际应用表明，所提出的反演方法得到的渗透系数代入到有限元模型，水头预报值具有比较高的精度。     

改进遗传算法在渗透系数反分析中的应用

利用水头实测资料,以渗透系数为待反演的参数,在采用基本遗传算法进行参数反演研究的基础上,针对简单遗传算法难以确定交叉率和变异率的最佳值、计算量较大及易早熟等缺点,提出以自适应遗传算法来解决工程中的这类问题.力求使改进的遗传算法计算量更小,收敛性更强,同时结合二维稳定渗流有限元工程实例进行了反演计算.结果表明,自适应遗传算法在保持简单遗传算法优点的同时,有效地提高了算法的收敛性,并在一定程度上克服了简单遗传算法的早熟问题.因此,自适应遗传算法为渗流领域求解反演问题提供了新的途径.     

基于砂岩CT图像的渗透系数数值模拟研究

基于数字图像处理技术,运用MATLAB软件中的图像处理工具箱,获取砂岩的细观结构;通过BMP2ANS软件把获得的细观结构图像转换为INP文件并导入ABAQUS软件中,建立砂岩有限元模型;运用ABAQUS渗流分析功能模拟砂岩在渗流场作用下且服从达西定律的稳态渗流特性,计算不同孔隙率的等效渗透系数,研究等效渗透系数与岩土孔隙率之间的关系。计算结果表明:砂岩的等效渗透系数与孔隙率呈指数规律。     

基于物联网的高速公路空间分析关键技术研究与应用

介绍了在重庆高速公路开展的基于物联网的高速公路空间分析关键技术研究与应用课题的研究内容以及研究成果对重庆高速公路运行效率提升的影响,是物联网技术结合空间分析技术在交通行业成功应用的又一范例。课题研究中应用了三维全景采集技术、实时交通状态监测技术、仿真分析技术,并以动态交通流短期预测理论为指导,从交通状态监测与预测的角度加强高速公路管理,结合GIS空间分析技术和大数据分析成果,实现对高速公路的有效区域进行高效的监控、管理。     

考虑参数空间变异性的无限长边坡可靠度分析

目前有关土体参数空间变异性对边坡稳定性影响的研究没有考虑抗剪强度参数随深度变化的影响。为此,提出了考虑土体抗剪强度参数均值随深度变化的无限长边坡稳定性概率分析方法。采用Karhunen-Loeve展开建立了表征土体空间变异性的随机场模型。探讨了考虑土体抗剪强度参数空间变异性时边坡失效概率和最危险滑动面的变化规律。最后,以无限长边坡稳定性概率分析问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明：土体抗剪强度参数的空间变异性对无限长边坡失效概率有明显的影响,边坡失效概率随土体抗剪强度参数相关距离的增加而减小。对于不排水黏性边坡来说,边坡不排水抗剪强度随深度变化越明显,边坡失效概率越小。边坡最危险滑动面大部分都位于边坡底部。对于摩擦/黏性边坡来说,随着边坡抗剪强度随深度变化的增强,边坡失效概率有先减后增的趋势。抗剪强度参数随深度变化不同趋势对最危险滑动面分布规律有明显的影响。不考虑抗剪强度参数均值随深度变化将会导致最危险滑动面最可能出现在边坡底部。     

考虑岩体空间变异性的隧洞围岩变形随机分析

准确和全面地预测隧洞开挖所引起的围岩变形是隧洞设计和施工中的一个关键问题。目前常用的确定性分析方法不能考虑岩体的空间变异性,而这种空间变异性对围岩变形计算结果的准确性和可靠性有着重要的影响。为此,提出采用非侵入式随机分析方法研究岩体空间变异性对围岩变形的影响。采用随机场模拟岩体的空间变异性,采用有限元计算围岩的变形,研究岩体弹性模量和侧压力系数的空间变异性对围岩变形特别是地表位移的影响。结果表明,非侵入式随机分析方法的优势在于有限元计算和随机分析不耦合。侧压力系数的空间变异性对围岩变形的影响远小于弹性模量的影响。由于低强度占优效应的影响,岩体的特征模量小于数学平均值。弹性模量随机场中横向和竖向波动范围参数对围岩变形有明显不同的影响。     

大跨度空间膜结构随环境风速模态变异性分析

由于膜结构具有较强的几何非线性特性,同时受流固耦合效应的影响使其动力参数识别难度加大,基于此点,本文利用小波包、随机减量技术和Laplace小波联合方法对大跨度空间膜结构的模态参数进行了基于实测数据的识别,并进一步分析了大跨度空间膜结构模态参数随风速的变化规律及其相关性,分析结果显示,该方法可有效识别膜结构的动力参数,且具有较好的抗噪能力,对于骨架支撑式膜结构而言,由于存在气动阻尼作用,其结构自身总阻尼较常规结构为大,这有利于结构气动稳定性,但该种结构并不属于风致敏感性结构。     

基于空间叙事手法的地上地下一体化设计研究

由于地下空间开发的特殊性,现有的地下空间开发常出现与地面空间产生断裂与关联度低的情况。针对此问题,尝试探讨将空间叙事手法植入地上地下空间一体化设计的可能性,并以广州新中央商务区的天环商场为例进行深入分析,探讨了空间叙事手法的运用,怎样在布局上让地上、地下、公园三者之间的空间逻辑能有所连接;同时,归纳出天环商场如何在地上地下交会节点的处理上具备采用确立空间叙事主题、以人为主体的体验模式、营造叙事感知氛围,以及与周边街景相融合的叙事场所等方面主要策略,并因而强化了地上与地下之间的延续性。最后,指出将空间叙事手法运用于地上地下空间一体化设计既补充了城市设计层面的空间叙事研究,也不失为我国未来地下空间设计的一个新选择。