基于GGSO和有限元的土坡稳定性计算研究

针对传统土坡稳定性系数试算过于粗糙、未考虑岩土体应力应变特征的不足等问题,以提出一种更为合理的边坡稳定性计算方法为目标,对标准的萤火虫算法(Glowworm Swarm Optimization,GSO)进行改进,加入高斯白噪声扰动策略,增强了算法的全局寻优能力,提出一种改进萤火虫算法(Gauss Glowworm Swarm Optimization,GGSO)。通过标准函数测试表明了新方法的有效性。三个标准函数的测试结果显示:GGSO的寻优效果较GSO大幅度提升;通过有限元应力法计算土坡稳定性系数,并以圆心和半径为自变量,将边坡稳定性计算转化为一个完备的数学优化问题,该优化问题可通过GGSO求解。通过均质土坡和非均质土坡算例验证提出方法的有效性,结果表明:提出的边坡稳定性计算方法能够获得合理的边坡稳定性系数值。最后将提出的边坡稳定性计算方法用于许卡滑坡土质边坡的稳定性计算之中。研究成果对土坡稳定性分析具有一定的参考价值。     

岩石破坏过程的自组织特征与临界条件研究

岩石破坏过程具有自组织临界特征。为了研究这种临界问题,提出了一种利用自组织程度参数α刻画单元之间的应力转移和局部单元上的应力集中的方法,并以单元的破坏强度服从二次Weibull分布为基础,运用重整化群理论建立了计算力学模型,推导了岩石破坏的临界破坏概率pc。结果表明,当单元的破坏概率p小于临界破坏概率pc时,单元的破坏是独立的和随机的,系统向稳定态演化;当单元的破坏概率p大于临界破坏概率pc时,单元的破坏向宏观贯通的张裂面这一吸引域集中,张裂面是自组织临界性的一个动力学吸引子;临界破坏概率pc以及单元承受外载F的能力均与初始条件有关,pc和F/F0随自组织程度参数α增大而减小,且F/F0<1,表明由于应力的转移使得单元破坏应力降低。     

土工格栅加筋路堤抗震优化设计方法研究

为研究路堤工程的抗震设计问题,通过对汶川8.0级地震震区路堤震害进行调查,发现强震作用下未加筋路堤存在边坡坍塌和路而拉裂两种震害模式,而中上部铺设了土工格栅的路堤在强震作用下仍然基本保持完好.路堤顶部铺设长筋,可以阻断路面张拉裂缝向下扩展,从而防止了路堤本体滑坡的形成;路堤中上部铺设短筋,可以抑制坡面土体的侧向变形,从而防止了路堤坡面滑塌.基于震害调查结论,针对路堤常规加筋方案,提出了路堤中上部铺设短筋的加筋抗震优化设计方法.利用有限差分动力强度折减法,分别对常规加筋模型和加筋优化模型的抗震性能进行了计算.计算结果表明,优化设计以后,筋材用量减少了23.1%,路堤最大地震位移减小了19.0%,土工格栅最大受力减小了14%.优化设计不仅减少了土工格栅用最,而且达到了抑制边坡变形、提高路堤抗震性能的效果,为地震灾区路堤工程灾后重建提供了科学依据.     

水泥路面开裂破坏的非线性机制

根据混凝土材料组成的微观颗粒结构 ,利用分形几何学的基本原理对水泥混凝土路面裂缝分布进行描述 ,对混凝土回弹模量、配合比和分维数对水泥混凝土路面性能的影响 ,进行了研究和分析 ,然后建立水泥混凝土路面裂缝形成机制的键渗流模型 ,应用重正化群理论计算渗流阀值 ,确定混凝土路面的破坏条件。对分形、渗流阀值和水泥混凝土路面性能及其破坏条件之间的关系进行了综合分析     

砌碹巷道粉煤灰壁后充填机理及应用

砌碹巷道破坏的主要原因是由于支护 -围岩接触关系不能适应巷道变形特性造成。本文分析了白皎煤矿砌碹巷道失稳机理 ,并对碹体壁后充填粉煤灰改善“支护 -围岩”关系的作用机理进行了分析 ,最后得到了现场验证。     

非均匀散粒体自组织临界性机制初探

通过干燥沙石散粒体临界态沙坡实验，证实了沙石颗粒组成的非均匀系数是影响散粒体坡面崩塌自组织临界性的重要因素。利用大型粗颗粒实验系统，进行了不同非均匀系统散粒体沙石相对密度和直剪测试，以此对散粒体自组织临界性的形成条件和机制进行了初步分析。根据随着颗粒非均匀程度增大，堆积体的颗粒堆积结构渐趋复杂，颗粒间运动摩擦阻力增大的实验现象，提出观点：非均匀散粒体系统的物理力学性质具有失稳状态多样性和能量耗散加剧的特点，使扰动．反馈的放大作用被抑制，从而能够保持整体结构稳定，因此，大尺度的系统也可以呈现自组织临界性现象。     

地震作用下松散体斜坡崩塌动力学特性离心 模型试验研究

基于拟静力离心模型试验原理,采用砂堆模型离心试验的崩塌性状来概化和模拟地震作用下松散体斜坡崩塌的动力学特性.设计并开展了均匀砂和非均匀砂两类3种不同颗粒级配砂石的离心模型试验,试验中模拟了在V,VI,VII度3种烈度的地震作用下3种级配砂堆的崩塌动力学特性,试验再现松散体斜坡崩塌的破坏规模、形式和机制.进一步对比分析试验结果表明:(1) 粒径为0.5～1 mm的均匀砂在3种烈度的地震作用下崩塌规模均服从准周期分布;(2) 粒径为8～10 mm的均匀砂和非均匀系数φ= 3.10的非均匀砂在V度地震烈度作用下崩塌规模服从负幂律分布,呈现自组织临界性特征;(3) 粒径为8～10 mm的均匀砂和非均匀系数φ = 3.10的非均匀砂在VI,VII度地震烈度作用下的崩塌规模则服从正态分布.认为粒径为0.5～1 mm的均匀砂在临界状态下大规模崩塌进行相对准确的预测预报是可行的,而粒径为8～10 mm的均匀砂和非均匀系数φ= 3.10的非均匀砂在临界状态下,进行相对准确的大规模崩塌预测预报存在很大困难.研究成果能为松散体斜坡的抗震设计提供可靠依据,具有重要的理论和现实意义.     

陕西省煤炭资源关联分析

运用陕西省煤炭资源的投入产出模型，对陕西省未来的煤炭需求状况及煤炭资源供需关系进行预测与分析，进而分析其供需不平衡的原因，并在前人工作的基础上，提出了改善陕西省煤炭资源供需平衡状况的相应对策与建议。     

地震作用下柔性挡墙变形特征分析

为研究柔性挡墙的地震动力响应及变形特征,开展格宾加筋挡墙与生态加筋挡墙的大型振动台模型试验。研究结果表明:在地震作用下,2种柔性挡墙受到的峰值动土压力沿墙高呈现中间小两端大的分布特征,这与混凝土刚性挡墙峰值动土压力的分布规律恰好相反。由于格宾加筋挡墙和生态加筋挡墙的面墙在地震作用下发生鼓胀变形,导致其相应部位的动土压力远小于混凝土挡墙的动土压力。国内现行规范因未考虑柔性挡墙变形后的地震土压力衰减效应,据此进行柔性挡墙的抗震设计将偏于保守。通过分析认为,对于格宾加筋挡墙和生态加筋挡墙这类面墙刚度较小的柔性挡墙的抗震设计,应在保证挡墙地震稳定性的前提下,对地震土压力做适当的折减以节约工程造价。对于铁路及高等级公路柔性挡墙的抗震设计,除要保证其整体稳定性外,还需控制墙体的局部变形量,改善填料的工程特性和增加面墙材料的弹性模量以及加厚墙体均可以减小挡墙在地震作用下的变形量。     

中小型煤矿浅埋厚松散层薄基岩下安全开采

针对陕北煤田中小煤矿采用的长壁留煤柱开采,防灾减灾的技术目标是区分两类不同性质的煤柱,即区内煤柱和区域间的隔离煤柱,实现隔离小区域的适时无灾害垮落,防止跨隔离区的大范围垮落。建立防止大型顶板事故的“设计-诊断-监测-识别-对策”体系。