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。     

“5·12” 汶川地震对线路工程抗震技术提出的新课题

“5·12”汶川地震对地震学、地震工程学都提出了新的挑战,对线路工程而言,核心科学问题是发生在山区的地震波传播的三维特性与地形巨大高差所导致的斜坡重力效应的耦合,对线路工程的破坏作用和工程在地震作用下的破坏机理。首先通过对汶川地震灾害现象的分析,归纳出线路工程抗震技术面临的3个新的课题:即基于艰险山区地震波传播特性的公路铁路选线设计技术,地震诱发线路工程山地灾害机理及防治技术,以系统工程理论为指导的生命线工程抗震对策;同时对这3个课题的研究现状和研究思路提出了建议;然后从填补现行规范空白以及对现有规范技术框架进行延展和更新两个层面,论述了汶川地震对线路工程抗震设计规范发展的推动作用。     

基于可持续发展的煤炭资源投入产出分析

分析了目前煤炭资源需求预测方法及存在的问题,在投入产出分析原理的基础上编制出一个适合煤炭需求预测的投入产出表,并建立了数学模型,根据模型得出包含煤炭资源部门及污染处理部门的完全需要系数矩阵,即扩展的列昂惕夫逆矩阵。     

基于HI值的河流裂点与谷坡稳定性关系

为定量分析河流裂点对流域地质灾害分布的影响,基于面积-高程积分(HI)方法,利用ArcGIS和MatLab软件,首先计算了喜马拉雅山中部以及青衣江流域的HI值与崩塌滑坡密度之间的相关关系;然后以喜马拉雅山地区的雅鲁藏布江、印度河、波曲(Bhote Koshi河)、马甲藏布、朋曲(Arun河)和Kali Gandaki共6条河流为对象,分析不同河流裂点的成因;最后计算了所有河流裂点上、下游流域的HI值。所得结论如下:①流域HI值与崩塌滑坡密度存在良好的正相关关系,相关系数均＞0.5;②河流裂点上游流域的HI值均小于下游,说明上游流域的整体稳定性强于下游;③构造成因的河流裂点上、下游流域HI值差别较大(最小为0.06),而堵河成因的河流裂点上、下游流域HI值差别较小(最大为0.02)。研究成果为宏观定量判定山区谷坡稳定性提供了参考。     

山区复杂大流域地貌发育阶段判识方法及应用

为确定山区复杂大流域的地貌发育阶段及其在地震、暴雨等触发条件下的灾害区域严重程度.基于地貌循环理论和山区复杂大型流域的分阶段发育的理论,将斯特拉勒积分的计算方法与坡降指标(SL指标)结合,以确定山区复杂大流域的发育阶段.利用DEM(digital elevation model)和Arc GIS技术,计算发育阶段并据此评价崩塌滑坡在触发条件具备时的区域严重程度.在山区复河流复杂大流域内,分支小流域的斯特拉勒积分的变化点,SL指标的突变点均可以作为发育阶段的分界点;在同一发育阶段内,斯特拉勒积分值分布集中,整个发育阶段的斯特拉勒积分可以作为处于这一发育阶段的所有分支小流域发育阶段的代表值.处于幼年晚期和壮年期的流域,斯特拉勒积分处于0.450.6之间,崩塌滑坡最严重.     

线路工程地震触发高位崩塌滑坡灾势预测方法

为了能够在高烈度山区快速判识威胁到线路工程的地震触发高位崩塌滑坡,提出一种地震触发高位崩塌滑坡灾势预测方法.预测方法在GIS技术支持下,按照水文地质条件划分边坡单元;基于边坡单元建立威胁线路的高位边坡判识模型,即高位边坡须同时满足能量和路径两种必要条件,才能保证其在失稳后会威胁到线路工程;在此基础上,结合综合指标法预测地震触发的崩塌滑坡,得到了研究区域内地震作用下威胁到线路工程的高位崩塌滑坡灾势区划图.案例分析结果表明:灾势预测方法可以对来自于路域以外复杂坡体条件下的地震触发高位崩塌滑坡体是否会威胁到线路工程进行快速判识,对高烈度山区线路选线以及既有线改建工程提供决策依据,可用于指导选线设计人员快速完成空间概略定线及多目标决策.     

边坡地震动力响应规律及地震动参数影响研究

利用FLAC3D有限差分软件建立了一个边坡动力数值分析模型,用振动台模型试验对数值模拟效果进行了验证。在此基础上,分析了地震作用下边坡的动力响应规律,以及地震动参数对边坡动力响应的影响。结果表明,边坡对输入地震波存在垂直放大和临空面放大作用,边坡土体对输入地震波低频部分存在放大作用,对高频部分存在滤波作用。坡面加速度峰值放大系数随输入地震波振幅、频率的增加而减小,持时对加速度峰值响应的影响不大;坡体位移随振幅、持时的增加而显著增大,随频率的增大而减小。强震作用下剪应变增量最大区域的位置和形状表明,单一均质土层边坡的破坏模式仍是沿着某一弧形潜在滑动面失稳。研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

边坡开挖迁移式影响离心模型试验研究

人工开挖边坡未及时支护,不仅可能造成自身的破坏,还可能影响到临近未开挖边坡的稳定性;已成边坡有局部毁坏,若不及时修复也可能引起更大范围的破坏。这两种情况都促使我们考虑边坡开挖产生的迁移式影响作用。土质边坡开挖迁移式影响离心模型试验表明:稳定性较差的边坡受迁移式影响形成坡顶贯穿拉裂整体破坏;稳定性较高的边坡受迁移式影响形成坡顶弧形拉裂破坏;松散型边坡主要发生开挖面的浅层坍落破坏并发展。迁移弧形拉裂破坏试验分析表明,随边坡强度增加(稳定性提高),弧形拉裂缝曲率半径越大,拉裂缝与原边坡最大拉应力分布逐渐接近一致。应力测试与数值模拟证明弧形拉裂和整体贯穿拉裂同最大拉应力分布相对应,并且受迁移影响边坡坡顶最大拉应力值增大。结果表明,对于低强度的土质边坡开挖应重视迁式影响,而对于高强度的土质边坡及完好岩石边坡迁移式影响较小甚至可以不考虑,但对那些关系重大并对变形有严格要求的边坡开挖也应分析迁移式的影响。最后进一步的断裂力学理论解释了弧形拉裂与整体贯穿拉裂的形成。研究结果对于工程实际具有一定的现实指导意义。     

散粒体组构特征对系统自组织临界性的影响

为验证散粒体崩塌中的自组织临界现象是否是一种有限尺度效应,自组织临界现象的发生终究由系统的尺寸还是系统的组织原则来确定,进行了均匀和非均匀散粒体崩塌的实验.实验证明影响系统自组织临界性的关键内因应为系统组构特征而并非前人所认为的组元尺度或系统规模.进而采用离散单元法对均匀和非均匀砂堆的应力传递和分布状况进行了数值模拟,从孔隙率、配位数和信息熵三个指标的比较来看,非均匀散粒体系统内部颗粒之间相互充填更充分,应力分布和传递状况更趋复杂,从而系统结构更具稳定性,系统呈现自组织临界性.同时,模拟结果表明,二者应力传递路径的分维值并无明显差别,说明分形结构目前尚不能作为系统自组织临界性质的判据.     

泥石流堵塞大河的特点及异岸受灾判据研究

研究了典型堵河事件,提出了泥石流堵塞大河的特点:存在全堵、壅堵和局部堵塞3种堵河模式;局部堵塞是最普遍的堵河形式;高速水流冲刷异岸,或迫使主河改道而成灾是泥石流局部堵塞大河的主要成灾模式之一。针对这种成灾模式运用数值模拟方法分析主河在不同堵塞系数时的水流流场,基于信息熵原理分析主河流场有序度,得出当堵塞系数R为0.80～0.90时,主河流场熵值急剧下降,且此时流速也大,把堵塞系数R>0.80作为泥石流局部堵河异岸受灾判据。通过岷江流域银杏至映秀段泥石流堵河实例验证,表明数值模拟结果与实际情况吻合,泥石流局部堵河异岸受灾判据可行,为制定泥石流堵河灾害减灾对策提供科学依据。