围岩失稳的灰色预报

结合非线性回归分析,用灰色系统理论分析围岩稳定性,提出了围岩失稳的必要条件和几种提高模型精度的方法,并对围岩和失稳进行灰色预报。初步检验结果表明该方法具有一定的精度和实用价值。     

确定相似材料配比的正交试验途径

本文论述了正交组合设计理论在寻找模型材料相似配比时的应用,并结合实例进行了验证。     

监测位移的灰色预报

提出了“黄金率灰色拓扑选择”建立预报模型的方法，对隔河岩水电站引水隧洞洞群施工期监测得到的收敛位移数据进行了数据列预报，在此基础上，利用ｔ１与ｖ１的关系，提出了短期塌方预报方法。     

地面激光扫描标靶的优化布设

地面三维激光扫描仪在监测变形时,需利用标靶进行多期数据的配准,因此标靶配准的精度直接影响测量误差。为了提高配准精度,对不同标靶布设方案进行了测量误差分析。实验分别利用25,50,100,150和200m的M1~M8靶点进行配准,然后通过对比两期数据的目标点坐标,得出不同标靶布设距离的测量误差,并对实验误差进行系统分析。实验结果表明:三维激光扫描仪标靶的最佳位置在距离扫描仪50m左右处,且当匹配存在角度偏差时,在同方向上被测目标的测量误差会增大。通过不同标靶布设方案的实验研究得出标靶的最佳布设方案和注意事项,可为实际边坡工程监测的标靶布设方案提供参考。     

温度对斜拉桥跨中竖向位移的作用机理研究

跨中竖向位移是桥梁结构健康监测中的重要指标之一,它会随环境温度的改变发生可观的变化。利用上海长江大桥的现场实测数据,该文通过平面几何分析和有限元分析研究了温度对双塔斜拉桥跨中竖向位移的影响机理,揭示了斜拉桥在温度作用下的行为规律。研究表明:温度引起的斜拉桥跨中竖向位移不随环境温度或某种结构温度单调变化,可通过拉索温度、主梁平均温度、主梁顶底板温差和桥塔平均温度的热胀冷缩效应线性叠加计算;拉索温度和主梁平均温度对上海长江大桥跨中竖向位移的影响远大于主梁顶底板温差和桥塔平均温度,且拉索温度的效应方向与其余三种温度相反;该文提出的平面几何分析模型可初步估计斜拉桥跨中竖向位移随温度的变化。     

岩爆结构面强度的弱化特征

岩爆破坏以其突发性与瞬间破坏性等特点,在工程中很难予以预防.本研究基于动力学与能量作用原理,通过固有振动频率等振动特征指标实现对边界剪切弹性系数的计算.在物理模型试验中,应用多普勒激光测振仪对岩爆体破坏全过程进行远程振动特征监测.试验得出,结构面强度的非协调弱化效应是岩爆发生的必要条件,结构面弱化的时空差异是发生瞬时性岩爆还是迟滞型岩爆的主要因素.当结构面弱化较慢时,则为迟滞型岩爆,反之,则为瞬时性岩爆.基于固有振动频率可识别岩体结构面的弱化速率,岩爆发生全过程中,结构面的总耗散能仅为赋存弹性能的0.06%,使得几乎所有的弹性动能都将转化为冲击动能,表现为岩爆体以高速的形式弹射出来.基于频率下降速率等监测数据分析,可识别岩爆结构面强度的非协调弱化特征.因此,增加固有振动频率等动力特征监测指标,无疑会进一步提高对岩爆孕育演化特征规律的认识,并在地下空间工程岩爆预警监测方面发挥重大作用.      

基于三维力学模型的大范围自然边坡稳定性概率评价方法

 为了对大范围自然边坡的滑坡危险度进行评价,利用GIS技术作为平台,把传统的三维极限平衡力学模型耦合到概率统计分析框架中,提出一个基于边坡单元的定量评价的新方法。在把大面积的研究区域划分为边坡单元后,采用一个基于GIS的三维力学模型计算每个边坡单元三维安全系数的分布。假定此分布遵从对数正态分布,再采用一个可靠性指标计算该分布中小于某临界值的概率,并以此来定量评价该边坡单元的整体滑坡危险度。此方法同时也可以求得各边坡单元的最危险滑动面的位置和规模。开发一个专业GIS系统来完成所有的计算分析步骤,本系统能够快速、高效地完成大量的三维建模与安全系数计算,综合了三维力学模型与概率统计方法的优点,实现了对地形地质条件复杂多变的大范围自然边坡的稳定性定量评价。通过对日本一国道边坡应用对本方法的有效性进行了验证。     

基于振幅比的危岩体稳定性分析方法

节理面的黏结面积对危岩体的稳定性起决定作用,同时也影响岩石的动力响应。分析节理面黏结面积与节理面刚度之间的关系,可以建立危岩体和基岩的振动幅值之比与节理面黏结面积之间的关系;再结合极限平衡理论,可以建立基于振幅比指标的危岩体稳定性计算方法。提出了共振黏结长度的概念:当岩体节理面的黏结长度达到共振黏结长度时,危岩体对基岩振动响应最大;而在共振黏结长度两侧,岩体的振幅比会随着黏结长度的改变产生相反的变化。通过对典型危岩体进行的数值模拟,分析了岩体振幅比模拟结果与理论计算结果之间的差异,证实了基于振幅比的危岩体稳定性分析方法的有效性。     

基于多层次动力学指标的危岩体识别方法

边坡岩块体从稳定状态变为不稳定状态的过程中,其动力学指标会发生显著变化,因此,引入合适的动力学指标是实现危岩体精准识别的关键。引入时域、频域以及能量等6种动力学指标,采用PSO-SVM算法开展危岩体识别方法实验与工程应用研究。实验结果表明,相比较于时域动力学指标与时频域双动力学指标的危岩体识别模型,基于多层次动力学指标的危岩体识别模型的预测效果最好,其均方误差MSE=0.004 772,相关系数平方R²=0.984 865。因此,应用时域、频域与能量的多层次动力学指标的危岩体识别方法,可实现危岩体的准确定量分析。数据分析得出,6种动力学指标的识别敏感性重要性排序依次为均方频率>裕度指标>第一频带相对能量>重心频率>冲击能量>脉冲指标。研究为工程现场更好开展危岩体的勘察识别工作提供相对丰富的敏感性动力学监测指标,进而有助于建立一套基于大数据分析的危岩体识别方法,从而满足高山峡谷地区崩塌灾害防灾减灾工作的现实需求。     

一种滑移型危岩体的力学判识方法

边坡岩体在地震、长期降雨或施工扰动等影响因素的强烈作用下,稳定岩体逐渐演化成危岩体,基岩开始分离而导致稳定性不断下降,随之发生下滑破坏,是威胁工程施工运维安全的主要隐患之一.单一的稳定性系数只能判断破坏是否发生,而无法识别岩体由稳定阶段至分离阶段这一变化,也就难以实现危岩体的定量力学判识.通过引入黏结稳定性系数,对潜在滑动面黏聚力及其抗滑占比进行了分析,以期实现滑移型危岩体稳定阶段、分离阶段和破坏阶段的动态考量.当黏结稳定性系数小于1,黏聚力抗滑占比小于结构面长期强度与破坏强度的比值时,即可判定为危岩体.实验结果得出,单一的稳定性系数无法有效识别A8危岩体,而黏结稳定性系数的引入则从力学角度实现了A8危岩体的定量评价.此外现场案例研究表明,基于双力学指标的滑移型危岩体判识方法可以提供相对客观统一的判识结果,有效区分了重庆三峡等地区稳定性系数在1.2附近的滑移型危岩体,提高了传统力学识别方法的准确率与科学性,为我国地质灾害高风险地区更好地应对滑移型崩塌灾害提供新的技术支持.