隧道超欠挖断面轮廓分形特征

对于极不规则的隧道围岩超欠挖轮廓,分形几何无疑是一个新思路。在测量数据的基础上,应用分形几何来定量描述围岩超欠挖轮廓线,表明隧道各类围岩的超欠挖曲线具有自相似性。在此基础上,进一步分析了各类围岩超欠挖曲线的分形维数与围岩类别之间的关系。研究表明,隧道围岩超欠挖曲线分形维数能较为直观地反映围岩类别,但其并不随着围岩类别的变化而呈线性变化;对于洞径一定的隧道,围岩超欠挖曲线的分形维数更能反映岩体结构和洞轴线之间的关系,这为准确预测掌子面前方围岩超欠挖情况奠定了理论基础。     

土壤水分特性曲线的分形模拟

应用Menger海绵结构模型,推导出包含有分形维数的土壤水分特征曲线的解析模型,该模型与Brook Corey (1964)及Campbell (1974)经验模型的结构相似。通过对不同地区所采集的10种土壤样本利用压力薄膜仪实测得到水分特性曲线资料反求得到相应的分形维数,分析了分形维数与土壤质地、结构之间的关系,结果表明分形维数随土壤粘粒含量的增大而增大,随砂粒含量的增大而减小。同时对土壤水分特性曲线模型的分形维数与基于质量的土壤颗粒分布分形维数进行了比较,结果表明,两者十分接近,而且具有良好的线性相关关系。根据上述关系,利用易测得的土壤粒径分形维数结合所推导的解析模型,对土壤水分特性曲线进行了预测,预测值与实测值具有良好的一致性。     

地基处理中孔隙水压力及地表沉降的分形特征

应用分形几何理论对地基处理中地表沉降值和孔隙水压力值进行了分形几何研究 ,发现孔隙水压力及地表沉降具有多层次的分形几何特征 ,结合实际工程 ,确定了划分界限 ,并建立了分维数与固结度、分维数与沉降量的相关关系曲线 ,得出了相关关系方程 ,利用此方程可以对地基土的固结变形进行预报     

基于分形理论的堆石料级配优化研究

建立颗粒粒径的质量分布分形模型,收集不同堆石坝工程32条堆石料级配曲线,统计分形维数D的分布特性。各堆石坝工程堆石料级配具有良好的分形特性,可考虑将D作为反映和描述堆石料级配特性的新指标,D在2.348～2.699之间,大多数堆石料的分形维数在2.6左右。以古水垫层料为研究对象,设计了6组不同分形维数的级配曲线,采用随机颗粒不连续变形方法（SGDD）研究不同分形维数对堆石料压实性能和宏细观力学特性的影响。分形维数从2.0到2.8,孔隙比呈先减后增趋势,在D =2.7时压实性能最优,而力链的非均匀程度随分形维数的增大而增大。综合考虑试样压实性和力链的非均匀程度,确定D =2.7时的级配为优化级配。     

载荷试验计算两层土复合地基变形模量

两栋18层住宅楼建在天然地基中有淤泥的土层上,地基采用振冲法处理。通过对两栋楼地基的载荷试验与沉降观测曲线的比对．发现对筏板基础依据载荷试验曲线初段的压缩模量不能真实反映复合地基的压缩性,建筑物的总沉降量与载荷试验曲线的后半段相关。根据载荷试验曲线计算压板影响范围内两层复合地基土变形模量．据此参数计算建筑物的沉降量与根据实际沉降观测结果推算值较为接近．克服了现有的根据载荷试验只能获得一层土变形模量的缺陷。     

用海岸线分形计算方法对气候变化复杂性的初步研究——以渭南黄土剖面碳酸盐质量分数为例

许多气候环境变化曲线像自然界的曲线一样存在复杂的变化。尝试用计算海岸线分形维数的方法分析了渭南黄土剖面碳酸盐质量分数变化轨迹的分形特征,发现其中也存在分形维数,这种分数维也可以用来表示碳酸盐质量分数变化的复杂性。渭南黄土剖面碳酸盐质量分数变化轨迹的分形存在两段性,而且在黄土和古土壤中也存在差异     

用海岸线分形计算方法对气候变化复杂性的初步研究——以渭南黄土剖面 …

许多气候环境曲线像自然界的曲线一样存在复杂的变化,尝试用计算海岸线分形维数的方法分析了渭南黄土碳酸盐质量分数变化轨迹的分形特征,发现其中也存在分形维数,这种分数维也可以用来表示碳酸盐质量分数变化的复杂性,渭南黄土剖面碳酸盐质量分数变化轨迹的分形存在两段性,而且在黄土和古土壤中也存在差异。     

地下水位下降引起既有建筑物地基沉降的分析方法

针对地下水位下降引起既有建筑物地基沉降问题,首先,依据太沙基有效应力原理,建立地下水位下降引起附加应力的分析方法。其次,考虑地基土的孔隙介质特点,从地基土宏观与微观应力和应变分析入手,获得了在初始应力和因地下水位下降引起的附加应力作用下的既有建筑物地基土变形力学参数变化关系,它充分反映了地基土体宏观与颗粒骨架微观变形的不协调性。然后,引进分级加载和分层总和的思想,建立了地下水位下降引起既有建筑物地基沉降的非线性分析新方法,其可同时反映既有建筑物地基因初始应力和地下水位下降产生的附加应力作用引起的地基土变形力学参数变化的影响。     

基于Eshelby等效夹杂原理的地基沉降分层总和分析方法探讨

本文针对地基土变形模量变化影响地基沉降分析的问题。首先,从细观力学机理入手,引入本征应变的概念并利用Eshelby等效夹杂原理,研究土体细观结构与宏观性能之间的关系,建立了土体变形模量、土颗粒骨架变形模量与土孔隙率之间的关系模型。随后,针对地基变形的非线性特征,引进分级加载思想,建立了在初始地应力和附加应力作用下的地基土变形模量以及孔隙率的递推变化关系模型。然后,引进分层总和和分级加载思想以及增量广义虎克定律,建立了能反映地基土变形模量变化影响的地基沉降计算方法。该方法充分体现了地基沉降变形的非线性特征,不仅能反映变形模量变化对地基沉降分析的影响,还能有效避免地基沉降分析须采用地基土压缩试验曲线或地基静载试验曲线。最后,通过工程实例计算,并与现有同类方法进行比较分析,表明了本文方法的合理性与优越性。     

隧道围岩超欠挖与节理和洞轴线之间的关系

从分形几何角度分析,隧道围岩超欠挖具有自相似性,对于一定洞径的隧道,隧道围岩超欠挖曲线分形维数是岩体结构和洞轴线的函数。对于主要发育一组陡倾节理的情况研究表明,隧道围岩超欠挖曲线分形维数与节理间距呈双对数线性关系,与节理走向和洞轴线的夹角呈双对数线性关系,并建立了它们之间的多元关系。     

黄土地层地铁暗挖隧道地表纵向沉降规律及其预测分析方法

地铁隧道施工过程中,地表纵向沉降槽最大倾斜率及其出现的时机对地面和地下建筑物的安全评价非常重要。针对目前采用累积概率曲线描述纵向沉降曲线的不足,依据黄土地区地铁隧道暗挖施工引起地表纵向沉降槽特征的研究,寻求一种能反映地表纵向沉降规律的函数,引入掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率2个特征值,提出基于特征值的地表纵向沉降预测方法。研究结果表明,黄土地区暗挖法地铁隧道施工过程,老黄土-古土壤地层掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率均较大,饱和软黄土地层的较小。经过数学严密推导,提出一种考虑掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率的地表纵向沉降预测分析方法,分析了其随着特征值的敏感性,验证了预测方法的可靠性和合理性。研究成果对于分析和预测地铁隧道施工引起地表不均匀沉降对地面与地下建筑的影响具有重要的意义。     

地铁隧道穿越角度对地表建筑物的影响分析

结合深圳地铁隧道下穿某住宅小区建筑群的工程实践,以某框架结构建筑为研究对象,按照隧道-土体-结构共同作用,利用Midas/GTS软件建立三维非线性有限元模型,计算了隧道轴线与地面建筑物成90º、60º、45º和30º夹角4种不同工况,分析隧道轴线与建筑物不同夹角条件下隧道开挖对地表建筑物基础沉降和结构受力变形分布形态的影响。计算结果表明,隧道以不同角度穿越时,地表建筑基础的沉降过程和分布形态差异明显。随着穿越角度? 的减小,基础沉降最大增幅为37.3%,建筑基础沿线沉降由对称分布转为侧向倾斜,相邻柱基沉降差增大;建筑倾斜和扭曲变形增加明显,最大增幅达10倍;由于分析部位不同,相比建筑基础及底部结构变形而言,隧道穿越角度的改变对建筑内力影响较小。     

土-水特征曲线的分形特性及其分析拟合

为了建立一种参数有明确物理意义的土-水特征曲线拟合方法,基于分形理论,给出了一种直接通过土-水特征曲线实测数据求解分维数的计算方法,建议了一种土-水特征曲线拟合分析的分形模型。为验证所建议拟合方法的合理性,采用液压千斤顶制作了7个不同干密度黏性土试样,利用压力板仪测量了土-水特征曲线。基于土-水特征曲线实测值计算了分维数,在此基础之上对土-水特征曲线实测数据进行分析拟合。结果表明：分维数计算及拟合分析时,7个试样相关系数都集中在0.97～0.99之间,从而证明了土-水特征曲线具有良好的分形特性,建议的拟合方法效果较好。此外,研究发现,分维数、进气值随干密度几乎呈线性增加,据此建议了一种不同压实度下的土-水特征曲线预测方法,其预测结果与实测值吻合较好。     

Experimental and modeling investigation of sewage solids sedimentation based on particle size distribution and fractal dimension

Sewage solids are usually characterized by non-specific parameters such as suspended solids. The suspended solids has been shown to be an inadequate index for advanced water treatment processes. In this study, the sewages solids particle size distribution was used to provide more detailed information on sewage characteristic. It is hoped that, by introducing particle size distribution, the mechanism of sewage solids sedimentations can be better understood. The particle size distribution of the domestic sewage was measured by the Malvern® laser scattering technique to link to its settlement efficiency. Experimental results show that 77 % of particle volume was removed during the 90 min settling, of which 71.2 % of particle volume was removed in the initial 30 min. The submicron particles were found to be removed by co-settling with large particles. The fractal dimensions of sewage solids could also be derived from the laser scattering measurement. The fractal dimension could also provide useful information on the shape and density of sewage solids. A mathematical model considering the particle sizes, shapes and density changes was then constructed to simulate the settlement of raw sewage particles. Comparison of the modeling results based on discrete and flocculant settling theory shows that settlement can be better predicted by considering the fractal nature of particles. The particle size distribution and fractal dimension data measured by Malvern® laser scattering technique have been shown to be valuable data for in-depth understanding of the mechanisms of sewage solids sedimentation.     

上海软土地区多层建筑物长期沉降特性

通过对50幢多层建筑沉降观测资料的分析,研究了上海软土地区多层建筑的长期沉降。对竣工以后的观测数据采用指数模型进行回归分析,可以反映软黏土的流变特性,较好地模拟建筑物后期的沉降发展过程,从而预测得到最终沉降量和沉降稳定时间。根据指数模型的分析结果,并引入地基压缩层内的软黏土厚度所占比例的概念,研究了多层建筑长期沉降与地基土层特性的关系。结果表明,最终沉降和沉降持续时间随着软黏土厚度比例的增加而增大,竣工时沉降占总沉降的比例随着软黏土厚度比例的增大而下降,并且具有线性关系。     

岩溶山区乡村聚落的格局特征及类型分析——以重庆市巫山县为例

为探索岩溶山区乡村聚落空间格局的特征,以位于重庆东北部岩溶广布的巫山县为研究对象,运用空间分布测度模型、空间规模测度模型和空间形态测度模型,定量分析了巫山乡村聚落的空间格局特征,并进一步划分了地域类型。分析结果表明,总体上,巫山县的乡村聚落有一定的空间集聚特征,但存在明显的区域差异;乡村聚落的规模普遍偏小,具有低值集聚的特征,空间上呈现县城西北、西南大规模农村聚落集中,东北、东南小规模零散分布的“西热东冷”的格局;在空间形态上,巫山县西部区域连接性好,但形状不规则,复杂程度高,东部区域连接性差,复杂程度不及西部区域。整体而言,巫山县的乡村聚落形状规则性差,缺乏规划与引导。通过构建乡村聚落空间测度指标体系,采用系统聚类的方法,将巫山县乡村聚落划分为6种类型:低密度散点型、低密度小团块型、低密度不规则团块状、中密度不规则条带型、高密度宽带型、高密度散点型。未来的县域乡村聚落重构需要根据不同类型的特点加以引导。      

南海东部69柱粒度分维指标与气候代用指标的分形比较及其意义

南海69柱粒度数据分析表明,晚更新世以来,粒度在0.2~11μm的标度范围内具有分形特征,粒度分维值DS为1.72~2.02,平均1.84;不同时期粒度分维值明显不同,氧同位素1期(冰后期)为1.88,氧同位素2期(冰期)为1.81,温暖的冰后期粒度分维值高且变化幅度大,寒冷的冰期粒度分维值低且变化幅度小,表明粒度分维值DS对沉积物的形成环境演化具有良好的指示意义。运用R/S分析法,对69柱沉积物的粒度分维值DS、UK37法估算的表层海水古温度、浮游有孔虫的δ18O、δ13C及其转换函数计算的冬季表层海水古温度、夏季表层海水古温度、季节性温差、沉积物SiO₂、CaCO₃含量9项指标进行尺度重整分析计算,得到其时间序列分维值D_H分别为1.2855、1.1712、1.2659、1.4244、1.2719、1.2214、1.2979、1.1366、1.1609。虽然这些气候指标是用不同物理单位测量的,但运用分形分析可以对它们进行数学比较,粒度分维值DS与季节性温差二者的时间序列分维值D_H最接近,从分形理论方面进一步证实粒度分维值D_S的变化主要反映气候的冷暖变化。综合粒度分维值DS及其他气候代用指标分析,识别出南海东部全新世以来的4次突发事件。     

贵州喀斯特聚落文化类型及其特征研究

从喀斯特环境人地关系的角度出发,探讨贵州喀斯特聚落文化的组成因子和文化层;依据地域分异规律、相似性原则、综合分析原则,将贵州喀斯特聚落文化分为谷地聚落、半坡村聚落、溪边村聚落、丘原区聚落、洞穴聚落和屯堡聚落六种主要类型。谷地聚落因峰丛洼地环境容量小,形成散珠状小聚居的形态和独特的垦殖文化景观;半坡村聚落因喀斯特山地环境的影响,形成依山而建、聚族而居、典型的吊脚楼民居建筑等特征;溪边村聚落因峰林坝地环境容量较大,沿河形成串珠状聚族而居的形态;丘原区聚落因丘原盆地环境容量大、地域环境开放,形成多民族杂居、村寨密集分布、文化交融强等特征;洞穴聚落因岩洞环境的特殊性,形成依洞而建的小聚居形态;屯堡聚落因喀斯特环境和历史的影响,形成典型的集聚型村落,将石文化、江南文化、军事文化有机结合。通过探讨各类型聚落文化在聚落规模、聚落布局、聚落环境、建筑、生活习俗等方面的特征,可为合理开发贵州喀斯特聚落文化提供依据。      

The distribution and growth of urban settlements in Saudi Arabia

This paper examines the distribution characteristics of urban settlements in the Kingdom of Saudi Arabia through major dimensions such as settlement regularly, degree of primacy and polarisation at the national and geographic regional levels. The paper points out that the settlement pattern at the national level has transformed from a primate distribution during the pre-plan period (< 1970) to an intermediary distribution during the period of development planning (1970 >). At the geographical regional level the settlement distribution, however, has shown diverse pattern. While the regional settlement distribution of Western and Eastern Region have shown trends of increasing polarisation, settlements in the Northern and Southern Regions are more log-normal in character. This is explained by the increasing growth of small and intermediary towns in the Northern and Southern Regions. The paper concludes that the national trend of decreasing urban primacy, induced by the decentralised national development strategies, is less pronounced due to the absence of a balanced regional investment policy. Since the government expenditure and settlement population growth rates are not related, slow growing primate cities continue to receive a larger share of public expenditure, enabling them to retain their primacy. This calls for a balanced regional investment policy to fully realise the national strategy of regional balance and multi-polar settlement pattern.