On the use of pore pressure measurements in safety reassessments of concrete dams founded on rock

In probabilistic stability analyses of concrete dams founded on rock, the uplift pressure is often a parameter of major importance. In previous literature, it has been suggested that assessing uplift with pore pressure measurements, instead of using empirical assumptions, could improve the calculated dam safety. This paper presents a coherent methodology to investigate whether incorporating pore pressure measurements has any impact on the calculated dam safety, based on Bayesian linear regression of pore pressure data in combination with series-system and the first-order reliability method. The study concludes that the probability of sliding failure is closely related to the probability of an extreme increase in uplift. Hence, measured uplift should only be incorporated while this probability remains sufficiently small, which requires proper programs both for uplift monitoring and for maintenance of drains and grout curtains.     

土坡体系可靠度分析方法及在高土石坝工程中的应用

针对土坡稳定体系可靠度分析问题,提出了一种分析方法框架,包括采用缩减方差抽样技术生成随机变量样本值、采用全局优化算法搜索边坡最小安全系数、采用Monte-Carlo法计算边坡体系可靠度3个主要部分。在此框架下,建立了一种较为简便实用的高土石坝坝坡稳定体系可靠度分析方法。该方法采用拉丁超立方抽样技术生成随机变量的样本值,再用商业软件STAB搜索相应的坝坡最小安全系数,最后用可靠指标法或Monte-Carlo法计算坝坡体系可靠度。工程算例表明,筑坝材料强度参数的随机不确定性对坝坡临界滑弧的位置影响较大,坝坡稳定体系可靠度小于单一滑动面的坝坡稳定最小可靠度,提出的方法可用于实际工程坝坡稳定体系可靠度分析。     

Reliability analysis of the induced damage for single-hole rock blasting

Rock explosion has always been a complex problem because neither rock characteristics nor explosion waves could be accurately estimated. As such, this imposes a high uncertainty on deterministic methodologies available for damage prediction. In this paper, by defining two damage zones around the blast hole, including crushed and cracked zones, a first-order reliability analysis (FORM) was adopted to address this issue. For this purpose, FORM was used in a double-loop algorithm, where the inner loop was responsible for converging the FORM, and the outer loop was assigned to feed the inner loop with new cases. Using such nested-loop algorithm, the probability of exceedance was calculated for any desired damage zone radius. The maximum effect of the involved parameters on the failure probability induced around the blast hole was additionally studied using a parametric reliability analysis. The results showed that the radii for crushed and cracked zones are limited to 0.5 and 4.2?m, respectively, so that the probability of going beyond these limits is less than 1%. Moreover, the analyses of decoupled explosions showed that increasing the gap between the explosion charge and wall of the borehole could severely reduce the failure probability; however, the maximum effect of decoupling ratio occurs in the small range of radii between 0.3?mm and 2.35?m.     

基于指标信度测度赋权的岩溶隧道水害危险性集对云评价研究

隧道水害危险性评价是一个非线性复杂的不确定系统问题。首先,针对其评价指标参数具有不确定性、模糊性和随机性等特点,在充分考虑岩溶隧道水害危险性评价指标关联性的基础上,提出了基于Jousselme距离的指标信度测度动态赋权理论,实现不同的实例、不同的指标实测值对整个系统的动态赋权,降低实际工作中由于指标实测值误差或错误导致评价结果偏差的风险;其次,运用云理论优化集对联系度,与所得权重加权得出系统综合云联系度,并与等级评价区间期望加权平均得到危险值,同时生成对应的等级云图判定隧道水害危险性等级,进而判定岩溶隧道水害危险状态,实现水害危险等级判定的可视化;再次,基于大气降水为岩溶隧道水害主要来源的视角,选取年均降水量、入渗系数、汇水面积、渗透系数和单位涌水量5项指标作为集对云评价指标,并以6条典型岩溶隧道为样本数据进行模型检验,发现评价结果与其他方法的评价结果相吻合,证明了该模型的可靠性和有效性。最后,将模型应用于京珠高速公路媲双坳岩溶隧道水害事故中,评价结果与实际情况相符,采取与评价等级相对应的处治措施,取得了良好的水害治理效果,表明该模型具有工程实用价值,评价流程可操作性强,为岩溶隧道水害的预测和防治提供参考。     

污染场地健康风险评价的理论和方法

综合国外研究进展介绍了污染场地健康风险评价的基础理论和评价方法,基础理论主要从人体摄取污染物质的方式和机制以及污染物摄取剂量和人体健康效应的关系两方面开展讨论。评价方法从数据收集、暴露评估、毒性评估和风险表征4方面进行探讨。在此基础上,对评价方法进行了探讨,提出了“叠加风险”和“多暴露途径同种污染物累计健康风险”的概念和计算方法,分析了中国开展污染场地健康风险评价的相关问题,指出构建中国污染场地健康风险评价体系应从制定法律入手,以典型污染场地风险评价为试点,逐渐建立和完善风险评价指南和技术细则,最终完成包括法律法规、评价指南和技术细则等在内的污染场地健康风险评价体系的建立。     

可靠度分析中梯度求解方法的研究

在岩土工程的可靠度分析中，功能函数的形式非常复杂，甚至是隐式的。而对于常用的可靠度分析方法，如一阶可靠性方法（FORM）、二阶可靠性方法（SORM）等，一个重要的问题是求功能函数对基本随机变量的梯度。因此，对于隐式的或复杂的显式功能函数，必须采用数值微分方法来求解功能函数的梯度。对于可靠度分析中常用的有限差分法（FDM）及有理多项式法（RPT）这两种数值微分方法，本文详细研究了二者问的异同及其求导结果与步长的关系，指出了对于相同的步长控制系数及取样方式，FDM是RPT在线性情况下的特例；对于连续的线性功能函数，可直接用3点FDM求导：对于连续的非线性功能函数，可用5点RPT求导；对于非连续的功能函数，应采用RPT求导。建议取步长控制系数等于1。     

HDPE和PET土工格栅加筋路堤作用的对比研究

为了研究高密度聚乙烯（HDPE）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）两种土工格栅在返包式加筋路堤中的加筋效果,基于HDPE和PET的拉伸试验结果,采用FLAC3D有限差分程序并结合现场监测数据对比,分析了加筋路堤中两种土工格栅的受力变形规律。结果表明,土工格栅特性对返包式加筋路堤变形具有明显影响,影响程度与其上部土压力大小密切相关;在加筋土路堤的中下部,土压力较大,HDPE格栅前1/3段和后1/3段的应变存在较大差别,PET格栅的应变沿长度分布相对均匀;随着上部土压力的减小,格栅材料特性的影响减弱,两种格栅的应变曲线趋于接近;PET格栅对加筋路堤水平变形的控制作用更为明显;HDPE格栅加筋路堤的垂直和水平土压力值及其分布与PET加筋路堤差别很小。     

水土流失地质灾害危险性评估探讨——以广东省德庆县为例

文章以广东省德庆县水土流失为例,结合多年来在该地区进行水土方面的研究成果,对地质灾害危险性评估工作中出现的水土流失现状作了论述、预测评估进行探讨,并提出防治措施。水土流失产生的主导因素是燕山期花岗岩分布的丘陵区岩体结构遭到破坏;从属因素是持续强烈的降雨,从而加剧了水土流失;激发因素是人类工程活动对地质环境的破坏。经评估,该区水土流失正处于青年期,潜在不稳定性。     

基于ABAQUS-ANFIS-MCS的岩质边坡可靠性分析

针对岩质边坡工程稳定性分析中参数的不确定性,基于ABAQUA建立了平面破坏型边坡有限元分析模型。并用该模型进行了边坡稳定状态的数值模拟,以获得进行ANFIS分析的数据。同时基于自适应神经模糊推理系统建立了岩体力学参数与边坡抗滑力和下滑力的映射模型,分析得到抗滑力和下滑力的统计特征。根据蒙特卡罗模拟方法用MATLAB语言编写了求解边坡的破坏概率和可靠度的计算程序,对湖南雪峰水泥原料矿山的露天矿边坡进行可靠度分析。研究结果表明,该方法具有避免编写冗长的有限元计算程序、节省机时、计算精度高的优点。     

GIS技术在四川省九龙县地质灾害危险性评价中的应用

文章结合九龙县地质灾害调查与区划项目,在对全县地质灾害特征和影响因素调查基础上,探讨了GIS技术在九龙县地质灾害危险性评价中的应用,描述了GIS图形处理和空间分析功能支持下的地质灾害危险性评价思路,并介绍了评价因子选取、栅格单元划分、结果评价等问题。分析结果表明,将GIS技术应用于九龙县地质灾害危险性评价中可以提高评价效率和准确性,评价效果较好。     

Effects of periodic fluctuations of micro‐polar boundary conditions on shear localizations in granular soil–structure interaction

In this work, the interface behavior between an infinite extended narrow granular layer and a rough surface of rigid body is investigated numerically, using finite element method in the updated Lagrangian (UL) frame. In this regard, the elasto‐plastic micro‐polar (Cosserat) continuum approach is employed to remove the limitations caused by strain‐softening of materials in the classical continuum. The mechanical properties of cohesionless granular soil are described with Lade's model enhanced by polar terms, including Cosserat rotations, curvatures, and couple stresses. Furthermore, the mean grain diameter as the internal length is incorporated into the constitutive relations accordingly. Here, the evolution and location of shear band, within the granular layer in contact with the rigid body, are mainly focused. In this regard, particular attention is paid to the effects of homogeneous distribution and periodic fluctuation of micro‐polar boundary conditions, prescribed along the interface. Correspondingly, the effects of pressure level, mean grain diameter, and stratified soil are also considered. The finite element results demonstrate that the location and evolution of shear band in the granular soil layer are strongly affected by the non‐uniform micro‐polar boundary conditions, prescribed along the interface. It is found that the shear band is located closer to the boundary with less restriction of grain rotations. Furthermore, the predicted thickness of shear band is larger for higher rotation resistance of soil grains along the interface, larger mean grain diameter, and higher vertical pressure. Regarding the stratified soil, comprising a thin layer with slightly different initial void ratio, the shear band moves towards the layer with initially higher void ratio. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

GIS技术在生态环境地质评价中的应用

针对生态环境地质调查与评价的特点,建立了应用GIS技术进行生态环境地质评价的基本思路和技术流程,提出了相关图形-属性数据库建立的要点,阐述了生态环境地质评价的基本步骤,并对有关指标体系的选取、分析评价模型等做了重点分析。     

地质灾害危险性评价研究——以四川省青川县为例

我国是一个地质灾害多发的国家。20世纪90年中期,每年造成1000多人死亡,经济损失高达200多亿元。地质灾害危险性评价是地质灾害调查的重要内容,也是风险管理及减灾管理的基础,它为管理部门制定出相应的减灾对策并为部署实施有效的减灾工程提供了科学依据。文章首先介绍了国内外地质灾害危险性评价方法的研究现状,通过对比,指出现阶段我国地质灾害危险性评价中的不足;结合实际工作经验,运用危险性评价指标对比法建立了简单有效的地质灾害危险性评价体系。以四川省青川县地质灾害调查为例,对该县地质灾害进行了危险性评价,为地质灾害易发区划分及防治分区提供了依据。     

雄安新区某金属冶炼区土壤重金属污染程度及风险评价

为支撑雄安新区土地资源科学管理,完善中国土壤污染评价体系,文章以雄安新区某废旧金属冶炼区为研究区开展地质调查,采集541件表层土壤样品,测定了土壤中的Cd、Hg、Pb、As、Cu、Zn、Cr、Ni八种重金属元素的含量和pH,采用主成分分析法研究重金属元素的组合及分布特征,通过单因子指数法、内梅罗综合指数法、地质累积指数...     

基于脆弱性指数法的韩城矿区11号煤层底板突水危险性评价

在全面分析韩城矿区地质与水文地质条件的基础上,应用相关因素分析方法,提出研究区煤层底板奥灰含水层突水的指标体系,并以多个典型煤矿为例,重点分析了受奥灰含水层威胁最严重的11号煤层底板突水的影响因素;构建了有效隔水层厚度、褶皱规模、含水层富水性、断层规模4个评价指标;采用脆弱性指数评价方法对11号煤层底板突水的危险性进行了分区。     

岩溶地区地下水污染风险评价方法探究——以地苏地下河系流域为例

岩溶地下水污染风险评价对岩溶地下水的保护、管理和合理利用具有重要意义。文章总结了近年来国内外地下水污染风险评价方面的研究进展,针对目前评价体系存在的不足,构建了适合岩溶区地下水污染风险评价体系。该方法基于欧洲模式,实现地下水防污性能评价;污染负荷评价则考虑污染物在覆盖层中的衰减过程,利用折减系数实现污染负荷量化;最后,基于GIS空间叠加分析耦合防污性能与污染负荷评价,实现区域地下水污染风险评价。文章以地苏地下河系流域为例,开展岩溶区域地下水污染风险评价,结果表明：区域整体地下水污染风险偏低,地下水中等及以上污染风险区域面积424.41 km2,占研究区总面积的39.03%,主要分布在研究区中东部地苏乡、东庙乡、六也乡局部等人类活动频繁与地苏地下河干流中下游段。地下水污染风险空间分布特征不仅显示了岩性、坡度、岩溶网络发育等自然条件对评价结果的影响,同时也反映了人类活动的影响。地势平缓,岩溶发育程度强烈,加之人类活动频繁是导致区域地下水污染风险较高的原因所在。     

煤矿长斜井TBM施工安全风险分析与趋势预测

对煤矿长斜井盾构机（tunnel boring machine,TBM）施工的风险因素进行了识别,建立了二层次的风险评估指标体系,并确定了风险等级分类标准,利用熵权法确定风险指标的权向量,进而建立了基于集对分析法的煤矿长斜井TBM施工同异反评估模型。在此基础上利用偏联系数的理论确定了文中五元偏联系数的计算方法,根据改进的集对势理论给出风险趋势的预测方法。利用该模型对台格庙矿区煤矿长斜井（1#、2#实验井）TBM施工风险进行了评估与趋势预测。研究表明该模型与方法在煤矿长斜井TBM施工风险分析中是有效的、实用的,可为煤矿长斜井TBM施工风险分析与预测提供一种新的途径。     

海南琼中岩-土体系重金属迁移特征及表土环境质量评价

地球关键带和土壤重金属污染是当今研究的前沿与热点,岩-土体系是地球关键带的重要组成部分。目前海南岛针对不同成壤母质岩-土体系的详细研究较少,并且重金属亟需基于新标准进行评价。为了查清岩-土体系中重金属元素迁移特征及污染状况,本文以海南岛琼中3个土壤垂向剖面及7115件表层土壤样品为研究对象,采用电感耦合等离子体质谱/发射光谱法(ICP-MS/OES)和原子荧光光谱法(AFS)等分析方法,测定岩石和土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As和Hg共8种重金属元素含量,利用土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准、内梅罗指数法和潜在生态危害指数法定量评价了表层土壤样品重金属污染状况及生态风险。结果表明,①海南岛琼中二长花岗岩岩-土体系中,不同重金属元素表现出明显的分异特征,Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd元素以亏损为主,As元素以富集为主,Hg元素则表现出不同的富集或亏损特征,As、Hg元素尤其富集在表层。②琼中绝大多数表层土壤中重金属元素含量低于土壤环境质量农用地土壤污染风险筛选值,土壤污染风险低。③以琼中和海南岛背景值为评价标准时,应关注Cr、Ni和As污染以及Hg、As和Cd的生态危害。以土壤环境质量为评价标准时,研究区表层土壤的环境质量总体清洁,生态风险较弱。     

灰色系统GM（1，1）模型在天津地下热水水位预测中的应用

天津是我国开发利用地热资源较早的城市之一,二十世纪九十年代开始大规模的将地热资源应用于供暖、洗浴、养殖等方面。但随着地热资源开采规模的不断扩大,地下热水的水位正在逐年下降。通过整理和分析以往的动态监测资料,介绍了天津地区地热地质条件,总结了天津地区地下热水水位动态变化的基本特征,并利用灰色系统GM（1,1）模型对地下热水的未来水位变化趋势进行了预测,提出GM（1,1）模型在地下热水水位短期预测中的优势和应用前景。