深基坑施工变形预测VAR建模与应用分析

在实际施工过程中,基坑变形发展与多种因素有关,很难用力学模型进行定量分析,而根据已有的监测数据建立模型预测未来一段时间内的变形发展趋势,进而对当前施工方案进行评价、调整,方法更可靠。首先,分析深基坑施工实际监测数据的发展规律,由经济预向量自回归测VAR模型（vector auto regression,VAR）建立基坑施工变形预测VAR模型,并结合监测数据进行模型精度评价和预测比分析。根据分析结果,模型精度排序为：VAR模型＞新陈代谢模型＞神经网络模型＞GM(1, 1)模型,模型预测比排序为：VAR模型＞新陈代谢模型＞神经网络模型＞GM(1, 1)模型。     

土壤侵蚀量预报模型研究进展

土壤侵蚀模型是定量评价水土资源发展动态、指导综合治理规划、评价治理方案和措施的技术工具。根据建模的手段和方法，土壤侵蚀量预报模型有经验模型和物理成因模型两大类。根据建模对象的不同，土壤侵蚀模型又有坡面土壤侵蚀模型和流域土壤侵蚀模型之分。主要从这4个方面入手，介绍了国内外土壤侵蚀量预报模型研究的主要成就，指出了现有模型的不足。在总结前人工作的基础上，提出了我国土壤侵蚀模型今后的发展方向。     

三维地质建模及应用实例

文章介绍了实体模型、场模型和混合模型三类空间数据模型及其相应的三维地质构模方法,列举了三维地质构模在矿产资源评价、城市地质、地下水资源评价方面的3个应用实例。在矿产资源评价中的应用是实体模型与场模型的集成,三维显示与检索采用实体模型,资源量估算和矿化分布预测采用场模型;在城市地质中的工程地质层状地质体建模采用多层DEM构模法,介绍了基于三维地层模型的剖切等应用分析;地下水资源评价中含水层组的三维建模采用剖面构模法,以水文地质剖面为建模数据源,辅以钻孔、含水层组底界埋深等值线、地表高程等值线等作为约束条件。     

蓄满—超渗兼容水文模型的改进及应用

在介绍蓄满—超渗兼容模型理论和自由水箱模型理论的基础上,针对其各自的结构特点和产流机理,对二水源蓄满—超渗兼容水文模型进行改进,模型能反映地表径流、壤中流和地下径流的动态变化,可应用于洪水预报、水情模拟、水资源开发和利用等。并将模型应用于伊河流域栾川站,采用单纯形法、罗森布瑞克法及基因法联合自动优选法对模型参数进行了率定,并与原模型进行了比较分析,结果表明,改进模型模拟精度高,且能反映不同径流成分的变化过程。     

基于田间试验的土壤水分运动模型选择

基于不同形式Richards方程可建立不同适用范围和计算精度的数值模型,针对具体情况下如何选择合适模型的问题,以武汉大学农田水利试验场田间入渗试验为例,选用6种模型(Picard-h模型、Picard-θ模型、Picard-mix模型、Ross模型、动力波模型和水均衡模型),运用贝叶斯模型平均(BMA)方法进行了模型选择的计算;针对BMA方法无法考虑模型计算效率的缺点,进一步提出了可同时考虑模型计算精度与计算效率的改进BMA方法。计算结果表明,在本田间尺度问题中,Ross模型排序最高,说明其兼具高精度与高效率,改进BMA方法可增加高计算效率模型被选中的概率,使模型选择更加全面合理。     

初始应力各向异性土的弹塑性模型

剑桥模型沿球应力轴(p 轴)等向塑性体变硬化; 在日本广泛采用的关口 — 太田模型沿初始固结线( K0 线)不等向塑性体变硬化。三轴试验数据表明: 自 K0 状态向伸长方向剪切时, 前者方法计算的体积应变偏小, 而后者方法计算的体积应变偏大。 作者提出一种介于上述两者之间 、考虑初始应力各向异性(如 K0 固结)的不等向塑性体变硬化弹塑性模型。 为了使模型在三维应力下较好地反映土的强度和变形特性, 模型的剪切屈服准则使用 SMP 准则。模型的土性参数与剑桥模型一样, 其预测值与粘土实测值的比较表明, 提出的模型是简单合理的, 可望在实际工程计算中得到使用。     

西藏拉萨河现代河漫滩及一级阶地沉积物植硅体组合特征

摘　要　通过测制西藏拉萨桑达乡第四系剖面,系统采集并分析了植硅体样品,根据植硅体的形态分类及组合、温暖指数等特征,划分为５个植硅体组合带:组合带Ⅰ为齿型—平滑棒型、石屑型、网脊块状,反映气温温凉;组合带Ⅱ为长方型—平滑棒型、多面体型,显示气候转暖;组合带Ⅲ为长方型、齿型—平滑棒型组合带,显示气候干旱的特点;组合带Ⅳ为长方型—亚铃型、齿型—平滑棒型、多面体型组合带,反映此时气候温暖潮湿;组合带Ⅴ为齿型、帽—平滑棒型、多面体型、石屑组合带,显示气候寒冷的特点。最后在总结分析该区植硅体特征的基础上,对拉萨桑达地区第四纪古植被、古环境进行了探讨。     

Simulation of groundwater flow in fractured rocks using a coupled model based on the method of domain decomposition

Groundwater flow in fractured rocks is modeled using a coupled model based on the domain decomposition method. In the model, the fractured porous medium is divided into two non-overlapping sub-domains. One is the rock matrix, in which the medium is described using a continuum model. The other consists of deep fractures and fissure zones, where the medium is described using a discrete fracture network (DFN) model. The two models are coupled through the continuity of the hydraulic heads and fluxes on the common boundaries. The coupled model is used to simulate groundwater flow in a hydropower station. The results show that the model simulates groundwater levels that are in agreement with the measured groundwater levels. Furthermore, the model’s parameters relating to deep fractures and fissure zones are verified by comparing three different models (the continuum model, coupled model, and DFN model). The results show that the coupled model can capture and duplicate the hydrogeological conditions in the study domain, whereas the continuum model overestimates and the DFN model underestimates the measured hydraulic heads. A sensitivity analysis shows that fracture aperture has a considerable effect on the groundwater level. So, when the fracture aperture is large, the coupled model or DFN model is more appropriate than the continuum model in the fracture domain.     

湍流模型在环境水力学研究中的应用

对湍流模型应用于模拟预报工程附近的流场特征与物质掺混输运扩散规律的研究进行了综述,分析了国内外各种湍流模型的研究现状及发展趋势;同时就湍流模型求解环境水力学问题提出了笔者的观点,并对零方程模型、单方程模型、双方程k-ε模型及修正的各向异性κ-ε模型、雷诺应力模型、代数应力模型、低雷诺数流动模型、双流体模型及湍流高级模拟等模型的各自特点进行了讨论。     

基于流溪河模型的新丰江水库入库洪水预报模型研究

基于流溪河模型构建了不同空间分辨率的新丰江水库入库洪水预报模型,采用粒子群算法优选模型参数进行洪水模拟,对比实测资料验证了模型性能。结果表明,建立的新丰江水库入库洪水预报流溪河模型模拟效果优良,符合新丰江水库入库洪水预报的精度要求,可用于新丰江水库入库洪水预报：90 m空间分辨率的模型模拟效果最好,200 m空间分辨率的模型也具有良好的模拟性能,500 m空间分辨率的模型模拟性能有明显降低。模型计算工作量随分辨率的提高呈指数增加,90 m空间分辨率的参数优选时间是200 m空间分辨率参数优选时间的7.04倍,而200 m空间分辨率的参数优选时间是500 m空间分辨率参数优选时间的3.53倍。     

软土地基沉降曲线拟合的Logistic—Gompertz叠加曲线模型应用研究

为了提高软土地基沉降模型的拟合精度,通过对实测数据的分析,研究了软土地基沉降发展规律。在前人研究的基础上将Logistic预测模型和Gompertz预测模型进行叠加,建立了地基沉降历时曲线的Logistic-Gompertz叠加曲线模型,并给出模型的求解方式。通过工程实例讨论了新模型的拟合效果,对比计算结果表明所建立的新模型拟合精度不仅比Logistic模型和Gompertz模型要高,而且可靠性也优于各个单一的模型。新模型具有一定的科学性和适用性,是一种分析地基沉降观测资料的有效方法。     

降雨型浅层滑坡危险性预测模型

通过分析SHALSTAB和TRIGRS等浅层滑坡物理确定性模型存在的问题,提出了基于降雨入渗动态守恒的瞬态降雨入渗模型,该模型考虑了初期降雨过程、降雨历程以及饱和非饱和入渗过程,证明了SHALSTAB模型是该模型的特殊形式,并克服了TRIGRS模型参数繁多及一维入渗路径的问题.将无限边坡模型、瞬态降雨入渗模型和GIS进行耦合,研发了可用于大范围降雨型浅层滑坡危险性预测的集成系统,根据边坡的地质条件、地形参数和降雨特征即可对降雨条件下浅层滑坡的危险性进行评估.     

三维区域地面沉降数值模拟

由于地裂缝研究及地表变形监测技术（例如GPS,InSAR等）的快速发展,抽取地下水引起的地层水平位移受到关注。传统区域地面沉降模型虽然求解快速但不能模拟水平位移;比奥模型虽然能够模拟土体的三维变形,但模型求解的计算量较大,较少应用于大尺度的区域地面沉降数值模拟。为解决以上问题,推导了解耦三维地面沉降数学模型,模型推导过程显示：比奥模型假设法向总应力和不变,则可简化为解耦三维地面沉降模型;解耦三维地面沉降模型假设土体仅有垂向一维变形,则可简化为传统区域地面沉降模型。同时通过数值试验验证了解耦三维地面沉降模型可以作为比奥模型的替代模型和传统区域地面沉降模型的改进模型,用来模拟抽取地下水引起的三维区域地面沉降。     

基于最优加权组合模型及高斯－牛顿法的滑坡变形预测研究

在对最优加权组合理论和高斯－牛顿法优化非线性模型参数的方法研究的基础上,依托于洒勒山滑坡的实际变形监测资料,建立了该滑坡变形预测的3个非线性预测模型:指数模型、Verhulst模型和灰色GM（1,1）模型;利用最优加权组合理论建立了洒勒山滑坡的最优加权组合预测模型,并运用高斯－牛顿法对各单一模型和组合模型的参数进行了优化。通过对比分析得出:组合模型的预测精度高于任何单一模型的预测精度;参数优化后各单一模型的预测精度都有不同程度的提高;参数优化后的组合模型预测精度是最高的。因此,综合运用最优组合理论和高斯－牛顿法处理滑坡预测预报模型,是提高滑坡预测预报精度的行之有效的方法。     

Evaluation of alternative conceptual models for groundwater modelling

This study evaluates the alternative conceptual models for groundwater modelling. A true model was created with a synthetic alluvial fan-plain hydrogeological framework. Various alternative conceptual models were evaluated for groundwater flow simulations. The first alternative model is a single aquifer layer model; the second alternative model is a 3-layer aquifer model; and the third model is a 5-layer model consisting of 3 aquifers separated by 2 aquitards. All models could fit very well to the observations with optimized values of hydraulic conductivities. However, the single aquifer layer model can only compute water balance components with good accuracy. The 3-layer aquifer model can be used for water balance computation and groundwater head simulation with small errors. The 5-layer model is capable of simulating water budget, groundwater head distribution and travel times with high accuracy. Multi-model analysis found only the 3rd alternative model superior.     

软黏土在循环荷载作用下动力本构模型的研究

针对软黏土在循环荷载作用下的变形特性,即几乎不存在纯弹性变形阶段及应变趋于零时仍存在能量耗散,结合软土地铁车站振动台模型试验中对饱和软黏土进行的动三轴试验,利用边界面模型理论建立了软黏土的黏弹塑性动力本构模型。并进一步利用该模型对自由场振动台试验进行数值模拟计算,计算与试验的结果基本吻合。该本构模型可用于循环荷载作用下软黏土的动力响应分析。     

基于快速聚类-信息量模型的汶川及周边两县滑坡易发性评价

滑坡灾害易发性评价研究对规划灾害区域、制定防灾策略等方面具有十分重要的意义。以滑坡灾害频发的汶川及周边两县（理县和茂县）为例,提出滑坡灾害易发性评价的快速聚类-信息量模型。选取坡度、高程、坡向、距构造的距离、距水系的距离、地层岩性和土地利用情况为对滑坡有重要影响的7个影响因子,并在二级因子的分类上,对上述前5个影响因子依据159处滑坡样本分别开展快速聚类分析,同时也给出了传统的等距分类法,以便与快速聚类方法形成对比,对后2个影响因子则以定性方法分类。根据上述二级分类方法的不同,以及滑坡样本是否考虑面积因素,将信息量模型细分为四类（模型a:快速聚类-数量模型、模型b:等距分类-数量模型、模型c:快速聚类-面积模型、模型d:等距分类-面积模型）,分别计算各二级指标信息量,并通过ArcGIS空间叠加分析得到研究区域信息量分布,然后通过自然断点法将研究区滑坡易发性划分为五个等级。以易发性递增原则和线下面积（Area Under Curve,AUC）作为精度评价指标,结果表明:①快速聚类模型（模型a和模型c）整体效果优于等距分类模型（模型b和模型d）;②相同分类方法下,面积模型（模型c与模型d）整体优于数量模型（模型a和模型b）;③在上述两项优势的加持下,模型c相较于模型b,评价精度明显提升,其AUC值从80.46%提高到87.25%。     

基于广义位势理论的类剑桥模型

广义位势理论直接从数学原理出发建立本构模型,避开了传统塑性理论中塑性势函数等复杂概念,为研究岩土本构模型提供了新的思路。基于广义位势理论中土的应力空间多重势面模型,对剑桥模型“能量方程假设”的数学原理进行分析,从数学角度上建立了一个改进的剑桥模型（即类剑桥模型）,而修正剑桥模型等可作为其特例。利用不同应力路径下的试验数据对其合理性进行验证,并与剑桥模型进行对比分析。结果表明：类剑桥模型的参数确定方便、自由,计算结果与试验较一致,甚至优于修正剑桥模型;类剑桥模型所采用的数学原理更明确,且避免了确定塑性势函数和能量方程的困难及其所带来的误差,是一个具有较好实用价值的模型。     

基于指数趋势模型的卡尔曼滤波法在危岩体变形分析中的应用

以指数趋势模型为基础,建立卡尔曼滤波模型对链子崖危岩体GA监测点的位移量进行预测。首先,把非线性的指数趋势模型经线性化处理后转化成线性模型,用线性最小二乘法求出线性化后的模型参数,再将线性化后的模型参数看作带有动态噪声的状态向量,建立卡尔曼滤波模型,以此模型为基础,对危岩体的位移量进行预测。实例计算表明,用卡尔曼滤波模型对危岩体的位移量进行预测,其预测误差较小,效果较为理想。     

山西临汾市地下水动态预测模型灰色研究

本文提出了将非线性的维尔赫斯特（Ｖｅｒｈｕｌｓｔ）模型与线性的ＧＭ（１,１）残差分析模型结合起来的一种新的综合模型。该综合模型兼具有以上两种模型的优点。它将非线性与不断修正性有机结合起来。通过对山西临汾市地下水动态分析,发现运用综合模型具有较高的精确度,是一种较好的预测方法