基于滑面段旋转的Monte Carlo搜索技术及改进(Ⅱ):常值转角

基于转角随机的Monte Carlo搜索技术（AbdallahⅠ．Husein，2001）有两点不足：（1）计算结果随机，（2）当坡体介质较为复杂时，容易陷入局部极值。因此对该法进行了改进，将随机转角变为常值转角，使之成为确定性方法。算例分析表明：改进后的Monte Carlo搜索技术兼具Random Walking（逐渐逼进）与Random Jumping（均匀扫描）双重特性，这种特性使得改进MC能兼顾计算精度与效率。且更不易受初始滑面的影响，具有更强的适应性。尽管旋转角的大小对改进MC的计算结果有一定的影响，但并不敏感，实际边坡工程只需选择若干个试算角度便能得到较为满意的结果，除非坡体介质有狭长软弱层，此时要适当增加试算角度或改变初始滑面的位置。     

基于等效塑性应变的三维边坡滑面搜索

边坡三维临界滑面的定位问题是边坡稳定性分析中尚未得以很好解决的一个重要问题。注意到临界滑面是由沿深部方向上的等效塑性应变的极大点所组成这一现象,在利用强度折减法将边坡带入临界平衡状态后,通过在水平面上设置一系列的垂直直线,并找出每条直线上的等效塑性应变最大值的位置,就得到了三维边坡滑面上离散点的分布。最后,采用被称为薄板光顺样条（thin-plate smoothing spline）函数的插值方法对滑面上的离散点进行了插值光顺处理,在不指定边坡滑动模式和滑面形状的前提下就可以得到三维边坡的临界滑面。通过在三维凸型边坡中的应用,体现了该方法在确定三维边坡临界滑面上的优越性。     

基于等效塑性应变的边坡滑面搜索

对土坡而言,利用有限元-强度折减方法将边坡代入临界破坏状态时,临界滑面上的点往往是沿深部方向的等效塑性应变最大的地方。通过设置一系列沿水平方向布置的垂直直线,并找出沿每条直线上的等效塑性应变最大值的位置后,就可得到一系列呈波动状的点的分布,它们构成了所谓的函数型数据,再利用最小二乘法对这些函数型数据做平滑处理就得到了边坡的临界滑面。与其他方法的相对比,验证了该方法的可靠性。     

基于矢量和分析方法的边坡滑面搜索

基于力是矢量这个基本概念,给出了边坡矢量和法安全系数的矢量表达式。在边坡荷载已知的情况下,运用有限元法计算得到边坡真实的应力分布状态,使用矢量和法安全系数并采用优化算法中的直接法搜索边坡的临界滑面。计算结果表明,使用矢量和分析法搜索得到的临界滑面位置与极限平衡法得到的滑面位置基本吻合,且安全系数相对误差最大为2.09 %,验证了该方法在边坡稳定分析中的合理性与可靠性。矢量和分析方法与基于强度储备安全系数的分析方法不同,具有明确的物理和力学意义,且不需引入过多假设,公式简洁,易于进行三维边坡稳定分析,不需进行迭代计算,可在工程实际中得到广泛的运用。     

基于Monte Carlo和Rosenblueth方法的边坡可靠性分析及其在工程实践中的应用

传统上常以安全系数作为边坡稳定性的评价指标,但是安全系数只是由一种确定的方法计算所得的一个定值,没有考虑设计参数的变异性,因此安全系数很难表征边坡的安全程度,为此本文引入了可靠度的概念,并运用基于概率论和数理统计学的蒙特卡洛法（Monte Carlo）和Rosenblueth法进行边坡可靠性分析,有效的弥补了边坡传统评...     

一种基于有限元应力场的边坡滑动面搜索方法

如何将有限单元法计算得到的结果是应力场、应变场和位移场等计算成果应用于边坡稳定安全系数及滑裂面位置的确定,是有限单元法边坡稳定分析中的一个重要研究课题.提出一种基于有限元应力场的最危险滑裂面的搜索方法,编制了搜索程序,采用澳大利亚边坡稳定分析程序的考核题进行对比验算,验证了该方法的正确性及程序的可行性.     

基于Green-Ampt模型的多层结构边坡降雨入渗改进计算方法及稳定性影响研究

降雨作用下,边坡土体的饱和度及含水率升高,基质吸力减小。随着降雨历时的增长,雨水入渗深度对坡体的稳定性产生影响。然而传统多层结构边坡的入渗计算方法并未考虑随入渗深度不断变化的基质吸力与层间积水点的形成,且忽略饱和层内沿坡体层面流动的部分雨水对入渗过程的影响,亦未考虑潜在滑动面位置随降雨历时的变化。将入渗过程分解为若干个子过程,并基于Green-Ampt（G-A）入渗模型对传统多层结构边坡的入渗计算方法进行改进,以对每个子过程进行求解,最后将其合并为整体入渗过程的解。在此基础上对层间积水点的形成时刻进行计算,进而分析雨水入渗深度与时间的关系,并研究降雨强度与雨水入渗深度对边坡不同位置处（湿润锋、饱和层）稳定系数和滑动面位置的影响。研究表明:（1）基于G-A模型的改进计算方法所得结果比传统多层结构边坡入渗计算方法所得结果更接近于数值模拟结果。（2）对于多层结构土质边坡,其安全系数随着雨水入渗深度的增加不断降低,并且在层间积水点形成时产生突变现象。（3）随着降雨历时和降雨强度的增大,边坡中潜在滑动面位置会产生变化,前期潜在滑动面位置出现在湿润锋处,后期则出现在饱和层交界面处。该方法提高了多层结构边坡传统降雨入渗计算方法的精度,更加全面的对多层结构边坡的稳定性进行评价,其工程应用范围亦得到进一步扩大     

基于场变量的边坡稳定分析有限元强度折减法?

有限元强度折减法在实施过程中往往要根据不同的折减系数手工修改输入文件,并不断进行试算,过程较繁琐。为了简化计算过程,提高计算效率,在有限元强度折减法的基础上,结合ABAQUS提供的场变量,提出一种适用于有限元强度折减计算的新方法--基于场变量的有限元强度折减法。通过在ABAQUS中设置岩土体黏聚力与内摩擦角为场变量的函数,场变量为增量步时间t的函数,从而通过控制增量步时间t实现黏聚力与内摩擦角的折减,通过一次计算即可求得边坡的安全系数,无需手工修改折减系数反复试算。结合有关文献对该方法用于边坡稳定分析的可行性进行了验证,并与二分法确定安全系数的计算效率进行了比较。结果表明：该方法求得的安全系数是有效可靠的,用于边坡稳定性的计算是可行的,简化了有限元强度折减法的计算过程,提高了计算效率。     

基于数字图像技术的土石混合体边坡稳定性分析

土石混合体作为自然界中常见的一类岩土体,尤其在我国西南地区存在着不同成因及规模的土石混合体边坡,这些边坡的稳定性问题对于工程在施工及运营期间的安全性有着重要的意义。在传统的边坡稳定性分析中,通常将土石混合体边坡视为均质土坡,忽略其内部块石的存在,这给计算结果带来了很大的误差。运用数字图像处理技术,对西南地区一土石混合体边坡进行分析,建立其细观结构模型。在此基础上,运用有限元强度折减法开展相应的稳定性研究。结果表明,块石的存在使边坡内部应力场分布变得极其不均匀,计算搜索得到的滑动带具有明显的绕石特征,考虑块石时计算得到的稳定系数要较等效均质土坡的稳定系数高。     

基于FELA的随机场方法在考虑降雨入渗的边坡开挖稳定性分析中的应用

黑山共和国南北高速公路项目部分路段处于复理石地区,降雨集中、空间变异性显著且分层分布的岩土体给道路边坡施工带来了挑战。条分法、常规有限元法等确定性分析方法不能考虑岩土材料的不确定性,给出的具有唯一性、确定性的结果不能反映边坡稳定的不确定性。以该工程某边坡为例,采用有限元极限分析方法（FELA）,考虑岩土材料强度的空间变异性,利用上下限解法得出安全系数的分布区间。由勘察资料得到材料均值、标准差和空间相关长度并重建描述抗剪强度指标的二维随机场,同时考虑开挖岩层的节理分布,分析边坡在分级开挖过程中,各施工步骤的稳定性和破坏模式。与有限元分析结果相比,随机场条件下,部分情况开挖阶段安全系数低于限值,并出现局部破坏和整体破坏两种形式。结合不饱和土理论,模拟暴雨情况下雨水的入渗深度并在饱和区采用降低后的强度参数重新计算。通过蒙特卡洛模拟,得到各工况下安全系数、滑动体体积、挡墙弯矩和锚杆内力的概率密度分布函数。挡墙结构约束土体的变形,使得破坏模式趋向于整体破坏,安全系数分布区间变小。锚杆能带动更多土体进入工作状态,同样约束安全系数分布区间。旱季施工与雨季施工边坡破坏区域不同,同等支护条件下,雨季边坡安全系数分布区间更大,且均值明显降低。      

基于FLAC~(3D)的边坡稳定性分析及治理模拟

在现场考察和工程地质勘察的基础上,详细分析了贵匀高速公路百鸟坡隧道左线进口边坡的工程地质条件及其变形特征,认为在暴雨条件下,坡体的覆盖土层与部分强风化层沿强弱风化基岩接触面附近产生滑动而发生坍塌,将隧道左洞掩埋;该边坡破坏机制属牵引式破坏;根据规范及有关经验对边坡力学参数取值,用FLAC~(3D)有限差分技术,建立边坡地质力学模型,计算暴雨条件下边坡的稳定性。结果表明:在暴雨条件下边坡处于不稳定状态,需进行治理。本文通过设计抗滑桩、钢管桩及挡土墙等措施对边坡进行支护并验证该边坡处于稳定状态,为贵匀公路的顺利完成提供了有力保障。     

强风化花岗岩弹塑性本构模型研究(Ⅰ):理论模型及参数反演

厦门翔安隧道是国内修建的第一条海底隧道,其相关勘察、设计以及施工经验和工程总结材料将对国内其他海底隧道的建设具有十分重要的借鉴作用。与山岭隧道相比,需要解决的岩体力学与隧道工程结构设计等方面的问题不尽相同,存在不少现行规范未能涵盖而又亟待在设计中予以明确回答的问题。根据厦门翔安海底隧道风化槽强风化花岗岩的室内应力-渗流耦合试验成果,建立了强风化花岗岩的应变硬化的弹塑性模型和黏聚力演化方程,通过反演确定了模型的力学参数。研究表明,提出的应变硬化的弹塑性模型能合理地反映强风化花岗岩的力学特性,其成果具有很好的推广应用价值。     

基于ν-SVR和改进PSO算法的反分析方法及应用

岩土工程反分析面临着多元化、复杂化和精确化的挑战,反分析方法要求能在少而精的正分析基础上结合监测数据快速反馈出数值计算参数.充分发挥支持向量回归机ν-SVR和改进的变邻域PSO算法的优势,建立起岩土工程反分析的流程和方法.同时,将其应用于锦屏左岸边坡的反分析问题,选择稳定问题非常突出的II1-II1剖面作为分析对象,根据监测资料反馈设计关键岩体的力学参数,并与监测数据比对,反演成果合理准确,进一步验证了该方法的的正确性和有效性.     

石英~(40)Ar-~(39)Ar阶段加热法定年的实验技术改进及意义

40 Ar 3 9Ar阶段加热法测定石英年龄始于 1986年。近年来通过样品清洗、提高真空度、提高质谱计灵敏度、减小样品用量、增加熔样阶段等实验技术改进 ,数据质量比过去有所提高。但关键问题是选择有代表性的石英样品 ,并预先对样品做镜下鉴定和电子探针分析 ,挑选钾含量较高的石英用于定年 ,以便减少失败 ,提高年龄数据测试的成功率。当钾含量高于 0 0 5 %时 ,一般都可在中温 (70 0～ 10 0 0℃左右 )阶段获得 3个以上视年龄构成的坪年龄和等时年龄 ,比过去马鞍型年龄谱中由一个最小视年龄作为成矿年龄要准确。     

基于分布式水文模拟的三峡区间洪水预报(Ⅰ)——模型构建及验证

长江三峡区间因暴雨形成的洪水峰高量大,对三峡水库的防洪安全和运行调度的影响很大.本论文依据三峡地区的地形地貌特征,采用基于GIS的机理性分布式水文模型,来模拟三峡区间入库洪水,以尽量减少洪水预报中的不确定性.利用近期建成的78个自动雨量站网监测的小时降雨信息作为模型的输入,对模型参数进行了率定和验证,结果表明:大多数洪水过程的模拟精度较好,但也有的模拟结果较差,其中降雨信息缺失是洪水预报不确定性的主要来源.     

基于广义塑性力学的土体次加载面循环塑性模型(Ⅰ): 理论与模型

简要地介绍了次加载面理论的基本思想、假设及其物理解释。在广义塑性力学的框架内，引入次加载面的思想，把常规的椭圆-抛物线双屈服面模型，扩展为次加载面循环塑性模型，以反映循环荷载作用下土体的曼辛效应与棘轮效应。模型能考虑塑性应变增量对应力增量的相关性，既能反映土体的循环加载特性，又能反映正常固结土和超固结土的单调加载特性。     

赣江流域(南昌段)水系沉积物物源示踪研究:来自锆石U-Pb同位素证据的约束

赣江为长江八大支流之一,是江西省第一大河流,为研究赣江水系沉积物的物质来源,利用LA-ICP-MS分析技术,对赣江河流(南昌段)沉积物碎屑锆石进行了U-Pb年龄研究。对3个河砂样品中的140颗碎屑锆石进行了测试,获得有效测试点123个。测试结果表明:锆石U-Pb年龄主要有7个年龄段,分别是134~197 Ma、221~290 Ma、386~484 Ma、520~625 Ma、727~895 Ma、980~1 110 Ma、2 502~2 861 Ma。所表现出来的主要年龄区间分别与已知的构造-岩浆热事件时间相对应(燕山运动、印支-海西运动、加里东运动、晋宁运动、吕梁运动)。大多数锆石颗粒具有明显的岩浆结晶环带且Th/U0.4,表明这些锆石多为岩浆成因。通过对赣江流域及周边各个地区的年代学对比研究揭示:年龄段为134~197 Ma的锆石大部分来自赣中南—闽西—粤北地区;221~290 Ma的印支期锆石主要来自赣南地区,而海西期的锆石来自赣中、九岭地区;386~484 Ma的锆石主要来自赣中南地区,少量来自赣西北;520~625 Ma的锆石可初步判断来自赣南地区;727~895 Ma的锆石主要来自赣北江南造山带附近的九岭地区;980~1 110 Ma和2502~2 861 Ma的锆石主要来自华夏地块腹地的赣南—粤北地区。因此,赣江水系沉积物碎屑锆石U-Pb年龄可以有效地限定赣江流域的主要物质来源。     

郯庐断裂带(安徽段)及邻区的动力学分析与区域构造演化

依据区域构造层次划分,采用构造筛分法,层层深入,层层筛分,确定发生于各个不同时代地层/岩层内的断裂活动的同期及叠加的应力场特征。综合所有的同期应力场特征及辅以叠加的应力场特征来验证,从而确定了一个连续的、完整的断裂活动的应力场演化序列;结合区域构造变形特征分析,阐明郯庐断裂带(安徽段)的构造演化。应力场分析显示:晚三叠-早侏罗世应力场为北北西—南南东或近南北向挤压,属古特提斯构造域,断裂发生同造山走滑;早白垩世早期,应力场为北西—南东向挤压,断裂发生左行走滑运动,中国东部处于西环太平洋构造域;早白垩世晚期—古新世(始新世),区域发生北西—南东向伸展作用,断裂处于伸展断陷作用阶段;新生代,受区域上近东西向的挤压作用影响,断裂发生挤压逆冲兼右行走滑作用。     

基于SBAS-InSAR技术的中巴公路(公格尔墓士塔格段)地质体缓慢变形识别研究

中巴公路沿线地质灾害多发,通过微小变形对于其沿线地质灾害进行早期识别是一种重要的防灾措施。本文以中巴公路公格尔山至墓士塔格山段为研究区,选用2007年7月12日至2011年1月20日获取的16景PALSAR合成孔径雷达数据,采用小基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR,Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar)进行了变形干涉计算,识别并分析了沿线地质体的变形情况：(1)冰川运动与冰川泥石流作为沿线最主要的地质灾害,变形相对较大,较易识别,有效PS点主要分布在前缘冰碛物部分,反映为正负大变形相间的高异常值点团,其中公格尔山与墓士塔格山山麓的冰碛物运动最为显著; (2)沿线较软弱顺坡结构岩体发育,且风化严重,稳定性较差,易形成溜石坡灾害,表现为顺坡负异常变形; (3)宽谷区PS点变形以正值和较小的负值为主,该区域主要为底部冰水堆积物,上部洪积物,冰川融水补给充足,土体水分含量较高,可能产生冻胀变形,同时也可能存在斜坡重力梯度方向的变形,二者变形合成在测量结果上表现为视线向的正异常; (4)中巴公路主要在湖盆和洪积扇上展布,推测由于不均匀分布软土的变形,使较为刚性的公路部分路段产生了下沉; (5)SBAS-InSAR的高精度变形观测覆盖范围广,对于线性工程周围地质体稳定性的识别具有很好的应用前景。