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。     

改进的GM(1,1)模型在滑坡变形预测中的应用

为了提高GM(1,1)模型在滑坡变形预测中的预测精度和普遍适用性,论文首先分析了GM(1,1)模型的数学特点,并根据建模机理所存在的固有缺陷探讨了几种合理实用的改进方法。在此基础上,结合呈对数型曲线的链子崖危岩体变形监测数据和呈指数型曲线的黄龙西村滑坡变形监测数据,分别了建立了传统GM(1,1)、无偏GM(1,1)、中心逼近式GM(1,1)、重构背景值的GM(1,1)和灰色神经网络组合等预测模型。预测结果表明:针对不同数学特点的滑坡变形数据,特定改进的GM(1,1)模型较传统模型预测精度更高,适用性更强。     

无人机倾斜摄影在高位危岩体调查中的应用

针对传统高位危岩体地面调查强度大、效率低、风险高、精度低、轻整体重局部的不足,提出了基于无人机倾斜摄影技术的高位危岩体调查方法。本文以青城山后山景区危岩为例,通过无人机倾斜摄影处理技术流程,构建危岩体三维立体实景模型,通过解译分析,提取了危岩体地层岩性、产状、裂隙发育情况、块体大小等信息。结果表明,与传统地面调查分析相比,该方法更全面、客观、准确,具有巨大的推广前景。     

无人机影像在高陡边坡危岩体调查中的应用

在高陡边坡危岩体的调查中,复杂的地形条件经常限制工作的正常开展,如何快速准确地获取地质灾害信息一直是地质灾害调查研究中的难点之一。以往的研究中对无人机遥感技术在黄土、高原等地区应用有所报道,但对西南地区高陡边坡危岩体灾害调查的研究尚无报道。文章以锦屏二级水电站出线场边坡落石灾害所在区域为例,将无人机摄影测量技术应用于高陡边坡危岩体调查中,通过无人机倾斜摄影获取高分辨率遥感影像,开展遥感影像三维建模,进行地质灾害遥感解译,总结了无人机遥感系统在高陡边坡危岩体调查的技术流程。通过三维实景模型,精确地分析了落石灾害的空间分布、失稳模式及演化过程,查明了区域内危岩隐患点的分布特征;基于三维点云模型,提取出地质灾害体的属性信息,测得落石方量为11.7 m3,采用最小二乘法进行平面拟合,得到落石两组主控结构面产状为275.4°∠31.2°、103.5°∠63.3°。实践表明,无人机遥感技术在高陡边坡地区落石灾害调查中具有明显的可行性和优越性,可以较好地应用于高陡边坡危岩体调查中。     

改进灰色模型在地面沉降预测中的应用

灰色模型GM(1,1)在解决无规则离散问题中的广泛应用而越来越受到人们的关注。本文从GM模型的基本原理出发,探讨光滑系数取值对预测地面沉降值的影响。计算结果表明,对于大多数情况,光滑系数取0.5,将造成较大的预测误差。在此基础上,本文对光滑系数取值进行改进,提出光滑系数向量。定义最优光滑系数向量为地面沉降预测误差最小时(目标函数)的最优解。初步研究表明,当发展系数较大时,由此改进的灰色模型能获得较好的预测结果,而当发展系数很小时,单纯地通过改进光滑系数并不能进一步提高模型的精度。     

FEM/DEM法在典型柱状危岩体破坏过程数值分析中的应用

有限元/离散元耦合分析方法（FEM/DEM法）可计算连续介质的小变形,也可在新生裂缝并在裂隙间开展大变形计算。文章以位于重庆市巫山县长江左岸的箭穿洞柱状危岩体为例,分析了箭穿洞危岩体可能的破坏过程。分析表明:柱状危岩体的基座处于应力集中状态,既有拉应力集中区也有压应力集中区,应力集中造成柱状危岩体的基座附近边界岩体易破坏。应力集中新生了裂隙,裂隙的延展导致了危岩体的解体和最终的破坏。FEM/DEM方法预演了柱状危岩体压致拉裂的裂隙网络形成和破碎岩体运动过程。FEM/DEM对帮助分析大小变形混合的斜坡变形十分有利,是未来数值模拟的发展方向之一。     

中心逼近式灰色GM(1,1)模型在滑坡变形预测中的应用

黄龙西村滑坡位于甘肃天水,属黄土高势能滑坡,滑体体积3.9105m3,基底为花岗闪长岩。为了提高滑坡灰色GM(1,1)模型的预测精度,采用一种改变背景值的方法--中心逼近式灰色GM(1,1)模型。通过黄龙西村滑坡实例验证分析,结果表明中心逼近式灰色GM(1,1)模型的预测值与该滑坡实际监测值十分接近,且其残差平方和及平均误差百分比明显比传统灰色GM(1,1)模型的残差平方和及平均误差百分比小,具有较高的预测精度。同时,可通过调整模型中参数m的取值,使中心逼近式灰色GM(1,1)模型具有更高的预测精度。经计算,当m=6时,中心逼近式灰色GM(1,1)模型的预测精度比传统灰色GM(1,1)模型提高了5.34%。     

指数趋势模型在斜坡变形位移预测中的应用

应用斜坡变形破坏预测的一种新方法--指数趋势模型,预测了链子崖危岩体GA监测点的位移量。首先,把非线性的指数趋势模型经线性化处理后,用线性最小二乘法对待定参数作出估计, 然后,得出指数趋势模型,并对危岩体位移量进行了预测,其预测结果与实际位移值误差很小,说明该方法可用于斜坡变形破坏的预测预报。最后,还对预测值的区间和区间长度作出了预测。     

无人机技术在超高陡边坡危岩体半自动识别中的应用

在新疆山区开展危岩体勘察时,由于工程区存在复杂且陡峭的山体,传统人工勘察危岩体的方案往往受限。为了有效地提高危岩体调查的效率与自动化程度,本研究提出了一种基于无人机的高陡边坡危岩体半自动勘察技术。将无人机贴近摄影测量技术与精确的仿地飞行路线规划相结合,获取超高边坡精确三维点云模型;应用CloudCompare软件点云剖分工具结合危岩体突出于边坡表面的形态特征对异型滑移式块体进行语义分割;并通过分析异型滑移式块体的三维特征,实现对危岩体的定性分析。将上述理论方法应用于玉龙喀什水利工程左岸超高边坡坝址,在试验区提取出了4块危岩体。所有危岩体稳定性系数（K）均低于0.9,平均体积均在2000 m3左右,最大高差在7～11 m。危岩体的空间位置分布和三维特征与现场人工勘测的基本一致。试验表明,结合危岩体特征的高精度边坡点云模型能有效识别危岩体,提高调查效率并解决人工数据模糊的问题,对高陡边坡的危岩体评估具有实际应用价值。     

基于逆向工程建模方法的危岩体稳定性数值模拟分析

高陡岩质边坡危岩体失稳机理与稳定性评价一直是学者们关注的重点问题。相比于以定性分析为主的传统稳定性评价方法, 数值模拟分析方法在危岩体稳定性评价工作中得到越来越广泛的应用。而如何快速准确地建立复杂三维精细化地质模型, 尽可能还原岩体结构特征信息, 并与数值模拟软件进行无损对接, 进而定量评价危岩体稳定性仍是目前急需解决的问题。在野外现场调查结果的基础上, 对浙江神仙居景区神龙瀑景点处的地质灾害隐患点进行高精度三维激光扫描, 基于逆向工程建模软件Geomagic Studio, 对扫描获取的点云数据进行模型重建, 借助有限元网格划分软件Hypermesh对曲面模型进行三维实体化和网格划分处理, 再导入数值模拟软件FLAC3D中进行计算。结果表明, 神龙瀑边坡受拉破坏危岩体后缘裂隙最大拉应力接近抗拉强度, 且存在明显位移, 极有可能发生滑移-坠落。然后通过FLAC3D内置FISH语言进行二次开发, 计算结构面塑性破坏单元数目在总单元数目中的占比, 得出危岩体失稳概率为20%以上。该结果与现场灾害调查、数值分析结果相互印证, 预测了危岩体的潜在破坏范围, 提出了相应的防治措施建议。上述分析结果可为当地旅游管理部门的灾害防治工作提供理论依据和指导。     

基于Hoek—Diederichs公式的岩体变形模量估算

工程岩体的变形模量估算的Hoek—Diederichs经验公式是根据中国(包括台湾)大量的现场试验数据拟合获得的。通过对该经验公式的简要介绍,结合溪洛渡坝基的测试成果,详细地讨论了扰动因子的取值问题,并运用该经验公式对坝基岩体变形模量进行了估算。最后,将基于经验公式的估算结果与现场试验成果进行对比分析,发现Hoek—Diederichs经验公式具有较好的适用性。     

岩体结构对含煤岩系变形的控制作用

含煤岩系变形规律的研究,对煤炭资源评价和开采、煤矿瓦斯灾害预测、煤层气的可开发性评价具有指导意义。基于含煤岩系的岩体结构是控制其变形的基础因素这一前提,以岩体力学和分形几何学基本理论为指导,提出取决于岩石杨氏模量和泊松比的岩体强度因子和取决于岩层厚度的分形维数两个参数,以断层发育的安阳双全井田、褶皱发育的沁水盆地煤层气开发区及滑动构造发育的荥巩谷山井田为例,系统探讨了岩体结构对含煤岩系变形的控制作用。研究表明,低强度因子和厚层岩层较多的分形维数低值区,含煤岩系以韧性变形为主,多形成褶皱,煤体变形程度深,为瓦斯灾害严重区和煤层气难以开发区;高强度因子和厚层岩层较少的分形维数高值区,含煤岩系以脆性变形为主,多发育断层,构造煤难以区域展布,只分布在断层附近。可见含煤岩系变形不仅与岩体强度有关,而且受岩层厚度的控制。统计层段内刚性岩层的存在增加了岩体强度,岩层复杂程度的增加同样提高了岩体强度。岩体力学和分形几何学的引入,为煤岩体变形行为和程度的描述和预测提供了一种新途径。     

卸荷工程岩体非线性模型的研究与应用

卸荷工程岩体与传统的加载岩体的力学条件有着本质的区别，其非线性特征更为明显，卸荷工程岩体的研究是一个崭新的领域，对卸荷岩体的工程地质特征、力学参数的确定、本构关系及卸荷岩体释放荷载的计算方面进行了初步的探讨。     

变形体系论点在滑坡整治工程中应用的研讨

介绍了目前国内外在滑坡整治工程中应用的主要理论，并分析了这些理论在实际应用中的问题和技术关键，提出了以变形体系论点指导滑坡整治工程，并介绍了具体应用情况。     

链子崖煤层采空区治理工程及质量控制

文章介绍了长江三峡链子崖危岩体煤层采空区的治理情况.针对危岩体地质条件及变形特征,结合煤层采空区的实际情况,工程采用承重阻滑键置换煤层采空区内松软的煤渣层,形成一定规格的键槽.在采空区顶底扳打上锚筋,再进行C25混凝土回填浇筑,最后形成混凝土承重阻滑键.所有的键体连结起来,在危岩体底部构成完整的混凝土支撑结构体系,实现了承重阻滑目的.     

基于地震波速度预测岩体物性参数模型与应用

以地震属性和钻孔测井参数为基础,依据试验数据构建数学模型,实现对煤层顶底板岩石物性参数的定量预测。通过试验拟合出纵横波波速之间关系、波速与密度的关系、动静杨氏模量、动静泊松比之间的关系,且相关程度较高。依据试验模拟结果对淮南刘庄区煤层顶底板岩石物性参数及孔隙度进行了预测。结果表明该地区的物性参数分布规律明显,且与实测结果吻合较好。模型计算与实例应用证实地震信息用于预测岩石力学参数具有可行性。     

距离判别法在公路隧道围岩分类中的应用

将距离判别分析方法应用于公路隧道围岩类别判定问题中,结合前人研究经验,选用隧道洞室围岩岩石单轴饱和抗压强度σc、节理平均间距d、岩石质量指标RQD、地下水情况作为围岩类别判定的距离判别分析模型判别因子,以前人实际工程中公路隧道围岩实测数据资料作为训练样本进行分析计算,建立围岩类别判定的距离判别分析模型。采用回判估计方法对判别结果进行验证,误判率为零,将对样本数据的回判结果与前人应用神经网络方法判别结果对比,判别结果一致。运用距离判别分析模型对浙江省诸永高速公路枫树岭隧道围岩类别情况进行判别,将所选洞段围岩情况判定为Ⅳ类,与规范方法判定结果一致。     

软岩巷道围岩流变大变形有限元计算方法

本文针对软岩工程中围岩流变大变形问题，以有限变形力学理论为依据，采用更新拖带坐标法编制非线性大变形有限元计算程序，对软岩巷道流变大变形问题进行了数值模拟计算。在计算中，选用了适合描述软岩流变大变形的物性方程，并考虑了锚杆和拱两种支护方式。结合表明，本文采用的理论和计算方法合理，计算程序具有精度高、收敛速度快等优点，展示了良好的应用前景。     

Application of Dimensional Analysis in Calibration of a Discrete Element Model for Rock Deformation and Fracture

Summary A discrete element approach was used in the simulation of rock fracture. The numerical synthetic material was made of rigid circular particles or cylinders that have interaction through normal and shear springs. The cylinders were bonded to each other at the contact points to withstand the applied loads. To characterize the microscopic properties of this synthetic material, a dimensional analysis approach was presented. It was shown that the dimensionless parameters and graphs obtained were useful tools for fast and efficient calibration of a synthetic material. This calibration method was employed for finding a numerical model for Pennsylvania Blue Sandstone. The numerical model could mimic many deformational and failure characteristics of the sandstone in both conventional and some non-conventional stress paths.     

改进的楔形岩体稳定性分析方法

楔形岩体的稳定性分析和评价一直是工程界的难点,而传统评价方法又存在种种缺陷。通过编制相关计算机程序,对传统方法进行了多方面的改进,并对建立的块体模型采用矢量代数法计算其稳定性安全系数,基本实现了楔形体稳定性分析与评价过程的自动化。结合工程实例论证了改进方法的可行性和优越性,具有较大的实用价值。