DWZY-1型位移智能仪

DWZY—1型位移智能仪是我所的最新研究成果之一。它通过各种相应的传感器,把位移、荷重、压力、振动,应变等物理量转变为数字信号输出。它一机多能,是自动分析、处理、控制、打印、绘图的现代化测试设备。     

考虑监测离群值朱家店滑坡位移预测研究

滑坡位移预测预报是滑坡防灾减灾的重要组成部分,提高滑坡位移预测的准确性与精确度是该项研究的重点与难点。本文在滑坡位移预测中考虑了监测样本的离群值,通过忽略、指定与修正离群值3种方式,研究滑坡位移预测样本离群值的最优处理方式。以三峡库区朱家店滑坡为例,基于ARIMA(p,d,q)模型,分别对累积位移与位移速率时间序列开展了预测研究。研究结果表明:修正离群值的预测结果介于忽略和指定离群值两者之间,更适用于存在监测离群值的滑坡位移预测;对于ARIMA模型,更适合采用位移速率进行预测预报;使用位移速率时间序列ARIMA(1,0,1)并修正离群值的预测结果为:2016年和2017年6月份滑坡前缘GP3"阶跃"位移分别为79. 0 mm和70. 2 mm,截止2017年8月,GP3累积位移将达1647. 7 mm。     

Displacement prediction in colluvial landslides, Three Gorges Reservoir, China

The prediction of active landslide displacement is a critical component of an early warning system and helps prevent property damage and loss of human lives. For the colluvial landslides in the Three Gorges Reservoir, the monitored displacement, precipitation, and reservoir level indicated that the characteristics of the deformations were closely related to the seasonal fluctuation of rainfall and reservoir level and that the displacement curve versus time showed a stepwise pattern. Besides the geological conditions, landslide displacement also depended on the variation in the influencing factors. Two typical colluvial landslides, the Baishuihe landslide and the Bazimen landslide, were selected for case studies. To analyze the different response components of the total displacement, the accumulated displacement was divided into a trend and a periodic component using a time series model. For the prediction of the periodic displacement, a back-propagation neural network model was adopted with selected factors including (1) the accumulated precipitation during the last 1-month period, (2) the accumulated precipitation over a 2-month period, (3) change of reservoir level during the last 1 month, (4) the average elevation of the reservoir level in the current month, and (5) the accumulated displacement increment during 1 year. The prediction of the displacement showed a periodic response in the displacement as a function of the variation of the influencing factors. The prediction model provided a good representation of the measured slide displacement behavior at the Baishuihe and the Bazimen sites, which can be adopted for displacement prediction and early warning of colluvial landslides in the Three Gorges Reservoir.     

大断面海底隧道CRD法绝对位移控制基准建立及应用研究

隧道位移控制基准的建立是确保隧道安全施工的一项重要内容。以厦门－翔安海底隧道陆域浅埋暗挖段CRD法施工为工程背景,陆域浅埋段总长约2 525 m,主要穿越全、强风化花岗岩地带,含水率高、自稳能力差。依据全站仪非接触量测获得初期支护三维绝对位移分布规律,确定三维绝对位移基准控制指标,同时对86个围岩位移监测断面的监测数据进行变形正常断面和变形异常或险情断面的位移量统计分析,最终确定CRD法（center cross diaphragm method,交叉中隔壁法）三维绝对位移控制基准。研究结果表明,将CRD1、CRD3部拱顶竖直位移和上中隔墙、下中隔墙水平位移作为CRD法位移控制指标;CRD1部和CRD3部拱顶下沉极限位移分别为200 mm和130 mm;CRD3部拱顶竖直位移约为CRD1部的0.5～1倍;上中隔墙水平极限位移约为100 mm,下中隔墙水平极限位移约为15 mm。通过现场97个断面应用,共发现58次异常和险情,由于发现及时,处置有力,保证了施工安全。     

苏北盆地沙埝油田阜三段储层微观特征及其与驱油效率的关系

在对沙埝油田阜三段储层微观特征进行研究的基础上,利用真实砂岩微观模型水驱油实验得到驱油效率,探讨了物性和孔隙结构特征对驱油效率的影响,解释实验中出现渗透率相近的样品驱油效率却相差较大的特殊现象,并对退汞效率作为驱油效率的准确性进行分析。结果表明,储层岩石碎屑颗粒粒度细、分选较差、填隙物含量高,且经历了较强的压实作用,是造成孔隙喉道细小、非均质性较强的主要原因;驱油效率随物性变好、喉道变大而提高,但其与喉道分选性的关系较为复杂,大喉道一方面加剧了喉道间的非均质性,另一方面则提供了孔隙间良好的连通通道,分选较好的小喉道则保证了注入水的均匀推进;驱油效率主要受物性与最大连通喉道控制;真实砂岩微观模型水驱油实验所得的驱油效率与压汞实验所得的退汞效率相关性较好,但在低值区存在一定差异。     

特大采空区上覆岩层地压与地表塌陷灾害监测研究

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采形成了3个规模巨大的采空区,采空区上覆岩层移动与地表开裂塌陷将导致露天采场发生滚石地压灾害、井下采场产生空气冲击波次生地质灾害、地表与井下发生泥石流地质灾害等。针对上述问题,采取了多通道微震监测、非接触式岩移实时监测、基于手持式GPS仪的地表开裂范围监测和基于全站仪的地表沉降与水平移动监测的多种综合地压监测手段,对上覆岩层崩落高度、上覆岩层下沉变形量、地表开裂范围和地表沉降与水平移动等进行了监测,通过两年的监测获取了大量的监测数据,经分析表明,采空区上覆岩层崩落高度约在+1 090⁺1 060 m,上覆岩层+1 090 m平巷内观测点累计沉降量为1 350 mm,地表开裂范围位于以岩移角为75°划定的地表岩移范围内,地表测点最大累计沉降与水平移动量为1 779与948 mm,上覆岩层与地表的变形移动活动处于稳定渐进可控的状态,目前不会发生上述地压地质灾害。     

钻孔倾斜仪监测在塘角村1^#滑坡预警监测中的作用

塘角村1^#滑坡是三峡库区地质灾害防治监测预警工程Ⅲ期专业监测点。监测方法为滑体深部位移监测、地表位移监测,同时开展地表宏观变形调查。2007年4月滑坡开始出现变形;其中滑体深部位移由钻孔倾斜仪监测,最早发现滑体变形,随后地表位移GPS监测滑体出现变形,同时滑体地表出现裂缝,滑体局部产生溜滑现象;文章通过滑体深部位移实测监测数据纵向分析,结合与其它监测方法（GPS）监测数据进行横向对比分析印证,判断钻孔倾斜仪监测数据的有效性、准确性;阐述钻孔倾斜仪监测在塘角村1号滑坡预警监测中的重要作用。     

基于地表及深部位移监测的滑坡稳定性分析

拉线式滑坡地表及深部位移实时监测系统是测量滑坡地表及深部相对位移的监测仪器。通过对内蒙胜利露天矿东帮滑坡现场地质条件调查,分析了该滑坡的地质环境和滑坡特征,研究了内蒙胜利露天矿东帮滑坡发生的地质成因和环境成因。砂类土+黏土+砂质泥岩地层结构是胜利露天矿东帮滑坡发生的控制因素;露天矿不间断进行的开挖、爆破及其他外荷载是胜利露天矿东帮滑坡发生的影响因素;高强度、大量的降雨是胜利露天矿东帮滑坡发生的主要诱发因素。通过对布设在胜利露天矿东帮的地表及深部位移监测数据分析,该滑坡在暴雨之前的3个月,地表位移速率为1mmd-1,处于匀速蠕变阶段,并且由坡顶到坡底,地表位移略有增大,呈牵引式下滑特点,深部位移基本没有变化,暴雨后,两者均发生突变,3种不同深部布设的位移监测点有效地捕捉了滑面大致位置及错动距离,可为该类滑坡的深部位移监测深度确定提供一定的借鉴和参考。     

青海省五龙沟矿区坑道钻探硐室围岩稳定性分析

以青海省都兰县五龙沟整装勘查矿区黑石沟矿段48线HSNCM48-1钻孔为例,应用FLAC3D数值模拟软件模拟硐室开挖变形情况,根据模拟结果确定支护措施和监控点位置。对硐室开挖支护前后竖向位移、水平位移、总位移和塑性区的数值模拟结果进行对比分析;对监控点开挖支护前后用多点位移计测量位移的真实值和用FLAC3D数值模拟软件计算的模拟值分别进行对比分析。通过计算对比分析可以得到,运用数值模拟软件模拟的硐室围岩变形情况,对分析硐室的位移场、确定支护措施等具有十分重要的指导意义。     

负温条件下激光位移传感器的标定

在使用激光位移传感器测试冻土位移中,由于测试现场环境条件恶劣,厂家给出的传感器线性度会降低,因此,需要对所有传感器在使用前应模拟使用时的环境条件重新进行标定。为验证激光位移传感器在冻土测试中的适用性,依据德国森萨帕特FT-50RLA220型激光位移传感器的结构、使用特点、技术指标,设计了由控温箱、标定支架、激光位移传感器、量块及数据采集装置组成的标定的装置,进行了不同负温条件下对激光位移传感器标定,并依据标定试验结果进行拟合参数修正,得到不同环境温度下的试验结果的线性度和迟滞特性。试验结果表明：不同的环境温度下,两个激光位移传感器与标准厂家测试曲线存在差异,不同负温条件下标定的两个激光位移传感器的拟合优度R²分别为0.999和1;线性度最大值分别为0.88%FS和0.32%FS。     

山西省大同盆地砂板梁新隆起的变形位移及其成因

本文研究了大同盆地内部砂板梁新隆起的变形位移特征和类型。变形位移在不同类型的沉积物中表现形式不同,主要有:(1)基岩与粘土接触带的断层位错;(2)砂砾层中砾石的旋转位移,使砾石长轴平行于变形带定向排列;(3)砂层中砂粒的粒间旋转位移;(4)粘土层中的柔性变形,但当粘土含水率较低时,则表现为脆性变形。由此,造成了砂板梁西北侧实测剖面上总位移量与断层累积位移量的差异。最后用几何学方法探讨了伸展环境下砂板梁的隆起机制,结果与实际情况相符。     

Scaling of fault displacements from the Badajoz-Córdoba shear zone, SW spain

Faulting occurs over a large range of scale, parts of which are sampled by various techniques (e.g., microscopy, outcrop measurement, mapping, seismic reflection and other forms of remote sensing). Use of a single technique to measure displacement or strain will not sample faults at all scales and hence will give a biased estimate. In order to assess this bias, a knowledge of the distribution over all scales is needed.

Many samples of fault displacement appear to follow a power-law distribution, with departures which can be attributed to sampling effects. The number of faults with a displacement u is given by N(u) = Cu^−D. The power-law distribution of displacement is consistent with similar distributions of other fault parameters and earthquake magnitudes. When sampling along a line (e.g., a bedding trace on a map or section), a self-similar fault population would have D = 1, whereas self-affine geometries yield D≠ 1. Displacement and extension are dominated by small faults when D > 1 and by large faults when D < 1. When sampling over areas or volumes these critical values are 2 and 3, respectively.

A set of strike-slip faults from the Badajoz-Córdoba Shear Zone, Spain, were sampled at two different scales using 1:50000 maps and outcrop measurements. Displacement ranges over 6 orders of magnitude. These and other fault populations typically have D ranging from 0.6 to 1.5.

The power-law relationship may be integrated to yield estimates of the displacement (or extension) for faults which lie beyond the resolution of the sampling system. For example, a knowledge of D allows the extension measured on a map or seismic section to be “corrected” for faults whose displacement is below the resolution of the survey. Based on an overall estimate of D = 0.9 for the Badajoz-Córdoba data, only some 40% of the extension would be recorded by map-scale faults. A corrected extension of 41% along the shear zone is estimated; which if typical for the entire 300 km zone represents some 87 km of along-strike extension. Thus, work suggests that significant displacement occurs on faults which are too small to be interpreted from conventional seismic profiles and geological maps.     

深圳罗湖断裂带黄贝岭F8断层流变有限元分析

深圳是近20余年的时间高速建成的的新型现代化城市,成百上千座高层建筑坐落在罗湖断裂区域,因而研究罗湖建成区断裂带长期稳定性意义重大。通过对罗湖建成区两种典型的软弱岩石,含角砾泥岩和粉砂岩进行系统的室内流变实验研究,给出了适合罗湖破碎断裂带岩体的流变模型。选取罗湖断裂带轴部的核心断层——黄贝岭F8断层,运用得到的流变模型对黄贝岭F8断层的进行了长期稳定性计算。关键点的计算结果表明,在地面建筑物施工完成初期,断裂带将出现明显的竖直位移,竖直最大位移为7.797 6 cm , 水平位移最大值为0.950 1 cm。随着时间的延伸,竖直位移增量率由刚开始的每年0.63 cm降至0.21 cm;水平位移增量率由刚开始的每年0.047cm降至0.01 3 cm, 该断层对周边建筑的长期稳定性影响较小。     

考虑附加应力作用的桩锚支护结构稳定性与位移关系研究

桩锚支护结构应用日益广泛,然而在基坑开挖过程中,基于锚杆预应力的基坑稳定性与位移的量化关系尚未解决。同时考虑锚杆预应力引起的附加应力对基坑稳定性和位移的影响,分别得到预应力与桩锚支护结构基坑整体稳定性安全系数、水平位移的计算公式,以及基坑整体稳定性安全系数与水平位移二者之间的关系表达式;通过典型基坑工程实例与现行通用基坑设计软件计算结果进行对比。结果表明：（1）将预应力以附加应力形式来计算基坑整体稳定性安全系数,安全系数随着预应力增加而增加,二者呈非线性关系;（2）以预应力在土体中产生的附加应力形式来计算桩锚支护结构水平位移,支护结构水平位移随着预应力增加而减小,二者呈非线性关系;（3）给出的支护结构稳定性安全系数和支护结构水平位移之间的关系表达式,更加符合理论与工程实际;（4）现行桩锚支护结构设计偏于保守,考虑预应力的基坑稳定性和位移计算方法,仍需根据大量工程实践进行验证与修正。（5）首次考虑附加应力作用的桩锚支护结构稳定性计算与水平位移关系研究,可为基坑开挖过程中的动态稳定性评价提供理论依据。     

基于光纤监测和PSO-SVM模型的马家沟滑坡深部位移预测研究

滑坡位移预测效果一方面取决于预测模型的优劣,另一方面取决于野外监测数据的质量。针对目前滑坡常规监测技术与评价方法的不足,本文采用光纤监测技术、监测数据与PSO-SVM预测模型相结合的评价方法,对三峡马家沟Ⅰ号滑坡的深部位移进行了预测;通过对320个滑坡深部位移光纤监测数据分析,基于时间序列法,将滑坡位移分为趋势性位移和波动性位移;趋势性位移采用拟合法进行预测,波动性位移采用PSO-SVM模型进行预测;最后将趋势项和波动项位移预测值叠加得到累积位移的预测值。研究结果表明,PSO-SVM模型对波动性位移预测的均方根误差0.51 mm,平均绝对百分误差0.37 mm,能准确预测滑坡波动项位移;累积位移预测值与实测值的相关系数为0.98,均方根误差为0.54 mm,预测效果较好,可以用来对滑坡深部位移进行短期预测。     

黄土洞室掘进深度与围岩位移变化规律研究

应用PLAXIS 2D/3D有限元分析软件,对某黄土洞室进行了二维、三维分步掘进、三维一次掘进等工况的弹塑性有限元分析,研究分析了不同工况下洞室围岩位移的变化规律,并对掌子面的空间效应进行了分析。分析结果表明,二维与三维分步计算的最终位移基本一致,可以用二维的计算结果来估算洞室开挖的最终位移。三维分步掘进的分析表明,不同埋深的洞室其位移比的变化规律基本一致,当L/B<1时(L为掘进深度,B为洞室跨度),位移比呈线性增加;当L/B>1时,位移比呈非线性增加;当L/B>3时,其最大位移接近最终位移。掌子面的空间效应分析表明,在掌子面处的位移约为最终位移的1/3,距掌子面0.5倍跨度处的位移约为最终位移的2/3,距掌子面2.5倍跨度处的位移基本达到了最终位移。     

碎石土路堑高边坡地震动力响应过程分析

以功东高速大营盘碎石土深路堑高边坡为研究对象,对其用有限差分软件FLAC3D模拟分析,在低频高幅的地震波作用下,深入考虑网格划分和输入波以保证模拟的准确性,以此来研究高烈度地区地震作用下高边坡开挖及时支护的工序下的自然和降雨工况不同的变形和动力响应规律。结果表明:（1）在静力开挖支护阶段,开挖主要影响范围为开挖面附近的土体,位移主要为回弹变形,随着开挖深度的增加,回弹位移增加变缓。向下坡方向的位移趋势从坡脚开始产生,在降雨工况下所有坡面测点均产生向下坡方向位移。（2）地震作用下,坡体会产生多条剪切带倾泄能量,而地震降雨工况下产生坡顶到坡脚的贯通剪切带,成整体失稳趋势。（3）输入地震波峰值及其在此峰值点的位移响应存在时间差,且此点位移也不是位移最大值,降雨对中上部坡体位移影响较大,会使位移较自然工况下几乎成倍增加。（4）在地震中下坡方向的水平位移越大,其加速度响应越有降低的趋势,且越往坡体内部,降雨对加速度响应影响越不明显。     

大庆长垣外围特低渗透扶杨油层CO_2非混相驱油试验研究

大庆长垣外围有3×108t特低渗透的扶杨油层储量在注水开发条件下难以有效动用,为提高这部分储量的有效动用率,开展了CO2非混相驱油试验研究。PVT测试结果表明,扶杨油层原油较稠,体积系数小,膨胀性和收缩性小,溶解系数较低;CO2驱油细管实验最小混相压力为29 MPa,比原始地层压力高8.6 MPa,现场试验为非混相驱;长岩心实验CO2驱油采收率比注水高4~6个百分点。综合室内可行性评价实验结果看,大庆长垣外围扶杨油层开展CO2驱油试验是可行的,并于2003年初在宋芳屯油田南部开辟了注气试验区,有注气井1口,采出井5口。矿场试验结果表明,CO2驱油能够使特低渗透、裂缝不发育的扶杨油层建立起有效驱动体系,从根本上改善其开发效果,该技术有望成为特低渗透扶杨油层有效动用的可行技术。     

郑家湾滑坡体蠕变对上跨桥梁的影响分析

当前滑坡蠕变对上跨桥梁影响研究甚少,实测数据更为匮乏。在对郑家湾滑坡体及上跨桥梁进行长期监测的基础上,根据深部位移监测数据推断出滑坡潜在滑面位置,分析了气象因素对滑坡及桥梁变形的影响,进而研究了滑坡蠕变与桥梁变形的相关性。研究表明:（1) 郑家湾滑坡深约3~19m,月位移0.64~5.16mm,累积位移20~62mm,处于间歇性蠕滑状态。（2) 降雨控制着郑家湾滑坡蠕变与桥梁变形,监测期间月最大降雨量390.2mm,此时滑坡与桥梁变形幅度最大,分别为2mm·月-1和7mm·月-1。（3) 桥梁变形与滑坡蠕变具有同步性,两者月位移相差0.24~2.13mm,累积位移相差6.3mm。本文数据和结论对郑家湾滑坡治理及今后类似上跨桥梁滑坡的分析具有很好的借鉴意义。     

基于H-P滤波法、ARIMA和VAR模型的库区滑坡位移综合预测

受库水位涨落及降雨等影响,库区滑坡位移表现出明显的周期性。基于位移时间序列分析,将滑坡监测位移分解为趋势项与周期项之和。趋势项反映滑坡变形的长期趋势,其主要受滑坡本身地质结构等因素影响。周期项反映滑坡变形的波动性,其主要受外部因素影响。以三峡库区巫山塔坪滑坡为例,考虑长江水位与降雨量影响,采用H-P滤波法从滑坡位移中分解出趋势项及周期项,利用差分自回归滑动平均模型（ARIMA）对趋势项进行平稳处理并计算趋势项预测值,利用向量自回归模型（VAR）计算周期项预测值。趋势项预测值与周期项预测值之和为滑坡位移预测值。与实际监测值及多种方法分析比较,表明综合预测所得结果能较好反映滑坡变形的趋势性和波动性,位移预测效果较好。