基于静力触探试验及土工参数的黏性土空间变异性研究

自相关距离是进行岩土参数空间变异性分析的重要参数。基于浙江嘉兴某黏性土场地的246组静力触探试验（CPT）及18个钻孔取土室内土工试验,采用平均跨距法、递推空间法、曲线极限法计算了基于侧壁摩阻力fs、锥尖阻力qc和其他土工参数的自相关距离,分析了不同方法、不同参数计算垂直和水平自相关距离的优劣。研究表明：递推空间法的计算结果异常值少且变异系数较小,是研究区场地土体自相关距离的最优计算方法;基于fs、qc算得的自相关距离较为接近,垂直和水平自相关距离分别约为2 m和19 m,但不同土工参数计算得到的结果存在一定的差异。本研究获得了嘉兴黏性土自相关距离的典型值,为土体参数的空间变异性研究提供了基础,对该地区岩土工程的勘探点位布设、随机场的建立及后续可靠度分析具有重要的指导意义。     

岩土参数相关性的地基承载力模糊可靠性分析

地基的失效可视为模糊事件。影响地基承载力因素表现出空间变异性。根据随机场理论描述土性参数的空间变异性,考虑土性参数的自相关性及其互相关性,得出参数间的相关性在可靠性分析中不可忽视的结论。     

空间递推平均法在估计土性指标自相关距离中的应用

像许多土层一样,黏性土层的土性参数也具有空间变异性。土性参数的空间变异性主要是由沉积和成岩等地质作用和环境因素导致的,而相关距离的确定是分析土性参数空间变异性的关键。为了分析天津南疆港地区土层参数的空间变异性,对确定土性参数相关距离的空间递推平均法及其改进方法进行了汇总分析,并结合地质勘查资料,运用改进的空间递推平均法对天津港地区典型土层的垂直相关距离进行了统计分析,得到了典型土层地区性代表值,对该地区岩土工程的可靠度分析及勘探点位的选取具有重要的指导意义。此外,还结合工程实例讨论了相关距离的贝叶斯估值法,贝叶斯估值法比直接取平均值确定自相关距离的方法更为可靠、合理,应用贝叶斯定理对天津港南疆石化码头淤泥及淤泥质黏土层的自相关距离进行估值,为今后该地区的取样间距选择提供参考,也为可靠度理论在该地区岩土工程中的应用提供有价值的参数。     

基于微结构模拟的土体自相关距离分析

土体具有显著的空间变异性,描述土体空间变异性的重要指标是自相关距离。提出基于土体微结构模拟的方法来求解土体的自相关距离。在生成土体的微结构数值模型时,对四参数随机生长法（QSGS法）进行改进,考虑土体的粒径分布信息,使得生成的土体微结构更加合理。改进的四参数随机生长法（MQSGS法）所需的输入参数可以结合土体的扫描电镜试验及粒径分析试验获取。基于生成的土体微结构数值模型,即可计算土体的2点自相关函数,再通过曲线拟合即可求解土体的自相关距离。研究表明：与QSGS法相比,采用MQSGS法生成的土体微结构更加符合自然界的真实土体;基于MQSGS法生成的微结构数值模型计算得到的土体自相关距离略小于QSGS法得出的自相关距离。     

一个用于瞬时单位线参数更新的递归公式的推导及应用

在应用瞬时单位线(IUH)进行流域汇流模拟时,需要先率定其2个参数:线性水库的个数n及调蓄系数K.研究表明,用传统的矩法率定得到的IUH,对地面径流的模拟精度较差,需要对参数进行更新.此前袁作新给出了一个用于参数更新的递归公式.本文推导了一个新的递归公式,并与袁作新公式的应用效果进行了对比.新递归方程的推导原理是针对地面径流过程线的2个特征值:洪峰流量和峰现时间,按模拟值与观测值之间的比来调整参数n和K,以使调整后得到的地面径流尽量接近观测值,调整的目标函数选取确定性系数(DC)和误差的均方值(MSE).将新递归公式和袁作新公式应用于2个案例.结果表明,新递归公式在提高地面径流模拟精度上要优于袁作新公式,对于案例1,新递归公式能提高模拟精度,而袁作新公式则不能;时于案例2,新递归公式提高模拟精度的幅度要高于袁作新公式,DC值提高了1.1%,MSE值降低了14.2%.分析原因认为较大的参数调整幅度可能跨越最优点,而新递归公式对参数的调整幅度小于袁作新公式,从而使其能够找到最优点.应用本文的递归公式时,不宜调整次数过多,否则会降低地面径流模拟精度,对2个案例的最优调整次数均为2次,产生此现象的原因是增加调整次数虽然可以提高时洪峰流量和峰现时间的模拟精度,但不一定能提高对整个地面径流过程的模拟精度.     

基于空间自相关特征的人口密度格网尺度效应与空间化研究——以石羊河流域为例

以石羊河流域为例,运用GCAWI法、空间自相关指数以及考虑空间自相关性的多(单)中心指数模型等实现了乡镇单元向格网单元图层的转化、适宜格网大小的确定以及人口密度的空间模拟。结果表明:①石羊河流域人口密度的空间分布差异较大而又相对集中,具有"3点4线3区"的"点—线—区"状空间结构;②不同单元大小的格网图层提高了流域整体的空间自相关性,Mo-ran’s I指数表现出较大的差异性和偶然性;③石羊河流域人口密度空间分布存在明显的正空间自相关,8 000～10 000 m是表现流域人口密度空间分布特征的最优选择范围;④空间自相关性影响下的人口密度空间化多(单)中心模型大大提高传统指数模型的精度,却改变了距离衰减系数的性质和大小,多中心和单中心模型模拟系数的差异主要是由金昌人口密度中心引起的。     

地基承载力经验公式的变异性分析

应用随机场理论,研究了地基承载力表、CPT等地基承载力经验公式的变异性分析方法,提出经验公式确定地基承载力的变异性是由经验公式本身的不确定性和土性参数的不确定性组成,提出了考虑土性参数自相关性的地基承载力经验公式的变异性分析方法,通过对编制CPT确定地基承载力经验公式资料的计算分析,得出CPT确定地基承载力的变异系数在0.1~0.135之间。     

广西典型岩溶区土壤水分含量空间自相关分析

以广西壮族自治区马山县为研究区,在野外调查、室内实验测试获取182个土壤水分含量数据的基础上,采用半方差函数和Moran’s I统计量对研究区域土壤水分含量的空间自相关关系、空间相关尺度和空间分布规律进行了研究。结果表明:(1)研究区域土壤水含量平均值为16.97%,受结构性因素和随机因素共同作用,土壤水分含量具有中等强度的空间异质性;(2)研究区域土壤水分含量Moran’s I指数为0.423,表明研究区内土壤水分含量存在空间自相关性,在0~21 km和31~34 km范围内土壤水分含量自相关性为正,在21.7~31 km和34~45 km范围内自相关性为负;(3)Lisa聚类图表明,土壤水分含量空间聚集区和空间孤立区相伴存在,其中“高—高”空间聚集主要分布在马山县东北部,“低—低”聚集区主要分布在东南部。“低—低”聚集区和“高—低”孤立区土壤水分含量缺乏风险大。      

考虑土参数自相关距离影响的单桩可靠性设计方法

在岩土工程设计中,准确地衡量土层参数的空间变异性决定了设计结构的可靠性和经济性,土参数的自相关距离是反映其空间变异性的一个重要指标。目前对于自相关距离与结构可靠性之间的关系的研究还很不完善。本文以单桩可靠性设计为例,选取工程场地的静力触探试验数据,引入随机场理论描述侧摩阻力和锥尖阻力的分布特征,利用递推平均法计算各地基土层侧摩阻力和锥尖阻力的自相关距离,在描述土层侧摩阻力和锥尖阻力的分布特征时考虑了自相关距离的影响,进一步结合蒙特卡洛法计算单桩的可靠指标。结果表明土参数取值考虑自相关距离的影响后,降低了土参数分布的离散程度,计算的单桩可靠指标更高。在保证桩基安全度的前提下,设计结果能够降低工程成本。     

保定—沧州地区基于空间自相关分析的土壤区域监测点网络密度研究

对土壤地质环境开展监测是一项重要的工作。在布设土壤监测点时,经济合理的土壤监测密度是一个必须要解决的科学问题。本文利用空间自相关理论,对保定—沧州地区土壤地质环境监测点网络密度进行了研究。结果显示,在保定—沧州地区,64km2/个土壤监测点的土壤地质环境监测密度能有效保留土壤地球化学环境信息。     

土壤墒情监测仪器拟合公式研究

土壤墒情监测迟迟不能实现自动化,主要原因是墒情监测仪器的监测精度始终停留在只能定性地监视旱情的变化趋势,无法用自动监测数据准确分析出不同的干旱等级和计算出对应的受旱耕地面积。结合吉林省墒情监测工作实际,开展了土壤墒情监测仪器拟合公式的研究,提出了土壤墒情监测仪器拟合公式的最佳形式,对于仪器厂家转变观念,改变仪器公式形式,提高仪器监测精度,早日实现墒情监测自动化具有很好地参考价值。     

基于全角半距法钻孔偏斜距离计算公式的推导

钻孔弯曲的偏斜距离是地质钻探工程质量的一项重要指标。介绍了钻孔弯曲及钻孔弯曲计算模型中最常用的全角半距法。通过基于三维坐标系的钻孔轴线上各测点的空间位置的描述,借助于立体几何的方法,推导出钻孔中任一深度处偏斜距离的计算公式,讨论了顶角和方位角的变化对偏斜距离的影响程度,给出了一计算实例。     

非饱和膨胀土非稳态渗流方程的参数探讨

在利用有限元方程进行计算非饱和膨胀土地基水分场变化的非稳态渗流问题时,参数渗透系数kw和水体积变化系数mw2取值至关重要.根据膨胀土地基基质吸力与含水量的变化过程,得到了水体积变化系数mw2并非常数,理论与计算说明与干密度的变化存在相关性.通过拟和探讨了渗透系数kw、水体积变化系数mw2与干密度的相关关系,并对比说明不考虑与考虑干密度影响情况下mw2和kw的数值的差别,干密度对这两个参数的影响规律是在吸力大时影响程度小,在吸力小时影响程度大.     

土壤水力特性空间变异的试验研究进展

土壤水力特性的空间变异是影响土壤中水分及溶质运移动态的主要因素.70年代以来国内外有关学者就土壤水力特性空间变异进行了大量的试验研究,通过对试验结果分析,得出了许多可供参考的结论,如水力特性空间变异尺度随研究区域尺度的增大而增大,且两者呈一定的比例关系,大多数水力特性遵从对数正态和正态分布,这些结论对于研究区域溶质(污染物)的迁移动态以及区域水盐动态预报十分重要的参考价值.     

桩土接触面单元参数分析

桩的抗拔特性与接触面的特性密切相关，正确选定接触面的力学参数对于分析桩的抗拔机理有重要意义。根据桩土接触面点面接触模型和库仑摩擦变形原理，在10组土－结构（钢、混凝土）剪切摩擦试验分析的基础上，对桩土接触面摩擦参数的取值问题进行了研究，得到了一些结论，对于桩土接触面力学参数正确取值有一定的参考价值。     

冻土温度场的参数辨识

从冻土温度场的实际背景、物理现实及温度场的数值计算现状出发,阐述了参数辨识的重要性和必要性.以冬季开放的渠道为例,在原有温度场的基础上,利用参数之间的关系,给出了耦合温度场的数学模型.在此基础上首次建立方程中一些参数的分布控制模型,应用这些参量的连续性与变化的缓慢性,将问题分解,把在无穷维空间的辨识转化为有限维空间的辨识.论述了各子系统的解与参量的关系及优化辨识问题最优解的存在性,即可辨识性.     

基于地统计学和GIS技术的北京市大兴区礼贤镇土壤养分空间变异性研究

运用地统计学和GIS方法,对北京市大兴区礼贤镇的表层土壤全氮、全磷、全钾、全硼、碱解氮、有效磷、速效钾、有效硼、有机质和pH值等参数的空间变异及分布特征进行了研究。结果表明,研究区内有效磷、速效钾、碱解氮变异系数分别为10599%、10043%、8029%,分异性较强。经过不同趋势阶数指标插值误差的综合比较,初步确定全磷、有效磷、全钾、速效钾、全硼、有效硼应该选择一阶,碱解氮、有机质和pH值应该选择无趋势,而全氮则应该选择二阶。全磷、有效磷、全钾、全硼、pH值的理论模型为指数模型,速效钾、全氮、碱解氮、有效硼、有机质的理论模型为线性模型。全磷、有效磷、全钾、全硼、pH值主要受到结构性因素的影响,全氮、有效硼、有机质受到结构性因素和随机性因素的共同影响,速效钾、碱解氮主要受到随机性因素的影响。通过普通克里格插值图清晰可见,按照含量分布特点土壤中全氮、碱解氮、全磷、有效硼、有机质、有效磷的空间展布相似,全钾和速效钾的空间展布相似,全硼的空间展布特点与其他指标都不相同,这与统计学分析结果具有相似性。通过了解研究区土壤中10项养分指标分布情况,对及时调整肥料用量比,实现有针对性施肥,调整农业结构以及优势农产品规划和布局提供数据支持。     

岩土参数的空间变异性分析

岩土参数具有空间变异性和不确定性,本文将岩土参数视为具有随机性和结构性的区域化变量,利用区域化变量理论和地质统计方法分析上海地基土有代表性的抗剪强度指标的空间变异特性。结果表明该方法是可行的。     

高寒草甸土壤水分的影响因子及其空间变异研究

以黄河源区典型高寒草甸草地类型为对象,运用旋转主成分分析法对影响高寒草甸土壤水分的植被盖度、群落高度、土层根系深度、草地类型等9个环境因子进行了分析,将这些环境因子分为4个主成分因子依次为:立地与草地类型因子、植被因子、坡向风速因子和地形因子.同时,采用统计方法对于不同深度土壤水分进行了统计分析,揭示了土壤水分在整个土壤剖面上的空间变异可划分为:速变层(0~30 cm)、活跃层(40 cm)、次活跃层(50 cm)和相对稳定层(60 cm).