西安地裂缝活动多因素影响的GM(1,N)数学模型

西安地裂缝受构造控制,人工抽汲地下水产生的地面沉降、承压水位变化和其它随机因素影响使其活动加剧。利用地裂缝活动及相关监测资料,运用灰色系统理论,建立了地裂缝活动多因素影响的动态模型ＧＭ（１,３）、ＧＭ（１,４）,定量评价了各影响因素对地裂缝垂直活动量的贡献,为建立和完善地裂缝防治减灾系统提供科学依据。     

西安地裂缝活动成灾评估

西安地裂缝活动给市政建设带来了重大损失,严重地影响着人们的生活。本文在前人研究的基础上,采用静力位错理论对小寨地裂缝、边家村地裂缝和辛家庙地裂缝活动所产生的垂直位移进行了分析。同时,通过地裂缝活动使地基或基础的不均匀沉降超过极限时,建筑物就会出现裂缝,发生变形,危及建筑物的安全。根据不同工程地质性质的场地和不同结构的建筑物对最大差异沉降的要求,对地裂缝带进行了严重区、较严重区、轻微区的安全性分区。并依每区的标准对这三条地裂缝进行了成灾评估,从而明确了不同地裂缝的成灾程度。     

西安地裂缝活动及其发展趋势的分析

本文利用多年来各方面对西安地裂缝调查、监测和分析研究的资料,在对西安现今地裂和历史地裂时空分布特征和活动规律进行全面分析的基础上,预测和估算了西安地裂缝在未来40年左右和10年左右的活动趋势和活动量(包括扩展量、沉降量、张开量和平移量等),认为西安地裂在此期间仍将以较大速率活动。本文不仅是对西安地裂缝开展定量化研究的一种尝试,而且对西安市的市政建设和工农业生产也将具有一定的实际参考价值。     

西安的地裂缝

西安地处祁吕山字型、纬向构造、新华夏系和陇西系等四大体系的复合部位。 地裂缝有“古”、新之分,本世纪50年代以前形成的地裂缝称“古”地裂缝,50年代以后形成的称新地裂缝。“古”地裂缝有三条,新地裂缝有十条。 由“古”地裂缝与断层关系显示,可推测出新地裂缝是由基底断裂活动在地表土层中的反映,但并非一蹴而就,是经过长期蠕动而逐渐形成的。至于断裂之所以活动,则取决于主压应力的方位。 根据地裂缝的羽列及张性裂缝的踞齿,其主压应力方位为NE—NEE。在这种主压应力下,有无发生地震的可能?据推测,在渭河大断裂与铲河断裂交汇部位有可能发生较强的地震,也可能在临潼—长安断裂与铲河断裂复合部位发生较强的地震。 如果发震,则位于地裂缝通过之处的房屋和道路等均可能遭到破坏,故新建筑物应避开地裂缝一定距离。此距离视建筑物类型和重要程度,建议由15米到50米。     

西安地面沉降与地裂缝的关系

地面沉降与地裂缝是西安市的环境工程地质的严重问题之一。本文在大量的实际资料的基础上,分析了西安市基础地质环境,确定了不同微地貌单元的地质结构差异,进行了工程地质分层。在地下水大量开采情况下,对地下水位、地面沉降、地裂缝在时间、空间和运动方式上变化特征的分析表明:巨厚松散第四系是西安市地面沉降、地裂缝发展的物质基础,大量开采地下水是地面沉降的主要外因,地质构造作用是地裂缝发生的基础,抽水引起的土层变形对地裂缝的发展起着加剧作用     

基于MAPGIS的西安地裂缝分析应用

地裂缝是西安市区较为严重的地质灾害,其影响因素有构造运动、地下水开采、地形地貌、地层条件等。本文将具有统一地理坐标和空间分析能力的MAPGIS地理信息系统应用于地裂缝活动强度评价,根据对地裂缝影响因素的分析,建立层次分析模型,计算每一影响因素的权重,确定在GIS支持下的地裂缝活动强度评价模型。再通过MAPGIS图形、图像处理等模块对各单因素专题层进行地图代数运算,得出地裂缝影响因素叠加图像并确定分区阈值,以此为依据对西安地裂缝活动强度进行分区,进而实现对地裂缝活动强度的预测。     

西安地铁穿越地裂缝的抽水试验研究

查清地裂缝水文地质情况可以为西安地铁设计和施工提供科学依据。根据西安地铁勘察工作需要,2008年7月～9月选择地裂缝穿过的西安市劳动路小学院内场地首次尝试进行跨地裂缝水文地质专项现场试验。试验内容包括试坑渗水试验、钻孔注水和抽水试验,并以1号抽水井的稳定流抽水试验为典型,研究地裂缝对地下水渗流的影响。采用带1个观测孔的稳定流潜水完整井公式、带2个观测孔的稳定流潜水完整井公式以及潜水完整井水位恢复速度计算公式等3个渗透系数计算方法,得到了地表浅层土体沿地裂缝走向和垂直于地裂缝走向的渗透系数,分析了渗透系数的差异性;最后利用MADIS有限元软件模拟场地内建筑物对地基土施加应力,探讨了建筑物对场地土体的影响。结果表明:利用上述3个公式计算,都得到沿地裂缝方向土体的渗透系数比垂直地裂缝方向的土体稍大;在同一落程中,利用潜水完整井水位恢复速度公式计算得到的渗透系数最大,利用带2个观测孔的稳定流潜水完整井公式计算得到的渗透系数次之,利用带1个观测孔的稳定流潜水完整井公式计算得到的渗透系数最小,这主要是由井损造成的;建筑物对场地土体的影响主要集中在素填土层、黄土层和古土壤层,粉质黏土层以下影响则逐渐减弱,影响深度在18 m左右;由于建筑物长期对地裂缝上盘土体施加荷载,附加应力作用使地基土固结压密,导致地裂缝上盘土体的渗透系数较下盘小。     

西安地裂缝场地勘察及受损建筑物的治理

结合地裂缝成因、性质及地质环境,提出了西安地裂缝场地勘察行之有效的方法,对拟建场地进行地裂缝监测,可预报地裂灾害。根据地裂缝对建筑物破坏的特点,结合地基处理技术提出了对受地裂缝影响建筑物治理的方法,对因土地紧张而需在地裂缝影响范围内建造的建筑物,从设计上考虑预纠偏方案作为预防措施     

西安地铁隧道穿越地裂缝带的计算模型探讨

通过对西安地铁隧道穿越地裂缝带的大型物理模型试验成果的分析,提出在地裂缝活动时,穿越地裂缝带的地铁隧道有以下两个方面的变化特征:一是作用于隧道的荷载发生改变;二是在隧道底部产生脱空现象。这种脱空现象无论在整体式隧道还是盾构隧道中都会出现。造成隧道在界面上与土体脱空的原因是隧道和周围地层的变形不协调。脱空区域的大小对地铁隧道的变形与内力计算会产生明显影响。在对隧道变形特征分析的基础上,总结得出了西安地铁穿越地裂缝带隧道变形的4种计算模型:对于整体式长隧道,可以采用一端固定而另一端简支,或一端固定而另一端定向支承的计算模型;对于整体式短隧道,可以采用外伸梁模型;对于盾构隧道,可以采用一端固定而另一端定向支承的计算模型。最后,对脱空条件下隧道数值分析的建模问题进行了讨论。算例分析表明:在数值计算中,对于隧道与土体接触面的界面处理非常关键,否则将造成计算结果的重大误差。     

对西安地裂缝形成机制的几点新看法

本文从鄂尔多斯周缘断陷带的形成历史及其周缘断裂系的活动方式入手，阐述了西安地区临潼─长安断裂的活动模式并说明了西安古地裂缝是该断裂的次级断裂，它控制了该地区的地裂活动，然后，对西安地区现今地裂缝活动幅度和速率提出了一些看法，指出西安地区地裂缝活动量大与断裂活动加速和抽水引起的地层不均匀压密有关。     

非等距GM(1,1)模型在沉降预测中的应用探讨

针对非等距沉降数据序列的建模问题,探讨了3种非等距GM(1,1)模型在沉降预测中的应用。结果显示,加权非等距GM(1,1)模型不适用于具有近似指数趋势的沉降数据,灰线性加权非等距GM(1,1)模型并非真正的非等距模型,模型预测式与时间无关,不能用于沉降预测,而对于笔者所建立的非等距GM(1,1)模型,其拟合函数等同于灰色线性回归组合模型,可用于近似指数趋势的沉降数据。通过实例分析对比了3种非等距GM(1,1)模型的应用效果,验证了上述观点的正确性。     

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基于最小二乘配置法的优化GM（1,1）预测模型及其应用

针对灰色GM(1,1)预测模型预测结果精度低、模型缺乏稳定性的问题,基于最小二乘配置理论的GM（1,1)预测优化模型,首先通过使得生成序列新预测值的误差在最小二乘意义下最小,选取GM(1,1)模型的最优初值,利用指数函数法构造新的背景值;然后将优化的GM(1,1)模型和最小二乘配置理论有机结合,进一步对优化的GM(1,1)模型进行改进,构建优化的灰色最小二乘配置预测模型;最后通过对建筑物的沉降数据进行定量分析与预报,与其他模型进行对比分析。     

基于卡尔曼滤波的GM(1,1)模型在三维激光扫描边坡沉降变形分析中的应用

利用三维地面激光扫描技术进行边坡变形监测时,由于其监测的数据容易受树木、行人、行车、电线杆等外界因素的干扰,所得到的结果是一组含噪声较多的边坡沉降时间序列。通过卡尔曼滤波对初始监测数据进行去噪处理,可以平滑掉曲线上波动较大的尖点,得到更合理的沉降曲线,有效提高模型的预测精度。基于以上理论,本文采用三维激光扫描仪对西北某湿陷性黄土边坡进行扫描,将得到的点云数据采用重心法提取特征点的高程坐标,再对数据采用卡尔曼滤波算法进行滤波去噪处理,通过建立基于卡尔曼滤波算法的新预测模型来预测其沉降变形。通过工程实例表明:建立的新模型的拟合和预测精度要优于传统灰色预测模型,具有较好的借鉴意义,为以后三维激光扫描技术在边坡变形监测中的应用提供指导。     

GM(1,1)预测效果数值试验

采用不同类型原始数据对传统GM(1，1)进行了预测效果数值试验，然后通过对预测结果及传统GM(1，1)基本思想进行深入分析提出传统GM(1，1)存在的问题，并提出了相应的改进思路。     

基于粒子群算法的GM(1,1)在经济发展预测中的应用

采用粒子群算法对GM(1,1)模型中的参数进行优化求解,然后将得到的模型应用于四川省经济发展预测,并和传统采用最小二乘法求解参数的GM(1,1)的预测结果进行了对照.结果表明,采用粒子群算法优化参数的GM(1,1)模型预测效果明显优于传统采用最小二乘法求解参数的GM(1,1)的模型预测效果.     

水质富营养化指标的GM(1,2)预测模型

本文应用灰色GM(1,2)建模方法,提出了水质富营养化单项指标的一种新的预测模型。该模型用于湖水总磷度的预测实例表明预测值与实际值拟合较好。本文还将GM(1,2)预测模型与 Vollenweider预测模型进行了比较。     

灰线性加权非等距GM(1,1)形变预测模型

结合加权非等距GM(1,1)模型与线性回归理论,构建灰线性加权非等距GM(1,1)预测模型,并给出对模型预测精度起决定性作用的灰指数v和参数m的优化方法。与加权非等距GM(1,1)模型和线性回归预测模型相比,灰线性加权非等距GM(1,1)预测模型的精度更高,预测有效时间更长,模型的稳定性更好。优化v和m后,灰线性加权非等距GM(1,1)预测模型的实用性、稳定性进一步提高。     

GM(1,1)模型在建筑物沉降量预测中的应用

根据建筑物的沉降变形特征 ,引用GM (1,1)建模思想来建立沉降预测模型。利用较少的前期观测数据建立模型来预测建筑物最终沉降量 ,然后据此判断其是否满足建筑物的变形要求 ,以便较早地提出工程防治措施。