不同层理面角度在层状岩体隧道围岩变形中的响应特征研究

层状复合岩体在隧道工程中随处可见,层理面的软弱性直接决定层状岩体隧道围岩的稳定性。为了揭示层理面对隧道围岩变形的影响规律,本文采用AutoCAD软件建立某隧道横断面,将该断面图导入有限元模拟软件ABAQUS中,并利用0厚度Cohesive单元对模型嵌入不同角度层理面,从而构建含不同层理面的隧道断面模型。基于该数值模型研究了层状隧道围岩变形中层理面角度的响应特征,得到从水平层理过渡到竖直层理的过程中,围岩变形区域也从顶部变化到侧壁。结合二次开发获取的声发射模拟数据,得到了不同层理面角度下的围岩易破裂区,针对该区域分布特征,隧道施工后可采用三维激光扫描技术生成点云数据,进行隧道断面的三维重构,为规避点云数据量庞大的缺点,引入分级重采样思想,对层状围岩易变形区进行局部点云细化,通过隧道断面易变形区点云模型的实时对比分析,实现隧道围岩的高效、精确化监测,可指导隧道围岩的安全稳定运营。     

改性料礓石力学性质试验

改性料礓石作为一种传统硅酸盐建筑材料,可以与修复加固的文物本体很好兼容且牢固结合,现阶段已经运用到文物保护工作中。为研究其全面的力学特性,在前人研究基础上,采用伺服刚性试验机对改性料礓石进行了不同围压下的常规三轴试验、单轴压缩试验及巴西劈裂试验。试验结果表明：材料具有较高的抗压强度和抗拉强度,同时具有韧性特征。在低围压时,试样表现为剪切破坏,当围压超过6 MPa时,试样表现出明显的塑性流动特征,且试样的峰值强度与围压近似线性关系。通过绘制莫尔圆包络线计算出抗剪强度参数c、? 值,并分析了峰值应变、弹性模量和围压的关系。分析改性料礓石结石体的微观结构及固化过程中的化学成分变化,认为水化和碳化产物包裹石英砂颗粒的特殊结构,是材料具备韧性特征的原因。研究结果对改性料礓石的应用及文物修复的现场工作具有重要的意义与价值。     

复杂堆积层边坡开挖变形机理及加固效果评价

针对某电力工程换流站高挖方边坡,分别采用极限平衡法和强度折减法对边坡的稳定性和变形特征进行分析。分析结果表明,边坡的稳定性受降雨和地震作用影响显著,两种工况下边坡均处于不稳定状态,地震作用对斜坡地带堆积体结构形成损伤,不但使边坡整体稳定性下降,还促使坡体内裂隙大量发育,利于降雨入渗,进一步恶化边坡的水文地质条件,导致坡体孔隙水压力增加、有效应力降低。边坡加固设计采用桩板墙+坡面格构锚杆支护措施,加固后边坡稳定性系数达到1.406,最大总位移由加固前的425 mm降至9 mm,大幅提高边坡稳定性,表明防护方案能保障边坡安全性,达到防治和风险管控的目的。     

高陡边坡危石的岩体结构特征识别及滚石运动特征预测

由于坡高峻陡,隐蔽性强等特点,高陡边坡危石的准确识别一直面临较大难题。作者利用无人机航摄、Agisoft PhotoScan等技术,建立高陡岩体的实景模型和三维信息数据。基于不共线的三点确定一个平面的原理,运用Visual Basic语言编写完成结构面产状计算程序。从而形成了准确识别岩体结构面并快速大量提取点云数据进行岩体结构面几何特征计算的方法,并选择浙江省神仙居景区某典型岩体结构边坡进行了应用分析。在确定危石之后,借助滚石运动模拟软件,对危石失稳后的运动特征进行了预测分析。结果表明：A-D处若发生滚落均会砸在游步道上,对游人生命安全构成严重威胁,建议尽快采取相应工程措施以降低风险水平。     

基于D-InSAR技术的北京城区地面沉降监测

差分雷达干涉测量(D-InSAR)技术对于城市地面沉降的监测具有精度高、连续监测、成本低等特点。本文以北京市区为例,利用获取的2010-2012年间15景TerraSAR-X影像进行了二轨差分干涉测量,获取了北京市区的地表形变图,研究发现了此期间北京市地面沉降较为明显的两个沉降中心,进而分析了地面沉降发展的趋势及其形成机理。试验表明D-InSAR技术在城市地区的地面不均匀沉降方面具有明显优势。     

约束Delaunay三角网点删除的一体化凸耳消元法(IEE)

对Delaunay三角网(CD—TIN)点删除算法——凸耳消元法(EE)进行剖析,提出约束Delaunay三角网的点删除算法——体化凸耳消元法(IEE)。该算法将CD-TIN的点删除转化为点的影响域重构,并保证重构后的CD—TIN满足CD—TIN的可视性与空圆法则,确保了CD—TIN的拓扑完备性,实现了CD—TIN中约束点与非约束点删除的一体化操作和局部更新,并得到实验验证。     

应用地理探测器改进地面沉降危险性评估模型的研究

地面沉降危险性评估对受地面沉降灾害影响的城市有着重要的参考意义。目前应用较广泛的因子叠加模型和模糊层次分析模型存在着评估指标权重的确定人工干预较强,影响评估结果的问题。本文采用地理探测器分别对因子叠加模型和模糊层次分析模型进行改进,根据各评估因子的分布与沉降分布的关联性定量地计算各项评估指标的权重。本文利用改进后的三个模型:地理探测器--最大值因子叠加模型、地理探测器--加权因子叠加模型以及地理探测器--模糊层次分析模型分别进行地面沉降危险性评估,并与最大值因子叠加模型、加权因子叠加模型、模糊层次分析模型进行对比,结果表明:改进后的模型总体评估准确度分别为75.23%、89.56%、76.38%,均高于未改进模型的60.51%、53.73%、65.05%。     

机载LiDAR点云数据的二面角滤波算法

机载LiDAR是获取地表DEM的重要技术之一。本文针对机载LiDAR点云数据在复杂城区环境下的大型建筑及低矮地物滤波问题,提出一种新的二面角滤波法。利用空间二面角的平面角可以表达空间两相交平面相对位置的原理,实现机载LiDAR点云数据滤波。首先,算法提取点云数据中的高程突变点,以非突变点的二面角余弦均值稳定性作为判定迭代结束的条件;其次,分别统计高程突变和非突变点集的二面角余弦值频率分布,以交点处对应余弦值和最后一次迭代的坡度值作为LiDAR点云滤波的判定条件;最后,利用数学形态学“开”算子,去除残留低矮植被,得到可靠的滤波结果。对同一区域机载LiDAR点云数据,通过“二面角法”与“渐进三角网法”进行滤波处理。实验结果表明,二面角滤波法能有效地降低地物点错分为地面点的百分率,且在去除地物信息的同时能良好地保留地形特征。     

海底浅层气的地震波场模拟与特征

考虑海底介质的黏滞性,讨论了二维黏弹性波动方程,建立了包含密度、品质因子等物性参数的海底浅层气模型来精确描述目标,采用数值模拟的手段,正演计算了地震波在团(块)状浅层气、高压气囊、下凹气道、气底辟等4种不同海底浅层气模型中的传播响应。为了有效地压制在粗网格下差分计算产生的数值频散,将通量校正传输(FCT)算法应用于波动方程的求解中,提高了地震波场模拟的精度和运算效率。通过计算获得了不同储存层条件下海底浅层气的地震波剖面特征,得到了典型声学剖面识别标志,为海洋地质灾害勘察提供了一种有效的科学研究手段。     

一种基于胡克定律的PS-InSAR公共主影像选取新方法

针对现有的PS-InSAR公共主影像选取方法未考虑时间基线、空间垂直基线和多普勒质心频率基线之间相关性对影像相干性影响的问题,该文基于物理学领域的胡克定律提出了一种利用三维弹力结构模型实现PS-InSAR公共主影像选取的新方法。模型依据三基线间的余弦夹角构造基线向量,将3个失相干因素的相干性测度进行三维映射以构建三维弹力空间,通过研究弹力大小和方向的变化实现主影像的选取。为验证三维弹力结构模型的有效性,论文选用Sentinel 1A和ENVISAT ASAR两种数据源,分别利用三维弹力结构模型、三基线和最小模型和综合相关函数模型进行主影像选取和干涉处理。研究结果表明：相较于另外两个模型,该文提出的三维弹力结构模型得到的干涉图干涉条纹清晰,相干系数均值更大,相干系数值较大的像元占比更高,采用相干系数法得到的PS点数量更多,形变反演精度较高,因此三维弹力结构模型能够有效应用于PS-InSAR公共主影像的选取。