A Simple Monte Carlo Method for Locating the Three-dimensional Critical Slip Surface of a Slope

Based on the assumption of the plain-strain problem, various optimization or random search methods have been developed for locating the critical slip surfaces in slope-stability analysis, but none of such methods is applicable to the 3D case. In this paper, a simple Monte Carlo random simulation method is proposed to identify the 3D critical slip surface. Assuming the initial slip to be the lower part of a slip ellipsoid, the 3D critical slip surface is located by means of a minimized 3D safety factor. A column-based 3D slope stability analysis model is used to calculate this factor. In this study, some practical cases of known minimum safety factors and critical slip surfaces in 2D analysis are extended to 3D slope problems to locate the critical slip surfaces. Compared with the 2D result, the resulting 3D critical slip surface has no apparent difference in terms of only cross section, but the associated 3D safety factor is definitely higher.     

基于断裂及高温损伤的岩石蠕变模型研究

为了反映热-力耦合作用下岩石蠕变变形的全过程,依据断裂力学原理提出了岩石裂纹扩展的临界损伤应力和一个新的可描述岩石在稳态蠕变阶段与临界损伤应力相关的非线性黏性分量,在传统西原模型和Burgers模型的基础上,将指数形式的损伤变量、临界损伤应力以及与其有关的非线性黏性分量引入到流变微分方程,通过叠加原理推导了考虑温度效应的单轴和三轴压缩条件下岩石的流变本构关系,建立了岩石的热-力耦合损伤蠕变本构模型。利用不同温度、不同应力条件下花岗岩的三轴蠕变试验曲线和本文蠕变模型的计算曲线进行比较,结果表明本文蠕变模型能够较好地模拟岩石在初始瞬态、稳态和加速蠕变阶段全过程的变形规律,验证了所建模型的有效性和合理性。该模型为分析高温、高应力环境下岩石工程的长期变形和稳定情况提供了理论依据。     

基于桩土界面摩擦特性和桩周土体应力状态的基桩极限侧阻力分析

结合基桩承载过程中的桩周土体应力状态分析和桩土界面摩擦特性分析,推导出基于土体应力状态的沿桩土界面的土体抗剪强度计算模型和基于界面摩擦特性的界面抗剪强度计算模型。通过对比土体抗剪强度和界面抗剪强度,推导出受该两种强度耦合作用影响的极限侧阻力计算模型,并用上海某工程算例验证该模型的合理性和可行性,同时利用该模型分析不同类型的土的极限侧阻力随埋深的分布规律。结果显示：因内摩擦角和侧压力系数之间的不同关系,极限侧阻力随埋深表现出不同的分布特点,在特定关系下,存在一个临界深度,超过该深度极限侧阻力维持在一个稳定值甚至不断减小直至为零。     

河南省一次强雨雪相态多次转换成因分析

利用常规气象观测资料、地面自动站资料、欧洲再分析资料（ERA5 025°×025°),对2020年1月5—7日河南省强雨雪过程中雨雪相态多次转换成因进行分析。结果表明：500 hPa高空低槽、中低层切变线、西南（东南）暖湿急流与低层冷空气在强雨雪区交汇为强雨雪提供了动力、水汽条件,亦为雨雪相态转换提供了有利的温度条件。冷空气分别从东路和中路南下影响河南,导致近地层明显降温是雨转雨夹雪或雪的主要原因之一,而冷空气的强度和厚度是决定降水相态的关键因子。中层和近地面暖层厚度对降水相态至关重要。本次过程降水相态为纯雪时,冰雪层和冰水混合层厚度超过2 980 gpm,中层无暖层,近地面0 ℃线低于975 hPa;降水相态为雨夹雪时,有时无冰雪层,冰水混合层厚度超过1 400 gpm,中层有时有暖层,但整层暖层厚度在900～1 330 gpm;雨转雨夹雪发生在地面气温低于21 ℃时,雨夹雪出现在地面气温11～21 ℃时;纯雪发生在地面气温≤11 ℃时。     

距离与角度控制的矢量面数据接边检查方法

针对现有接边方法依赖于直线型接边线,难以有效的支持非直线型接边线的数据接边质量检验的问题,提出了一种新的基于距离与角度控制的矢量面数据接边检查方法。该方法利用矢量面到接边线的距离值与弧段转角角度值作为参考量检测接边特征点,通过匹配接边特征点的方式检测接边错误位置,不依赖于接边线的具体形态,能够适用于任意类型接边线的矢量面数据接边检查。以第一次全国地理国情普查数据接边检验为实例进行验证,结果表明,该方法的漏检率为0%,准确率达到95%以上,有效地提升了接边线非直线的矢量面数据接边质量检验的准确性及效率。     

基于FloodArea模型新疆山洪淹没模拟及致灾临界雨量阈值的研究——以皮里青河流域为例

以皮里青河流域为研究区,运用小时降水、土地利用类型、数字高程（DEM）、实测淹没深度等数据,基于FloodArea模型对研究区2010年5月2日、2012年6月3日、2016年5月9日、2016年6月17日洪水过程进行再现模拟,通过精度验证并建立了降水－淹没深度的关系,在此基础上确定了4个淹没等级对应的致灾临界雨量。相关分析得出喀拉亚尕奇乡累计8 h降雨量与模拟洪水淹没深度的相关性最好,达到了0.96,潘津乡降雨累计5 h的相关性最好,为0.99;通过实测数据对模拟淹没深度进行精度检验得出,喀拉亚尕奇乡和潘津乡两个考察点相对误差分别为0.47 m和0.1 m,误差率分别为31.33%和7.69%,FloodArea模型对研究区洪水过程模拟的效果较好,可以反映出该区域的洪水淹没情况,能为无水文资料的山区流域的山洪过程进行较为精准的模拟;按照山洪灾害等级划分标准和降水-淹没深度的关系得出,预警点累计5 h降水得到对应4个等级的致灾临界雨量阈值分别为：四级17.84 mm、三级32.39 mm、二级54.21 mm、一级76.04 mm。     

热力强迫对副热带高压北跳类型影响机制的分析

通过分岔理论,讨论在取Ψ_A*=0.15,Ψ_L*=Ψ_M*=Ψ_N*=0条件下,Ψ_K*和Ψ_C*对副高北跳的影响。在Ψ_K*值固定的情况下,可以准确求得副高北跳的临界热力参数值。在此基础上,通过对临界热力参数的分析,得到了对于副高北跳类型的判别条件。通过计算,可以得出如下结果:在一定范围内,当|Ψ_K*|＜0.075 8时,没有副高北跳现象发生;当|Ψ_K*|＞0.279 3时,将出现副高不在长江流域停滞而直接跳跃到黄河流域的空梅情况;当0.075 8＜|Ψ_K*|＜0.279 3,将会出现副高的二次北跳现象,但在其绝对值较小时,入梅时的北跳并不明显,只是在出梅时有一次弱北跳,此时,雨带不集中在长江流域,梅雨不明显。      

北京山区基于历史资料的泥石流临界雨量研究

通过对北京山区历史泥石流降雨资料的分析,根据有雨量站和无雨量站的泥石流易发区的资料情况,分别建立了不同前期雨量的预报模型,并根据预报模型初步建立了不同前期雨量前提条件下的黄,橙,红三色预报模式。     

青藏高原隆升作用于大气临界高度的数值研究

利用Ｐ－σ混合坐标系全球大气环流模式研究了青藏高原隆升作用于大气临界高度问题,通过对数值试验结果的分析进一步证实了在高原隆升的过程中存在着一个临界高度,这个高度在夏季约为１５００～２０００ｍ。当高原总体平均高度超过临界高度后,高原周围地区的气流主要以绕流为主,爬坡气流的速度较小,稳定的高原季风开始形成,高原地区范围内为强大的上升运动区,高原南侧和中国东部地区出现一条明显的雨带,随着高原隆升高度的增高,雨带内的降水量逐渐增加,同时高原西侧附近地区形成一个稳定的感热通量大值带     

破坏性矿震震前短临阶段震源过程研究

1993年5月15日19时,北京矿务局房山煤矿矿井下6号地震台附近,在4分多钟内相继发生3次破坏性矿震,最大一次震级为2.3级（M0=1.51011Nm）．利用理论地震图分析得到,这3次矿震都是以倾向滑动为主,与在场人员目击到的高倾角煤层中大量煤块倾泻而下的现象一致．主震及其震前一系列事件的6号台近场记录与普通记录不同,不仅有高频振动,而且还有低频振动．用弹性波理论和近年来一系列关于地震破裂成核理论结果进行分析表明:低频振动可能是亚临界扩展向前推进时激发的长周期波,它是不可恢复的形变;高频振动则是矿震事件,它是脆性破裂辐射的波场．根据M＝2.3事件记录及其震前5.4ｓ出现的前震记录中低频振动优势频率推测,主震发生时孕震断裂端部扩容区体积迅速增大．震前20多天直到主震发生期间,震源过程主要特点如下:亚临界扩展多次出现,在此期间孕震断裂端部扩容区体积变化不大．亚临界扩展时不仅激发产生长周期波,也常同时诱发小事件的发生,亚临界扩展优势方向与主震的滑动方向基本一致．