TLS技术在环境地质灾害监测中的应用进展

针对地面三维激光扫描技术在环境地质灾害监测中的应用问题,该文在系统介绍此技术关键指标和数据处理的基础上,从滑坡监测、土壤侵蚀监测、敏感地貌微变形监测和水灾害边界追踪4个方面,详细介绍了该技术在环境地质灾害监测领域的应用历史和现状,其研究热点包括该技术在应用中的适宜性评价、监测精度评价、滤波算法的开发及灾害发生趋势预判等方面。另外,应用中高植被覆盖度和降雨天气的干扰问题可通过继续优化软硬件并加强与其他技术联合应用予以弥补。     

校正地基摄影获取树枝倾角

针对传统树枝倾角测量方法的复杂性和精度低的问题,该文提出了通过校正地基摄影获取树枝倾角的方法。基于投影变换和小孔成像原理,通过自制树枝模型的方法,分析了直接图上量取树枝倾角与真实值之间误差的成因,提出了基于投影变化的树枝倾角计算公式。结果表明:该研究获取树枝倾角的相对误差2.72%明显优于传统测量的31.33%,同时随拍摄距离变化,树枝倾角估算结果具有稳定性。该研究方法简单、有效,非常适合复杂环境下树枝倾角的大量提取,并提出了一种基于摄影成像原理获取树枝倾角的方法,发展了树枝倾角测量系统软件,提高测量精度并降低了测量难度。     

新灰色组合模型在沉降变形预测中的作用

提出以传统灰色模型、初始值修正值、背景值优化后的预测数据及组合模型预测值作为B样条曲线的型值点进行曲线拟合,得到新的灰色组合模型。新灰色组合模型能够在一定范围内更好地反映沉降序列变化的曲线,获得较好的预测效果。该方法既保留了灰色模型的短期预测精度高的特点,也具备了B样条曲线局部性、连续性的特点。实例计算结果表明,该新灰色组合模型预测效果能够更加逼近实际沉降序列,较单一传统模型预测精度高,能够达较好的预测效果。     

基于小波变换与ARMA模型的建筑物沉降预报

对建筑物进行沉降监测并预报其变化趋势,能有效保障建筑物的安全性。本文提出一种基于小波变换的ARMA模型用于建筑物沉降预报。利用小波多尺度分析将沉降监测数据分解为高频信号和低频信号,并分别采用ARMA模型进行预测,然后将各序列预测结果进行合成,得到最终预测结果。并以青岛市某高层建筑物监测数据为例,分别采用传统ARMA模型以及基于小波变换的ARMA模型进行预报对比分析,结果表明基于小波变换的ARMA模型取得了较高的预报精度。     

基于改进等维信息灰色模型的高铁隧道沉降预测研究

等维信息灰色模型是对传统灰色模型的改进,但其模型背景值仍设定为0.5,为了使模型的预测性能得到提高,本文提出了基于粒子群PSO算法的等维信息灰色模型来优化模型的背景值,以消除灰色模型本身固有的偏差。根据已有的高铁隧道沉降监测数据,对其进行小波去噪处理,再分别建立传统GM(1,1)模型、等维信息GM(1,1)模型和PSO-等维信息GM(1,1)模型进行拟合预测,并与原始数据进行对比。预测结果表明,改进后的等维信息GM(1,1)模型的预测精度更高。     

孔隙性砂岩中单条变形带与簇状变形带的特征与区别——以远安地堑上白垩统红花套组中变形带为例

孔隙性砂岩中的变形带研究近年来取得长足进展,但有关单条变形带与簇状变形带如何区分和界定仍是一个较模糊的问题。本文以远安地堑上白垩统红花套组高孔砂岩中发育的剪切增强压实带和压实剪切带为例,对单条及簇状变形带的特征和区别做出系统分析。研究表明,虽然单条变形带的长度、宽度、错断位移、凸起高度等均明显小于簇状变形带,但是不同运动学成因的变形带宏观特征、微观结构不同,因此不能单纯以规模大小区分二者,需要结合带密度将簇状变形带与变形带列、网格构造等相区分,还需要结合其微观结构特征进行准确鉴定。单条及簇状剪切增强压实带特征类似,均不具核心碎裂带,颗粒主要为中等破碎,多表现为多个不连续分布的碎裂核。簇状剪切增强压实带内部的非均质性更强。单条压实剪切带具有核心碎裂带,依剪切力大小不同,其核心碎裂带内颗粒粉碎程度及边缘过渡带宽度不同,常伴随微小剪切缝痕迹。簇状压实剪切带在镜下可清晰识别出不同的核心碎裂带、带间区域及微小剪切缝,可见S—C组构和断续分布的滑动面。单条及簇状变形带的发育会不同程度地改变储层的物性并可能会对油气运移和开采产生影响。     

胶东地区控矿剪切带脆性变形时代的Ar-Ar年代学及其对成矿的制约

胶东地区是典型的剪切带型金矿集中区,精确厘定该地区控矿剪切带的活动时代,可为探讨剪切带与金矿成因关系提供关键的时限约束,并且对矿床成矿模式的建立具有至关重要的意义。大量矿床地质证据显示胶东地区控矿剪切带中脆性变形活动对金矿体的形成具有直接影响,但其脆性变形时代尚不十分清楚。据此,本文在详细研究金矿体赋存特征的基础上,系统选取胶东焦家、玲珑、邓格庄、乳山这四个金矿区控矿剪切带断层泥中白云母进行⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学研究。定年结果显示,胶东地区焦家剪切带、招平剪切带以及牟乳剪切带的脆性变形时代分别为110.3±1.5Ma、122.8±1.7Ma、119.6±1.2Ma~115.8±1.4Ma。其中焦家剪切带的脆性变形时代明显晚于招平和牟乳剪切带,可能代表了焦家蚀变岩型矿化形成后易遭受后期的构造叠加。综合胶东各金矿区控矿剪切带变形时代、岩体侵位时代、成矿时代及剪切带活动特征和矿体产出特征,本文认为在多期岩体侵位以及控矿剪切带递进变形过程中,剪切带韧性变形区中由高压流体作用产生的同期脆性破裂可形成脉型矿化,如乳山金矿;而在脆-韧性和脆性变形区中发生的大规模脆性变形可导致脉型和蚀变岩型矿化的形成,如玲珑、邓格庄和焦家金矿。但随着剪切带的递进变形和隆升剥蚀,后期多期次的脆性构造变形叠加,可导致多种矿化类型出现在同一构造部位,如焦家金矿中石英脉型和蚀变岩型矿化。     

使用长短期记忆人工神经网络进行花岗岩变形破坏阶段的判别

判别岩石所处的变形破坏阶段是分析岩石变化过程的重要基础。由于室内试验视频数据具有很好的等时距分布特征,可以使用基于长短期记忆的神经网络（LSTM-NN）模型判别外荷作用下岩石的变形破坏阶段。本文根据花岗岩室内单轴压缩试验所得应力-应变曲线和试验视频图像中裂隙的分布情况,将岩石变形破坏过程分成岩石压密阶段、弹性变形阶段、裂隙扩展阶段、整体破坏阶段,在提取不同阶段不同组分主要数字特征参数（面积）基础上,建立了基于LSTM-NN模型的岩石变形破坏阶段分类网络,分析了模型主要参数（学习率和最大周期等）对分类准确性的影响,使用所建模型对岩石所处变形破坏阶段进行了判别。结果表明,在LSTM-NN模型参数中,学习率和最大周期对变形破坏阶段判别准确率的影响较大,二者分别为0.005和200时的判别准确率达到最高;对于整个变形破坏阶段来说,LSTM-NN模型对裂隙扩展阶段预测的判别效果最好、对整体破坏阶段预测的判别效果最差;对于花岗岩中不同组分来说,LSTM-NN模型对变形破坏阶段预测准确性高低的顺序是裂隙、黑云母、长石、石英。     

基于地面三维激光扫描的三峡库区危岩体监测

三峡水库周期性蓄水改变了岸坡内的地下水渗流场和应力场,降低岩土体的剪切强度,对库岸边坡、岩体稳定性影响很大。以往库区岸坡岩体形变监测主要通过设置固定点进行观测,难以发现岩体整体变化情况。地面三维激光扫描方法能获取岩体整体表面厘米精度的点云数据,具有无需接触目标、获取速度快、精度高等特点,非常适合库区高陡危岩体表面三维形变监测。以巫山箭穿洞危岩体为例,采用地面三维激光扫描方法对箭穿洞危岩体进行了为期2年（2017—2018年）共3期监测,以第一期观测目标周围稳定岩体数据为基准,对数据进行重叠点云迭代配准,点云配准精度优于±2.7 cm。针对箭穿洞危岩体在观测时段内的变化情况,构建危岩体区域的基准不规则三角网模型,以点到基准面最近距离法结合危岩体变化区间分析其变形。通过对比分析箭穿洞危岩体3期观测数据,发现相对于2017年,2018年箭穿洞危岩体左侧岩体有变形趋势;在库区蓄水阶段,危岩体局部多处存在明显凹陷变化,局部因蓄水影响发生约?0.03～?0.07 m变形。结果证明三维激光扫描技术在库岸高陡边坡形变监测中的有效性,为三峡库区高陡危岩体形变监测及地质灾害防治工作提供了参考。     

西藏贡觉粉砂质泥岩工程地质特性与蠕变强度研究

川藏铁路在穿越西藏贡觉地区时遇到三叠系粉砂质泥岩,在高地应力条件下容易发生大变形等危害。文章开展了不同围压下的岩石三轴压缩和和三轴蠕变试验,结合PFC数值模拟,研究了粉砂质泥岩在不同围压下的蠕变特性和长期强度研究,结果表明:贡觉粉砂质泥岩流变具有西原蠕变模型特征,蠕变与常规三轴试验条件下,随着围压不断增大,粉砂质泥岩试样均由拉-剪破坏向单剪破坏过渡,剪切破裂面与水平线的夹角逐渐减小,微裂纹数量减少;蠕变试验相较于常规三轴试验,由拉应力引起的压碎带影响范围更广;在高围压条件下,粉砂质泥岩更容易发生流变,随着围压的增大,轴向应变、侧向应变和体积应变均增大,微裂纹数量呈下降趋势;瞬时弹性模量及黏弹性系数与围压呈线性递增关系,黏弹性模量与围压呈对数型增长关系,黏塑性系数与围压呈指数型增长关系。在荷载长期作用下,岩石长期强度低于瞬时强度。