基于多目标模糊优化算法的边坡变形组合预测模型

为提高边坡变形时间曲线预测精度,提出了基于多目标模糊优化算法的边坡变形组合预测模型.首先通过经验阈值法优选单一预测模型进行组合;然后采用均方误差描述预测模型的拟合误差,采用灰色关联度描述预测模型与边坡实际变形曲线的发展相关性,以"拟合误差小"和"发展相关性好"为目标,引入模糊优化算法确定多目标模糊满意度综合评价函数,建立多目标优化模型;最后采用粒子群优化算法(PSO)求解组合预测模型的最优权重,实现边坡变形的多目标精细化预测.采用该模型对宜巴高速路段老屋包坡体CX19测斜孔变形数据进行预测分析,预测结果表明该模型的拟合误差和发展相关性均优于传统的单一预测模型,能有效提高预测的精度,具有工程应用价值.     

加权函数组合预测边坡变形模型的研究

边坡变形监测是边坡监测的主要内容之一,其变形预测问题是边坡工程中主要技术难题之一。考虑边坡位移变形预测模型的局限性,如神经网络预测方法需要大量的实测数据作为学习样本,灰色系统模型要求原始数据序列必须满足指数规律,且数据序列变化速度不能太快等。建立了边坡变形反向传播神经网络预测模型,同时给出了灰色GM(1,1)边坡预测模型。提出边坡的神经网络与灰色系统加权函数组合预测模型,采用动态规划解法,将原模型转化为多阶段决策问题,使组合预测误差的平方和最小,得到组合权重,这样得到的变形预测结果的精度将大大提高,弥补了单一方法的局限性,满足工程预测的需要。通过边坡实例加以验证,加权函数组合预测模型的预测结果精度有一定提高,能够与实际监测数据相吻合,达到准确预测的目的。     

Verhulst模型的改进及其与双曲线模型组合的应用

由于Verhulst模型的精度依赖结构参数α,且初值选取为(1)x(1)会造成误差积累。因此基于信息覆盖原理对结构参数α进行优化,利用加权平均优化预测模型初值,改进了Verhulst模型;结合改进的Verhulst模型与双曲线模型的优缺点,利用最优加权将两种模型进行组合。通过实例,对比了几种模型的预测精度,以应变片2为例,改进后的Verhulst模型、传统Verhulst模型、双曲线模型、组合模型平均相对误差分别为0.0094、0.0183、0.0356、0.0070。结果表明:改进后的Verhulst模型预测精度显著高于传统模型;改进的Verhulst模型与双曲线模型的组合模型预测精度高于单一的改进的Verhulst模型和双曲线模型。说明本文对Verhulst模型的改进及模型组合对提高样本数据预测精度可行有效。     

随机激励下滞迟系统的稳态响应闭合解

滞迟系统属于一类典型的强非线性系统,滞迟力不仅取决于系统的瞬时变形,还与变形历程有关.虽然滞迟系统的随机振动问题已被广泛研究,但至今尚未得到滞迟系统随机响应概率密度函数的精确闭合解.本文运用迭代加权残值法获得了高斯白噪声激励下Bouc-Wen滞迟系统稳态响应概率密度函数的近似闭合解.首先,运用等效线性化法求出系统的稳态高斯概率密度函数;然后以此构造权函数,应用加权残值法求得了系统指数多项式形式的非高斯概率密度函数;最后引入迭代的过程,逐步优化权函数,提高计算所得结果的精度.以随机地震激励下钢纤维陶粒混凝土结构的稳态响应作为算例,其中Bouc-Wen模型的参数是基于拟静力学试验数据,并应用最小二乘法辨识获得.与Monte Carlo模拟结果相比,等效线性化法得到的结果精度较差;由加权残值法得到的结果能够表现出非线性特征,但其精度依然无法令人满意;采用迭代加权残值法得到的近似闭合解与Monte Carlo模拟的结果吻合非常好;对于较强随机激励情形,采用渐进迭代加权残值法具有较高的求解效率,所获得的理论解析解具有较高的精度.结果表明,所获得的近似闭合解不仅对于土木工程领域具有重要的实际应用价值,而且还可作为检验其他非线性系统随机响应预测方法的精度的标准.     

一种土的非线性弹性本构模型参数的反演方法

旨在提出一种土的非线性弹性本构模型参数反演的方法。以现今普遍实行的地基载荷试验为基础,依据遗传算法的组合优化理论,采用正演计算和遗传算法优化相结合的方式,建立了土层非线性弹性本构模型参数反演的方法;并依据某黄土场地地基载荷试验数据,实施了黄土土层非线性弹性本构模型参数反演的全过程。计算结果表明,所建立的方法可以实现土层非线性弹性本构模型中相互关联的多个参数的组合优化,并在对初始值要求较低的情况下,可以获得良好的参数反演精度。从而为土的变形特性分析和土与其中及相邻结构的共同作用分析,提供了较好的土体本构模型参数的确定方法。     

回采工作面周期来压步距的灰色预测

利用灰色系统理论, 将回采工作面周期来压视为灾变, 仿线性GM(1, 1)预测模型建模机理, 本文建立了包括线性模型在内的统一非线性GM(1, 1)预报模型。利用非线性模型特例Verhulst模型和线性模型分别对两个不同矿山条件老顶周期来压步距进行预测, 结果表明, 不同的地质条件将适合不同的预测模型, 不能简单一概用线性模型进行预测。对于地质条件发生灾变的情形可建立激励预测模型对周期来压步距进行预测。     

铜黄公路某滑坡安全监测及预测研究

铜黄公路全长93.9km,其中遇到的各种滑坡30余处。为了研究这些滑坡的治理效果,对其变形与稳定进行了检测。以川口滑坡检测为例,运用灰色理论建立铜黄滑坡安全监控的GM(2,1)模型,其中非等时距位移序列采用拉格朗日插值函数转变为等时距序列。采用非等时距GM(2,1)和GM(1,1)模型对铜黄公路川口滑坡观测点进行安全预测。非等时距GM(2,1)模型预测滑坡变形精度总体较GM(1,1)模型高。由预测结果可见,治理后该滑坡是稳定的,预测结果和实际吻合良好。     

基于GIS的滑坡综合预测预报信息系统

由于滑坡的复杂性、随机性和不确定性,加之目前的滑坡灾害预测预报理论研究还存在局限性,大大增加了滑坡预报的难度。本文针对目前滑坡预测预报研究中的不足,提出了滑坡综合预测预报信息系统,并对该系统的结构、功能和内容等进行了详尽地设计和开发。滑坡综合预测预报信息系统以G IS为平台,利用智能决策支持系统的理论和方法将以监测资料为依据的滑坡定量预报与以专家经验知识为依据的滑坡定性预报有机结合起来,做到了各取所长,优势互补,实现了滑坡的综合预测预报,提高了滑坡的预报水平。运用该系统不仅可以判断滑坡体的变形破坏机制、目前的稳定性状况和破坏概率,而且可以对滑坡体的变形演化阶段以及滑动时间作出预测预报,从而给滑坡现场工程师的综合判断和决策提供了重要的参考和有关科学依据的实用化工具。     

基于时序参数法的BFRP蠕变行为预测

本文研究了基于时序参数法的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)板弯曲蠕变行为．为了提高模型理论预测的精度,文中将整个实验时长的数据进行了合理的细化分组,且每组时长尽可能相同,然后对细化分组的数据组分别进行直接外推法拟合,得到各数据组对应的拟合方程参数,最后获得了BFRP板弯曲蠕变行为的理论预测模型．对比模型预测值和实验值可以发现：模型预测值随着时间的增长,越来越接近于实验值,最后二者的相对误差几乎为零．该结果表明：文中建立的蠕变预测模型具有足够高的精度,可以应用于BFRP的蠕变行为的预测．     

橡胶弹性材料的一种混合本构模型

该文探讨不可压缩橡胶弹性材料的本构模型.考虑到小变形时分子链的端矢分布符合高斯函数,而大变形时符合非高斯函数,提出一个混合模型,用高斯链网络模型来描述小变形而用8链网络模型来描述大变形.引入权重函数,使小变形和大变形情况下混合模型分别退化或趋于高斯链网络模型和8链网络模型.由Treloar拉伸实验数据拟合得到模型参数,通过这些材料参数混合模型对等双轴拉伸和纯剪切变形模式的预测结果与Tre-loar实验数据基本吻合,说明混合模型具有同时描述不同变形模式的能力.通过比较分析,混合模型的总体预测精度均优于高斯链网络模型和8链网络模型,特别是对剪切变形.     

世界三大典型水库型顺层岩质滑坡工程地质比较研究

通过对瓦依昂滑坡、塘岩光滑坡、千将坪滑坡滑坡三大滑坡工程地质比较研究,找出了其地形地质条件、诱发因素、变形特征的基本规律和共性,揭示了库水浮托与滑带浸泡软化及二者耦合的滑坡诱发机制; 提出了水库顺层岩质滑坡的基于易滑地质结构的空间预测模型; 初步总结了水库顺层岩质滑坡短期及临滑变形特征。     

滑坡预报模型的质量检验研究

 
滑坡预报模型主要用来预报滑坡发生的时间,但是如何检验效果是滑坡预报者和决策者面临的一个重要课题。本文通过提出滑坡拟合效果指标（包括后验差指标、模型拟合效率指数和均方根误差）和试预报效果指标（包括试报效果指标和相关系数指标）,初步建立了滑坡的预报质量检验模型。依据建立的检验模型,针对链子崖危岩体监测资料分别采用灰色GM（1, 1）数学模型、三次指数平滑模型和时间序列模型进行预报。预报结果表明：三种模型中,综合指标GM（1, 1）数值最高,建议该滑坡采用GM（1, 1）进行预报。通过模型的综合分析评判,不仅分析了模拟效果,而且直接比较了模型间的拟合效果,并为建立模拟效果好的模型提供了充分的依据,从而表明滑坡预报质量检验模型是一种有效、实用的方法。


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延安宝塔山景区滑坡地质灾害风险评估

机匣与叶片的相对转动是影响涡轮叶顶间隙流动的重要因素之一. 对LISA 1.5级轴流涡轮间隙内部流动的数值计算结果表明：叶片转动对涡轮间隙流动有阻塞作用. 叶片静止时,由于阻塞作用消失,导致间隙入口速度增大,间隙流量增加,并且通过间隙的 流体全部卷起形成间隙涡. 同时在叶片顶部吸力面侧前缘、中部各形成一个间隙涡,使得间 隙流动损失增加. 而且转速下降会加剧动叶出口截面气流过偏/偏转不足现象. 同时叶片静止 时,间隙前部各个弦长截面内静压自间隙入口开始一直呈增加趋势,直到叶片尾缘附近截面, 间隙截面内静压才逐渐稳定.     

岩质滑坡的时间预报与水力启动模型

摘  要  岩质滑坡发生时间的适时超前预报是一个世界性难题,之所以长期不得其解,主要是缺乏对滑坡成生机理的明晰认识和未建立正确的量化模型。本文根据我国长江三峡工程库岸和西南山区积累的大量滑坡实例调查资料并参考国外的一些研究成果,排除了地形控制论与地层控制论观点,阐明了滑坡形成的必要条件是斜坡具有易滑结构;滑坡发生的充分条件是有一定强度的诱发因素作用。故而诱发因素的动态变化对滑坡发生的时间具决定意义。
鉴于地下水诱发的岩质滑坡分布最广,为建立正确的水力启动模型,本文归纳了近代典型岩质滑坡的主要特征：（1）滑面是导水性差异最大的贯通面;（2）滑体长度大而厚度小,长厚比多在20左右;（3）滑坡前缘段先启动;（4）临滑前在前缘段有渗水、冒水或喷水现象;（5）出水宽度之和远小于前缘段总宽度。根据这些特征和水力学、水文地质学的成熟理论指出jennings（1970）等人提出的岩质斜坡稳定性模型存在下列问题：（1）未表明贯通面上岩体重力分布状况;（2）空隙水压力的分布特征与前述滑坡现象和水力学原理相悖;（3）未考虑通水率问题。然后,本文按顺向坡中的易滑超倾坡和椅状坡两个类型建立了斜坡稳定性模型和滑坡水力启动临界值（基本）计算公式。提出潜滑面的综合内摩擦角和通水率的确定方法：（1）滑坡反算;（2）对无水压滑坡滑面倾角和渗水边坡通水率进行观测统计;（3）剪切试验和简易水文地质试验;（4）物探方法。
本文还讨论了新模型的实用意义和应用范围,并对解决这类复杂地质灾害问题的研究途径发表了作者的认识,强调了积累经验的重要性。     

2009年6·5重庆武隆鸡尾山崩滑灾害基本特征与成因机理初步研究

2009年6月5日下午15时许,重庆市武隆县铁矿乡鸡尾山山体发生了大规模的崩滑,约500万m3被结构面切割成“积木块”状的灰岩山体,沿缓倾页岩软弱夹层发生整体滑动。高速运动的滑体物质在堵塞前部宽约200m,深约50m的铁匠沟沟谷后,形成平均厚约30m,纵向长度约2200m的堆积区,掩埋了12户民房和正在开采铁矿的矿井入口,造成10人死亡,64人失踪,8人受伤,成为近年来少有的一次崩滑灾难性事件。本文在对灾害现场进行大量地质调查的基础上,结合遥感、三维激光扫描等综合手段,对鸡尾山崩滑体特征进行了详细描述,对灾害发生原因进行了初步分析。结果表明,鸡尾山山体垮塌是在不利的地质结构条件下,并受到长期重力、岩溶等作用和采矿活动的影响,因前部起阻挡作用的关键块体被剪断突破而导致的一起大型山体崩滑事件。深入研究鸡尾山崩滑体的形成条件和成灾机理,对我国西南地区存在与鸡尾山崩滑体类似地质条件的灾害隐患点的减灾防灾工作,具有重要的指导意义。     

2008汶川大地震极端滑坡事件初步研究

  为了分析汶川地震诱发滑坡灾害事件强度和影响,本文以汶川地震诱发滑坡极端事件为线索,在统计分析前10个规模最大、位移最远、危害最重及最大滑坡堰塞湖分布特征的基础上,重点研究前三甲极端滑坡事件的简要特征,初步揭示： (1)汶川地震诱发的极端滑坡事件主要沿龙门山中央断裂（映秀—北川断裂带）和Ⅹ-Ⅺ高烈度地段分布,强震的振动力、地震主传播方向和发震断裂NE向扩展作用是启动极端滑坡事件的主要原因;  (2)规模最大的前10个滑坡和距离最大的前10个高速远程滑坡具有很好的重合特征,两者都反映汶川地震诱发的高能量滑坡事件; 其中,规模最大的绵竹市安县大光包滑坡,初步估算体积约742×108m3,最大运动距离达到35km,距离排名第二; 距离最大的绵竹文家沟高速远程滑坡,初步估算最大位移为42km,其体积约15×108m3,规模排名第二,这两个滑坡都属于世界上罕见的大型高能量高速远程滑坡;  (3)前10个最大的灾难性滑坡事件,累计导致3751人死亡,单个滑坡引起的人员死亡超过100人,最多的达到1600人,属于世界上罕见的灾难性滑坡事件;  （4）潜在危险性最大的10个滑坡堰塞湖,曾经威胁几十万人的生活安全,其中,最大的北川唐家山滑坡堰塞湖,曾经威胁下游绵阳市30万人的生活安全,这些滑坡堰塞湖都及时采取人工开挖措施排除了潜在危险。     

易贡滑坡堰塞湖溃坝洪水分析

滑坡堰塞坝体主要由块石、碎石土等松散材料组成,随着上游水位的不断上升,极易失稳,一旦决口将对给下游人民的生命财产安全造成极大的威胁。因此,研究堰塞坝溃坝问题具有重要的学术意义和应用价值。2000 年 4 月 9 日,西藏林芝地区波密县易贡藏布河扎木弄沟发生大规模山体滑坡堵塞易贡藏布江,形成坝高60m,长约2500m,库容可达288×108m3,体积约28×108～30×108m3的滑坡堰塞湖, 2000年6月10日堰塞坝溃决。本文以易贡堰塞湖溃坝为例,从连续性方程及Navier Stokes方程出发,结合标准型湍流模型,并采用VOF方法进行自由面处理,基于流体计算软件Fluent模拟分析了溃坝洪水在下游弯曲河道的演进过程及不同位置的流速变化。数值模拟结果与实测资料记录基本一致,表明该模型能够模拟溃坝洪水在地形复杂弯曲河道中的演进过程。     

反分析法与室内试验法确定岩质边坡结构面抗剪强度对比研究——以西柏坡纪念馆不稳定斜坡为例

岩质边坡结构面抗剪强度是分析边坡稳定性的重要参数。反分析法是视滑坡将要滑动而尚未滑动的瞬间为极限平衡状态,求解滑动面抗剪强度的一种方法,相对于室内实验和原位测试具有成本低的特点,但其普适性较差,对反分析法的应用条件进行研究对该方法在边坡工程中的准确应用具有重要意义。本文用反分析和室内试验两种方法确定西柏坡纪念馆不稳定斜坡结构面抗剪强度,发现对于单滑动面岩质顺层滑坡,直接采用滑坡断面进行反分析获得的结构面抗剪强度与室内试验结果相近,可用于评价同一结构面边坡的稳定性。     

动力排水固结模型试验装置的研制

为了实现大尺度室内模拟动力排水固结法来加固吹填粘性土,本文特设计了室内试验装置。该装置由模型槽、动力装置、夯锤以及监测和数据采集系统等4部分组成,其主要特点有：(1)可同时实现半模和全模试验,可模拟单点夯和全夯,弥补了目前只有半模或1/4模和单点夯等小尺度模型试验的缺陷;(2)可实现实时观察立面裂隙、特征点的变化,对孔压、位移、动应力等进行实时监测和采集;(3)可实现自动起吊和自动脱锤,可以很好地模拟现场施工工况;(4)可实现以下加固工况的模拟实验：不同的夯击参数、不同的加固土层厚度、不同的排水方式等,从而达到不同加固方案的对比,优化加固方案;(5)拆装方便,还可用于模拟边坡、路基、挡墙、滑坡等,适用性较广。目前利用该模型装置已进行了两组不同排水系统的模型夯击试验,试验设备运行良好,可满足试验要求。     

龙游石窟岩面水岩作用研究

在龙游石窟砂岩胶结物的粘土矿物类型及特性研究的基础上,对窟内的积水、洞室顶部的裂隙渗水、地表水及衢江水等水样进行化学分析,结果表明石窟砂岩的矿物组成及构造, 决定了洞室渗水的水质,是造成水质不同的主要原因。对石窟洞室砂岩试样分别浸沉在上述水及蒸馏水中,并定期对浸沉水样进行化学分析,研究了石窟砂岩与水的相互作用机理,结果表明：由大气降水入渗而形成的渗透水对石窟的影响主要是渗透过程中发生的水化、溶脱、氧化等反应,从而导致洞室砂岩的矿物组成及构造产生变化,同时也直接影响了渗透水的水质。因此,粘土矿物与水之间有着相互制约,相互影响的作用,但是岩石中所含粘土矿物特性是使砂岩发生风化的主要原因。