基于数值模拟的青杆林滑坡稳定性分析及评价

滑坡是一种易发的地质灾害,会对自然环境、工程建筑等造成重大的破坏;开展对滑坡稳定性分析的研究是十分必要的。文章以自贡荣县青杆林滑坡为对象,在通过对滑坡现场调研的基础上,分析滑坡的变形破坏机制,并使用Geo-Studio进行数值模拟,对其滑坡稳定性进行分析与评价。研究结果表明:青杆林滑坡在自然条件下属于基本稳定的状态,不易产生大规模的整体滑动变形,而在受到强降雨等不利因素的作用下,坡体的稳定性将进一步降低,易使滑坡处于欠稳定状态,从而失稳破坏。

甘肃舟曲江顶崖古滑坡复活变形特征与稳定性分析

为研究江顶崖古滑坡复活变形特征与稳定性,通过历史资料调研、现场踏勘与监测、卫星遥感和室内土工试验等方法,分析了主滑坡体、滑坡后壁及侧壁的变形特征与稳定性。结果表明:滑体前缘高陡边坡因降雨及河流冲刷导致坡脚失稳;中后部土体受地下水、连续强降雨影响,抗剪强度降低,下滑力增大,逐步向前推移;最终由于前缘土体的滑动,导致抗滑力减小,随之引发整体滑动,为缓慢滑动的牵引式滑坡。滑体后壁、两侧侧壁高陡,变形迹象明显,在强降雨或地震工况下易失稳滑动。江顶崖滑坡具有长期蠕滑变形、多次复活滑动等特点,是甘肃省近年来规模、范围最大的滑坡之一,在地震或暴雨作用下,滑坡有再次复活的可能,建议加强对滑坡区的变形监测,同时,对区域内不稳定斜坡进行加固治理,防止出现重大灾害。

基于InSAR-COMSOL的露天矿边坡稳定性分析及形变预测

露天矿地表形变特征的快速、准确分析及形变趋势精准预测是推进矿山绿色安全生产的重要保障。针对当前形变监测技术存在的时空采样率低、成本高,预测模型参数难确定等问题,以东鞍山露天铁矿为工程背景,提出了一种融合短基线子集干涉测量(SBAS-InSAR)技术和COMSOL有限元模拟的边坡稳定性分析和形变预测一体化方法。首先,利用SBAS-InSAR技术处理2018年5月—2020年6月获取的62景Sentinel-1A升轨SAR数据,获取了该区域2 a内地表形变时间序列,分析了其形变时空演化特征。然后,采用COMSOL Multiphysics软件模拟外界强降雨影响下的典型沉降区域边坡稳定性状况,探讨了坡体损伤裂化规律及形变机理。基于此,利用粒子群算法(PSO)优化长短期时间记忆(LSTM)网络,搭建了形变时序预测最优模型,开展典型沉降区的形变时序预测,并引入平均绝对误差和均方根误差作为预测精度评价指标。结果表明:矿区西部沉降相对严重,年均沉降速率高达47.8 mm/a,形变速率与区域降雨量存在显著相关性。相较于传统形变预测模型,PSO-LSTM模型的2种误差至少降低了14%和36%,且能够有效反映采区地表形变波动趋势,为滑坡灾前预警提供了新思路。

光储直流微电网多运行工况稳定性分析

直流微电网的结构越来越复杂,运行工况也越来越多,而现有稳定性分析方法主要针对单一工况。因此研究适用于多工况运行系统的通用稳定性分析方法非常必要。首先,依据不同的运行工况建立光储直流微电网各单元的阻抗模型,利用稳态分析法结合劳斯判据推导得出系统稳定时负载功率及母线电容的边界条件;其次,通过重新定义系统环路增益表达式,得到更具通用性的基于母线电压控制变换器(BVCC)和母线电流控制变换器(BCCC)的稳定性判据,并利用该判据对系统多种运行工况进行稳定性分析,借助所得边界条件对稳定裕度较低的工况计算合适的系统参数,保证系统能够处于稳定运行状态;最后,搭建系统的仿真模型,通过对3种典型工况仿真分析,验证边界条件及稳定性分析结论的准确性。

永磁同步电机电流环时变时滞相关稳定性分析

为探究时变时滞对永磁同步电机电流环控制系统的影响,建立了具有时变时滞的永磁同步电机电流环闭环控制系统模型,利用时滞分割法构造了Lyapunov-Krasovskii泛函,获得了保证系统内部渐进稳定的时变时滞相关稳定性判据,建立了控制器增益、时变时滞上界与闭环系统稳定性之间的关系,为实际工程应用中控制器参数设计提供了理论依据。仿真结果表明所提出的方法能够保证系统内部渐进稳定,且相较于经典方法具有更小的保守性,可为控制系统时变时滞相关稳定性分析及控制器设计提供理论支持。

急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采采场稳定性分析

基于珊瑚钨矿急倾斜极薄矿脉小型机械化留矿法开采工艺,采用数值模拟方法分析了开采过程中采场的稳定性,探讨了采场长度、相邻采场开采时应控制的安全距离和回采顺序。结果表明:1)矿体采出后,采场上下盘围岩发生以水平向位移为主的相向位移,采空区上下两端与顶底板接触位置发生应力集中,采空区两侧围岩应力降低;2)采场长度对采场稳定性的影响较小,为提高单条采场生产能力,采场长度可由试验阶段的100 m增加到150~200 m;3)为减小相邻采场开采扰动,相邻采场开采时的安全距离应控制在4 m以上,局部地段围岩条件较差时还应适当加大;4)对于上下相邻采场,待采矿体位于已采采场的下盘围岩移动范围更有利于采场稳定性控制,建议采用从上向下的回采顺序。研究结果可为采矿工程实践提供一定的参数参考。

电压模式控制Buck与源变换器级联的稳定性分析

不同的变换器之间构建一个级联系统,相互作用是其核心问题.在电压模式控制下Buck与其他变换器级联可能产生性能退化和不稳定.本文利用Buck变换器的小信号模型,设计了使变换器具有良好动态性能的PI控制器.提出了阻抗比判据通过图形化判定,以Nyquist稳定判据来评估此级联系统的稳定性,并构建了闭环级联变换器的仿真模型,提供了一个在电压模式控制下Buck变换器在级联应用的解决方案,以保持级联系统的稳定性和良好的动态性能.

箱底薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性分析

贮箱箱底采用薄壁瓜瓣拼焊技术成形,瓜瓣尺寸大、壁厚薄,针对其镜像铣削加工过程中的易发生颤振问题,提出一种薄壁瓜瓣镜像铣削加工的稳定性分析方法.首先,根据铣削力的相互作用关系,将整个镜像铣削加工系统分为机床主轴-刀具子系统和工件-辅助支撑子系统,建立由再生效应产生的动态切削厚度模型和圆弧铣刀动态铣削力模型,建立同时考虑刀具端径向两个方向和工件端法向振动的刀具-工件-辅助支撑系统三自由度动力学模型.然后,基于锤击实验法获取机床主轴-刀具子系统、工件-辅助支撑子系统的动力学参数,基于半离散时域法对薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性进行预测.最后,开展薄壁瓜瓣镜像铣削加工实验,分析提出的薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性预测方法的准确性.结果表明:辅助支撑的引入使工件远离卡具位置法向局部刚度最高提升了约7倍,与刀具径向刚度相近,都处在1×10^(7) N/m数量级,刀具端和工件端的动力学特性会同时影响整个镜像铣削系统的加工稳定性,铣削动力学模型中工件子系统和刀具子系统需同时考虑.建立的三自由度动力学模型及预测的稳定域具有较高的预测精度,对实现薄壁瓜瓣的稳定高效加工具有重要的理论意义和工程应用价值.针对3.35 m级贮箱箱底薄壁瓜瓣镜像铣削加工,考虑到精加工中薄壁瓜瓣减薄厚度要求,主轴转速选择在6000~7000 r/min范围时,推荐切深选择1.0 mm.

柔性直流输电系统三端口混合参数建模及其稳定性分析

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的稳定性分析。首先,该文基于谐波状态空间法推导考虑桥臂间谐波动态交互过程的MMC换流器交直流端口功率守恒方程,并据此建立换流器的三端口混合参数模型;其次,基于所建立的三端口混合参数模型和广义奈奎斯特判据,对MMC互联系统的稳定性进行分析,因该方法可避免计算开环传递函数右半平面零极点的数量,与传统单侧阻抗稳定性分析方法相比,可实现系统稳定性的准确判断;再次,推导了特征值相位关于三端口混合参数元素的灵敏度计算公式,揭示了系统振荡的诱因,进一步结合控制参数灵敏度分析,实现了一种用于改善互联系统直流侧稳定性的直流电流前馈附加阻尼控制策略;最后,结合时域仿真算例验证了稳定性分析和改善措施的有效性。

基于双折减系数法与极限平衡法的顺层滑坡稳定性分析

以四川省布拖县龙潭乡冯家坪滑坡为例,利用FLAC3D软件设计了基于双折减系数法的滑坡稳定性分析程序,应用“GIS-Rhino-FLAC3D”耦合技术建立三维地质体模型。考虑黏聚力和内摩擦角在滑坡失稳过程中衰减速度和弱化程度的不同,以及非饱和土中基质吸力对土体抗剪强度的影响,提出一种以黏聚力和摩擦力的衰减权重定义综合安全系数的双折减系数法,并采用极限平衡法作对比计算,研究分析了顺层滑坡的稳定性。结果表明:设计的抗剪强度参数双折减程序可以得出安全系数云图,直观地反映滑坡安全系数的空间分布特征;与传统强度折减法相比,所提出的双折减系数法计算的滑动面分布范围和综合安全系数更精确,较极限平衡法误差更小,可以准确地反映滑坡的稳定状态。研究结果可为双折减系数法应用于滑坡灾害的防治提供参考。

数模—动模混合仿真系统的接口建模与稳定性分析

为满足现代电力系统实时仿真的发展需求,数模-动模混合仿真系统结合实时数字仿真和物理动态模拟仿真的优点,成为现代电力系统研究的重要仿真方法。接口系统是混合仿真系统设计中的核心与难点。为了深入分析混合仿真系统的稳定性,对接口系统各个组成环节进行建模得到系统开环传递函数,分别根据劳斯判据和奈奎斯特判据研究开环传递函数中不同参数对系统稳定性的影响。理论推导表明接口系统中滤波器截止频率、接口延时和阻抗模拟比对系统的稳定性影响较大,并通过所搭建的混合仿真系统进行实验,实验结果表明不同参数对系统的稳定性影响与理论推导一致。

水位骤降作用下浔江岸堤滑坡稳定性分析及治理方案研究

为研究水位骤降对滑坡稳定性的影响,以浔江三布堤滑坡为例,根据详细的现场勘察及水库运营资料,利用FLAC 3D有限差分岩土分析软件,对水位骤降条件下堤岸滑坡的稳定性进行模拟计算,从滑坡稳定性系数、滑动面及滑坡位移等方面分析,并结合现场勘察对该滑坡治理方案进行模拟。结果表明浔江水位从十年一遇洪水位(37.2 m)骤降至正常水位22.3 m后,堤岸滑坡稳定性系数从1.60降至0.81,由于水位快速持续下降引、诱发滑体失稳破坏;进行压石护坡治理后,水位骤降工况下堤岸滑坡稳定性系数从0.81增加到1.20,为滑坡治理提供了高效且低成本的治理方案。

关于自抗扰控制的稳定性分析

1引言自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)在提出后的很长一段时间里在学术界有很大争议,一个重要原因是ADRC在提出时并没有给相关稳定性证明.近十多年来,ADRC的理论分析方面已经有了很多进展,但是在进行ADRC稳定性分析时,如何对“总扰动”的数学性质进行比较合理的假设,依然会困扰一些希望进行自抗扰控制稳定性分析的学者,其中一个比较突出的问题是简单地假设“总扰动”或者其时间导数有界往往会被认为犯了所谓循环论证的错误.

考虑通信时滞的采样控制系统稳定性分析

为了研究带有通信时滞的采样控制系统的稳定性问题,首先,考虑采样区间的采样特性,构造一种依赖于采样区间最值的闭环泛函,在这种泛函中,泛函相关的矩阵不需要满足正定定义,且矩阵随着采样区间最值的变化而变化;然后,利用采样控制系统的动态信息以及定积分的分部积分法,提出一些含自由矩阵的零等式;再次,结合广义自由矩阵积分不等式,推导出采样控制系统带有通信时滞和无通信时滞的2个稳定性判据;最后,通过数值和实际仿真验证采样区间最值的闭环泛函方法的可靠性。研究结果表明:基于采样区间最值的双边闭环泛函能够使采样控制系统稳定性判断更优且更有效。

不对称工况模块化多电平换流器稳定性分析的矩阵降维

模块化多电平换流器(MMC)在对称工况下的建模与稳定性分析已经得到了广泛关注。实际工程中的MMC会处于不对称运行工况,如桥臂电感不对称、交流侧电压不对称等,不对称工况下的导纳建模与稳定性分析需要进一步展开研究。目前,考虑系统多频耦合的导纳模型与定量的导纳降维方法是不对称工况稳定性分析的难点。因此,文中主要建立了适用于不对称工况的MMC导纳模型,并对适用于MMC不对称工况下小扰动稳定性分析的矩阵降维方法展开研究。该降维方法基于导纳矩阵的向量范数,适用于“黑箱”系统及各种不对称工况,可定量评估各阶导纳矩阵的降维误差量。以中国鲁西背靠背异步联网工程广西侧为例,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所建模型的准确性及所提降维方法在多种不对称工况下的适用性。

考虑多前车位置及分位数速度差跟驰模型稳定性分析

为探究交通流特性对车辆跟驰行为的影响,基于分位数回归方法对跟驰模型进行改进,通过稳定性分析方法利用车头间距描述交通拥堵情况。根据分位数回归方法对模型中的优化速度函数进行改进,并将其应用于考虑多前车位置及速度差跟驰模型,使模型可以通过分位点的变换,在仿真过程中模拟不同驾驶风格的车辆。运用傅里叶变换理论推导出该模型的线性稳定性条件,并通过摄动法求得其修正Korteweg-de Vries(mKdV)方程的解,根据车头间距的扭结-反扭结解描述交通拥堵的变化情况。分析对比考虑不同因素的跟驰模型的稳定性临界曲线,为评估改进模型的有效性,搭建环形车道仿真平台并对改进模型进行数值实验。结果表明:在仿真实验中,随着分位点的增加,改进模型达到稳定状态的平均速度逐渐增加,车速分别为9.57、12.58、14.76 m/s;相比原模型,改进模型能够实现更少的位移波动,位移差最小为1.05 m;在混合模型实验中,随着激进驾驶风格车辆数量的增加,改进模型与多速度差模型相比,车队整体的平均速度达到12.42 m/s,位移波动能够达到稳定状态。

异形椭球滑面构建及边坡三维稳定性分析

边坡临界滑动面的确定是边坡稳定性分析中的关键问题之一。现实中边坡所处环境往往十分复杂且形状各异,而传统的滑动面模型难以全面适应这些复杂条件。因此,提出了一种基于异形椭球面作为滑动面的三维稳定性分析方法。首先,构建异形椭球方程,并通过空间几何变换生成由半长轴a等六个参数控制的异形椭球。利用异形椭球在短轴上的不对称性,生成Ⅰ型和Ⅱ型两种异形椭球滑面,使用插值方法将两种滑面应用于三维边坡,形成异形椭球滑动面。接着,采用剩余推力法和遗传算法计算边坡稳定性系数,并搜索临界滑动面。通过经典算例进行验证,对比分析了标准椭球滑面与异形椭球滑面的稳定性。结果表明,Ⅰ型和Ⅱ型异形椭球滑面的边坡安全系数分别为2.266和1.994,相较于标准椭球滑面,异形椭球滑面在搜索过程中显示出更快的速度和更稳定的最小安全系数收敛,更适用于复杂边坡。最后,将Ⅱ型异形椭球滑面在工程实例中应用,计算结果与实际情况相符,验证了该方法的可行性。

乐安流坑古建怀德堂照壁墙稳定性分析评价

乐安流坑古村怀德堂照壁墙艺术人文价值闻名于世,对怀德堂照壁墙的现状稳定性分析评价是制定中长期加固保护方案亟待解决的问题。通过构建了屋盖系统、梁、柱及照壁墙等整体结构数值仿真模型,反演分析再现了怀德堂照壁墙的现状病害特征,得出表征照壁墙现状的墙体材料特性参数,对照壁墙在不同程度劣化状态下塑形破坏区发展、墙体变形趋势及整体稳定性进行了评价。结果表明,怀德堂照壁墙现存状态下整体稳定性良好,但随着青砖材料劣化、墙体变形趋势不断发展,照壁墙会因墙砖雕饰面砌块相互挤压、剥离、错动而造成墙壁破损、丧失艺术文化价值。研究成果为怀德堂照壁墙加固保护方案的制定提供了支撑和依据。

公路明挖隧道近接穿越地铁高架桥跨段稳定性分析

结合无锡至太仓高速公路惠山新城隧道工程穿越无锡地铁1号线高架桥工程设计,研究公路明挖隧道近接穿越地铁高架桥跨时对高架稳定性的影响,结合相关工程资料进行分析,在此基础上对基坑围护进行设计,并根据基坑所处地理位置及工程地质情况,利用Midas GTSNX建立三维模型进行模拟,分析其位移及整体稳定性。

单相并网储能双向变流器线性时间周期模型的稳定性分析

针对传统线性时不变模型无法描述储能双向变流器多频次谐波间交互耦合现象的问题,提出了一种单相并网储能双向变流器的线性时间周期模型,并进行稳定性分析。基于线性时间周期理论对单相并网储能双向变流器进行建模,得到非线性时间周期模型;围绕周期轨道将该模型线性化,得到储能双向变流器的线性时间周期时域模型;通过傅里叶展开推出了储能双向变流器的线性时间周期频域模型;利用李雅普诺夫第一方法分析比例积分控制器在不同参数下的储能双向变流器小信号模型的稳定性及稳定边界。MATLAB/Simulink仿真实验结果表明:建立的单相并网储能双向变流器的线性时间周期模型具有准确性和稳定性,稳定性边界正确。