Stability analysis of a concrete gravity dam and its foundation

The stability of dams and their foundations is an important problem to which dam engineers have paid close attention over the years. This paper presented two methods to analyze the stability of a gravity dam and its foundation. The direct analysis method was based on a rigid limit equilibrium method which regarded both dam and the rock foundation as undeformable rigid bodies. In this method, the safety factor of potential sliding surfaces was computed directly. The second method, the indirect analysis method, was based on elasto-plastic theory and employs nonlinear finite element method (FEM) in the analysis of stresses and deformation in the dam and its foundation. The determination of the safety degree of the structure was based on the convergence and abrupt the change criterion. The results obtained showed that structures' constituent material behavior played an active role in the failure of engineered structures in addition to the imposed load.

农居建筑围护结构改造节能敏感性分析:以内蒙古河套地区为例

建筑节能问题是全社会普遍关注的焦点,农村建筑高能耗现状依然严峻。既有建筑节能多关注单一分类要素对能耗的量化影响,而不同组合要素对建筑热负荷影响的总体趋势、显著性和主次关系人们并不清楚。以内蒙河套地区农居为研究对象,通过正交实验、能耗模拟和多元回归方法,研究围护结构因素对建筑热性能的影响规律。结果显示:内蒙古河套地区建筑空间结构因素的主次顺序分别为阳光间进深>保温层厚度>透明围护结构>外墙结构>建筑朝向>窗墙比;当阳光间进深在1 m,保温70 mm,窗墙比为0.5时建筑热负荷最小;优化改造后,呼和浩特、包头、巴彦淖尔和鄂尔多斯的节能率分别为67.5%、69.2%、72.8%和76.5%,为分析空间围护结构因素量化规律和参数优选提供决策依据。

深水导管架平台波浪动力响应及参数敏感性分析

考虑到300 m级导管架平台的自振周期与自升式平台极为接近,自升式平台的波浪动力响应分析方法在理论上可应用于深水导管架平台,但应用前需要进行参数敏感性分析,采用SACS软件建立300 m级导管架平台有限元模型,结合JONSWAP波浪谱、利用线性叠加法构造满足高斯性条件的随机波浪;基于时域分析法,进行在随机波浪载荷下的结构动力响应分析;采用Winterstein/Jensen方法计算平台基底剪力和倾覆力矩的最可能最大值,以及动力放大系数;对波浪瞬态变化、模拟步长和时长、随机种子等参数对动力放大系数进行敏感性分析,结果表明,动力放大系数对波浪瞬态变化较为敏感、对模拟步长和时长,以及随机种子极为敏感。采用Winterstein/Jensen方法进行深水导管架平台动力响应分析时,基于敏感性分析得出的参数可获得更合理、准确的动力放大系数。

不同降水驱动的SWAT模型参数不确定性研究

以抚河流域与黑河流域为研究区,应用4种降水产品(CMORPH CMA、CMFD、CMADS、MSWEP)驱动SWAT模型模拟日流量,评估4种降水产品在湿润区与干旱区的适用性;使用自适应降维评估法选出流域的敏感参数,并进行一致性检验。结果表明:抚河流域4种降水产品的纳什效率系数(NSE)均在0.70以上,其中CMORPH CMA和CMADS的NSE均能达到0.82;黑河流域CMORPH CMA和CMADS的NSE大于等于0.76,而CMFD和MSWEP的NSE分别为0.72和0.74。抚河流域4种降水产品具有相同的敏感参数;黑河流域CMORPH CMA和CMADS有相同的6个敏感参数,而CMFD和MSWEP则分别有5个和8个敏感参数。4种降水产品在湿润流域和干旱流域都能得到较好的应用效果,但是CMORPH CMA和CMADS的模拟效果要优于CMFD和MSWEP。不同的降水输入也会对模型参数敏感性分析的结果产生影响,当降水表现越接近时,所筛选的敏感性参数也越相似。

基于GRA-AHP联合极差分析复合算法的边坡稳定性影响因素敏感性分析

针对AHP和GRA单一算法应用过程中受主观影响导致评价结果与实际结果偏差较大的问题,提出了GRA-AHP联合极差分析复合算法,并以西南某磷矿A区边坡为例,运用该算法分析了重度、内摩擦角、黏聚力、弹性模量和泊松比对边坡稳定性的敏感性。结果表明,A区边坡稳定性影响因素敏感性从大到小顺序为:内摩擦角、黏聚力、重度、弹性模量、泊松比,分析结果与矿山实际情况相符。

基于T2VOC对比分析LNAPL多种因素运移的数值模拟

本文采用TOUGH2软件对LNAPL进行数值模拟,选取地下水流速率、LNAPL的泄漏强度、地下水位波动等影响因素,对比分析上述几种因素对LNAPL溶解速率的变化及其敏感度,为LNAPL的溶解迁移模拟提供源强依据。结果显示NAPL相饱和度对研究溶解速率变化起关键作用;影响LNAPL溶解速率变化因素:地下水流速率对溶解速率的敏感度最大,其次为地下水位波动的敏感度,泄露速率的敏感度最小。因此,对于地下水流速率较快与经常造成地下水位上升的污染源区,应当格外注意扩大液相的监测,对于渗透速率较快的污染源区,应当注意排查LNAPL的NAPL相。

再生水稳铣刨料干缩性能影响因素及敏感性分析

为研究不同因素对再生水稳铣刨料干缩性能的影响,推进铣刨料在水稳基层的应用,以河北省石太高速铣刨料为原材料,分别制备铣刨料掺量W=0%、43%、89%,水泥掺量w=4%、5%、6%,尺寸为25 mm×25 mm×280 mm的长方体试件,采用比长仪与天平分别测量不同养生时间试件的干缩量及质量变化,研究不同铣刨料掺量W、水泥掺量w以及养生时间T对试件干缩性能的影响规律,并通过正交试验法与双因素方差分析法,分析不同因素对试件累积失水率ω与累积干缩应变ε影响的敏感性。结果表明:1)各组试件随着T的增长,ω逐渐增大,A组ω最大约为7.4%;2)铣刨料掺量越大,试件的ω越小;3)养生时间T为5 d时,A组试件ω是C组试件的1.64倍;4)适当掺加部分RAP料可显著降低试件的干缩应变,提高试件的抗裂性能;5)铣刨料掺量能显著影响试件的干缩性能,当T为5 d、W由0%增加至43%时,试件干缩应变ε由362.515×10^(-6)降低至289.286×10^(-6),降低了20.20%;6)影响试件失水率ω的主要因素为铣刨料掺量W以及养生时间T;7)水泥掺量w是影响再生水稳试件干缩应变ε的主要因素,对于试件的累积干缩应变,水泥掺量的F值为18.828,是铣刨料掺量的F值的4.36倍,水泥掺量起主导作用,2种因素的交互作用对试件干缩性能无影响。

基于CNN-SVR网络的黄渤海近岸海域叶绿素a浓度预测

利用海洋卫星观测数据和黄渤海近岸海域实测生态水质数据,建立了一种基于卷积神经网络结合支持向量回归(Convolutional Neural Network-Support Vector Regression,CNN-SVR)的深度学习网络模型的叶绿素a浓度预测方法。采用皮尔逊方法对叶绿素a与环境动力因子和生态水质因子作相关分析,发现营养盐因子大多与叶绿素a有显著相关性,水质因子如pH、溶解氧、盐度等与叶绿素a的相关性不大;将黄渤海近岸海域划分为渤海南部与黄海北部、黄海中部,进行春夏、秋冬两个时期1×1和2×2两种卷积核大小的CNN-SVR网络模型实验以及单因子敏感性分析试验。结果显示:卷积核大小为2×2时,CNN-SVR网络模型对训练数据的学习和对测试样本的预测检验效果都更优;渤海南部与黄海北部近岸海域模型预测效果更好。营养盐因子对模型预测能力的影响更显著,悬浮物等水质因子的影响相对较弱。单变量对模型预测的敏感性较弱,多变量整合具有互补性,改善了模型的预测效果。

粒级-标准偏差法和主成分因子分析法在粒度敏感因子提取中的对比

沉积物全样粒度参数已很难对受不同物源和不同沉积动力影响的古环境进行深入研究,不同来源的多组分分离提取敏感粒级方法较多,不同的方法提取的粒级兼容性及其所反映的环境意义差别值得探讨。本文利用烟台四十里湾3个柱状沉积物粒度分析数据为基础,对比分析粒级-标准偏差法和主成分因子分析法提取的环境敏感因子及其反映的古环境意义。结果表明,两种方法提取的环境敏感因子粒级一一对应,两种方法所提取的敏感粒级含量在沉积物中存在相同的变化趋势,这说明了两种方法均能敏感地反映沉积物相同的沉积动力特征,但粒级-标准偏差法所提取的粒级易受端元组分影响,粒级-标准偏差法所提取的敏感因子主要反演主控因子环境信息。

石羊河流域水资源短缺风险敏感因子的确定

本文从风险的角度对石羊河流域水资源短缺问题进行了探讨。首先 ,通过实地调查和资料分析 ,列出了可能导致流域水资源短缺风险的各方面原因 ,并建立了相应的风险指标体系。然后 ,对流域 6个行政分区的风险指标值进行了获取工作。针对石羊河流域的实际资料 ,采用主成分分析法和改进的灰色关联度法对风险指标进行定量筛选 ,最终确定出导致风险的敏感因子 ,为进一步进行风险评价奠定了基础 ,同时也为制订风险的防范措施和对策提供了理论依据。

全球大气降水中年平均氚浓度的恢复模型

氚作为一种天然的环境同位素可广泛应用于水文地质领域,由于实测资料的稀缺,极大地限制了氚的应用。为了能够解决这一问题,选用国际原子能机构最近发布的1960～2005年南纬50°至北纬70°区域内氚值实测资料,应用因子分析方法建立了全球大气降水中年平均氚浓度的恢复模型。选取了三个任意典型站点对采用"直接求参法"所建模型进行了验证和一个任选站点对采用"间接求参法"所建模型进行了验证,然后以南京站为例对模型进行了具体应用。因子分析应用于全球氚值恢复具有物理意义明确、适用范围广泛、操作方法简单、影响因素少,很好地恢复出氚值变化曲线的峰值和形态等特点。分析结果表明全球模型输出结果与实测值吻合,不但具有全球适用性,而且在一定程度上解决了原全球模型精度欠佳的问题,为资料稀缺和无资料地区1960～2005年大气降水中年平均氚浓度恢复提供了一种新方法。同时对模型应用中出现的问题也提出了解决方案。

基于响应面法的大跨径斜拉桥静力参数敏感性分析

为了研究各设计参数对大跨度斜拉桥结构响应的影响程度,采用响应面法(RSM)构建结构响应与设计参数之间的显式响应方程,对大跨度斜拉桥进行参数敏感性分析。以某大跨径斜拉桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序建立有限元模型,模型中考虑了拉索弹模、拉索索力、主梁刚度、主梁体积重量、桥塔刚度及桥塔体积重量6个主要设计参数,通过显式响应方程求解各设计参数对结构响应的敏感因子,掌握大跨度斜拉桥结构内力、变形及拉索索力随着设计参数改变的变化趋势。并首次提出根据敏感百分比的大小将结构设计参数分为4个重要性等级,定量区分各设计参数对结构响应的影响程度。结果表明:同一设计参数对不同结构响应的影响程度是不一致的,不能笼统的认为某一设计参数是否重要,采用响应面法对大跨径斜拉桥进行参数敏感性分析切实可行。

塔里木盆地东北部大气降水氚浓度的恢复及应用

氚作为一种理想的示踪剂和测年技术手段,在地下水研究中应用广泛。为了解决塔里木盆地东北部地下水氚测年研究中的大气降水氚浓度恢复问题,采用因子分析法,建立了塔里木盆地东北部大气降水氚浓度模型,并用实测数据进行了模型校正,校正后模型计算结果与实测数据吻合良好,表明所建立的大气降水氚浓度模型较合理;同时,考虑到研究区大气中氚含量受20世纪大气层核试验的影响,采纳了前人部分研究成果,最终恢复了该区域1960—2009年大气降水氚浓度值。据此,将所恢复的大气降水氚浓度数据作为输入值,代入到氚测年的活塞流模型和混合流模型,计算了研究区4个地下水样的年龄,并分析了氚年龄计算结果的合理性,认为所获得的年龄数据符合当地水文地质条件,这进一步证明了本文所恢复的大气降水氚浓度值较为可靠。

基于蒙特卡罗法的土石坝洪水漫顶风险率计算及其敏感性分析

为了减少土石坝因洪水漫顶造成溃坝所带来的损失,详细介绍了计算土石坝洪水漫顶风险率的蒙特卡罗法模型,分析了影响土石坝洪水漫顶的主要因素为洪水、风浪、水库运行调度方式和水库特性。针对这些因素进行洪水漫顶风险率的敏感性分析,并以南方某土石坝为例进行了实例研究。结果表明:洪峰流量均值和变差系数以及最大风速的均值对土石坝洪水漫顶风险率的影响较大,洪峰流量的偏态系数和风速的均方差的影响较小;水库自身特性及洪水到来前的水库初始水位的影响也比较大。该实例计算得到的洪水漫顶风险率经与相关工程实例分析计算成果比较,表明采用蒙特卡罗法计算洪水漫顶风险率是可信的。

半刚性基层表面裂缝影响因素

为了减缓半刚性基层表面收缩裂缝,应用有限元软件ABAQUS,通过建立8结点等参单元有限元模型,对影响半刚性基层表面裂缝产生的各因素进行了力学分析。计算结果表明:材料的温缩系数越大,对降温的敏感性就越强;材料的干缩系数越大,对失水率的敏感性就越强;基层表面裂缝尖端的应力强度因子与基层温缩系数、干缩系数和基层弹性模量呈线性增长关系。故在基层的设计和施工中,应减小混合料的温缩系数及干缩系数;在强度达到要求的情况下,结合料含量取低限;基层铺筑7d内应避免重车碾压,需加强洒水养生和保温、保湿等措施。

隧道二衬结构受力影响因素的敏感性分析

基于荷载-结构模型及有限元分析手段,以200 km时速青荣城际铁路隧道二衬为研究对象,运用敏感系数法对二衬结构受力影响因素的敏感性进行了分析。主要考虑围岩弹性抗力系数、二衬厚度、二衬弹性模量及侧压力系数4个影响因素,并根据实际工程进行取值。分析表明,对拱顶弯矩而言,各因素的敏感性依二衬厚度、围岩弹性抗力系数、侧压力系数及二衬弹性模量而减小;对拱顶轴力而言,各因素的敏感性依侧压力系数、围岩弹性抗力系数、二衬厚度及二衬弹性模量而减小;对拱项竖向位移而言,各因素的敏感性依围岩弹性抗力系数、二衬厚度、侧压力系数及二衬弹性模量而减小;对拱顶截面安全系数而言,各因素的敏感性依围岩弹性抗力系数、侧压力系数、二衬厚度及二衬弹性模量而减小。

基于OAT-GIS技术的地下水污染风险评估指标权重敏感性分析

权重赋值准确性是地下水污染风险评估结论可靠性的重要基础,分析并量化指标权重敏感性是验证权重赋值准确性的难点。以我国37个危险废物填埋场为研究对象,基于构建的填埋场地下水污染风险排序指标体系,利用多准则决策分析模型(MCDA)中的层次分析(AHP)模块对各指标进行权重赋值;利用计算所得的权重最小变化量,基于OAT(one-factor-at-atime)方法,应用MCDA的权重敏感性分析模块对14项指标权重进行依次改变,得出14项指标的权重敏感性大小;分析指标权重赋值过程中的不确定性,并基于地理信息系统(GIS)平台,开展可视化的空间数据统计与分析。结果表明:我国37个危险废物填埋场地下水污染风险评估的14项指标中,使用年限、渗滤液量和地形坡度3项指标权重改变后,填埋场地下水污染风险排序变化最大,即这3项指标权重敏感性最高;而包气带渗透性系数指标权重改变导致的风险排序变化最小,说明其权重敏感性最低。该方法可以有效地分析、验证指标权重赋值的准确性,识别权重赋值的不确定性,帮助相关决策者有针对性地进行风险管理。

汽车动力学参数的相对灵敏度分析

基于灵敏度的函数求导思想,变换出单因素扰动法。用该方法首次对基于卡尔曼滤波理论进行状态估计后的汽车状态参数的相对敏感度进行分析。在线性二自由度汽车模型和卡尔曼滤波理论基础上,分析估计所得的状态量(横摆角速度、质心侧偏角)对动力学模型中的汽车的质量、转动惯量以及质心到前轴距离的灵敏度。研究汽车状态参数对汽车结构参数的相对灵敏度,通过仿真试验和实车试验数据对相对灵敏度进行分析,最终的结论将对汽车状态估计算法的研究具有指导意义。

计算边坡安全系数的坡向离心法

边坡稳定分析方法发展最引人注目,它是经典土力学最早试图解决而至今仍未圆满解决的课题。在常用边坡分析方法的基础上,从边坡失稳机制出发,提出一种更方便的安全系数计算方法——坡向离心法。该法通过不断增大水平加速度,直至边坡失稳为止,依据水平加速度与重力加速度失稳影响机制求得安全系数。通过算例与传统极限平衡法和有限元强度折减法相比较,并对各物理参数进行敏感性分析。结果表明,坡向离心法在边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的,其弹性模量和泊松比对该法所求安全系数影响不大。

重力坝深层抗滑稳定计算中各参数的敏感性分析

采用传统的刚体极限平衡法导出了第二滑裂面为倾斜的双滑面深层抗滑稳定计算公式,针对重力坝深层抗滑稳定计算中各参数φ、θ、β的不确定性问题,以某重力坝为例对其参数进行了敏感性分析,并评价了各参数在抗滑稳定计算中对安全系数K的影响。结果表明,参数φ、θ、β对安全系数K均有一定影响,在实际工程中应充分考虑这些影响,以便使工程达到既安全又经济的目的。