带陡峭位势的分数阶Schrodinger-Poisson系统的基态变号解

本文研究了带陡峭位势的分数阶Schrodinger-Poisson系统的基态变号解的存在性,由于系统中的位势是陡峭位势,这使得系统的能量泛函紧性缺失。运用约束变分法将能量泛函限制在约束集M_(λ)中,证明能量泛函的下确界可以达到,采用形变引理,得到了系统有1个基态变号解,基态变号解有2个结点域,并且基态变号解的能量严格大于基态解能量的2倍。

胜利村隧道陡倾岩层挤压大变形控制及支护技术研究

高地应力软岩是我国西部山区隧道建设过程中一种常见的不良地质,该类地层由于受较高地应力和特殊围岩力学特性的共同影响,在隧道施工过程中极易出现大变形灾害。系统总结目前国内外大变形隧道的处治思路和方法,并以乐汉高速胜利村隧道变形段为工程依托,根据结构变形破坏特征、地质条件、监测数据等,分析大变形原因,并提出胜利村隧道陡倾岩层挤压大变形处治原则和具体措施。研究结果表明:1)胜利村隧道发生大变形主要是构造应力、围岩软弱破碎、岩层倾角、隧道走向、地下水等因素共同作用导致的;2)陡倾岩层变形破坏具有明显的非对称性和不均匀性,拱腰处易发生弯折内鼓,水平收敛显著大于拱顶沉降,并具有长期蠕变特性;3)根据“放抗结合”的大变形处治思想,“一次开挖、多次支护、释放变形、加固围岩、加强结构”措施在现场对围岩变形取得了良好控制效果。

岩质边坡微震监测方案优化设计及隐伏危险区域辨识

地压监测是矿山安全管理的关键环节,也是矿产资源开发过程中有效的监测手段。根据陕西省四方金矿的矿山地质条件和地压活动规律,为提高资源回收率,有效治理矿山地表环形边坡,解决安全绿色采矿的关键问题,针对矿山生产特点,结合传感器布设的基本要求,分析了不同布设方案的理想定位误差,并从经济性角度分析与设计了满足矿山监测要求的地压系统监测方案。为进一步辨识矿山边坡体的薄弱异常区域,确定边坡的区域稳定性情况,采用波速场成像技术获取了边坡体监测剖面低速危险区域和高速危险区域的成像结果,进而实现了边坡体内部隐伏空洞异常区域的超前辨识及监测效果分析。结果表明:在理想化条件下,某一监测点设置为不同的标高时,坡体定位误差差距不明显,结合监测震源的矿山边坡区域相对波速场成像结果可知,基于当前的台网布置方案,可满足对于矿山边坡体监测剖面内部危险区域的辨识需求。研究成果对于减少矿山灾害事故发生、提升矿山安全生产稳定性具有重要意义。

基于无人机LiDAR仿地飞行技术的高陡边坡危岩体快速识别方法

我国西南地区山高谷深、斜坡高陡,危岩落石灾害极为发育,高陡边坡危岩落石由于高差大、坡面陡,具有显著的突发性,因此快速、准确、便捷地解译与识别危岩体源头成为高陡岩质边坡风险分析的首要问题。当前探测手段的进步使基于影像的地质灾害解译逐步从目视识别向人机交互式识别方向发展。其中,无人机激光雷达(LiDAR)系统通过融合无人机载体与LiDAR测量技术的优势,广泛应用于地质灾害调查中,同时仿地飞行技术的引入可以使无人机LiDAR系统适应复杂的地形,快速获取高精度、高密度的点云数据。基于以上技术对攀枝花某铁矿露天采场东侧边坡开展了无人机调查,通过获取高精度DOM影像和三维点云模型,量化提取点云模型中露头坡面粗糙度、倾向等危岩体几何特征参数作为DOM影像的补充材料,提出了一套基于DOM影像和几何特征的危岩体人机交互式识别方法。通过对东侧边坡危岩体的应用表明:提出的人机交互式识别方法通过在DOM影像的基础上叠加露头坡面几何特征,对悬空危岩体的识别精度优于目视识别,可以显著提高危岩体识别的效率和准确性。提出的方法通过结合创新的遥感技术,为高陡岩质边坡危岩体识别提供了快速便捷的方案。

高速铁路小变形下陡坡地基路肩桩板墙力学响应

掌握高速铁路陡坡地基条件下路肩桩板墙力学特性是路堤侧向变形控制的关键。以贵广高速铁路某陡坡地基路肩桩板墙为试验工点,对墙背土压力、桩身内力与变形进行了900余天现场长期观测,讨论了墙后路堤分层填筑引起的墙土侧向变形形态差异及机械碾压残余应力对土压力分布的影响。结果表明:适应高速铁路小变形要求的强约束、深锚固路肩桩板墙能有效控制陡坡地基路堤侧向变形,桩体仅呈0.94‰的近似刚性转动,填筑完成后变形约占30%,且1.0~1.5 a趋于稳定;经碾压密实的墙后粗粒土填料,即使在小变形下依然能达到主动土压力状态;分层填筑引起墙后填土侧向变形呈现的"上小下大"分布形态与墙体位移相反,是墙背土压力呈现出中部大、两端小抛物线分布模式的重要因素;基于适筋梁受力状态及平截面假定,分别结合实测钢筋应力与混凝土应变换算得到的桩身弯矩具有良好的一致性,与极限地基反力法的理论计算吻合。

急倾斜矿体开采岩体移动规律与变形机理

为了研究急倾斜矿体开采的岩移规律与变形机理,采用数值模拟的方法,对急倾斜矿体在高构造应力和自重应力2种条件下的岩移特征进行对比分析。研究结果表明:当开采区在竖直方向上的高度远小于矿体在水平方向上的长度时,在这2种应力条件下都具有类似水平矿体开采的地表岩移特征;反之,在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采地表出现双沉降中心的现象,而在自重应力条件下只存在单沉降中心;在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采在地表移动变形量、移动变形影响区规模及地表宏观变形破坏特征上与自重应力条件下相比都有较大差异,原岩应力场中作为特征量的最大主压应力的取向对岩移行为的影响是产生这差异的根本原因。

露天高陡边坡三维固流耦合稳定性

为了研究地下水对露天高陡边坡稳定性的影响,采用三维有限差分数值计算方法对露天高陡边坡的稳定性进行了固-流耦合研究。通过与无地下水影响时的边坡稳定状况进行比较,阐述了地下水对边坡应力场、破坏场以及位移场的具体影响结果。计算结果表明,地下水在一定程度上降低了边坡的稳定性,成为边坡失稳的隐患。在判断边坡的稳定性时提出了一种新的判断方法,即运用边坡移动速度的变化趋势结合边坡的位移量以及破坏场范围判断边坡的稳定性,提高了数值计算分析的可靠性。

急倾斜煤层开采地表移动变形数值模拟

针对急倾斜煤层开采复杂的地质条件,对朝阳某煤矿分别选取了六种方案进行模拟,岩层依次变软,得出六种方案的水平和竖直方向的地表变形曲线及模型在x、y方向的等值线图.结果显示:方案一和方案二的最大值分别为0.026 85 m、0.049 39 m;方案三和方案四的最大值分别为0.066 75 m、0.089 4 m;方案五和方案六的最大值分别为0.134 1m、0.260 3 m.可以得出随着弹性模量的减小也就是随着上覆岩层的变软,地表水平和竖直方向的位移都逐渐增大,影响范围也逐渐变大;地表变形的最大值并不在采空区的正上方,而在采空区法线方向与地表的交点左右.可以为研究急倾斜煤层的开采及变形移动规律提供理论支持.

急倾斜煤层开采诱发地表裂缝数值模拟

为了研究急倾斜煤层开采诱发地表裂缝的演化过程,探讨急倾斜煤层开采诱发地裂缝分布规律.利用可描述拉张破裂的有限元方法,对地表裂缝演化过程进行数值模拟.结果显示:最大拉应力集中在地表,地表优先于采空区破裂,采空区下山方向对应的地表一侧形成裂缝.急倾斜煤层开采地表和采空破裂的顺序与水平、倾斜煤层的破坏顺序相反.煤层倾角很陡时,地表先破裂到一定程度后,采空区才开始破裂.煤层倾角很缓或水平时,采空区先破裂,之后地表才破裂.

桩板墙支护下的高速铁路陡坡地基路堤变形演化特性

高速铁路对路基工后变形要求严格。以某陡坡地基桩板墙支护路堤为研究对象,基于针对桩体位移演化特性及路堤填土变形空间响应的900余天现场观测,构建了以限制桩前地基土横向应变为核心、检算点桩体位移为表征的桩板墙长期变形状态评价方法,讨论了相应桩体位移规范限值。研究表明:深锚固、强约束桩板墙能有效限制陡坡地基路堤侧向变形,桩顶位移仅为23 mm,其中填筑完成后占30%、1~1.5 a趋于稳定;桩体侧移引起路堤填土横向张拉变形的影响范围介于墙背和稳定区之间,竖向工后压缩变形符合中部大、上下端小的分布规律,且收敛快于横向;地面处桩板墙位移为13 mm,处于时间效应微弱的快速收敛状态,而规范有关该处10 mm的位移限值则对应无时间效应的纯弹性状态。

急倾斜煤层开采地表沉陷的渐近灰色预测

煤层开采所引起的地表沉陷是一种严重的矿区地质灾害。煤层的倾角、厚度等物理条件是地表沉陷的主要影响因素。在水平煤层或缓倾斜煤的开采过程中,由于地层倾角小,地表沉陷具有较完整的规律性,其预测效果也比较理想。但是,在急倾斜煤层的开采中,由于地层倾角较大,赋存条件和地质体物理力学性质的差异,增强了地表下沉的非线性特征,使地表沉陷具有不确定的表现规律。文章对重庆市南桐矿区东林矿的地表沉陷非线性特征进行了探讨,得到了东林煤矿地表下沉曲线的分形维数是1 07。在岩层移动这个系统当中,既含有已知的又含有未知的或非确定的信息,可以作为一个灰色系统来研究。岩层控制系统的状态、结构和边界条件难以精确描述,属本征性灰色系统。文章针对东林煤矿地表下沉曲线非线性较弱的性质,提出用一种基于GM(1,1)的渐近预测模型对东林煤矿42个月的地表下沉量时间序列进行探讨。结果表明,这种模型对急倾斜层开采地表沉陷的预测是一种行之有效的方法。通过对其他工程实例的应用分析,进一步证明这种渐近的灰色预测方法具有相对较高的精度,是一种比较实用的地表沉陷预测方法,具有广泛的工程实用空间。

陡倾断层上下盘开挖引起地表变形的数值模拟分析

考虑地下开挖区与断层相对位置关系,采用简化数值模型对陡倾断层上下盘开挖引起的地表变形特征进行了数值模拟。结果表明,当断层位于地下开挖引起地表变形的压缩区且开挖区位于下盘时,地表出现不连续变形的可能性小;当断层位于地下开挖引起地表变形的压缩区且开挖区位于上盘时,随下向开挖进行地表断层处裂缝有减小趋势;而当断层位于地下开挖引起的地表变形拉张区时,断层出露处水平拉张明显,表现为拉张裂缝,随下向开挖深度增加、规模增大,不论开挖区位于上盘还是下盘,极可能导致地表出现正断层式的错动。

复合地层纵向曲线顶管施工技术

采用顶管法穿越江河一般均选择地质条件较好、水压较低的直线顶进方式施工,针对大坡度纵向曲线顶管穿江施工国内目前还没有先例。富春江顶管隧道全长658.05m,施工水压高、坡度大、穿越地层复杂。通过采用具有破岩能力的泥水加压平衡顶管设备、配置有特殊密封的大行程组合式中继间、润滑效果良好的自动润滑注浆系统和可进行大落差曲线隧道测量的陀螺导向系统等相关技术实现了复合地层"V"字型纵向曲线穿江顶管隧道的贯通。该项目的顺利实施为我国在复杂条件下的顶管施工开拓了新的设计理念并积累了相关施工参数和经验。

高陡边坡段桥梁大直径桩基变形内力传递矩阵解

为分析高陡坡段桥梁大直径桩基在土体侧移作用下的受力变形特性,根据桩身所受水平荷载的差异,将桩基划分为自由段、被动段和主动段;引入桩身竖向摩阻抗力矩,基于三参数地基抗力模型和TIMOSHENKO梁理论,建立考虑桩身竖向摩阻与剪切变形影响的桩身侧向响应分析模型,应用矩阵传递法结合Laplace正逆变换推导桩身内力和变形的半解析解。通过现场试验结果和文献数值解结果的对比分析,验证本文计算方法的合理性,并结合工程实例分析桩身被动段竖向摩阻、剪切变形对桩身内力与变形的影响。研究结果表明:对于大直径桥梁桩基,桩身被动段竖向摩阻对桩身内力与变形的影响不可忽视;随着桩身被动段竖向摩阻增大,桩身的水平变形和弯矩减小,桩身最大弯矩逐步向浅层地基方向移动,桩身被动段在桩基受力变形中的荷载承载比提高;随着桩身直径增大,桩身剪切变形对于桩身弯矩的削减作用逐渐明显,荷载深层传递效应逐渐增强。

千米深部急倾斜煤层开采地表移动变形规律研究

为了揭示岩层与地表移动的内在机理和规律,丰富和发展开采沉陷理论。在分析赵各庄煤层开采特点的基础上,提出用皮尔森Ⅲ型函数模型,采用最小二乘法原理,利用Simpson数值积分对Matlab绘图和数据分析功能二次开发,选用实例用该模型进行拟合和理论预测以及模型检验,得出了相应的岩移参数,紧接着分析了地表移动变形的特点以及开采损害的特殊性。这对研究矿区地表移动变形规律的具有重要指导意义和应用价值。

高陡岩质边坡覆绿植物地境特征研究——以宜阳锦屏山采石场为例

以锦屏山采石场边坡裂隙为研究对象,对高陡岩质边坡覆绿植物生长的地境特征进行调查研究,包括根系生长空间、温度、水分、养分共4项指标.通过野外实测和室内实验的方式分析这4项指标来判断高陡岩质边坡地境人工再造是否可行.结果显示:根系生长空间的裂隙率与一般石灰岩地区经验值相比偏高,裂隙之间相互贯通;裂隙内温度、水分条件未超出植物生长耐受范围;裂隙中土壤肥力指标较坡面生长有野生植物处土壤高.最后结合野外植物生长试验结果,给出研究区高陡岩质边坡地境再造是否可行的结论.

高陡岩质边坡生态修复过程中植物群落与地下生境特征研究

为了探讨不同高陡岩质边坡生态修复工艺过程中植物群落与地下生境的特征,以济南市植生袋、生态袋、挂网喷播、植生袋+挂网喷播模式、格构+生态袋+挂网喷播模式5种工艺的典型边坡植物群落为研究对象,对群落的物种多样性与地下生境特征进行了调查研究。结果表明:1)修复工艺固持水土的能力是重塑边坡生境条件的核心,基质的厚度直接影响植物的种类与生长状况;2)植物群落演化的趋势为人工栽植种向本地种或混合方向演化,复合模式下的植物种类最多,覆盖度达90%,景观修复效果最好。挂网喷播覆盖度最低,为10%~30%;3)生境条件与修复年限是影响植物多样性的主要因素,不同修复工艺的植物Pielou均匀度指数、Simpson多样性指数、ShannonWiener多样性指数为挂网喷播>植生袋、生态袋>复合工艺模式,而Patrick丰富度指数、Margalef丰富度指数为复合工艺模式与挂网喷播模式较高。完成岩质边坡生态修复后的初始几年内植物群落变化最大,植物的多样性随修复年限逐渐升高。该研究可为济南市乃至华北地区的高陡岩质边坡生态修复工作提供参考依据。

特厚煤层分段综放开采动压机理与规律研究

根据甘肃砚北煤矿矿井动力现象的特征,通过现场实测与资料统计,实验室煤岩力学性质试验及理论分析,得出了砚北煤矿矿井地应力分布的基本规律,并进一步证实砚北煤矿矿井动力现象属冲击地压,其冲击的强弱程度属中等偏弱且具有明显的脆性特征,地应力的大小和方向是影响其动力现象的最根本因素.

急倾斜厚大金属矿山地下开挖岩移发生机理

文章以金川二矿区的岩体移动为例,对急倾斜厚大金属矿山的岩体移动这一重大工程难题进行了探讨。分析了急倾斜金属矿山开挖引起岩体移动的概化传递模式及其地表岩移显现特征。结合数值模拟及GPS监测分析结果,对厚大急倾斜金属矿山岩移发生机理进行研究。结果表明,急倾斜金属矿的厚度对地表岩移的显现特征具明显的影响。当对厚大矿体进行薄层开采时,较大幅度的岩体移动主要发生在采空区顶、底板,开采引起岩体移动的地表显现特征类似于水平矿体的开采;而当采空区的高度大于整个矿体的厚度时,采空区两侧的岩体位移逐渐增大到占主导地位。岩体移动的地表显现特征开始表现为急倾斜矿体开挖的岩体移动特征。

急倾斜特厚煤层采空区现场地面与地下协同探测分析

工程探测与分析采空区分布对安全开采具有现实必要性。以乌东煤矿43#煤层东翼采空区分布预测为目标,通过现场工程地质与开采条件调查、电磁波能量传播机制分析、现场地面地下协同地质雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)快速与多次扫描与复测等,对比分析了走向剖面既定扫描区域(1 050 m×80 m)沿不同走向长度、水平标高和垂向深度网点地质雷达扫描波形与时间剖面特征,定量预测了+640～+720水平80.0 m范围煤岩破碎特征和走向50～800 m垂深70.0 m采空区分布位置,指导了现场采空区预处置设计、灾害防治与安全生产。