基于大样本的露天开采植被扰动范围一般性统计规律——以神东煤炭基地为例

露天开采对植被的扰动范围对于矿区生态环境治理与修复具有重要意义。现有研究主要以单个或若干个煤矿为研究对象,所得结论仅能反映个体煤矿的特点,缺乏对区域尺度上大量露天煤矿的开采扰动一般性规律研究,难以在实践中推广使用。针对上述问题,本研究根据临近煤矿分布特点与生态扰动类型,定义了4种类型的露天煤矿区OD-NDVI曲线(Orientation Distance-Normalized Difference Vegetation Index Curve),包括“负独立型曲线”、“负密集型曲线”、“正独立型曲线”和“正密集型曲线”,并提出了基于OD-NDVI曲线的开采植被扰动距离提取方法,包括数据预处理、OD-NDVI曲线提取、曲线分类与开采扰动距离识别4个主要步骤。以神东煤炭基地106个露天煤矿为研究对象,提取所有煤矿的开采扰动距离并进行定量统计分析,揭示了研究区露天开采对植被扰动范围的一般性统计规律。结果如下:(1)采用Shapiro-Wilk统计检验方法进行显著性检验,发现神东煤炭基地露天煤矿的开采扰动距离符合正态分布(R^(2)=0.95),开采扰动距离大多在均值1 214 m附近,且68.26%的开采扰动距离分布在[939.05 m, 1 488.71 m]内(均值的1倍标准差内);(2)借助箱线图统计,揭示了露天煤矿的开采扰动距离存在有界性特点,最大值为2 025 m,最小值为600 m,仅有0.13%的开采扰动距离大于2 038.37 m(超过均值3倍标准差);(3)通过分析露天煤矿在8个方向上开采扰动距离的变异系数,发现其开采扰动距离存在显著的方向异质性,70.7%的煤矿方向开采扰动距离存在较强或中等方向异质性,仅有29.3%存在弱方向异质性;(4)通过拟合建模分析,发现开采扰动距离与实际年产煤量存在显著的对数模型关系(R^(2)=0.613),随着煤矿的年产煤量增长,其开采扰动距离呈对数增加,但在年产煤量增加至232万t后,年产煤量对扰动距离无明显影响作用。基于大样本露天煤矿的统计分析结果具有更强的普适性和精细度,有望为干旱半干旱煤矿区的分级分区治理、精准修复、生产计划优化等提供科学指导。

金属矿崩落法扰动范围预测新方法及应用

为量化金属矿崩落法扰动范围,提出一种基于岩石力学参数扰动范围的预测新方法。通过将岩石力学指标与随机介质理论相结合,建立扰动范围预计修正公式。基于扰动等效中心和扰动衰减球面,推导金属矿山开采扰动的二维安全判据。将该方法应用于6个矿山和尖山矿,并利用FLAC^(3D)模型对尖山矿进行数值模拟。经对比,预测值与实测值的后验差比值为0.0357,多因素交叉分析得到该方法对结果产生的相对误差仅为0.078。研究表明,该方法的预测精度高,且不会对安全性产生显著影响。

盾构掘进对周围土体的应力扰动范围研究

盾构掘进对周围土体的扰动范围可以运用应力扰动度表示,即应力变量与原位应力的比值。现有研究认为应力扰动度仅与距隧道边缘的距离有关,应力扰动范围是一个围绕着盾构孔洞的环状区域,以距孔洞一倍盾构直径区域作为扰动范围。但土体在不同的深度处,其原位应力不同,因此应力扰动度还应与深度有相关关系。本文提出了考虑了埋深与盾构直径的等效距离,以修正应力扰动度及应力扰动范围的计算方法,修正后的盾构应力扰动范围的形状,不再是一个围绕盾构的环状区域,而是沿深度和盾构距离向外扩的椭状曲线。

浅谈水土保持监测中扰动土地范围的监测方法

为了更好地开展水土保持监测工作,需要掌握施工过程中扰动土地范围和面积的变化情况。水土保持监测中扰动土地范围监测方法多种多样,对卫星遥感监测、无人机遥感监测和现场测量监测方法进行了分析,对各种方法如何开展扰动土地面积的监测进行了说明,同时提出控制扰动土地范围的建议。

复杂地层大直径盾构机下穿既有线路影响范围研究

随着城市轨道交通领域的不断发展,盾构下穿既有结构已成为一种普遍现象,但对于既有结构的保护仍是盾构施工中的重点和难点,研究选取复杂地层中大直径盾构长距离下穿既有地铁线路的工程实例,简化计算模型,通过FLAC 3D有限差分软件进行三维数值模拟,从竖向变形、纵向扰动和围岩塑性变形3个方面进行研究,分析增加保护措施的最小范围,力求为其他类似工程提供参考依据。

基于暂态电压扰动范围判别的自适应低压减载策略

传统低压减载方案仅根据本地电压信息动作,未考虑全网暂态电压响应特征。分析系统暂态电压跌落与扰动范围的关系,并基于负荷节点的电压偏移量提出暂态电压扰动范围判别指标,将电压扰动类型划分为全网暂态电压扰动和局部暂态电压扰动。以该指标的判别结果为基础,综合考虑扰动后系统电压与频率的动态过程,构建基于暂态电压扰动范围判别的自适应低压减载策略,该策略采用2套自适应减载方案分别应对全网暂态电压扰动和局部暂态电压扰动。对IEEE 39节点系统的仿真结果验证了该策略在应对不同失稳场景时的有效性和优越性。

富水区输水隧洞开挖过程中掌子面周边孔压演化规律及纵向范围取值对其影响研究

为探明深埋隧洞开挖过程中孔压演化规律、确定三维渗流计算模型的纵向范围取值,以监测断面为中心建立深埋长隧洞整体三维有限元模型。首先,采用隧洞一次性挖穿计算方案,研究施工开挖期孔压消散的时间历程;然后,基于隧洞掌子面推进历程,分析隧洞开挖地下水位线的降低特征与掌子面推进过程中孔压的演化规律;最后,以构建监测断面上完整的孔压演变曲线为目标,研究开挖推进过程中掌子面的前后扰动范围,并最终给出三维渗流计算模型纵向范围取值以及监测断面设置的建议。研究结果表明:1)分步开挖法比一次挖穿法更能反映出掌子面推进过程中渗透孔压的时空演化规律。2)当掌子面推进距离为22.5D(D为洞径)时,掌子面向前扰动范围基本稳定在80D;当掌子面越过监测断面推进到155D时,掌子面向后扰动范围基本稳定在72D。可以看出,构建数值分析模型时需要较大的纵向模型范围,需要将监测断面选择在掌子面的前后影响范围之外,即要求模型纵向范围不小于174.5D。

巷道与超大孔径射流孔双重开挖下煤体扰动规律

为了揭示巷道与超大孔径射流孔双重开挖对煤体的扰动规律,提高现场作业效率,采用ABAQUS数值模拟软件进行了考虑巷道开挖及支护、钻孔开挖及地应力平衡、煤层倾角及地层属性的模拟。确定了双重开挖下的钻孔周围三维扰动区域分布图,揭示了钻孔周围煤体扰动区域分布特征,并发现竖直方向扰动范围较大、扰动程度较高,巷道两侧和顶板锚杆的支撑区域、巷道与锚杆之间的区域是主要双重开挖扰动叠加的区域。同时,采用现场监测数据佐证了模拟结果的正确性。最终,为制定高效的煤与瓦斯共采作业方案提供了理论支撑。

GRAPES区域集合预报系统模式不确定性的随机扰动技术研究

为进一步描述GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)区域集合预报系统(GRAPES Me—soscale Ensemble Prediction System,GRAPES—MEPS)中GRAPES—Meso模式的不确定性特征,本研究在GRAPES—MEPS系统中引人了模式物理参数化倾向随机扰动方案(Stochastically Perturbed Parameterization Tendencies,SPPT),随机扰动型的产生是基于-阶马尔科夫链,其具有时间相关性特征,并服从正态分布,另外经过谱展开随机场具有空间结构特征,在水平结构上较平滑和连续。本文开展了基于SPPT方案的GRAPES—MEPS集合预报试验,针对SPPT方案中随机场的扰动幅度和时间相关尺度参数开展了一系列敏感性试验,并对试验结果进行了较全面的集合预报客观检验,此外,针对一次强降水过程,分析了SPPT方案对降水预报的影响。试验结果表明,引入SPPT方案能在一定程度上提高GRAPES—MEPS系统的预报技巧,降低系统的漏报率;且能显著改进预报后期大雨量级降水的预报技巧。通过敏感性试验发现,对于GRAPES—MEPS系统,SPPT方案的效果与随机扰动场幅度的范围,及扰动场的时间相关尺度选择相关,需经过敏感性试验确定出较适合的参数。

化工过程稳定稳态点抗扰动能力定量分析方法

为了从源头上设计本质安全化的化工过程,研究人员提出多种本质安全化的设计方法和策略,先后开发了多种用来比较不同反应路径中有害物质潜在威胁的定量评价指数。本文将化工过程的稳定性作为一个重要因素来研究本质安全化的化工过程的设计方法,通过研究化工过程稳定的稳态解能够承受的扰动范围,提出抗扰动能力指数定量说明稳定解对于扰动的承受能力。本文通过分析厌氧发酵过程和甲基丙烯酸甲酯聚合过程,定量计算存在多稳态解区域的稳定解能够承受的扰动范围,这对于设计本质安全化的化工过程具有重要意义。

深厚黄土层掘井扰动变形特点研究

文章采用塑性力学理论分析了普通法掘井对深厚黄土层的扰动变形特点,得到了井筒沿井深主要黄土层段扰动范围、扰动土层的结构强度等量化参数,并结合回风立井实际条件进行了实例评价,结果表明:深部开挖井筒周边较大范围土层处于塑性扰动,导致土层天然结构强度急剧降低,揭露后土层的塑性变形将显现很强的蠕动特征。

高层黄土基坑开挖扰动的现场监测

为了研究受开挖卸载作用扰动基坑周围土体的工程特性 ,对兰州黄土地层某高层基坑进行土压力、地表沉降及水平位移监测 ,根据监测结果 ,分析黄土地层深基坑开挖卸载的扰动区域 。

盾构掘进、离开施工阶段对地表变形的影响范围及量化预测

针对盾构掘进中、离开后施工阶段,依据土体弹塑性应力-应变关系进行分析,准确预测地表变形量及影响范围具有重要的理论意义和工程应用价值。在导出隧道周围土体塑性松动圈范围的基础上,提出了盾构掘进中、离开后土体内产生的复合滑动面平面段与水平面夹角分别成45°-φ/2和45°+φ/2(φ为内摩擦角)的结论,推导了土体呈主动、被动状态复合滑动面安全系数Fs公式,并利用随机搜索法,找出可能的滑动面,量化确定盾构掘进、离开阶段横向扰动影响范围。盾构掘进中,地表隆起因盾构上部土体发生剪切位移引起,通过直剪试验曲线中控制应力τ1、τ2、τ3及不同阶段剪切模量Ge、Gp1、Gp2,并依据τ-l曲线控制应力τ1、τ2、τm及相对应的距离l1、l2、lm。推导出剪切位移公式,预测地表隆起量;盾构离开后,地表沉降由盾构上部土体卸荷产生的负超孔隙水压力消散引起土体固结所致,应用修正剑桥模型中土体剪切应变预测沉降量。以武汉过江隧道为工程案例,对地表变形影响范围及隆沉量进行量化计算,得出盾构不同施工阶段横向扰动影响范围、地表隆起量与工程实测值吻合较好,卸荷沉降预测值与总沉降实测值趋势一致。

盾构隧道施工引起周围土体超孔隙水压力的分析

盾构隧道施工在推进过程中将不可避免地对周围土层产生扰动,从而在土体中产生超孔隙水压力,导致后期固结沉降。文章基于修正剑桥模型,采用应力路径法,对盾构掘进产生的超孔隙水压力的大小、扰动范围以及分布规律等进行了计算分析,从而得出了盾构施工引起的周围土体超孔隙水压力峰值;同时,通过考虑开挖面土舱压力、隧道中心处土体的静止土压力及土体粘聚力等因素的影响,确定了盾构施工引起周围土体超孔隙水压力的影响范围;在不考虑纵向渗流的前提下,根据达西定律原理推导得出了隧道周围土体超孔隙水压力的分布规律。结合算例分析表明:采用应力路径法得到的隧道周围土体超孔隙水压力的峰值与隧道的埋深呈线性关系;随着隧道埋深的增加,盾构施工对土体的扰动范围及超孔隙水压力的峰值都在不断增加;但超孔隙水压力的变化趋势随隧道埋深的增加逐渐变缓,当H/D=1.5时超孔隙水压力的变化趋势近似为线性。

震源硬化模型的理论、实验及观测事实依据

从前兆异常共性特征、有关理论分析及岩石实验结果等方面，论证了震源硬化模型的科学性和合理性。指出强震震源将经历弹性形变、介质硬化、破裂成核和破裂失稳４个阶段。震源应力－应变扰动范围仅为震源尺度的１／２，不可能波及到几百公里之外，而７级强震前兆异常范围至少 ５００ ｋｍ，因此前兆异常与地震都是区域应力场作用的结果和表现。前兆异常是测点附近浅层岩体产生裂隙、形变、位移的结果。地震是震源区岩石快速破裂的结果，它们同场共生不是互为因果。震源介质硬化是造成中短期阶段震源区中小震平静、无前兆异常、出现地震围空、前兆异常由外围向震中迁移演化的主要原因。

川气东送武汉穿江盾构隧道地面塌陷勘察

川气东送管道武汉穿江盾构隧道工程接收井附近发生地面塌陷,因塌陷区紧临长江堤防,为确保长江堤防安全,对该塌陷区进行了工程地质勘察,以查明影响范围。隧道变位探查主要采取钻探手段,对探查精度严格控制,通过对隧道管片变位分析,确定隧道变位情况。经现场地质勘察和分析,查明了塌陷区的影响范围,据此提出了塌陷区堤防的加固处理措施。

中强潮海滩剖面冲淤过程研究——以北海银滩为例

揭示中、强潮砂质海滩在波浪和潮汐作用下的剖面冲淤变化过程是理解海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。以北部湾北海银滩为例,基于GIS-RTK获取区域2014年7月—2018年2月逐月剖面高程实测数据,结合水文资料分析银滩剖面在外在驱动作用下的变化特征及冲淤机制。结果表明:①银滩内滨区域处于净侵蚀状态,低潮带及其以浅区破波带以弱淤积为主,冲流带展现持续、恒定净淤积特征。②一年中有263天波浪可引起银滩-3.41 m水深以浅的泥沙频繁扰动,由此造成内滨剖面快速变化,波高0.3~0.5 m的波浪引起的泥沙扰动水深控制冲流带、破波带和低潮带的淤积过程。③潮位波动导致波浪作用下海床泥沙活动的范围出现差异,由此引起海滩由陆向海出现"强淤积-弱淤积-弱侵蚀"特征。④造成区域较大增水的台风可大幅度提高各级别波浪扰动范围,对银滩整体剖面造成侵蚀。

露天矿山爆破对拟建隧道的影响分析

从露天矿山爆破扰动范围、振动速度以及数值模拟三方面综合了分析爆破对拟建隧道的影响。通过采矿境界平移达到爆破安全规定的要求,以保证隧道施工及运营阶段的安全。结果表明,在不满足现场测试条件下的情况下,上述三方面综合分析可以对矿山和隧道初步方案选定提供评估依据,为现场测试及同类矿山爆破设计提供指导。

矩形顶管在轨道交通通道中的沉降分析

相较于传统的轨道交通人行通道施工方法,矩形顶管施工具有明显优势。依托上海轨道交通L2张江高科站1号出入口矩形顶管穿越工程,对矩形顶管施工引起地表沉降的主要因素进行分析。根据朗肯主动土压力理论,确定土体扰动区范围,并基于分析设置地表沉降监测断面。监测结果表明:沿管道轴线方向上,顶管机头前方受扰动区的范围是管道截面高度的2~3倍;横向扰动范围,地表沉降并不均匀,以管道轴线中心沉降最大并向两侧逐步减小;穿越加固区时监测到地表沉降呈现锯齿状的波动现象。所研究的结论可为相关工程的设计与施工提供参考。

内蒙古阿拉善盟风电场建设如何保护尚处逆转态势的生态环境

1995年,由于沙尘暴原因,使小小居延海惊动了"中南海"。之后到现在,经过20年诸多保护生态环境政策的实施和大量生态治理资金的投入,其向正面逆转态势结果已经显现出来,本文从珍惜这一不易现状成果的角度,对阿拉善盟拟建的8大百万级风电场建设与保护"来之不易"的现状生态环境提出建议。