基于地质概化的坚硬厚基岩覆岩裂隙场演变特征研究

精准掌握采动覆岩导水裂隙带演化特征是防止工作面突水灾害发生的重要基础,尤其对于西部矿井高强开采条件尤为重要。以榆树湾煤矿201西翼盘区为背景,以各砂岩层单轴抗压强度、RQD、砂岩层厚度作为系统聚类分析指标提出了厚基岩地质概化方法,系统研究了不同基岩层厚度对导水裂隙带发育高度、裂隙角度、频次、节理应变能演变规律的影响,确定了导水裂隙带高度与节理总应变能的量化关系。研究结果表明:基于地质概化方法模拟所得导水裂隙带发育高度随基岩厚度增大呈现对数正相关增大趋势,且增加速率逐渐减小,该规律通过与邻近矿井实测结果对比分析,验证了其准确性;随着基岩厚度的增大,导水裂隙带内垂直裂隙发育频次显著增大,水平裂隙反之,这表明基岩厚度的增大对导水裂隙带内水平裂纹的萌生与扩展具有一定抑制作用;导水裂隙带发育高度与覆岩能量释放程度密切相关,随节理最大应变能和总应变能的增加呈指数增加特点,且增加速率逐渐增大。

隧硐常见灾害的分布特征及其地质概化模型综述

随着人口和城市化的不断增长,隧道系统的数量和复杂性在不断增加,隧道安全保障问题越来越突出,因此,有必要全面掌握隧道及地下硐室灾害的工程地质成因机理。基于前人的研究结果,对我国隧硐灾害的分布特征进行了分析,并对常见隧硐灾害的地质成因进行了探讨,得到了多种可能的地质概化模型,研究发现,坍塌/地陷事故是最为严重的事故,在国内外文献和报刊中所报道数量最多;此外,突水突泥、瓦斯爆炸、崩塌和冒顶也是隧道施工中主要的事故类型,采取合理的防治措施,隧道事故数量及其带来的损害程度是可以措施降低的。进一步,基于国内外工程实例,对隧硐中5种常见灾害(坍塌/地陷、突水突泥、岩崩、岩爆、变形过度)的地质结构、构造作用、岩土体性质、扰动诱因等影响因素进行了分析,总结了各种灾害下隧道可能的失效模式,并建立了对应的地质概化模型,旨在为隧道安全建设提供借鉴意义。

分汊河流江心洲洲头冲淤概化模型

分汊河流的江心洲洲头是分汊河段分水分沙和泥沙冲淤的动态区域,其冲淤过程受来水来沙和地形条件变化呈现冲淤交替。通过几何概化洲头的浅滩逆坡和侧向顺坡,考虑逆坡促淤和顺坡分沙作用,建立洲头浅滩的推移质冲淤的概化模型,推导洲头由淤积转向冲刷的临界流量表达式。上游来流量增加,洲头淤积速率先增加到最大值后逐渐减少,直至达到临界流量,再转向冲刷。洲头淤积速率与上游水面纵比降和床沙粒径成正比,与浅滩逆坡、侧向水面比降与顺坡成反比。若其他条件相同,洲头浅滩形状越不对称和上游来沙量越小,越有利于冲刷。模型预测武汉河段天兴洲的临界流量范围与水文观测值较为接近,对其出现超过某个大临界流量仍出现淤积的特殊性,给出的新解释是天兴洲洲头的整治工程使得在大流量条件下洲头抵抗冲刷和阻挡作用促进泥沙淤积。

平原河网地区SWAT模型子流域概化方法

针对平原河网地区SWAT模型子流域概化过程中存在的主要问题:1)基于DEM提取的河道和流域与实际不符;2)平原河网地区河道常分汊或呈网状,使SWAT模型无法识别;3)水利工程影响汇流过程,分别提出了相应的解决方案:1)基于高程值对原始DEM进行修正或人工绘制河道和子流域;2)将分汊河道处理成跨流域调水或对网状河流进行合理概化;3)人工划定子流域和增设虚拟水库.该方法在案例研究区的应用结果表明子流域概化结果比较符合平原河网地区实际水文过程,能够满足后续模型构建和应用的要求.

生产堤溃决后漫滩水流的概化模型试验研究

黄河下游主槽两侧修建的生产堤通常仅能抵御中小洪水,用于保护滩区农田与村庄安全;当遭遇大洪水引发生产堤溃决时,漫滩洪水会严重威胁滩区群众的生命财产安全。当前研究溃堤洪水的传播过程与演进机理多采用数值模拟,而原型观测及模型试验成果十分有限。通过溃堤漫滩洪水的概化模型试验,模拟了生产堤溃决后主槽内的水位变化及不同程度漫滩洪水的传播过程。试验结果表明:(1)溃堤后漫滩水流以涨水波的形式向滩区迅速传播,主槽内水位具有先降低,然后维持稳定,再升高,最后趋于稳定的变化过程,且溃口上、下游水位变化速率不同;滩区水位总体表现为持续升高,最后趋于稳定的趋势。(2)漫滩洪水波的波前到达时间主要与滩区地形及距溃口的距离有关,波前首先以溃口为中心呈近似对称式椭圆形分布,而后转变为非对称分布;溃堤水流在滩区传播过程中伴有水跃发生,水跃发生的位置由距溃口较远处逐渐趋向溃口位置。(3)溃口流量与溃口内外水位差直接相关,呈先减小、然后维持稳定、再减小最后为0的变化特性。研究成果不仅可以提升对溃堤洪水在滩区演进规律的认识,丰富溃堤洪水动力学理论,还可为数学模型验证提供实测资料。

生产堤溃口展宽过程的概化模型试验研究

为研究生产堤溃口横向展宽过程的发展规律,以黄河下游生产堤土体为材料,开展概化模型试验,分析溃口处水深、流速、流量以及溃口宽度的变化。试验结果显示,溃口横向展宽的机理主要表现为水流冲刷堤身下层土体伴随上层悬臂土体发生绕轴崩塌;随着溃口展宽,堤前水深持续下降但下降速率逐渐减小,溃口流速呈先增大后减小的趋势,流速峰值约为1.1 m/s;随着主槽流量增加,溃口宽度发展至0.7 m时,溃口的水深、泄流流量、流速、展宽速率均有所增加。基于对溃口展宽的影响因素分析,提出溃口横向展宽速率的计算关系式,计算溃口展宽过程与实测值符合较好。研究结果不仅有助于生产堤展宽机理及发展规律的研究,还可为数学模型的建立与验证提供参考资料。

裂隙概化模型的非饱和渗流试验研究

借鉴多孔介质非饱和渗流试验的研究成果 ,研制出一套可同时测定单裂隙毛细压力 -饱和度以及非饱和渗透系数 -毛细压力关系的试验装置。为检验试验装置的可信度和试验原理的正确性 ,并初步探讨单裂隙非饱和渗流的机理 ,特制作了一阶梯开度的裂隙概化模型 (本文称之为“S -H”裂隙模型 ) ,并在上述试验装置上进行了“S -H”裂隙模型的非饱和渗流试验 ,初步阐明了单裂隙非饱和渗流的一些基本水力特性 。

岩溶塌陷的地质概化模型

对于岩溶塌陷机制的分析 ,应以其所处的地质条件为基础 ,在一定的水文地质条件的基础上 ,同样的土 岩体 ,可能具有完全不同的失稳机制。以工程实例为基础 ,提出了几种岩溶塌陷的盖层地质概化模型 ,并对每一种概化模型的致塌机制进行了分析和讨论 ,同时 ,还提出了水压差场与气压差场的概念。

循环荷载作用下节理凸起体概化破坏模型及剪切强度计算分析

认知循环剪切荷载作用下节理剪切强度的劣化机制并提出相应的分析模型,是准确评价地震荷载作用下岩体工程安全的重要基础之一。基于不同起伏角度、强度等级的人工节理试样在多种法向应力下的循环剪切试验结果,分析循环剪切的试验曲线特点及表面凸起体的破坏过程和残余凸起体的形态特征,提出表征节理表面凸起体形态变化过程的概化破坏模型。利用提出的破坏模型,分别确定剪胀角与剪胀率、凸起体剪断率以及表面基本摩擦角之间的表达关系;并引入到Ladanyi-Archambault剪切强度公式中,建立以剪胀角经验公式和Ladanyi-Archambault剪切强度公式为基础的节理循环剪切强度公式。最后将部分试样的剪切强度计算值与试验值进行对比,结果表明计算值与试验值总体上吻合较好,高起伏角度节理试样存在一定偏差。

河网概化密度对平原河网水动力模型的影响研究

以嘉兴市水系河网作为研究对象,介绍了河网概化的原则,并根据两种不同的河网概化密度建立了两套水动力模型,运用该两种模型对水位流量变化特性进行对比分析.结果表明,河网概化密度的大小将对水位水量的计算结果产生影响:当被概化河网与自然状态相差过大时,模拟结果难以反映具体河道的实际情况;被概化河道水位流量模拟的偏差,还会造成概化河道下游的模拟偏差.

河网概化密度对河网水量水质模型的影响研究

河网地区河道结构复杂,大小河道纵横交错,加上潮流的影响,流量和流向都是随时改变的。在对河网地区水量水质进行模拟时,一般要求对水系进行必要的概化处理。而河网概化密度的大小将对水量水质的计算结果产生影响:当被概化河道水质特征、纳污量悬殊较大时,模拟结果难以反映具体河道的实际情况;被概化河道水质模拟的偏差,还会造成概化河道下游的模拟偏差。

概化弯道段潮汐模型系统设计与制作

根据典型弯曲型河口段的宽浅边界形态、水力条件及潮汐特征,依据相似理论确定模型的基本几何及水力参数。分析了河工模型的最大允许变率,借助重力和紊动阻力相似准则确定模型的各项控制比尺。模型由上游延伸段、河道试验段与下游潮汐池组成。采用W形波纹凹槽方式加糙,使模型糙率达到了试验要求。实测资料验证显示了概化模型的合理性。

建闸河口潮波变形概化模型研究

概述潮汐河口潮波变形的普遍性及建闸前后影响变形的不同因素。建立了概化河口闸下河道物理模型,说明了模型设计的理论依据及模型布置方案。通过概化模型对建闸河口不同引河长度的潮波变形特性进行模拟研究,得到不同闸址建闸后潮波变形的共性和差异。闸下引河长度对潮波变形的影响明显,随着闸址距河口距离的增加,沿程潮差的增减趋势发生变化;建闸后涨潮平均流速与落潮平均流速的比值变化趋势与引河长度紧密相关。

粉沙质海岸开敞航道回淤计算的统计概化模型

针对粉沙质海岸开敞航道的回淤特点提出了一个计算航道回淤的统计概化模型。用此模型计算了某港粉沙质航道在施工过程中遭遇几次大风后的回淤量 ,并用此港实际测量所得回淤量来验证 ,得出较为一致的结果。因而 ,此模型可用于实际工程计算。又通过此港的实际资料 ,进行了粉沙质航道回淤的统计特性分析 ,为进一步开展粉沙质航道泥沙运动和航道回淤研究提供了一些参考资料。

流域水文模型中河道断面概化的原理和方法

河道断面概化是开展水文、水动力学模拟的基础性工作。本文在对已有概化方法总结的基础上,提出了一套适用于流域水文模型的概化方法。该方法通过对实测断面的水深～过水面积关系进行回归分析,得到概化梯形断面的下底宽和边坡系数两个重要参数,使得概化后的断面与实测断面保持一致的水位～流量关系。以图们江流域为例,应用该方法对流域内15个实测断面进行概化,同时分析断面集水面积与断面形状、大小间关系。实例研究结果显示,该方法能较好地对河道断面进行概化,可应用于分布式水文模拟。

粘性泥流沟道内堆积特性的直槽概化模型试验分析

粘性泥流作为粘性泥石流这一山区最常见也是危害最大的泥石流类型的基质,其堆积特性在较大程度上可以反映粘性泥石流的运动规律。设计建造室内直槽概化模型试验台,反复开展了不同条件组合下的粘性泥流直槽堆积试验。试验结果进一步证实:粘性泥流在任意沟道坡度下均能发生堆积,堆积厚度沿程不等。基于不等厚度假定,应用一维静力理论分析方法导出了两种简单条件下粘性泥流的堆积形态曲线方程。经与模型试验及野外实测曲线对比,二者符合情况较好,所得方程可供预测粘性泥石流在天然沟道中的堆积范围提供参考。

客观结构化临床考试的多元概化模型研究

探讨客观结构化临床考试 (OSCE)的可靠性 ,为改进其设计和提高考试可靠性提供依据。根据概化理论 ,拟合两因子多元概化模型 ,探讨 OSCE及其分测验的可靠性 ,同时考察各分测验样本含量的变化对各自测验信度和全域合成总分测量可靠性的影响。结果 OSCE合成全域总分的概化系数为0 .4 4 2 17,SP考站的概化系数为 0 .6 5 86 4 ,非 SP考站作为常模参照测验 (概化系数 0 .2 1999)不理想。研究表明今后 OSCE设置 8个 SP考站与 14个非 SP考站即可达到测量的可靠性要求。

红粘土的微结构及其概化模型

本文论述红粘土的物质组成和微结构特征，在此基础上提出了红粘土微结构的概化模型，并根据这种模型对红粘土的工程特性进行了探讨。

非均匀悬移质输沙过程概化模型

对非均匀悬移质输沙过程进行了系统描述,建立了非均匀悬移质输沙的概化模型。讨论了概化模型的两种理想过程的解,基于实测数据对解式进行了验证,结果表明概化模型是合理的。指出了一类挟沙能力计算公式存在的问题,总结了非均匀沙实际输沙过程的一般规律。要揭示非均匀悬移质输沙机理,不仅要准确计算均匀沙平衡输沙的挟沙能力,而且应探求浑水中不同粒径泥沙自身的运动特性和颗粒间的相互影响。

概化地质模型在复杂地层力学参数反演中的应用

围岩的物理力学参数不容易通过常规测试手段准确获取,而这些参数往往对计算结果产生较大的影响,因此在数值模拟过程中如何选择符合工程实际的参数是工程中的首要问题。地层参数反演是准确获得围岩力学参数的重要手段。根据地铁下穿复杂地层物理力学特性对其进行归纳和简化,提出符合实际工程的概化地质模型;并利用能够反映围岩非线性性质的应变软化模型建立数据库,结合人工神经网络反演硬土层、岩层力学参数。为后续的工程分析提供可靠的地层参数,避免单纯为提高计算精度而对地层参数调整的随意性。