南沙港区深厚淤泥软土特性及空间异性研究

软土参数作为岩土工程勘察的关键指标,是研究软土特性及解决工程问题的前提和依据。以广州南沙港区深厚淤泥及淤泥质软土为研究对象,共收集371组室内试验及147组原位测试资料,采用数理统计方法及随机场理论对软土参数空间特性进行研究。结果表明:软土表现为“四高一低”,即含水量高、液限高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低,具有较强的区域性及空间异性,时空效应显著。建立了软土参数之间的经验公式,发现软土物理指标相比力学指标稳定性较好,变异系数较小,具有更强的相关性;随着软土深度的增加,含水量、孔隙比、压缩系数、液限及液塑性指数呈减少趋势,天然密度、压缩模量、强度指标及静力触探指标呈缓慢增长趋势,十字板抗剪强度呈先减少后增大趋势;自相关距离随探孔深度的增加无明显相关性,采用锥尖阻力指标能更好地反映土层的空间变异特性及试验结果的重现性,实现软土参数由“点”特征向“空间”特性的转变;提出了该区域软土判定标准建议值,为类似地区淤泥软土勘察设计、软基处理及施工提供参考。

空间异性对Crowley-Martin型扩散的Leslie-Gower捕食模型的影响

考虑空间异性环境中带有Crowley-Martin型功能反应函数的扩散的Leslie-Gower捕食模型.首先运用线性化分析的方法讨论半平凡解的稳定性,结果表明空间异性环境中扩散会改变食饵灭绝的半平凡解的稳定性;其次应用局部分支定理得到共存解的存在性,并对分支方向和分支解的稳定性进行了刻画.

实现空间异性纹理映射的查找表方法

为了在移动平台中得到高质量、高实时性的纹理显示,设计并实现了一种基于查找表的各向异性纹理映射方法。该方法通过改变归一化椭圆足迹模型的自变量选择,精确测量各参数量化对图像质量的影响,由此建立查找表获得足迹组合滤波中的所需参数。在此基础上,根据系统有效带宽的限制,加入动态调节纹理映射带宽需求的参数选择功能。实验表明,该滤波方法显示质量高,计算复杂度低,且具有带宽可控的优点,适于移动平台实现。

珠海软土工程特性空间异性规律研究

软土的物理力学参数是软基处理设计的基本依据。以珠海市西部中心城区首期开发项目(A片区)大量资料分析为基础,通过实验测试数据统计来探讨珠海市西部中心城区软土的分布和参数的空间异性规律。研究结果如下:通过对勘探数据处理,得到珠海西部中心城区A片区软土厚度分布等值线图;先期固结压力,无侧限抗压强度随深度的增加而增加,灵敏度和有机质含量不受深度变化影响;含水率、液限、塑限和塑性指数随深度的变化规律为先增大后减小;直剪强度指标随深度变化规律与含水率、液限、塑限等指标相反,呈先减小后增大的规律;原位试验结果与室内实验所得的结果有一致性又有区别,在使用室内试验强度指标设计时应充分参考原位试验结果。

空间异性环境中Leslie-Gower捕食模型的稳定性与分支分析

本文考虑空间异性环境中修正的Leslie-Gower捕食模型。首先通过分析每个半平凡解相应特征值的符号,得到半平凡解的局部稳定性,其次利用局部分支理论证得分支解的存在性,最后经过讨论和证明,获得分支的方向以及分支解的稳定性。

扩散的Beddington-DeAngelis捕食模型中空间异性的作用

本文研究空间异性环境下具有Beddington-DeAngelis型功能反应函数的Leslie-Gower捕食模型。首先应用线性化方法分析半平凡解的稳定性,发现空间异性环境中半平凡解的稳定性会随扩散系数的变化而改变。其次应用局部分支定理讨论正平衡解的存在性,并对分支方向和分支解的稳定性进行刻画。

大型陶瓷坛发酵剁辣椒风味及微生物的空间差异性分析

以大型陶瓷坛发酵的剁辣椒为研究对象,采用高效液相色谱法测定其有机酸,并借助顶空固相微萃取-气质联用技术和高通量测序技术研究剁辣椒在陶瓷坛上、中、下3个空间层次挥发性物质和微生物的差异性。结果表明:各空间层次的有机酸、挥发性物质含量和微生物组成均差异显著(P<0.05)。其中,总挥发性物质含量依次为上层>下层>中层,克雷伯菌属(Klebsiella)、肠杆菌属(Enterobacter)、四联球菌属(Tetragenococcus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)等是样品中的优势发酵菌属。相关性分析表明样品中多种菌属对有机酸和风味化合物的形成均有积极的影响。本研究揭示了剁辣椒在不同发酵空间层次上的差异,为提升工业化生产剁辣椒品质提供一定的理论依据。

考虑参数空间变异性和基于高效代理模型的边坡可靠度分析

在考虑参数空间变异性情况下评估小失效概率的边坡可靠度,传统可靠度分析方法往往存在耗时冗长或难以求解等问题。为此,提出了一种基于分段逆回归的主动学习多元自适应回归样条法与子集模拟结合的边坡可靠度分析方法,并探讨了分段逆回归方法对代理模型响应值的影响。首先,利用Karhunen-Loève展开法离散抗剪强度参数随机场,通过强度折减法计算得到一定数量的训练样本用于构建初始代理模型。接着,采用主动学习函数选取一定量最优样本点更新代理模型,使用最终的代理模型与子集模拟耦合进行边坡可靠度分析。最后,以两个典型的边坡算例,验证所提方法的有效性。结果表明:在考虑参数空间变异性情况下,所提方法可以采用更少的训练样本进行小失效概率边坡可靠度分析,不仅可得到比较精确的结果,而且避免出现内存溢出情况。

考虑材料参数空间变异性的SBFEM开裂模拟

论文建立了基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element methods,SBFEM)框架的非局部宏微观损伤模型,考虑材料细观物理参数的空间变异性,探讨了材料参数的空间变异性对结构开裂过程的影响。结果表明:考虑材料参数空间变异性后,裂纹扩展路径具有不确定性,建议的模型能够很好地反应材料内在的随机性;随着结构受力情况的复杂化和结构本体缺陷的增多,裂纹开裂模式的变异性也会增大。自相关长度和参数变异系数对结构开裂分析结果有重要影响。

空间变异性软土层管廊隧道安全可靠度分析

根据宿迁地区钻孔资料统计分析,获得了沿综合管廊轴向软黏土地层底高程的截断式正态分布函数;结合不同黏土土样的改进广义指数蠕变本构模型,基于随机有限元模拟技术建立了同时考虑地层厚度和蠕变特性空间随机分布的综合管廊运营期安全预测随机有限元模拟方法。研究结果表明:宿迁地区综合管廊运营期10 a后的变形和结构内力已趋于稳定,管廊结构最大等效应力分布为3.00~3.50 MPa,最大值比最小值大16.67%,管廊最大等效应力概率密度近似偏态分布;管廊结构最大拉应力和最大差异沉降概率密度近似正态分布。软土层的空间变异性对综合管廊安全预测结果有一定影响,建立考虑软土层空间变异性的综合管廊运营期可靠度预测方法可以更全面掌控风险,对综合管廊的优化设计和施工安全控制具有重要指导意义。

考虑空间变异性的隧道稳定性分析

基于随机场理论和有限元数值分析方法,研究岩土参数的空间变异性对地面沉降的影响。以内摩擦角和黏聚力空间变异性为重点,系统考虑内摩擦角和黏聚力的水平和竖直自相关距离对地面沉降的影响。结果表明,平均地表沉降曲线随着黏聚力和内摩擦角自相关距离的增加不断地离散,相较于黏聚力的水平竖直自相关距离的影响下,内摩擦角的竖直自相关距离对地面沉降影响比较大;内摩擦角和黏聚力的水平和竖直的自相关距离的改变,对地面最大沉降量产生的影响也不尽相同。

基于静力触探试验及土工参数的黏性土空间变异性研究

自相关距离是进行岩土参数空间变异性分析的重要参数。基于浙江嘉兴某黏性土场地的246组静力触探试验(CPT)及18个钻孔取土室内土工试验,采用平均跨距法、递推空间法、曲线极限法计算了基于侧壁摩阻力f_(s)、锥尖阻力q_(c)和其他土工参数的自相关距离,分析了不同方法、不同参数计算垂直和水平自相关距离的优劣。研究表明:递推空间法的计算结果异常值少且变异系数较小,是研究区场地土体自相关距离的最优计算方法;基于f_(s)、q_(c)算得的自相关距离较为接近,垂直和水平自相关距离分别约为2 m和19 m,但不同土工参数计算得到的结果存在一定的差异。本研究获得了嘉兴黏性土自相关距离的典型值,为土体参数的空间变异性研究提供了基础,对该地区岩土工程的勘探点位布设、随机场的建立及后续可靠度分析具有重要的指导意义。

基于空间变异性及沉积规律的尾矿库稳定性模型研究

为了突出尾矿空间变异性和离散型的重要性,本研究在尾矿库稳定性评估中特别考虑了这两个因素。传统的评估方法通常忽略了尾矿的空间变异性和离散性,导致评估结果不够准确。本研究采用现场勘查和地质材料试验确定了所需的物理力学参数,并利用GeoStudio软件建立了某尾矿库的渗流状态模型。通过Morgenstern-Price法和简化Bishop法计算分析了某尾矿库在不考虑尾矿的沉积规律及空间变异性、考虑尾矿的沉积规律、考虑尾矿的空间变异性三种情况下的不同工况稳定性模型。结果表明,突出尾矿空间变异性和离散型的创新点可以更全面地考虑尾矿的实际情况,提高评估的精度和可靠性,为尾矿库的安全管理提供更有效的技术支持。

四川天府新区BGI复合功能空间分异特征及其景观格局驱动机制研究

蓝绿基础设施(Blue-Green Infrastructure, BGI)是实现适应气候变化战略目标的重要工具.研究BGI景观格局和功能的空间关系,旨在为城市气候适应性建设提供依据.以四川天府新区(含协调管控区)为例,基于遥感影像数据,从气候适应性视角出发,进行BGI复合功能评价和空间分异特征分析,并运用地理探测器进一步揭示景观格局主要驱动因子及驱动机制.结果表明:(1)复合功能等级整体呈现从龙泉山脉向东西两侧递减趋势,高服务功能集中分布在龙泉山脉、彭祖山景区和三岔湖景区东南方向的协调管控区域.(2)复合功能等级空间分布格局整体呈显著空间正向自相关关系,具有显著高高(HH)、低低(LL)、高低(HL)聚集特征.(3)景观组成类型、网络结构要素类型、斑块密度指数(PD)和面积加权平均形状指数(AWMSI)是复合功能空间分异的主要驱动因子;景观组成类型、网络结构要素类型是复合功能空间分异的主要交互驱动因子.研究探明了景观格局对BGI复合功能空间分异的驱动机制,可用于指导研究区城市气候适应性建设.

乡村振兴与我国农产品绿色物流耦合关系的空间差异性及收敛性研究

通过构建我国30个省份的乡村振兴系统与农产品绿色物流系统评价体系,探究两大系统的耦合作用机制,同时分析其耦合协调度的空间差异性及收敛性。研究表明,我国30个省份的乡村振兴系统与农产品绿色物流系统耦合协调度存在较大的空间差异性,呈现出东、中、西部依次递减状态;两系统的耦合协调度不存在δ收敛,但存在绝对β收敛以及条件β收敛,两系统耦合协调度的空间差异性不断扩大,同时存在低耦合协调度地区对高耦合协调度地区的“追赶效应”,整体的空间差异性将会不断缩小;就具体影响因素而言,地区经济发展水平及产业结构对两系统的耦合协调度具有显著正向影响,但物流业的政府财政支持比重对两系统的耦合协调度的作用不显著。基于此,继续强化农业在地区产业结构中的基础作用,进一步完善农村交通基础设施,加强物流企业对于绿色技术创新的人才与技术投入以及与农产品产地合作,促进农产品绿色物流健康发展。

石川河富平地下水库渗透系数空间变异性研究

渗透系数的空间变异性研究是进行地下水库人工回灌的基础。为研究石川河富平地下水库渗透系数的空间变化规律,引入Box-Cox变换及Johnson变换对库区65组野外双环渗水试验及勘探孔数据进行预处理,并以变异函数为工具,运用传统统计学和地统计学方法分析渗透系数的空间变异性。结果表明:库区等效渗透系数变化范围为0.02~6.44 m/d,既服从对数正态分布也服从Box-Cox变换的正态分布。渗透系数空间相关程度中等,最优拟合模型为高斯模型。基于最优模型,渗透系数插值结果整体上呈现西北方向较大、东南方向较小的特点,在梅家坪镇及南社乡附近最大,范围为2.84~6.44 m/d,空间变异尺度小;在觅子乡、庄里镇附近变化明显,空间变异尺度大;在东上官乡南部最小,均小于0.2 m/d,变异尺度小。空间变异受地形、地貌、地层岩性、水文气象条件、试验点及勘探点分布、人类活动等因素的综合影响。回灌位置应选择在梅家坪镇等渗透系数大,空间变异尺度小及受人为扰动影响小的地段。研究结果可为地下水库建设提供理论参考。

基于定向半变异函数的裂隙网络空间变异性分析

运用地质统计学中的定向半变异函数,研究了个旧高松矿田莲花山断裂和五指山背斜裂隙网络的空间变异性。首先基于ArcGIS将野外露头裂隙网络进行数字化处理并提取裂隙密度和强度,然后依托GSLIB对裂隙密度和强度图沿着0~175°方位角计算,创建了36个实验性半变异函数并进行克里金插值,最后创建归一化的半变异函数图,量化各个断裂强度和断裂密度的二维空间变异性。研究表明,越是靠近断层裂隙密度和强度的空间变化幅度越大,并且其空间变异性存在显著的各向异性。空间变异性最小的方向平行断层且靠近断层,最大方向垂直断层且靠近断层,在褶皱近端空间变异性最小的方向平行于褶皱轴面方向,最大的方向则垂直于褶皱轴面方向。裂隙网络空间变异性质反映了断层和褶皱对裂隙网络发育的不同影响,为构建矿田三维裂隙网络空间分布模型提供参考。

基于各向异性空间投影的地铁列车底部巡检机器人避障研究

针对地铁列车底部的非示教场景,提出一种基于各向异性的空间投影的点云分割新算法。算法针对使用立体相机获取的三维点云数据,将点云数据投影到机器人坐标系下的不同平面上,然后利用聚类算法获得目标的分割区域,再映射回点云空间计算出相应的包围盒。在整列地铁车厢底部进行的多次实验验证取得了预期的效果,证明了算法的有效性,可以实现地铁列车底部复杂环境下的高效规划避障。

岩溶区空间变异性边坡建筑荷载作用下稳定分析

基于长沙湘江欢乐城废弃矿坑进行改造再利用工程项目,为保证上部工程建筑安全,对地质条件复杂且常有岩溶发育的矿坑高陡边坡稳定性开展了系列研究。考虑岩土体固有的空间变异性及岩溶孔洞影响,采用确定性和可靠度分析相结合的方法对边坡稳定性进行评价。首先针对土岩结构多级高边坡采用Morgenstern‐Price法计算非圆弧滑动面条件下的安全系数;随后基于随机场理论,考虑岩土体抗剪强度指标的空间变异性,对不同变异特征下受结构荷载作用的高陡分级边坡稳定性开展了概率分析;并探讨了岩溶空洞的发育情况及位置对高陡边坡可靠度的影响。结果表明,在土‐岩二元结构的边坡中,滑动破坏往往只发生在性质较差的上层土体中。考虑岩土体力学特性的空间变异特征对边坡稳定性分析具有重要意义,忽略空间变异性可能高估边坡的失效概率;溶洞位置和形状都会影响边坡稳定性,溶洞越靠近陡峭临空面对边坡影响越大,整体来说圆形溶洞比方形溶洞更容易造成边坡失稳破坏。

考虑围岩参数空间变异性的连拱隧道稳定性分析

依托某高速公路连拱隧道,通过有限元极限分析结合随机场分析的方法,研究了围岩参数空间变异性对连拱隧道施工稳定性的影响。首先,开展了将岩石视为均质材料的确定性分析,通过有限元极限分析计算出了后行洞施工过程中各个开挖施工阶段的稳定系数,阐释了此时隧道结构的变形破坏模式和塑性区分布,得到了施工过程中的最危险工况。之后,通过随机场分析,研究了包括变异系数、相关长度在内的因素对连拱隧道最危险工况下的稳定系数、塑性区分布的影响。将随机分析得到的稳定性系数分布与确定性分析结果进行比较可知,即使岩石材料强度达到工程常用的置信度,确定性分析的结果仍然在一定程度上高估了工程安全性,这表明了确定性分析的局限性。最终,在考虑围岩参数空间变异性的情况下,得到了本工程隧道的失效概率及围岩强度参数设计标准值的建议值。本文的研究成果表明了隧道设计中考虑围岩参数空间变异性的重要性,可为相似工程的设计与施工提供参考。