基于累积位移特征与时间序列组合模型的滑坡位移预测

分析滑坡累积位移演化特征对位移预测具有重要的意义,根据不同增长趋势的位移曲线构造合适的模型来预测位移,将有效提高预测结果的准确度。本文分析三峡库区阶跃型滑坡累积位移变化趋势,将其位移曲线划分为4类特征:等幅-阶跃型、减幅-阶跃型、增幅-阶跃型、复合型,并建立时间序列组合预测模型。以八字门滑坡监测点ZG111及白家包滑坡监测点ZG326为例,依据时间序列原理,采用变分模态分解法(VMD)将累积位移分解为趋势性位移、周期性位移、随机性位移;利用一元线性回归、幂函数非线性回归方法对趋势性位移进行建模分析,预测结果采用加权改进后的最小二乘法(WLS);用麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络模型,并结合滚动预测的思想,预测周期性位移、随机性位移。最终得到的各位移预测值之和即累积位移预测结果,结果表明:趋势性位移预测MAPE分别为1.2%、0.77%;周期性位移、随机性位移拟合效果较好,预测结果能较好的符合位移整体变化趋势;累积位移预测MAPE在2%以内,预测结果与实际值具有良好的一致性。本文提出的预测模型满足预测精度的要求,能完成滑坡将来位移量的预测,具有较强的工程实用价值,为滑坡灾害预测和防治方面的研究工作提供指导。

基于多重分形的改进GRU滑坡位移预测模型

门控机制设计难以学习序列变化趋势,导致传统记忆网络模型对滑坡位移非平稳跃变段预测效果较差.基于多重分形改进门控循环单元(GRU),通过量化序列的变化特征来动态更新门控权重,引入循环神经网络单元的状态融合策略以学习数据的长程相关性特征.采用变分模态分解算法将滑坡累积位移分解成趋势项、周期项及随机项,利用改进GRU进行位移分量的训练和预测.选取三峡库区白水河滑坡监测点ZG93、ZG118进行仿真实验.实验结果表明,相比传统预测模型,新模型的滑坡位移形变趋势特征学习能力更强,预测精度更高.

基于Newmark模型的积石山6.2级地震滑坡快速评估

2023年12月18日甘肃临夏回族自治州积石山县发生6.2级地震,引发大量的滑坡和崩塌等地质灾害。基于黄土高原强震数据库中2013年岷县—漳县6.6级地震的地震动记录回归分析所得的Newmark位移预测模型,利用震前精度为30 m分辨率地形以及1∶250万地质图等数据,考虑竖向地震加速度以及冬灌的影响,对距震中扩展100 km范围内的地区进行滑坡危险性快速评估,并与震前地质灾害分布以及震后遥感解译和实地调查结果进行对比。研究结果显示:静态安全系数较低的区域更容易发生地质灾害;滑坡危险区主要位于距震中27 km的范围内,危险区内河道和分水岭发育,地层以新近系和第四系为主,与已有研究结果的重合度较高。研究表明,Newmark位移法适用于积石山区域内的震后滑坡危险性评价,但其并未考虑土体液化的情况,低估了液化灾害发生的危险程度。

基于图表法的岩质斜坡永久位移快速计算方法

岩质斜坡地震稳定性的快速评价是学者们关注的热点和难点。传统上,大多数研究采用图表法得到的安全系数快速评价岩质斜坡的地震稳定性,目前缺乏快速计算岩质斜坡临界加速度的方法。如何构建临界加速度模型是计算斜坡永久位移的前提条件。为此,采用有限元极限分析方法(平均界解)和广义Hoek-Brown强度准则,提出了一种快速计算岩质斜坡临界加速度的新方法。对概化岩质斜坡进行数值建模,基于1 960次的案例计算结果,绘制了岩质斜坡临界加速度图,通过2次拟合统计分析,构建了岩质斜坡临界加速度与斜坡几何条件和强度参数的函数表达式,并将本文方法与Newmark模型和数值解进行了比较。结果表明,本文方法的计算精度比Newmark模型更接近数值解。所开发的岩质斜坡永久位移计算方法高效、便捷,不仅能够用于单体斜坡地震稳定性的快速计算,还可以为计算区域尺度内大量斜坡的永久位移提供技术支撑。

阿尔金断裂东段的河流阶地累积位错

阿尔金断裂带是青藏高原北缘的大型左旋走滑断裂,其东段与NW走向的祁连山逆冲断裂带斜接。文中基于无人机摄影测量技术(SfM)获得的高分辨率影像数据,对阿尔金断裂带东段长约127km的段落开展了详细解译,并对其中9个典型河流阶地位错点进行测量与统计。沿阿尔金断裂带向E,晚第四纪左旋累积位移总体呈衰减趋势,且以断裂带东侧NW走向斜接逆冲断裂或逆冲走滑断裂为界,其累积位错量在同一断裂段内大致相当,但相邻断裂段之间表现为阶梯状递减,指示了斜接断裂的构造转换关系及可能的地震破裂分段作用,为阿尔金断裂带活动性分段研究与潜在发震能力评价提供了依据。

基于数值模拟的深层水平位移测量成果判读及修正方法研究

论文以工程中常用的测斜仪实测方法为例,分析测斜仪的测量过程,通过数值模拟,对误差原因进行分析,研究深层水平位移数据误差影响;提出在对深层水平位移监测成果判读时应重视采用相对变化值、变形速率值对基坑稳定状态的评价结果;本文提出了深层水平位移测量的判读方法和误差修正方法。

基于简化Newmark位移模型的区域地震滑坡危险性快速评估——以汶川M_S8.0级地震为例

以汶川MS8.0级地震重灾区的11县市为例,初步提出了基于简化Newmark位移模型的地震滑坡危险性应急快速评估方法。利用汶川地震即时地震动参数、工程地质岩性经验分组及地形坡度数据,借助ArcGIS空间数据建模工具编制了地震滑坡危险性快速评估流程模块。计算了区域浅表层饱和岩土体斜坡的静态安全系数Fs、临界加速度ac,并借此分析了地震滑坡易发性。利用经验式获得了汶川地震Arias强度和区域滑坡位移DN分布,实现了汶川地震重灾区地震滑坡危险性的快速评估,为应急救灾决策提供了参考。通过对比评估结果和震后滑坡调查成果,可知数十处灾难性滑坡绝大部分位于-高危险区的龙门山主中央断裂带两侧约20km地带中,显示了评估方法的可靠性;同时,分析指出了空间数据精度及更新不足导致局部评估结果欠佳的局限性,并提出了改进建议。

阿尔金断裂带最大累积走滑位移量——900km?

通过变形构造几何学、岩石学和区域构造对比研究,认为阿尔金断裂西北侧的阿尔金山北缘、南缘近EW走向的蓝片岩-榴辉岩高压变质带、榴辉岩超高压变质带分别与阿尔金断裂东南侧的北祁连山、柴北缘NW—SE/NWW—SEE走向的蓝片岩-榴辉岩高压变质带、榴辉岩超高压变质带相对应,并且,高压变质带与超高压变质带的宽度和走向在断裂两侧存在较大的变化。这种在断裂带中宽度变窄、角度趋于与断裂带走向一致的变化是韧性或韧脆性走滑过程中产生的拖曳构造。因此,阿尔金断裂带走滑过程中存在较大的韧性变形,它的最大累积走滑位移量应由韧性和脆性走滑位移量组成,至少大于500km,小于1000km。另外,拖曳构造的几何特征,以及西昆仑库地北蛇绿岩、阿尔金南缘蛇绿岩和柴北缘蛇绿岩在年龄、岩石组合及地球化学特征方面均具有相似之处,暗示在早古生代时期西昆仑和阿尔金南缘、柴北缘很可能处于相同的构造背景之中,后被阿尔金断裂所切割。因此,综合得出了阿尔金断裂带最大累积左旋走滑位移量为900～1000km。

Newmark位移分析方法在海底斜坡地震稳定性评价中的应用

Newmark地震动力时程分析方法能够考虑自然地震波峰值地面加速度(PGA)、持续时间、地震频率的影响,可以输入不同地震波进行模拟计算,计算了曹妃甸典型海底边坡在发生类似唐山地震的烈度情况下动力响应,得出的位移值大小可以定量的反映地震对场地边坡的影响,根据海底斜坡或坡顶建筑物的允许位移值,可以将其作为安全稳定分析的判断指标,可以为类似边坡稳定性评价、近海工程建设等提供重要的参考作用。

芦山地震强地面运动之阿里亚斯强度及Newmark位移特征研究

本文以芦山地震强地面运动记录为基础资料,研究了阿里亚斯强度和Newmark位移两个地震动参数的空间分布特征、衰减特征以及与其它地震动参数的相关性。研究结果表明:阿里亚斯强度的空间分布与地震断层空间展布和地震破裂方向具有相关性;阿里亚斯强度与峰值加速度(PGA)有较好的相关性,场地条件对二者的相关性具有显著影响,PGA相同时,场地越软,阿里亚斯强度越大;震级也是影响阿里亚斯强度与PGA相关性的重要因素,PGA相同时,震级越大,阿里亚斯强度也越大;Newmark位移与PGA和阿里亚斯强度均具有较好的相关性,与阿里亚斯强度的相关性更强,相关系数可达0.94以上。研究还表明,现有模型不能较好地描述芦山地震的阿里亚斯强度和Newmark位移衰减特征,这说明了芦山地震在持时和破裂过程上的特殊性。芦山地震的特殊性揭示了我国西部地震地质构造环境与其它地区有显著差异,因此应该研究适用于我国西部地区地震的地震动参数预测方程。本文的研究结果对我们从更多方面了解地震动特性以及我国地震灾害的预测预防具有重要的科学意义和应用价值。

基于Newmark算法的汽车动力总成悬置系统位移计算方法

动力总成悬置系统对汽车的NVH有重要影响.考虑动力总成悬置力-位移的非线性关系,建立了动力总成悬置系统的动力学模型,提出了基于Newmark数值积分算法的动力总成振动位移的计算方法.以一轿车动力总成悬置系统为例,针对汽车制动和转向两种行驶工况,对动力总成的质心位移和各悬置的位移进行了计算.实际应用表明,Newmark数值积分法是动力总成悬置系统位移计算的有效方法之一.

大量程光栅位移测量累积误差的修正

提出了一种自动测量光栅栅距修正累积误差的方法。栅距测量是基于高阶累积量估计光栅传感器输出的两路莫尔条纹信号的时间延迟而得到的，该方法能够实现每个栅距的测量，通过对每个光栅栅距的误差进行修正来减少累积误差，为大量程高精度测量奠定了基础。实验采用长为500mm的50线／mm的光栅传感器，该传感器包含栅线25000条，实现栅距测量分辨力为3nm，达到了纳米级测量。该方法抗干扰能力强，适合在生产现场应用。

循环荷载作用下扣件钢轨纵向累积位移试验研究

为研究并模拟列车频繁制动作用导致的钢轨累积位移现象,以弹条Ⅲ型分开式扣件作为试验对象,对钢轨进行长期重复拉力加载,并通过数据采集软件采集拉力及钢轨位移数据,得到扣件纵向阻力与钢轨残余变形规律,获得在未超过扣件最大阻力的单向循环荷载加载下,钢轨纵向累积位移与加载循环次数的关系。研究结果表明:钢轨纵向累积位移随循环次数的增加而增大,在经过大量重复加载后残余位移增长速率有所减小,但位移值有进一步增大的趋势。对于弹条Ⅲ型分开式扣件,钢轨纵向残余位移f(x)和循环次数x间的函数关系近似满足幂函数形式:f(x)=0.01758x^(0.2332),且拟合度较高(R^(2)=0.9351)。该拟合公式具有一定的可信度,可以用于预测获得不同重复荷载作用后钢轨纵向累积位移值。经过大量纵向荷载重复作用后,扣件纵向刚度、扣件最大纵向阻力和扣件滑移阻力会有所增大,扣件弹塑性界限位移将会有所减小。研究成果可用于预测多次加卸载之后钢轨累积残余位移值,为相关线路设计与养护维修提供借鉴,同时也可为扣件本构关系的改进提供试验依据。同时可将钢轨残余位移预测值和扣件纵向刚度结合后计算出加载时钢轨最大纵向位移,通过对比不同地段钢轨最大纵向位移的限值,可以判断多次重复荷载后加载瞬间钢轨纵向位移是否超限。

锚固岩质边坡震后位移实时动态Newmark滑块位移法

Newmark滑块位移法在计算锚固岩质边坡震后位移时,一般假设边坡屈服加速度系数为定值,没有考虑在地震时程中因滑块下滑引起的锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响。基于拟静力模型,针对典型锚固岩质边坡,考虑锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响,推导出锚固岩质边坡在地震作用下锚索实时轴力、边坡实时屈服加速度系数和震后位移计算公式,提出了锚固岩质边坡震后位移计算的实时动态Newmark滑块位移法。结合算例分析表明:随着滑块位移的增加,锚索实时轴力和边坡实时屈服加速度系数会相应增大;实时动态Newmark滑块位移法较传统Newmark滑块位移法计算的震后位移要偏小,且两者之间的差异会随着边坡整体稳定性的提高而逐渐减小。实时动态Newmark滑块位移法弥补了传统Newmark滑块位移法未考虑锚索轴力实时动态变化影响的不足,可为地震作用下锚固岩质边坡稳定性分析提供参考。

基于一元线性回归模型八字门滑坡累积位移预测

我国滑坡灾害发生频繁,但滑坡的变形预测预报一直是难题,因此每年都因滑坡的变形破坏导致重大的人员伤亡和财产损失。以三峡库区八字门滑坡为研究对象,基于十多年的监测数据分析,研究分析了该滑坡的变形特征:八字门滑坡变形的主要影响因素为降雨和库水位下降,并且累积位移曲线具有“阶跃型”的变形特征。当外界因素去除或者减小的情况下,累积位移-时间曲线将变得平稳。根据此特性,选取每年变形曲线“阶跃段”(6~8月份)的监测数据,以累积位移为目标函数,基于一元线性回归模型,对八字门滑坡2004年到2017年同期的滑坡监测数据进行分析。结果表明:一元线性回归模型能够很好地模拟八字门滑坡“阶跃段”的变形过程,此变形阶段累积位移与时间呈线性关系,直线斜率基本相同。根据此线性关系,对滑坡的累积位移进行了预测,结果表明与实际监测数据相比较,预测误差在±5 mm以内,相对误差在1%以下,精度可以满足滑坡监测预警要求,可以为八字门滑坡的防治工作提供参考。

基于Newmark滑块位移法的岸坡地震稳定性简易分析方法

国外码头抗震设计规范普遍采用地震永久变形分析岸坡稳定性,而地震永久变形一般是由基于Newmark滑块位移法确立的经验公式或图表计算得到的,但我国水运工程抗震设计规范并无类似方法。为此采用Newmark滑块位移法对3 600条拟合于我国水运工程抗震设计规范反应谱的人工地震波进行分析,确定了滑块位移的统计特征和分布。由此提出了一种简易分析方法,并通过一个实际码头岸坡案例说明了方法的实施过程。研究结果表明:1)基于Newmark滑块位移法确定的永久变形均值是岸坡屈服加速度的函数,其变异系数是屈服加速度和峰值地面加速度比值的函数,且永久变形服从对数正态分布;2)可将表达式计算得到的永久变形均值同规定的限值进行直接对比来分析岸坡稳定性,也可通过计算一定保证率下的变形来分析。

干湿循环及水平循环荷载下的码头群桩侧向累积位移

为了揭示干湿循环及水平循环荷载作用下码头群桩累积侧向位移分布特征,基于水平循环受荷的刚度衰减模型和土体抗剪强度干湿循环弱化模型,通过ABAQUS进行二次开发实现了土体刚度衰减和土体抗剪强度干湿循环弱化,并依托三峡库区某在役货运码头,建立了码头群桩-岸坡相互作用三维数值模型。通过数值结果系统分析了三峡库区在干湿循环及水平循环荷载作用下码头群桩桩顶及桩身累积侧向位移。研究表明:干湿循环和水平循环荷载产生的循环效应集中在循环周期的前面阶段;存在临界水平循环荷载比,当水平循环荷载比小于临界值时,累积位移随着循环次数的增加而逐渐增大,在加载后期桩基侧向位移趋于稳定;当水平循环荷载比大于临界值时,累积位移随循环次数的增加而不断增大,在加载后期仍有不断增加的趋势,当桩基设计从控制变形考虑时,建议将水平循环荷载比控制在0.5以内;干湿循环后在水平循环荷载作用下,桩侧累积位移有明显增大的趋势;最后,根据数值计算结果,提出了干湿循环后水平循环荷载作用下群桩桩顶侧向累积位移预测模型,可供工程实践参考。

基于Newmark滑块原理的抗滑桩加固三维土坡的地震位移分析方法

提出一种基于Newmark滑块原理的抗滑桩加固三维平台土坡地震位移方法。基于极限分析原理,并采用"牛角型"破坏机制推导出抗滑桩加固三维平台土坡屈服加速度系数k_c的显性表达式。经参数分析,探究各因素对k_c的影响规律。结果表明:与单台阶相比,三维平台土坡更趋于稳定。由力矩平衡方程求出抗滑桩加固三维平台土坡滑动破坏时的转动角加速度,对其二次积分求出抗滑桩加固三维平台土坡的震后位移。结合工程实例探究地震对抗滑桩加固三维平台土坡地震位移的影响,并给出相应的工程建议。对抗滑桩加固三维平台土坡各影响因素进行敏感性分析,求出各影响因素对抗滑桩加固三维平台土坡稳定性的敏感性顺序,为抗滑桩加固三维平台土坡的抗震设计提供参考。

基于累积绝对位移值的震级估算方法

快速准确地估算震级是地震预警成败的关键。初至地震波引起的地表变形可以反应出震级的大小,然而目前的震级估算方法并没有充分利用地表变形的过程信息,震级估算效果仍有改进的空间。为此,提出一种基于初始地表变形的累积绝对位移值(CAD)估算震级的方法。CAD是对加速度记录进行两次积分后,取绝对值求累积得到的。利用日本Kiban-Kyoshin Net(KiK-Net)的大量地震记录对CAD的震级估算效果进行验证,包括初至3 s P波时的震级估算和随初至地震波时长增加的震级持续估算两种验证情况,并与当前普遍采用的峰值位移(P_(d))方法进行对比,结果表明,在2种情况下,CAD与震级的相关性和估算震级的准确性均明显优于P_(d)。实际震例也进一步验证了CAD实际应用的可行性。在地震预警系统中,采用CAD代替P_(d)可以获得更好的震级估算效果。

基于Newmark滑块位移法的堆积体边坡稳定性分析

针对堆积体边坡稳定问题,基于摩擦滑移结构的抗震机理,在动力时程响应分析时考虑土体抗剪强度在地震过程中的波动效应,在动强度的基础上将拟静力极限平衡分析与地震动力反应相结合,进而利用Newmark滑块位移法得到位移增量和累计滑动位移。计算结果表明,塑性滑动在滑动方向上的累计滑移量更符合实际工程。并根据地震Newmark位移与临界加速度两者之间存在较好的相关性,判别地震滑坡的危险度。