基于不同评价单元的三峡库区滑坡易发性对比——以重庆市云阳县为例

为探究不同评价单元对区域滑坡易发性评估的影响,基于网格单元与斜坡单元对三峡库区典型县域重庆市云阳县开展了滑坡易发性研究。首先选取高程、坡度、曲率等22个评价因子,根据研究区988个历史滑坡数据,通过30 m×30 m的栅格数据提取斜坡单元,并基于网格单元及斜坡单元分别建立22个滑坡影响因子地理空间数据库;然后利用随机森林与贝叶斯优化算法来构建滑坡易发性模型,对研究区滑坡进行易发性评估;最后结合ROC(受试者工作特征)曲线与混淆矩阵结果检验评价单元的易发性模型预测精度。结果表明:易发性评估的结果可划分为低、较低、中、较高、高5个等级;基于网格单元的滑坡易发性模型中,高程、与道路距离、坡度这3个因子对滑坡发生的贡献率大,基于斜坡单元的模型中,I_(NDV)(归一化植被指数)、剖面曲率、平面曲率这3个因子对滑坡发生的贡献率大,并且2个模型的滑坡密度均随着滑坡易发性等级的升高而变大;与网格单元相比,斜坡单元能更好地解释地形间的联系,以斜坡单元(AUC=0.744)为最小评价单元的滑坡易发性模型比网格单元(AUC=0.714)精度更高。

基于VR和BIM技术的场景沉浸式土木工程施工课程建设

VR和BIM技术中融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支,因其良好的交互性被广泛应用于多个领域。通过VR和BIM技术创建与现实类似的环境,增强学生的切身感受,提高学生的学习兴趣,能够为土木工程施工教学提供一种新方法。文章总结了土木工程施工课程教学面临的困难,结合实际工程给出了教学案例,对基于VR和BIM技术的场景沉浸式土木工程施工课程进行了探索和实践。

岩土工程专业研究生课程教学中的“学―研”创新模式探索

就岩土工程专业而言,构建以多元协同平台及项目为载体的研究生“学―研”教学创新模式亟待解决。文章分析了该专业研究生课程教学存在的问题,阐明师“教”生“学”的师生关系到师生共研的合作关系实现教学相长的关键。研究多元化教学模式、与前沿并进的课程内容部署及“学―研”理论的课程实践等相互融合的教学设计,探索研究生从“学”到“研”的角色转换、自主探究的模仿创新实践及教学策略。由此,在“导―学―研”的框架下有效提升岩土工程专业研究生的创新实践能力。

基于变形影响的基坑邻近建筑保护措施研究

城市土地资源的紧张促进了城市地下空间的开发,同时,大量的基坑工程紧邻既有建构筑物,为工程建设带来极大的挑战。随着深基坑的设计理念由“强度控制”转变为“变形控制”,周围既有建筑的保护成为基坑工程中的重点问题。为确保深基坑邻近建筑的安全,综合大量文献资料,总结了深基坑施工引起的建筑变形特征、来源、影响因素和预测方法,基于建筑变形影响因素对目前建筑保护的主要措施和手段进行了分析整理,探讨了各项措施的适应性,结合基坑工程的勘察、建筑保护方案设计、基坑工程施工和信息化施工监测提出了基坑邻近建筑保护综合体系,以期为相关工程和研究提供参考与建议。

基于行波理论的桁架结构传感器优化布设方法研究

针对桁架结构传感器优化布设问题,根据行波在桁架结构中的传播特性,以损伤敏感程度最大化为目标,引用图论,并结合行波动力学,提出基于行波的传感器优化布设方法。将桁架的杆件、节点与图论的边、节点建立映射关系,对图论中的广度搜索法进行改进,以考虑行波在桁架结构中沿节点散射和反射的特点,获得行波在桁架结构中的传播路径。通过行波动力学分析,计算各类节点连接形式的行波传递系数,进而与传播路径相结合求得相同时间内所有节点对行波所致振动的敏感系数。基于敏感系数求取敏感总值矩阵,找出对各杆件最为敏感的激励点和传感器布置点。仿真模型和实验桁架结果表明,所提方法所得传感器布置位置对损伤最为敏感,为大型桁架结构传感器优化布设提供了新的方法支撑。

考虑流体相变效应的粗糙裂隙非线性渗流换热机理

三维粗糙裂隙渗流换热机理的研究,对提升地下热储层的热提取率意义重大。当前,热开采过程中的多场耦合问题已取得了丰富的成果,但热开采过程中流体的相变作用对裂隙渗流特性及传热变化的影响却鲜有涉及。为剖析流体相变作用下的非线性渗流换热机理,以三维粗糙裂隙为研究对象,基于Fluent软件建立单相与多相流-热耦合模型,对比是否考虑相变作用的不同入口流速、入口温度和壁面温度时的局部换热系数分布特征。结果表明未考虑相变作用时,壁面局部粗糙程度控制局部换热系数的分布特征;基于Forchheimer公式,得知流体传热过程中非线性渗流特性显著。考虑相变作用后,流体呈现类似剪切稀释流体的特征,而气相体积分数则对系统换热过程起主导作用。因此,考虑流体的相变效应可以更准确地揭示热开采过程中的渗流特征和热提取效率的演化机理。

高温下焊接Q960钢H形截面柱局部稳定设计方法

为考察焊接Q960钢H形截面轴心受压柱局部稳定性能,采用ABAQUS软件建立有限元模型,经试验数据验证后,分析翼缘宽厚比、腹板高厚比、构件温度、构件长细比、初始几何缺陷和残余应力等参数对焊接Q960钢H形截面轴心受压柱局部屈曲强度的影响。研究表明,轴心受压柱的局部屈曲承载力主要与截面尺寸及构件温度有关。采用多国规范对试验试件的局部屈曲承载力进行计算,发现现有规范的设计方法不适用于高温下焊接Q960钢H形截面轴心受压柱局部屈曲承载力的计算。根据有限元分析结果提出焊接Q960钢H形截面轴心受压柱局部屈曲设计方法,与试验数据和有限元分析结果的对比表明所提方法能较准确地计算焊接Q960钢H形截面轴心受压柱不同温度下的局部屈曲承载力。

基于主动学习Kriging模型的改进一次可靠度方法

结构可靠度分析的一次可靠度方法在每一迭代中均涉及迭代点的函数值及梯度值计算,但后续迭代过程不能充分利用前期迭代过程中迭代点的计算结果,因此计算效率有待于进一步提升。考虑到迭代后期迭代点在局部区域内波动,若以已有迭代结果为基础建立代理模型进行迭代后期迭代点的函数值及梯度值计算将有助于改善一次可靠度方法的计算效率。为此,该文在将一次可靠度方法的迭代过程分为全局搜索阶段与局部搜索阶段的基础上,针对两个阶段分别采用不同的计算策略,即全局搜索阶段沿用已有一次可靠度方法的迭代过程,在局部搜索阶段则基于全局搜索阶段的迭代结果建立Kriging模型,并引入可评估Kriging模型在迭代点处精度的学习函数,实现局部搜索阶段迭代点的高效率计算,从而提出了具有更高计算效率的改进一次可靠度方法。数值算例和工程算例的计算结果表明建议方法在保持精度不变的情况下,可显著提高一次可靠度方法的计算效率。

冷弯薄壁型钢四肢箱形拼合截面柱受压承载能力设计方法

冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱是一种常见拼合柱,主要用于多层冷弯薄壁型钢结构建筑承受集中荷载。对其极限承载力,已有大量试验研究,但仍缺少可靠的设计方法,不便于工程应用。该文基于已有的试验研究成果,建立了相应的数值分析模型,并对模型进行验证。在验证后的数值模型上进行参数分析,分析了具有不同尺寸和构造的冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱承载能力。基于数值法和能量法分别计算拼合截面柱的局部屈曲和整体屈曲弹性临界荷载,并将该临界荷载与美国规范中的直接强度法相结合,提出其极限承载力计算方法。研究结果表明,该文提出的修正方法相较于美国规范中的计算公式精度更高,也偏于安全。

基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值预测方法

输电塔中长细比较大的钢管构件容易发生低风速下的涡激振动,鉴于传统风洞试验和数值模拟研究方法存在的成本高、周期长的局限,该文提出了一种基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值高效预测方法。为获取训练模型所需的数据集,发展了适用于任意插板形式、几何尺寸的钢管构件涡激振动响应分析方法;结合多种神经网络模型(BPNN、PSO-BPNN、RBFNN、GRNN)以及性能评价指标,建立了基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值预测方法;通过算例对某C型插板和十字型插板钢管构件涡激振动幅值进行了预测。研究表明:通过与试验结果的对比,验证了该文输电塔钢管构件涡激振动响应分析方法的准确性,对于C型和十字型插板钢管构件VIV幅值的相对误差分别为3.84%和5.87%,利用该方法可为神经网络模型提供可靠样本;通过7折10次交叉验证优化超参数后的4种神经网络模型,均表现出较好的预测精度;相比之下,GRNN在C型插板和十字型插板钢管构件算例中均呈现出最佳的泛化能力,其R2值分别为0.989和0.992;采用GRNN方法可以较好地预测C型和十字型插板钢管构件在不同质量阻尼比参数下的VIV幅值,且在计算效率上相比于CFD方法具有明显的优势。

城市曲艺空间的时空演进特征及影响因素研究——以天津市中心城区为例

天津市曲艺文化发展百年,积累浓厚社会氛围与丰富历史数据。目前曲艺研究多聚焦宏观描述,对空间分布特征及形成机理的量化研究相对缺乏。基于曲艺发展史料与POI数据,通过曲艺演出空间今昔分布格局对比及影响因素分析,探究高适宜性评分区域的性格,最终揭示分布规律。研究发现:①天津市曲艺演出空间的发源、衰败、转移等过程,与老城厢、劝业场等区域的特定城市建设史息息相关。②在历史演变与当代格局中,曲艺演出空间分布均表现出与商业区域的强关联性。③不同的文化区域及业态类型孕育了不同特征的曲艺空间及表演类型。研究揭示了曲艺演出空间与历史、社会、物质环境之间的复杂关联,也为文化空间的规划响应和文化产业布局提供了参考。

紊流随机风场下多相多分裂覆冰输电导线舞动的相间闪络概率评估

针对覆冰输电导线在紊流随机风场中舞动的相间闪络问题,提出了一种多相多分裂覆冰导线舞动的相间闪络概率评估方法。首先,通过生成覆冰导线在紊流随机风场中舞动时的随机风荷载,结合多相多分裂覆冰输电导线有限元模型对紊流随机风场中的导线舞动响应进行模拟;其次,通过等价极值分布法构建了多相多分裂覆冰输电导线舞动时的相间闪络失效准则,基于概率密度演化法发展了一种多相多分裂覆冰导线在紊流随机风场中发生非同步舞动的相间闪络概率评估框架;最后,对某单跨三相四分裂覆冰输电导线算例进行分析。结果表明:1)不同相对位置的覆冰导线相间闪络概率评估结果差异明显,并且相较稳态风场情况,紊流随机风场作用下的各相导线相间闪络概率密度曲线峰值位置左移,峰值存在明显的降低;2)随着紊流度的增加,各相覆冰导线在紊流随机风场中舞动时更易发生相间闪络;3)该跨覆冰导线的相间闪络概率随平均风速的增加呈现先升后降的变化趋势,不同初始风攻角工况的各相导线相间闪络概率差异明显。

基于地质雷达的隧道综合超前预报技术

以地质雷达为超前预报的主要手段,结合TGP206地震反射波法和工程地质调查法,针对某特长隧道开展综合超前地质预报。通过时域有限差分(FDTD)法,得到了掌子面前方典型不良地质体正演模拟合成图,以此作为地质雷达实际探测图像解译的基础;采用TGP206超前地质预报系统对掌子面前方100 m范围内进行长距离预报,在接近不良地质体时,用地质雷达对掌子面前方20~30 m范围进行更精确的短距离预报;将该法应用于实际工程断层破碎带和富水带的预报中,预报结果较为准确,有效指导了隧道的安全施工,该综合超前地质预报方法可为同类工程提供借鉴。

基于CT技术的套筒灌浆连接件检测方法研究

钢筋套筒灌浆连接技术主要应用于装配式建筑中梁、柱、剪力墙等截面钢筋的连接,该连接的可靠性是保证装配式施工连接质量和结构整体安全性能的关键,因此,对钢筋套筒灌浆连接件的质量检测尤其重要。通过制作包括钢筋偏位和灌浆料混有泡沫颗粒杂质缺陷的钢筋套筒灌浆连接试件,使用工业CT对其检测。结果表明CT检测能确定灌浆料中缺陷的位置,定量分析缺陷尺寸、面积和体积的分布规律,确定试件的密实状况以及判定钢筋是否偏位。另外,对试件进行超声波检测和切割检测,并与CT检测结果对比,证明将工业CT用于装配式建筑中钢筋套筒灌浆连接件的缺陷检测是有效的。

复杂山地环境下脉动风速谱研究

进行了8种坡度下单个三维山体的模型风洞试验,讨论了山体各位置脉动风速谱的变化规律,以及坡度对脉动风速谱的影响.结果表明:背风面山脚0.8 h高度以下位置,脉动风速功率谱与来流风速谱相比,功率谱峰值明显增大,峰值频率向高频移动,单峰特征明显,频带变窄.除此以外的背风面其他位置、迎风面以及山顶位置的脉动风速功率谱与来流风速谱基本一致.提出了山体背风面脉动风速能量由来流湍流能量和山体尾流涡旋能量构成的思想,将来流脉动风速谱与涡旋谱进行分离,并根据试验数据拟合,提出了保守的涡旋谱的计算公式.根据不同坡度山体的试验,得出了0.5为涡旋产生与否的临界坡度.

西藏扎墨公路嘎隆拉隧道岩爆倾向性实验研究

岩爆是高地应力山区硬岩隧道施工主要地质灾害之一,岩爆倾向性分析是研究、预测岩爆的主要方法。西藏扎(木)墨(脱)公路嘎隆拉隧道埋深大,地应力高,岩性主要为花岗岩,发生岩爆的可能性大。结合嘎隆拉隧道工程实践,在隧道钻取了岩芯试样,进行了岩石单轴压缩实验、单轴压缩加载和卸载实验以及Kaiser效应声发射实验,开展了岩爆倾向性研究。实验结果表明,岩石冲击性能指标WCF(峰值荷载以前的能量积累与峰后的能量耗散之间的比值)皆>3.0,大多数试样的弹性变形能指数WET(全应力—应变曲线峰值前区卸载曲线下面的面积与加卸载曲线之间的面积之比)>2.5,岩石具有强岩爆倾向;岩石声发射(AE)撞击数累计数-时间曲线特征属于第III类,当应力接近峰值时声发射突然迅速增大,岩石很快发生突然而猛烈的破坏,其岩爆倾向性强。隧道施工实践表明,在研究区段有岩爆现象发生,但由于地下水较发育,定为弱岩爆现象。岩爆倾向性研究为嘎隆啦隧道安全施工和支护设计优化提供了信息,也为西藏复杂地质条件下类似工程建设提供一定的借鉴。

重庆红砂岩单轴直接拉伸特性试验研究

为探讨重庆市分布较为广泛的红砂岩直接拉伸力学特性,了解其直接拉伸的变形破坏规律,本文设计研制了岩石直接拉伸试验装置,并详细介绍了该装置的工作原理及其使用范围。利用该装置进行了红砂岩的直接拉伸特性试验,从抗拉强度、杨氏模量、泊松比等指标与压缩情况下的比较以及红砂岩拉伸变形破坏规律等方面对其直接拉伸力学特性进行了分析,获得了该砂岩的直接拉伸力学特性参数。研究结果对分析评价受拉伸区控制的大型岩土工程的稳定性具有重要的参考意义。

新型编织式金属阻尼器减震性能研究

本文提出一种编织式金属阻尼器,并通过数值模拟和试验研究相结合的方法展开系统的研究。本文首先进行了有限元模拟和拟静力试验,得到了该阻尼器的力-位移曲线,结果表明本阻尼器的疲劳性能好,但滞回曲线有一定的捏缩现象。然后运用ANSYS对其设计参数进行了优化,结果发现改用梭形截面杆后,阻尼器出力和滞回性能大幅提高。最后采用Bouc-Wen模型建立了阻尼器的恢复力模型,运用SAP2000软件对安装此阻尼器前后10层平面框架进行弹塑性时程分析,结果表明,安装该阻尼器后结构的层间位移、层剪力和顶点位移大幅降低,从而验证了其耗能性能。

重庆市森林火灾时空分布特征分析

为了给森林防火提供科学的指导,使森林防火具有针对性,达到减少火灾损失之目的,本研究利用重庆市2000—2010年679例有年、月、日记录(其中654及602起分别有开始及结束时段记录)、527例有经纬度记录的森林火灾资料,分析了重庆市森林火灾的时、空特征。结果表明:(1)2000—2010年每年平均发生林火61.7次,有干旱的年份林火发生次数增多。(2)春季林火发生次数最多,秋季最少,冬、夏分居第2、第3。(3)林火主要发生在2—4月、8月,11、12月极少发生。(4)林火开始及结束的时段主要发生在9—20时之间,21时—次日8时林火发生的几率较低。(5)大多数林火持续的时间不长,林火持续时间与出现次数遵循负指数分布。(6)林火的空间分布与地形存在一定的关系,在地势较高的地区,林火多分布于相对地势较低的山麓地带,在地势较低的地区林火多分布于相对地势较高的山脊地带。(7)按林火发生次数的多少将其区划,分成林火的极易发生区、多发区、一般区、少发区、偶发区及无林火区6个等级。

高校校园地下空间开发利用策略及案例分析

高等教育的快速发展导致高校可开发用地日益紧张,师生住宿、生活空间资源短缺,地下空间的开发利用逐渐成为高校建设的重中之重。本文通过阐明高校地下空间发展动因,整理地下空间类型及开发模式,梳理国内外高校地下空间特点,并以西南地区某高校为例具体分析,进而预测高校校园地下空间开发趋势。研究表明:高校地下空间开发需要注重时代延续、强调景观协同,在进行具体设计时强化单体地下空间职能、提高空间纵深,打造具有“学习生活交往”复合职能的地下综合体,设计时加强多点联通,兼顾整体协同,将高校校园地下空间作为一个建设整体进行规划设计,同时注重地下空间开发中的动静交通结合,打造智能化的地下空间,才能构建集约化、高质量的高校校园地下空间。