降雨条件下湖南省红层地区浅层土坡失稳机理研究

红层是典型的“易滑地层”,在降雨条件下很容易发生浅层土质滑坡,因此研究红层地区浅层土质边坡在降雨条件下的稳定性十分重要。本研究以湖南省红层区浅层土质边坡为例,采用修正Green-Ampt入渗模型,对不同坡度、降雨强度、饱和渗透系数和初始含水率条件下的红层地区浅层土质边坡的稳定性进行研究,分析得到了各因素对边坡稳定性的影响规律。边坡坡度<45°时,安全系数随坡度增大而减小,边坡坡度>60°时,安全系数随坡度增大而增大;湿润锋随降雨强度的变化不明显,安全系数随降雨强度的增加变化不明显;随着饱和渗透系数的增加,湿润锋深度增加,边坡安全系数减小;安全系数随初始含水率的增加而减小。研究结果可为红层地区边坡防护工程提供一定的理论依据和实践指导。

ISSMGE虚拟大学引入地质工程专业留学生课堂辅助教学的可行性分析与实践研究

线上教学是疫情防控期间的主要教学方式。对于留学生而言,传统的采用钉钉、腾讯课堂等线上教学方法存在着语言不同、互动性不足、对网络设备等相关软硬件配套设施要求较高和时差等问题,导致高质量地完成特殊时期的留学研究生教学任务面临较大的挑战。因此,本文提出了一种基于ISSMGE虚拟大学的课堂辅助教学体系,包括一种基础知识自行学习+重难点知识线上讲解的教学模式和过程性评价+总结性评价的多元化考核方式。以中南大学地质工程系留学研究生教学为例,结合相关具体课程对提出的教学体系进行实践教学。教学结果表明,所提出的教学新体系能够很好地克服传统线上教学方法的局限性,不仅提高了知识传授的效率和质量,也丰富了地质工程专业留学生教学内容,可为同类或相近专业特殊时期的教学工作提供有效参考。

基于机器学习的长沙市滑坡灾害快速风险评价

提出采用随机森林(RF)和极限梯度提升(XGboost)模型对长沙市滑坡灾害进行快速危险性评价,并利用频率比法对评价结果进行检验和校准。基于层次分析法构建易损性快速评价体系并进行易损性评价。最后,采用数值分级方法集成危险性和易损性评价结果实现快速风险评价。结果表明,RF模型与XGBoost模型性能相近,但经频率比法校正后的XGBoost模型危险性评价结果更加合理;易损性评价中人口密度的权重值最大,高易损区多集中于市区、交通干线等区域。长沙市风险区划结果中较高风险、高风险区域占整个研究区面积的4.6%,主要集中在沟谷、城镇和交通干线等区域。

马来半岛Sokor地区Taba金矿地质特征及控矿因素

Taba金矿是近年马来半岛Sokor地区新发现的一小型金矿床,矿体产于二叠-三叠系火山-沉积岩系中,严格受近南北向断裂构造控制,普遍发育硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化等围岩蚀变。描述了该矿床地质特征,总结了其主要控矿因素及矿化富集规律,并探讨了矿床成因。

自然电位法在海洋矿产勘探中的理论、正反演计算及应用进展

自然电位法是一种被动地球物理勘探方法,其通过在地表、井中或(海)水中测量由电化学、电动和热电机制引发的自然电位异常进而开展相关勘探工作。自然电位法与地下水流及(电)化学梯度有直接关联,已在矿产勘探、环境调查以及水文地球物理问题中受到越来越多的关注和应用。本文主要回顾自然电位法在矿产勘探领域的源机制、数值模拟和反演解释理论,以及该方法在矿产勘探中的应用。同时,总结3个海底硫化物矿床勘探案例,以说明自然电位法在海洋矿产勘探中的特点及应用效果。本研究对探讨自然电位法在深海找矿中的应用具有重要意义。

基于Revit的基坑工程外族创建及BIM模型设计

目前,大多数BIM软件缺乏基坑支护工程设计相关族类,致使设计人员难以高效创建复杂的基坑工程BIM模型。本文基于Revit软件,采用参数化建模方法,依据构件标准化命名规则,设计开发了基坑工程中常用的支护族库,提出一套基坑工程各阶段模型构建及施工过程模拟方案。以长沙市某实际基坑项目为例,采用本文开发的外族创建基坑支护模型,验证了建模方案的可行性,最后基于Fuzor软件实现了该实际基坑施工过程的仿真模拟。结果表明,利用本文研究开发的基坑工程相关Revit外族体系,BIM技术可以更好地应用于基坑工程,从而为设计人员在基坑工程中应用BIM技术提供技术便利。

煤矿CSAMT数据的广域电磁法处理

某煤矿采用V8多功能电法仪开展CSAMT探测试验,由于研究区内电磁干扰严重,得出的卡尼亚视电阻率质量较低。为了提高视电阻率数据的质量及其利用率,尝试采用广域电磁法进行CSAMT数据的处理,分别应用单分量电场法、比值法(电场和磁场相比)计算广域视电阻率。结果表明:由于V8施工时不采集场源发射电流,单分量电场法计算结果误差较大;比值法的计算结果在高频段与卡尼亚视电阻率一致,但在低频段优于卡尼亚视电阻率,与实际地电情况更吻合;比值法广域视电阻率的反演结果准确地揭示了矿区含煤地层和奥陶系灰岩的界面,地层解释结果与钻探结果一致,验证了广域电磁法在煤矿CSAMT数据处理中的可行性和有效性。研究成果为其他矿产资源的CSAMT数据处理提供参考。

天然和暴雨条件下的物质点滑坡变形机制分析

为准确评估边坡失稳后对滑动路径上建筑物及人们生命财产的威胁程度,本文以郴州某滑坡为例,利用物质点法,分别模拟了天然和暴雨两种工况下该边坡在开挖后的大变形破坏机制,并计算了其滑动距离,并将结果与传统有限元分析进行了对比。结果表明:(1)开挖前,该边坡在天然工况下处于基本稳定状态,在暴雨工况下处于失稳状态,而开挖后,该边坡在两种工况下都处于失稳状态;(2)开挖后该滑坡的滑动距离显著增大,在天然工况和暴雨工况下的滑动距离分别为20.11和24.12 m;(3)对比稳定性分析和大变形分析结果可知,开挖和降雨是该边坡失稳的两种主要因素,计算边坡失稳后的滑动距离可为评估其对滑动路径上建筑物的威胁程度提供理论参考,对提高边坡安全性防护有重要意义。

基于改进极限学习机模型的岩质边坡稳定性评价与参数反演

岩质边坡的稳定性评价与参数确定是岩土工程领域的经典难题。基于大数据智能计算的优点,提出了一种结合变量遗忘因子的正则化在线序列极限学习机模型(FOS-ELM)的岩质边坡稳定性评价和参数确定方法。根据收集的1235例岩质边坡的几何力学与Hoek-Brown模型参数,应用贝叶斯信息准则(BIC)优选基于岩体强度指标(GSI)、扰动因子(D)、岩石材料常数(mi)、单轴抗压强度(σci)、岩体重度(γ)、坡高(H)、坡角(β)的最优输入组合预测边坡稳定安全系数(F),并建立7个模型对最优输入组合进行评价,论证模型的预测精度,结果表明全参数输入组合精度最高,但输入参数并不是越多越好。同经典的极限学习机模型(ELM)相比,该模型具有预测精度高、预测速度快、后期增加边坡数据无须重新训练等优点。并采用不同赋值的全参数输入模型(FOS-ELM-M7)建立边坡参数反演模型,结果表明该模型对边坡单参数和双参数的反演计算速度快、精度高,为获取岩体边坡参数提供了一种快捷的新方法。

基于Revit的基坑工程造价计算插件开发与应用研究

针对目前Revit软件对基坑工程造价计算功能的缺失,提出将基坑工程建筑信息模型(BIM)全过程构件族类化,并利用Revit API二次开发技术实现基坑工程造价自动化计算。首先,利用Revit平台建立基坑工程BIM模型构建族类库,实现基坑工程支护结构族类参数化;然后,对基坑工程造价计算流程进行分析,利用Revit API二次开发技术自动获取基坑工程项目BIM模型中各类构件参数,并结合基坑工程造价计算公式,实现实际工程量计算、定额套用、数据的显示与输出等功能;最后,以长沙市某基坑工程为例,开展实际工程项目的自动化造价计算,验证上述基于Revit的基坑工程造价计算插件的可行性。结果表明,本文开发的Revit造价计算插件可以基于导入的基坑工程BIM模型实现自动化造价计算,且与人工计算结果吻合良好。这一技术的实现,弥补了Revit软件在基坑工程造价计算以及基坑工程造价方面功能的不足,提高设计人员的工作效率,为进一步扩展BIM技术在基坑工程中的应用打下良好基础。

基于克里金代理模型与子集模拟的边坡高效可靠度分析

作为一种高效且准确的代理模型,克里金方法近年来被广泛用于边坡高效可靠度分析。然而,传统方法一般直接将克里金模型与蒙特卡洛模拟耦合进行可靠度分析,导致其在高维小失效概率的边坡可靠度计算中容易出现内存占用过大甚至溢出而无法求解的问题。为此,提出一种基于克里金代理模型的子集模拟方法,以高效解决小概率水平的边坡可靠度分析问题。该方法首先采用一定数量的样本校准克里金模型并进行精度验证,然后基于构建的模型开展子集模拟边坡可靠度计算。最后,采用一个单层粘性土坡与一个工程实例土坡验证所提方法的有效性,并研究回归模型、相关函数模型以及训练样本对该方法精度的影响。结果表明:(1)该方法可以有效计算边坡的失效概率,并且比传统方法更高效;(2)构建克里金模型时,采用10倍随机变量数的训练样本即可得到满足计算精度需求的模型,而额外增加训练样本对计算结果影响较小。

横向各向同性介质水平地应力诱导的正交各向异性地震响应特征研究

沉积地层普遍具有VTI(具有垂直对称轴的横向各向同性)特征,然而在水平地应力的影响下,沉积地层中的裂缝往往会产生各向异性闭合,进而导致水平地应力作用下VTI介质呈现出明显的正交各向异性特征,并影响地震波的传播特征.已有研究重点关注各向同性背景介质在应力作用下引起的弹性波速度各向异性,而未考虑VTI背景介质对于水平地应力诱导各向异性和地震波传播响应特征的影响.针对上述问题,本文首先通过非线性声弹理论建立了水平地应力作用下VTI介质的有效弹性刚度张量,再分别通过波动方程和散射理论建立了水平地应力作用下VTI介质的精确与线性化近似的地震纵波反射系数方程,最后对比分析不同类型弹性反射界面处水平地应力诱导的正交各向异性地震响应特征.结果表明,线性化近似的地震反射响应特征在低于10MPa的小应力条件下与精确方程拟合良好,且诱导产生的方位相关正交各向异性能够准确表征VTI介质在水平地应力作用下的地震响应特征.本文的研究结果也为地应力的地震预测提供了一种新的理论方法和思路.

考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析

为揭示土体参数旋转各向异性空间变异性对边坡大变形特征的影响规律,将土体不排水抗剪强度参数模拟为旋转各向异性随机场,提出采用多重响应面法对随机场样本进行边坡稳定性安全系数高效求解和升序排列,进而使用随机物质点法按序模拟随机场样本的边坡大变形过程.以一饱和不排水粘土边坡为例,研究了旋转各向异性随机场的旋转角度β和弱主方向自相关长度θ2对边坡大变形特征和破坏模式的影响.结果表明:提出的基于多重响应面的随机物质点方法可以高效开展边坡大变形概率分析;β和θ2对边坡大变形特征和破坏模式均有显著影响;边坡大变形破坏的影响距离、滑动距离和滑动体积的平均值与标准差均随θ2的增加而增加;边坡大变形过程中可能产生4种破坏模式,其中深层滑动和渐进式滑动为该边坡模型的主要概率失稳模式.因此,提出的方法为边坡大变形概率分析提供了一条有效途径,考虑参数旋转各向异性空间变异性的边坡大变形概率分析对准确评估边坡失稳风险具有一定的理论参考意义.