突变理论在地质力学模型试验失稳判据中的应用

地质力学模型试验是研究高坝工程稳定安全性的重要方法之一,如何较准确的通过测试结果建立大坝失稳判据,判断坝与地基的失稳破坏过程,得到综合稳定安全系数,是地质力学模型试验的关键技术问题。本文由突变理论及其相关性质,选用较为成熟的尖点突变模型及其标准势函数公式,推导出相应的失稳突变判别式,建立基于尖点突变理论的失稳判据,并通过相关算例进行有限元分析,依据计算成果的变位—超载倍数关系,提出超载安全系数,并与有限元塑性区贯通、计算不收敛等失稳判据对比分析,印证尖点突变模型失稳判据的可靠性和适用性。再将其应用于丹巴水电站地质力学模型试验中,试验结果给出了闸坝在正常蓄水位和降强之后超载作用下的位移场,获得了闸坝的变形及分布特征、揭示了裂缝发展的全过程及其破坏机制,得到降强系数为 1.18,超载系数为 1.8～2.0,确定了闸坝整体稳定安全系数为 2.12～2.36。根据尖点突变理论,由试验测试成果建立相关失稳判据,据此提出破坏过程及综合稳定安全系数,并与常规地质力学模型试验分析成果进行对比,分析结果验证了基于地质力学模型试验测试成果的尖点突变模型失稳判据的合理性。     

突变理论及其在采矿工程中的应用

阐述了突变理论的概念、演变过程、基本原理,以及初等突变理论的基本突变类型,介绍了尖点突变模型的推导过程及相关性质,研究了尖点突变模型在煤矿底板突水预测和深部巷道围岩失稳突变分析中的应用.结果表明:突变理论的应用将会极大地提高解决非线形问题的能力.     

基于BP神经网络的深基坑围护变形预测

根据工程经验较全面地分析和总结了影响深基坑围护变形的主要因素,采用层次分析法建立了深基坑围护变形的评价指标体系,并列出评价体系的量化标准.选取杭州市钱江新城区域某深基坑工程作为实例,利用工程数据对建立的模型进行训练与验证,最终确定了48个网络模型以预测不同深度下围护结构深层土体的水平位移.最后,在另一深基坑工程中两个测斜孔不同工况下,利用建立的BP神经网络模型分别预测深基坑围护产生的深层土体水平位移,为工程安全建设提供依据.     

深基坑工程对周围环境影响的安全评价

本文基于模糊数学理论,建立深基坑施工对周围环境影响的模糊综合评判模型,对基坑工程的安全性进行评价。以基坑开挖过程中的监测资料为依据,运用模糊综合评价法对监测数据进行量化分析,给基坑周边环境评定综合安全等级。实践证明该方法能够较真实地反映深基坑的风险状况,减少主观判断带来的差异,使评价结果更加精确,为工程的顺利开展提供可靠的保证。     

条带煤柱的突变破坏失稳理论研究

条带开采煤柱的稳定与否是条带开采成败的关键．其破坏失稳是典型的偏离平衡态的非线性过程．应用突变理论建立了条带煤柱突变破坏失稳的尖点突变模型,导出了条带煤柱破坏失稳的充要条件表达式．并根据模型对条带煤柱破坏失稳的机理进行了分析,认为条带煤柱核区率≤11．92％时,满足了条带煤柱突变失稳的必要条件,存在突变破坏失稳的可能性．     

梁柱稳定性分析的尖点突变模型

应用突变理论建立了一端固定、另一端自由的梁柱失稳的尖点突变模型，借助数学方法，揭示了梁柱失稳过程中平衡的特性，给出梁柱的侧向位移与荷载之间的关系，得出若干有意义的结论。     

组合隔水层非线性失稳特征研究

在矿山压力和含水层水压的综合影响下,煤层底板隔水层将面临非线性失稳的危险.应用尖点突变理论研究组合隔水层失稳的非线性特征.将组合隔水层视为组合岩梁,建立其失稳的突变模型,探讨组合隔水层失稳的非线性规律,获得了组合隔水层失稳的充要条件.分析了矿山压力、水压和巷道跨度对组合隔水层失稳的影响规律,结果表明,随着矿山压力、水压和巷道跨度的增大,组合隔水层越容易失稳.研究结果对于底板突水的防治具有一定的指导意义.     

深裂纹弯曲试件裂纹扩展的突变模型

本文将数学突变理论应用于分析裂纹扩展的稳定性，建立了深裂纹弯曲试件裂纹扩展的尖点突变模型，给出了裂纹扩展失稳的新判据，从几何角度宏观描述了裂纹扩展的复杂过程。     

基坑土钉支护的突变分析

尝试着将系统科学中的突变理论引入到土钉支护的理论分析当中来,从传统的研究事物连续、光滑、不间断的变化转入到研究事物不连续变化的工作中来.研究中使用了突变理论中最常见的折叠型突变和尖点突变,分别对土钉支护体系中的土体和土钉与土体之间的粘结摩擦力进行分析,以势函数为响应变量,以基坑侧向位移为主要的控制变量,求解出了基坑发生突变时的临界位移,并通过临界位移,对开挖中的基坑进行安全性的评价.通过具体工程的分析,计算出了土钉支护体系发生突变的两种主要破坏方式的临界位移,对比两种临界位移,判断土钉支护体系的破坏形式.     

强降雨作用下浅层滑坡尖点突变模型研究

采用非线性科学突变理论和数理统计方法分析了浅层滑坡坡体位移与降雨量、边坡稳定系数和坡体饱水面积比的关系，并结合工程实例建立了在强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型，利用该模型分析了浅层滑坡突发失稳的破坏机理。研究结果表明，浅层滑坡坡体位移与降雨量的关系服从幂函数分布；边坡稳定系数与坡体饱水面积比的关系服从线性分布，边坡稳定系数随坡体饱水面积比的增大而减小；浅层滑坡一般是由强降雨触发的，强降雨是影响浅层滑坡稳定系数大小的最主要外部因素。建立的尖点突变模型揭示了浅层滑坡有时发生在强降雨过后的滞后原因。     

基坑开挖过程中地下水渗流数值模拟

地下水渗流会对基坑的安全构成威胁。本文基于深基坑工程实例,建立了三维基坑渗流模型。通过对邯郸市某建筑基坑开挖过程中渗流情况的数值模拟,分析了基坑分阶段开挖过程中基坑内外土体中孔隙水压力在时间和空间上的分布规律。分析结果表明基坑开挖过程中地下水由基坑外部向内部渗流,基坑内、外部形成主、被动压力区,对基坑内部稳定性不利。研究结论为深基坑的设计与支护提供理论指导。     

神经元网络在基坑工程变形预报中的应用研究

文中提出了基坑工程施工过程中地表沉降预测的人工神经网络分析方法,建立和编制了在各种条件下的基坑工程中均能类似地应用的预测网络模型和计算程序,并结合一具体工程实例进行了分析和程序应用,结果是令人满意的。     

盾构竖井基坑开挖有限元模拟与分析

虽然基坑工程的理论也相对比较完善,目前进坑工程正朝着超深基坑的方向发展,因此目前常用的经典土力学理论已经不能够满足现代基坑的发展要求。本文将结合实际工程的现场地质条件,通过有限元软件模拟施工并同理论计算值和实测值进行比较,已验证有限元模拟对于指导深基坑施工的现实意义。     

西安地铁运动公园站深基坑变形规律现场监测研究

以降低城市地铁车站深基坑开挖对周围环境影响,保障地铁工程施工安全为目的,该研究依托西安市地铁二号线运动公园车站深基坑施工,对施工过程中钢支撑轴力、桩身水平位移、基坑周围地表沉降进行了现场监测,分析了工程开挖前后一段时期内基坑变形规律.研究结果表明:围护桩变形的最大部位在距桩顶2/3的基坑开挖深度处;距基坑长边10m左右地表变形随着基坑开挖深度增加,基坑开挖初期变形速率较大,随着开挖深度的增加,速率逐渐减小;钢支撑能够有效地限制围护桩的水平位移,随着基坑开挖深度和钢支撑的增加,钢支撑的轴力随之增大,最后随时间内力趋于稳定.     

基坑工程中地基土水平抗力比例系数m值的反分析

提出一种建立在弹性抗力法基础上的地基土水平抗力系数的比例系数ｍ值的反分析方法。根据基坑施工监测资料,用非线性单纯形方法反演地基土的ｍ值,实例分析证明该方法简单可靠,易于实际工程应用。     

复合土钉支护转角有利影响范围

基坑复合土钉墙转角处有明显的空间效应,受力变形较小,对支护结构有利,但不清楚转角定量的有利影响范围,目前设计中仍按照与基坑中部一样保守设计,为在此范围内降低土钉用量,避免保守设计,对水泥土搅拌桩复合土钉支护结构建立了全尺寸整体三维有限元模型,这种模型包含基坑的转角,能考虑基坑的空间效应,通过建立接触面单元,能考虑土体和搅拌桩、土体和土钉的相互作用,量化分析了基坑转角对支护结构受力和变形的有利影响范围,计算结果表明,基坑转角对开挖面水平位移、地表沉降、坑底隆起、土钉轴力的有利影响范围分别约为1.3、1、1、1.2倍的开挖深度。经与实际工程现场实测值对比,验证了该模型分析结果的可靠性,同时分析结果优于平面二维和局部三维有限元模型,结论为复合土钉支护结构的优化设计和安全施工提供了理论依据和研究方法。     

复合土钉支护深基坑稳定性及变形的有限元分析

以泉州泉府大第商住楼基坑工程为实例,在充分研究深基坑工程概况、地层结构、支护形式及周边环境条件的基础上,基于复合土钉支护的工作原理,运用SLIDE软件对复合土钉支护深基坑进行稳定性分析,以GEO-Studio中的SIGMA/W模块进行变形特征的有限元分析,结果表明该基坑的稳定状态及变形与实际监测结果接近,该方法对基坑开挖支护过程中信息化指导施工具有实用价值.     

基于模糊理论的地铁深基坑非对称施工安全风险评估

地铁深基坑非对称施工比一般深基坑工程施工难度更大、风险性更高。为合理有效地对地铁深基坑非对称施工工况进行风险评估,以广州某地铁深基坑工程为依托,构建了以围护结构、既有线车站非对称土压力、基坑环境、周围环境和现场安全管理为基准的风险评价指标体系。采用模糊层次分析法和多级模糊综合评判法,建立了地铁深基坑非对称施工的评估模型。由定量计算结果得到深基坑非对称施工在评价集中对应的风险等级,与实际工程情况相吻合。根据评估结果得到各指标所占权重大小,可采取相应措施来降低对应风险。     

邻近水体多层地基深基坑整体稳定分析

针对渗流作用下基坑整体稳定性分析这个基坑工程中的难点,在考虑基坑邻近水体水位变化及其非稳定渗流基础上,同时考虑连续墙的影响,对常规边坡临界滑动场法进行改进,提出了邻近水体多层地基深基坑整体稳定分析方法。以合肥地铁1号线大东门站基坑工程为依托,分析了邻近水体水位变化及其渗流作用下基坑开挖过程中整体稳定性变化,并与圆弧滑动法计算结果进行了比较,可得如下结论：该方法可搜索出任意形状危险滑动面,相比于传统设计方法假定圆弧滑动面更合理,计算结果也更可靠;渗流作用是影响邻水基坑整体稳定性的主要因素之一,渗流场的变化会造成滑动面位置的改变。     

基于模糊神经网络技术的深基坑支护结构体系安全评估方法研究

深基坑工程在设计、施工中存在一定的安全隐患,对其进行安全性评估具有重要意义。但是深基坑支护结构的安全性难以用一个准确的数值表述。本文选取侧压力,墙体侧斜,墙体弯矩,支撑轴力,立柱隆起及地表沉降作为评估指标;将深基坑的安全性等级划分为5级,并建立评估指标和安全等级的定量关系表;将模糊理论与神经网络技术结合起来,论证其在深基坑安全性评价的可行性,并建立用于深基坑安全性评估的模糊神经网络,并将训练好的网络用于某深基坑的安全性评估。结果表明：采用此方法对深基坑进行评估是深基坑安全评价的一个新的有效途径。