边坡安全性评估的三维智能信息系统开发应用

以岩土工程中的边坡为研究对象,采用地理信息系统技术与智能分析相结合的研究手段,将边坡安全性评估和边坡场址的三维信息系统进行集成研究,利用Visual C 和DirectX开发工具,以Access和SQL Server为数据库平台,开发了独立底层的基于网络发布的集成分析软件系统(intelligent geotechnical engineering information analysis system,IGIAS)。详细介绍了系统的开发思想、结构组成、开发实现和功能。并以具体的边坡工程为实例,给出了基于IGIAS的三维可视化辅助分析,以及边坡危险性分区进化神经网络方法。研究成果表明:该系统在工程应用中富有广阔的推广前景。     

高应力下大型硬岩地下洞室群稳定性设计优化的裂化–抑制法及其应用

<正>针对高应力下大型硬岩地下洞室群突出的围岩灾害性破坏问题,在多个深部/高应力地下洞室群开挖方案与支护参数优化研究及实践基础上,提出高应力下大型硬岩地下洞室群稳定性优化的裂化–抑制设计方法新理念及其基本原理、关键技术和实施流程。该方法认为高应力下地下洞室硬岩大变形与灾害性破坏本质上是其内部破裂发展和开裂的外在表现形式,为此建立以抑制硬岩内部破裂发展为关键切入点的理念,以     

基于张量距离的深埋隧洞围岩应力扰动指标及特征分析

针对目前深埋隧洞开挖过程中应力扰动程度难以表征,尤其是主应力方向改变难以量化的问题,基于应力张量间距离建立应力扰动度指标(SDI),可以定量描述主应力大小和方向的改变。依托加拿大Mine-by深部地下实验室工程和锦屏地下实验室二期(CJPL–II)工程,研究隧洞分步开挖时主应力及其应力扰动度指标的变化特征。结果表明,隧洞开挖过程中,轴向不同位置处应力受扰动度与掌子面位置有关,具有明显的空间分布特征,应力仅在掌子面影响区域内受扰动剧烈。沿隧洞径向方向应力扰动度从洞壁到围岩深部逐渐降低,当掌子面开挖接近监测断面时,应力扰动深度逐渐增大,随着掌子面远离,扰动深度逐渐减小。洞壁处SDI最大,但主应力方向扰动度则不一定最大,峰值位置随掌子面位置变化。扰动度指标物理意义明确,合理地描述隧洞开挖时主应力大小和方向的改变,并且主应力大小和方向的扰动度指标量纲一致,可方便地进行比较。该研究可以为深部地下工程中的围岩稳定性分析和支护设计提供量化的应力扰动评价指标。     

物质点法在边坡稳定性评价中的应用研究

 边坡的稳定性评价应当不仅仅局限于边坡的初始失稳破坏评价,也应该包括边坡发生破坏后坡体形态的发展以及最终的平衡状态评价,因为它对于描述滑坡造成的危害更为直观。鉴于此,结合物质点方法开发过程中的一些最新进展进行简要介绍,包括隐式物质点方法、随机物质点方法以及考虑流–固全耦合的物质点方法,同时对其在不同工况下的边坡稳定性评价进行了应用与探讨,揭露了边坡相应工况下不同的破坏机制和模式,包括降雨引起的浅层破坏、斜长边坡的平动破坏以及黏土体常见的向上渐进式转动破坏等。研究结果表明,该方法可以稳定、高效地评价边坡的初始破坏以及诱发的众多次生破坏,直观深入地描述边坡的破坏机制以及评估破坏带来的风险。     

激光扫描隧洞变形与岩体结构面测试技术及应用

提出了基于三维激光扫描技术的隧洞变形与岩体结构面非接触原位一体化测试技术,建立了基于三维激光扫描信息的岩体结构面定量表征方法。以中国锦屏地下实验室二期工程中的深埋隧洞群为例,应用了本研究的测试技术,介绍了相关测试结果,主要包括隧洞变形和结构面测试的三维激光扫描方法,优势结构面的统计与变形综合分析,并以#5实验室的典型岩爆案例分析了三维激光扫描获得的灾变机制,评价了隧洞锚喷支护设计方法,进一步讨论了三维激光扫描的隧洞变形与岩体结构面测试技术存在的缺陷和改进方法。为隧洞岩体变形、结构面分析和安全监测评价提供了重要支撑。     

高应力下大型硬岩地下洞室群稳定性设计优化的裂化–抑制法及其应用

针对高应力下大型硬岩地下洞室群突出的围岩灾害性破坏问题,在多个深部/高应力地下洞室群开挖方案与支护参数优化研究及实践基础上,提出高应力下大型硬岩地下洞室群稳定性优化的裂化–抑制设计方法新理念及其基本原理、关键技术和实施流程。该方法认为高应力下地下洞室硬岩大变形与灾害性破坏本质上是其内部破裂发展和开裂的外在表现形式,为此建立以抑制硬岩内部破裂发展为关键切入点的理念,以硬岩的开裂测试分析、减裂开挖调整、止裂支护控制为三要素,提出:(1)通过系统地开展洞室群开挖方案优化分析,从开挖角度尽量减少和避免围岩开裂的规模、深度和程度技术体系;(2)通过支护参数、支护时机优化,从支护角度抑制围岩进一步裂化并强化松弛/开裂围岩的整体性从而抵抗地层压力,将围岩从被支护对象转换为承载结构,从而实现充分调动围岩自身承载性能来维护和再造围岩承载拱,达到工程安全、高效和经济的目标。拉西瓦水电站地下洞群开挖顺序优化、白鹤滩水电站地下厂房顶拱支护方案优化、中国锦屏深地实验室的围岩支护参数复核等工程实践表明了其合理性和实用性。     

基于弹性能演化全过程的岩石脆性评价方法

脆性破坏是岩石的一项重要力学特性,建立准确的脆性评价方法对岩石工程具有重要意义。岩石峰前存储的弹性能演化特点直接决定了峰后的脆性破坏特征。因此,综合考虑峰前弹性能的积聚特性和峰后弹性能的释放特性,建立一种基于弹性能演化全过程的岩石脆性评价指标。利用该脆性评价指标开展不同岩性单轴压缩、不同围岩以及水压试验的脆性特征评价。试验结果表明:建立的脆性评价指标能全面反映岩石脆性特征。在单轴试验条件下,该指标能准确地评价各类岩石的脆性差异性;常规三轴压缩条件下,大理岩和石英砂岩的峰前弹性能的积聚率和峰后弹性能耗散率随着围压的增加而不断降低;水压条件下,石英砂岩的脆性指数随着水压的增加而不断提高,随着围压的增加,水压对脆性指标的影响逐渐减弱。试验结果验证了该指标的合理性,研究结果丰富了岩石脆性评价方法。     

新型旋流环形堰竖井泄洪洞数值模拟和特性分析

生态环境友好型的洞内旋流消能工是当前泄洪消能领域一个重要的研究热点和方向。为克服以螺旋型经典涡室或传统喇叭形堰构成的旋流竖井泄洪洞易出现的漩涡、气爆、振动、防空蚀设施复杂等难题,改变一般的防漩、消涡观念,提出一种新的由自调流潜水起旋墩为核心构成的旋流环形堰竖井泄洪洞,虽脱胎于常规喇叭形竖井泄洪洞,但在泄洪流态和消能防蚀方面又另辟蹊径。作为一种新型的旋流布置体型,已有研究缺乏系统性,其复杂的水流特性并不是十分明了。依托广东清远抽水蓄能电站泄洪洞工程,对新型环形堰竖井泄洪洞进水口、旋流泄洪洞、出口的复杂水流运动进行了三维数值模拟,并对部分水力参数的特性进行了解析计算,获得了该新体型旋流空腔流态、自由水面、合成流速、压力等水力要素的分布规律。结果显示:计算得到的上述水力学要素分布规律与模型测量值吻合较好,模拟值与初步建立的新体型水力特性理论解析值较为接近,表明解析计算方法具有一定的实用价值。模拟计算结果为进一步明晰新型环形堰竖井泄洪洞各部分水流特性和揭示自调节潜水起旋墩的旋流运动机理提供依据。     

模拟库水位变化的抗滑桩加固边坡离心模型试验研究

 抗滑桩是边坡深层抗滑最为有效的措施之一,以三峡库区边坡抗滑桩加固工程为背景,利用离心模型试验手段,模拟库区蓄水和水位循环变化条件下失稳边坡的抗滑桩加固机制。详细介绍相应的离心模型试验方法,通过对一系列自然边坡和不同桩间距条件下的模型试验,获得库水位变化影响下的边坡变形、破坏模式和抗滑桩受力,探讨滑坡推力的分布以及不同桩间距条件下的抗滑桩–边坡相互作用机制。测试结果表明,受抗滑桩加固的边坡在水位升降作用下仍发生一定程度的变形并产生裂缝,随着抗滑桩的直接支挡和桩后土体由于不均匀位移产生土拱效应后,边坡变形逐渐得到较好的控制。在本试验条件下,随着桩间距的增大,边坡变形总体上表现为增大趋势,但抗滑桩的受力呈现出先增大后减小的抛物线型变化形态,在某一最适桩间距情况下抗滑桩的抗滑性能得到了最充分的发挥,而滑坡推力表现出复合三角形分布特征。该研究结果为桩土相互作用和库区边坡抗滑桩加固机制分析提供了直接的试验依据,对丰富抗滑桩设计理论和库区边坡的防灾减灾研究具有较为重要的意义。     

基于BIRD网络的智能红外全景识别系统

针对当前军用车辆观瞄系统存在全域感知能力差、危险目标识别率低的问题,本文提出并实现了一种基于深度学习的智能红外全景识别系统.首先根据可靠性和低功耗原则设计了该系统的硬件部分;其次,为解决红外图像中行人和车辆识别率低、实时性差的问题,设计了一种BIRD(Brisk InfraRed Detection,BIRD)深度神经网络,实现对行人或车辆进行检测与识别;此外,基于旋转平台多源传感器参数,实现红外相机快速帧间连续拼接;实验结果表明,本系统在实时输出360°红外全景影像的同时,能对当前视场中的目标进行同步检测识别,在保证相同准确率的前提下,所采用的BIRD网络与RCNN网络相比,处理PAL视频的平均耗时减少175 ms,表现出了实时、稳定的工作性能.