湖北西部恩施断裂活动性评价

通过分析恩施断裂的变形结构、运动学和动力学特征以及新活动和几何分形结构特征,结合断裂的活动时间测定,对湖北西部恩施断裂的活动特征进行了全面的研究,认为恩施断裂变形分段特征明显,活动具有多期次,且新构造期曾有活动,但现今活动极其微弱。同时,确定恩施断裂的活动时间上限为２０万ａ以上,重复活动的周期较长,对附近水电工程建设不会产生重大危害     

非饱和土中水平入渗方程显式求解

在求解非饱和态土中水分入渗问题时,水力函数是体积含水率或者吸力的函数,致使其控制方程呈现出强非线性的特征,进而使得其求解变得十分困难。基于水分在土体介质中流动耗时取极值路径的选择这一假定,引入时间泛函,基于变分法原理将水平入渗问题转化为泛函极值问题。通过求解Euler–Lagrange方程,结合边界条件,得到非线性瞬态水平入渗问题的显式解析解。结合Brooks-Corey型水力函数,显式地求解出该类型非饱和态土的体积含水率发展分布规律。通过计算4种不同类型土体的水平入渗规律,将求解结果与已有结果以及数值结果进行对比,验证了该方法的有效性。结果表明:体积含水率分布与位置距离和湿润峰距离比值呈幂函数关系,指数取决于土-水特征曲线的形状参数;初始条件与边界条件会对体积含水率分布造成不同程度的影响。     

分形理论在断裂工程活动性评价中的应用——以鄂西恩施、建始断裂为例

运用分形理论对鄂西恩施、建始断裂的几何分形结构特征进行了研究,并选取有代表性的碎裂岩作了粒径—频度分析,表明其同样具有分形结构,分维值可以定量地反映恩施、建始断裂同为地壳上部浅层构造,几何结构较为简单,构造活动性弱,分别趋于构造衰亡和发育成熟阶段。在这两条断裂附近通过水系的分形统计结果分析,断裂几何分维值的意义与其最后一次活动表现出的水系切错和同步弯曲现象相吻合。分维值可以作为断裂工程活动性评价的一个定量指标。     

鄂西清江下游主要活动断层分段、分形与地震活动

在地质调查的基础上,初步厘定了清江下游主要活动断层的现今几何轨迹结构,并从几何形态、结构特性和现今活动性三方面对其进行自然段划分;进而利用分形分维分析,估算活动断层不同区段轨迹结构的分维值。计算结果表明：每一个断层段具有一个特征性的分维值,轨迹结构越复杂,分维值越高,现今活动性越强;其中,仙女山断层带中段分维值最高, Ｄ＝ １２５７,而松园坪断层北段最低, Ｄ＝ １０１８。结合地震活动分析发现：仙女山断层带是清江下游现今活动最强的活动断裂;仙女山断层带的中小地震活动,具有间歇式 分段振荡迁移的特性;时间上地震活动期为１～５ａ,相对平静期为１０ａ 左右;空间上地震活动从南段开始,振荡迁移到北段,然后又向中段迁移,目前地震活动似乎正在向中南段边界迁移;并且,中南段断裂轨迹结构比北段复杂,分维值也高,地震活动强度相对较大,因此,未来仙女山断层带可能发生的中强地震（ Ｍｓ＝ ５０ 级左右）将主要集中于中南段,而不是北段。     

降雨诱发边坡破坏数值模拟两个关键问题的解决方法

研究降雨因素对边坡稳定性的影响,最有效的方法是室内外试验和数值模拟方法,最为重要的是设置与实际情况接近的降雨入渗边界与动态流量边界下初始孔隙水压力分布问题。为有效地解决这两方面的问题,首先将现有的降雨数值边界施加方法所得模拟结果与室内试验结果进行了对比分析,指出了传统方法的不足之处,并在此基础上提出了新的降雨数值边界条件,即在土体表面施加一层很薄的"空气单元",表述的是一个动态的边界条件。降雨入渗边界施加在"空气单元"表面,而不直接施加在土体单元表面,应用该方法完成的入渗土柱数值模拟结果更加接近现场和试验测得的降雨入渗率,为有效模拟降雨诱发边坡破坏的边界条件提供准确、真实可行的方法。同时,由于相对渗透系数和负孔隙水压力均为饱和度的函数,通过设置流体的抗拉强度来赋予节点负孔隙水压力模拟基质吸力,在数值模拟中每一个计算步根据节点饱和度自动更新负孔隙水压力和相对渗透系数,可实现FLAC软件中非饱和土的有效渗流分析。此外,为解决非饱和区土体施加负孔隙水压力所带来的问题,提出数值模拟过程中施加动态的流量边界,通过模拟自然界中地下水的补给,很好地解决使用FLAC进行数值模拟时动态流量边界条件下初始孔隙水压力的分布问题。     

基于粗糙集理论滑坡影响因子评价研究——以三峡库区青干河流域为例

运用地理信息系统和遥感技术,从LandsatTM遥感图像获取了一系列滑坡及其影响因子数据。结合粗糙集理论,对三峡库区秭归县青干河流域滑坡发生的影响因子进行了分析,提取了一组基本的滑坡影响条件属性因子,并导出了基于该因子集合的判断滑坡与非滑坡的规则集。研究结果表明,所选择的坡度、高程、斜坡类型、植被指数和岩石地层单元等5个条件属性因子对滑坡是重要的影响因素(核);由粗糙集生成的对预测滑坡相对较有价值的11条决策规则中,3条主要决策规则可作为滑坡影响因子的评价规则。     

砂土颗粒三维形态的定量表征方法

颗粒形态是影响砂土力学特性的重要因素,特别是影响砂土在低应力状态下的抗剪强度、剪胀效应和临界状态行为,以及高应力状态下的颗粒破碎行为。因此,准确地重构砂粒的三维形态,并量化计算其形态表征参数是研究砂粒形态效应的前提工作。借助于高精度的CT扫描技术和图像处理技术,获得近海石英砂和风化花岗岩残积砂这两类砂土颗粒的三维形态信息。采用球谐函数序列实现两种砂颗粒三维形态的准确重构,并通过球谐函数分析计算砂土颗粒的体积来验证该方法的有效性。基于球谐重构的三维砂粒表面,提出了实用性的方法来计算砂粒的表面积、表面曲率和三维尺寸等,进而计算砂粒的三维球度、圆度和伸长率等形态表征参数。结果表明,当球谐函数阶达到15时,其重构的砂粒基本形状和表面纹理均与真实砂粒非常接近;近海石英砂在水流搬运和磨蚀的作用下颗粒形态较为规则和圆滑,球度和圆度较大,而风化花岗岩残积砂则在物理风化和剥蚀作用下颗粒形态较为复杂和粗糙,球度和圆度较小;而这两种地质作用对砂土颗粒的伸长率则没有明显的影响。     

滑坡灾害系统非线性研究进展

结合滑坡灾害系统自组织特征分析,全面地介绍了分形理论、协同学理论、混沌动力学、突变理论和人工神经网络在滑坡地质灾害科学研究中的应用现状,评述了各种理论方法研究中存在的主要问题,指出了滑坡灾害系统非线性研究发展方向和今后着重要深入探讨的领域。     

遗传算法优化BP网络在滑坡灾害预测中的应用研究

在陕西省宝鸡市附近长寿沟地区滑坡详细调查和遥感解译的基础上,完成了1∶10000滑坡编目图。通过使用GIS的水文分析功能,运用正反DEM技术,将长寿沟地区划分为216个自然斜坡单元,其中包括123个滑坡单元和93个未发生滑坡单元,分析滑坡发生与坡高、坡度、坡向、坡形、人类工程活动和水文地质条件影响因子之间的统计规律。利用经遗传算法优化后的BP神经网络对80个滑坡样本和40个未滑坡样本进行训练学习,然后再利用训练好的网络对预测样本进行评价分析。结果表明:43个已滑坡单元中只有3个被误判为无滑坡,正确率为9302%,53个未滑坡单元中有10个被预测为滑坡,正确率为8113%,总体正确率为8646%。通过对被预测为滑坡的10个斜坡单元进行分析,发现这些单元在坡形、坡高等影响因素的组合上已经具备了发生滑坡的条件,虽然目前没有发生滑坡,但作为潜在的滑坡危险区,可以为滑坡灾害预测预报和防灾减灾工作提供参考。     

鄂西清江上游及邻区活动断裂分形结构特征

本文利用分形理论,分析了清江上游及邻区活动断裂的分形结构特征,进而揭示单条活动断裂的分维值大小,反映了其结构复杂程度、构造发育阶段及构造活动性特性;而小范围地区线性构造分维值的大小反映了不同地区断裂构造的差异运动;同时,探讨了活动断裂分维值与其现今活动强度的关系。分维值可作为活动断裂的定量描述。