露天矿边坡滚石运动特征及控制

边坡滚石是山区基本建设中经常遇到的一种工程灾害,边坡尤其是高陡岩质边坡工程中滚石产生的机理、模拟、分析与防护越来越受到关注.结合会东铅锌矿露天边坡滚石问题,对滚石产生的影响因素,滚石运动轨迹及滚石与坡面的相互作用进行分析.建立了露天矿边坡滚石运动模型,采用随机概率方法对工程实例露天矿边坡滚石轨迹进行预测,并依据滚石落点的空间位置、弹跳高度及其动能分布,提出了防护措施、设计拦截网防护的高度与强度.     

散粒体斜坡上滚石法向碰撞恢复系数研究∗

国内外在研究滚石碰撞问题时多将碰撞目标假设为弹塑性体,从而推导出恢复系数计算公式。但是对于散粒体斜坡,由于具有结构松散、高压缩、低黏结力等物理力学特性,如果将其完全考虑为弹塑性体,那么低估了其自身的耗能潜力。为此,我们考虑了松散介质的孔隙压密特征,改进提出了散粒体斜坡上滚石法向碰撞恢复系数的计算式,并探讨了滚石碰撞再回弹的临界条件。同时以西藏昌都察达隧道进口散粒体斜坡为算例进行数值模拟,分析了5 种影响因素下滚石法向碰撞恢复系数变化规律,并与改进公式、已有相关公式计算结果进行了对比分析。结果表明改进公式与数值模拟结果较为吻合,优于假设为弹塑性体的公式计算值。研究思路及成果可为类似区域性问题提供参考。     

边坡滚石运动的计算模型

边坡滚石是在山区基本建设中常遇到的一种工程灾害，其防护结构的设计依据主要是边坡滚石的运动轨迹，因而要对这种灾害进行防治，首先要确定滚石的运动轨迹。分析了几种主要形式的边坡滚石运动，考虑控制滚石运动的主要影响因素，从工程的角度建立了一套计算边坡滚石运动轨迹的计算公式，并对影响滚石运动的碰撞恢复系数、滚动摩擦系数等重要参数进行了讨论。     

地震作用下滑坡水平运动距离概率预测模型∗

地震诱发滑坡失稳是一种常见的地质灾害。如何预测地震作用下滑坡的水平运动距离对该地质灾害的防治具有重要作用。现有经验预测模型存在不能区分有阻碍滑坡和无阻碍滑坡,依据的案例较少且只能提供滑坡水平运动距离的最优估计值而无法提供其预测误差的局限。针对上述不足,首先建立包含380个案例的地震滑坡水平运动距离案例库,基于最大似然法原理,提出可同时考虑有阻碍滑坡和无阻碍滑坡的地震滑坡运动距离经验模型标定方法。单因素回归分析表明,地震作用下滑坡水平运动距离与滑坡垂直运动距离和滑坡体积具有较高的相关性,与滑坡倾角和滑坡表面长宽比相关性较小。在此基础上,通过逐步回归的方法建立滑坡水平运动距离的多因素预测模型。案例分析表明,提出的模型具有较高的预测精度。提出的地震作用下滑坡水平运动距离预测模型可为地震滑坡危险性评价提供参考。     

滚石灾害研究现状及发展趋势

滚石是我国西部山区常见的一种地质灾害,它分布范围极广,发生突然,频率高,严重威胁其周围的人类以及各种构筑物.目前,国内外有关滚石的理论研究比较薄弱,以致滚石灾害的防治工作受到严重的影响.基于对国内外大量滚石灾害研究资料的分析,将其研究现状概化为滚石风险分析、滚石运动轨迹、滚石冲击力以及滚石防护等4个方面.据此对滚石研究的发展趋势进行了探讨,以便为滚石灾害的机理研究和治理提供参考依据.     

基于3DDDA方法滚石平台防护作用研究∗

采用三维非连续变形分析(3D DDA)方法输出滚石动能和运动轨迹,其结果与现有室内实验和数值模拟方法进行比较,验证了 3D DDA 方法的准确性。通过分析滚石平台对不同坡高、不同坡角、不同折点位置的岩质边坡滚石动能、运动轨迹的影响,研究了滚石平台对滚石运动的影响规律。最后,以西藏高原朗村复杂坡形岩质边坡为工程背景,分析了坡底平台对滚石灾害的防护作用。结果表明:滚石平台可降低滚石动能,改变滚石运动轨迹,减小滚石对坡底防护结构或交通线路等结构物的冲击作用。同时,给出不同边坡特征下滚石运动及相应的平台设计宽度总体规律,为滚石平台设计提供依据。     

非线性时序法在城市大气污染预测中的应用

建立城市大气污染预测模型是治理城市大气污染的重要工作。在简述时间序列方法基本原理的基础上，分析了系数为变量的自回归滑动平均（ARMA）模型、截断ARMA模型，和残差为自回归综合滑动平均（ARIMA）的半参数方法等城市大气污染预测模型。以法国某城市为例，分别采用AR模型和系数为变量的AR模型对大气污染进行了预测。通过比较预测结果可知，基于非线性时间序列方法的城市大气污染预测模型可以提高预测精度，降低预测误差。     

基于相空间重构和独立分量分析的火灾预测

利用非线性动力学的相空间重构理论和独立分量分析,结合非线性支持向量回归,提出了火灾起数时间序列预测方法。首先用时间延迟法和独立分量分析重构系统的相空间来反映火灾起数时间序列的内在变化规律,然后再用非线性支持向量回归来构建预测模型。仿真结果表明该预测方法具有较高的预测精度。     

基于GIS的热带雨林地区滑坡敏感性分析——马来西亚金马伦高原个案研究

滑坡敏感性分析对灾害评价和预测具有重要的作用。以马来西亚金马伦高原为研究区,选择坡度、坡向、地表曲率、岩性、构造、土地覆盖、地貌类型、道路和排水系统等9个要素作为评价因子,探讨运用G IS和RS技术获取、管理滑坡灾害信息,和热带雨林地区湿热环境下滑坡灾害敏感性的分析方法。条件概率模型和逻辑回归模型分别应用于滑坡灾害敏感性分析与制图,通过比较滑坡敏感性的计算结果与历史滑坡信息,验证了两种方法的有效性,结果显示,条件概率模型和逻辑回归模型的预测精度分别为77.3%和83.6%,逻辑回归法具有较好的描述精度;滑坡敏感性分析中土地利用和土地覆盖、道路设施等因素具有较高权重,人类对雨林的垦殖和开发提升了该地区滑坡发生的敏感度。     

面向暴雨洪涝灾害的海滨区域敏感性要素分析

洪涝灾害指标类型多样且大多基于文献调研与经验得到。为了定量化筛选指标且考虑指标间相互作用机制,首先利用岭回归、Lasso回归、弹性网络回归对响应灾害的关键指标进行筛选,发现建成区供水管道密度是响应雨洪灾害损失的最强指标。其次,构建树状高斯过程模型分析特征变量的相互作用情况及各自变化趋势,发现在交互作用下日生活用水量指标响应灾害效应提高了近4倍。随着日生活用水量和生活垃圾无害化处理率的增加,灾害造成的经济损失增加。最后通过随机森林敏感性验证结果。敏感性要素的小幅度变化能导致灾害经济损失的较大变化,故可用作海滨城市洪涝灾害风险考量的抓手,同时敏感性要素可用于进一步分析城市空间分异情况。     

基于逻辑回归法的西藏地区冰湖溃决危险性预测模型

以西藏地区的冰湖为研究对象,基于冰湖的野外调查、遥感影像与历史文献资料,选取32个冰湖作为样本进行了危险性分析。根据研究对象的区域特性,选取冰湖坝顶宽度、湖水位距坝顶高度与湖坝高度之比、冰舌前端距冰湖距离、冰舌段坡度、冰湖面积和补给冰川面积6个预测指标作为变量,通过对样本进行逻辑回归分析,提出了西藏地区冰湖溃决的危险性概率预测模型。基于分类阈值为50%的逻辑回归模型交叉验证结果表明,模型对已溃决冰湖样本预测的准确率为82%,对未溃决冰湖样本预测的准确率为95%,对所有冰湖样本预测的准确率为91%。按冰湖溃决的概率范围,将冰湖溃决的危险性划分为4个等级,概率值0.30的为低等级,0.30~0.50的为中等级,0.50~0.80的为高等级,0.80的为极高等级。     

拉裂式崩塌的运动特征分析——以陕西延长县为例

利用离散元法对延长县拉裂式岩质崩塌进行了数值模拟,研究了拉裂式崩塌的运动过程,分析了其运动规律。根据崩塌的受力形式和运动特点,拉裂式崩塌的运动过程分为岩体原有节理的开裂变形、崩塌体与基岩碰撞的落体运动、崩塌体相互碰撞与堆积、坡体的二次变形破坏四个阶段。由于影响崩塌运动的因素很多,其运动形式也非常复杂,数值模拟得出崩塌的运动速度小于理论计算结果,运动距离与实际调查结果基本一致。因此数值模拟结果可用于预测该类型崩塌的影响范围,同时对工程实践具有指导意义。     

地震条件下陡峭岩体崩塌式渐进破坏研究

基于离散单元法DEM,推导颗粒黏结-阻尼振动-运动演化方程,建立三维陡峭岩体模型,在地震横波与纵波条件下,进行岩体渐进式破坏演化动态过程模拟,在模型中实时跟踪9个监测点相关力学及运动参数,分析从稳定至滑动,再到碎石运动演化过程中参数变形情况。结果表明:细观颗粒间从黏结到损伤断裂再到运动的过程中,非线性运动特征差异化明显。水平向横波作用下,左侧岩体渐进式破坏严重,呈现出断裂-分离-接触碰撞-再分离的运动演化过程。不同振动强度下,岩体破损程度差异明显,振幅15以上岩体破坏严重。纵波单独作用下,岩体虽发生水平向裂纹,中部发生较大变形,但整体结构保持较好;模拟发现横波是岩体破坏的主要因素,纵波和横波叠加作用下两侧岩体破坏严重。     

基于逻辑回归的地震滑坡易发性评价——以汶川地震、鲁甸地震为例

准确评估地震诱发的滑坡风险,并及时绘制滑坡易发风险图是灾害应急救援的科学前提和理论基础。目前机器学习在滑坡敏感性评估中具有广泛应用,但大多数研究缺乏对模型的普适性探讨,且该类预测模型缺乏定量评价地震动参数对模型精度的影响。该文以2008年5月12日的汶川8级地震和2014年8月3日的鲁甸6.5级地震为例,先通过相关系数及方差膨胀因子选择地震滑坡的影响因子构建数据库,并随机按照7∶3的比例分为训练集和测试集,再分析影响因子在滑坡和非滑坡样本中的频数分布,最后分别利用两次地震的训练集建立逻辑回归模型(Logistic Regression, LR)进行精度验证和易发性评估。结果显示模型在同一次地震的测试集下均达到较高的预测精度(>90%);但是基于汶川地震构建的模型对鲁甸地震诱发滑坡的预测精度整体下降了14%。此外,地震动参数(Modified Mercalli Intensity Scale, MMI)对模型预测精度贡献在5%~29%。结果表明基于历史地震事件建立的模型对未来地震引发滑坡的预测中仍具有较大的局限性,需要增加不同地区不同震情的样本量和新的机器学习方法提高预测模型的普适性。     

自然灾害变动的集成预测模型及其应用

本文提出了以非线性回归拟合发展趋势、正弦函数逼近周期变动和马尔可夫链刻划随机扰动的集成预测模型，并应用于山东省农业自然灾害成灾面积的变动规律模拟，得到了较好的预测效果。理论和实践表明，集成预测模型优于传统的单模型预测，为预测具有复杂机制的自然灾害演变提供了一种新方法。     

海洋冰情预测的径向基函数网络模型

为了提高非线性时序预测模型的精度,利用自相关技术分析了海洋冰情时序的延迟特性,据此确定了RBF网络的输入、输出向量,给出了MATLAB环境下海洋冰情预测的高精度径向基函数(RBF)神经网络的结构、设计、仿真函数和图形结果的输出方法,建立了海洋冰情预测的高精度RBF网络模型.使用27年的海洋冰情实测资料进行了网络的训练和检验,并将之用于预测,各训练样本的误差为0.0,预测值的精度高于门限自回归模型预测的精度.实例分析表明,所构建的RBF网络模型能充分利用预报因子的信息和神经网络方法的非线性映射能力,模型稳定性好,精度高,可广泛应用于各种自然灾害的非线性时序动态预测.     

福建林火发生的驱动因子及空间格局分析

福建省是我国的林火高发区,但目前国内关于该地区林火发生特性等方面的研究还不够深入。国内外研究表明,林火的发生受到气象、植被、地形以及社会经济等因素的综合影响。运用Arcgis10.0等相关软件对林火潜在影响因子(气象、植被、地形等)进行空间信息提取,并与火点和对照点结合通过Logistic回归分析和receiver operating characteristic(ROC)检验方法分析了福建地区林火发生的驱动因子,并获得了林火预测模型。以预测模型为基础对福建地区火险进行了区划。结果显示:"点到铁路的距离","高程","人口密度","日最高地表气温"等7个因素对当地林火发生有显著的影响。此外,模型整体拟合水平和预测精度较高,对当地的林火管理工作具有一定的参考价值。     

滑坡概率在边坡稳定性分析中的应用

应用逻辑回归模型和确定性系数CF建立滑坡概率预测模型,进行边坡稳定性分析,结合赣南离子型稀土矿山42个边坡实例,选取重度、内聚力、内摩擦角、边坡角、孔隙压力比5个影响因子作为输入,边坡状态作为输出,用SPSS软件进行回归分析,获得可信的滑坡概率拟合函数。将预测模型和分析结果反馈到样本数据,样本数据输入值和预测值差值在10%以下的超过95%,说明了预测模型的合理性;准确预测了9个稀土矿山边坡稳定性,说明了预测模型的准确性。     

基于多种预测模型的玉米低温冷害预测集成模型

引入大气环流特征量因子、500hPa高度场因子、太平洋海温因子以及预报量本身的均值周期因子等四类因子的低温冷害预测子模型来建立玉米低温冷害预测集成模型。利用该集成模型预报下一年温度等级时，将上一年的实况资料输入预测模型，滚动预测，克服了统计模型预报时效短的缺点，且试报准确性高，无错报。     

基于偏最小二乘法的黄土湿陷性评价模型

基于统计学相关理论的黄土湿陷系数预测及评价方法是简化其工程应用的重要途径。当前采用多元回归方法建立黄土湿陷系数预测模型过程中往往缺乏对自变量间多重相关性对预测精度影响的合理考量。基于上述考虑,该文分别采用普通多元线性回归方法和偏最小二乘回归方法建立了黄土湿陷系数的多因素(天然含水量、初始孔隙比和压缩系数)回归模型并对二者精度进行了对比验证。结果表明:偏最小二乘方法在消除自变量之间多重相关性对结果的扰动方面成效显著,采用偏最小二乘回归分析方法获取的回归模型预测效果明显优于普通多元线性回归方法获取的回归模型。黄土湿陷系数与天然含水量和初始孔隙比之间存在显著的正相关关系。压缩系数对湿陷系数的解释能力较差,即使通过偏最小二乘分析方法依然无法正确体现其对湿陷系数的微弱影响,在后续相关回归分析中不宜将压缩系数作为湿陷系数的自变量。