地下综合管廊穿越地裂缝的力学响应及预警标准研究

以西安幸福林带地下综合管廊工程为研究载体,基于数值分析对穿越该工程的3条主地裂缝不同地裂缝错动量条件下的地表变形、管廊结构变形、应力及管廊底部脱空情况进行深入研究,进而提出管廊施工期内的预警指标、给定建议控制值及建议对应预警等级。结果表明:管廊与地裂缝斜交时,随地裂缝错动量增大,地表竖向沉降量与管廊错动量总体均呈增大趋势;其与地裂缝斜交角度越小,偏离变形缝距离越远,造成的拉应力越大;当接触压力为0时,上盘管廊结构下部会产生脱空情况。在综合管廊穿越地裂缝设计及运营管理中,应对地表竖向沉降、管廊结构应力、地裂缝位错量、接触压力4项指标进行实时监测,以便达到预警等级对应的控制值时及时做出预警响应,防止工程事故的发生。     

真三轴加卸载煤样声发射长程相关性特征

为模拟井下应力条件，设计固定轴压卸围压试验，得到煤样破裂过程的声发射结果，并计算不同初始围压及不同卸载速率条件下声发射时间序列的长程相关性特征，以期对煤岩体的破裂做出预警。研究结果表明:不同初始围压及不同卸载速率下声发射实验结果类似，根据声发射累计计数可将声发射变化过程分为线性增长期、平静期以及指数增长期，可以很好地反应煤样的破裂过程；随初始围压和卸载速率的增大，声发射时间序列的Hurst指数随之增大，正相关性增强；Hurst指数与分形维数的动态变化与煤样的失稳破裂过程良好对应，且不同初始围压及卸载速率下，Hurst指数与分形维数的动态变化规律类似，说明其声发射时间序列的宏观产生机制具有内在统一性，可将接近破裂荷载时Hurst指数的增大与分形维数的减小作为煤样失稳破裂的前兆信息。     

尾矿库初期坝稳定性的合成孔径雷达干涉变形检测与流固耦合数值模拟分析

某尾矿库初期坝采用分段施工,可能产生不均匀沉降,影响坝体的稳定性。采用孔径雷达干涉技术对尾矿库初期坝进行了短期变形速率观测,得出坝体右侧的后期填筑区域整体上与主体仍能够基本保持同步沉降。建立了三维流固耦合模型,分析了尾矿库初期坝的静力稳定性和渗流稳定性,结果表明:初期坝体的水平位移和竖向位移都在安全范围之内,考虑水和尾砂的共同作用,后期堆积坝堆积至1765m高程时,坝体顶部和后期回填区域,存在小量位移变形,静态稳定性安全系数达到2.25,初期坝能够保持稳定。     

地铁隧道开挖下刚性接口管线安全控制研究

为减少邻近开挖地铁隧道可能造成管线渗漏及破损,基于土体开挖变形、管-土相对刚度以及材料强度准则,分别针对单线隧道和双线隧道,通过解析推导建立适用于任意管-隧位置关系的刚性接口管线允许最大沉降取值方法,并提出不同材质管线沉降控制的设计图表。结果表明:大尺寸管线的沉降安全控制标准相对更严格,考虑沉降控制的管线风险源等级排序为钢筋混凝土管线离心铸铁管线钢管线球墨铸铁管线;考虑管-土相对刚度修正的管线沉降安全控制标准更为合理;管-隧垂直且管-土相对刚度较小时管线沉降安全控制标准需更为严格,应给予重点关注。     

基于谐波沉降的管道力学分析*

为避免地面沉降引发的油气管道事故，研究沉降管道的力学特性，提出基于谐波沉降的管道力学评估方法。以中国石化某沉降管道为研究对象，通过现场测量的方法获得沉降区管道高程，利用傅里叶级数展开对不均匀沉降数据进行处理分析，获得管道谐波沉降的拟合函数。建立ANSYS有限元模型，采用土弹簧模型模拟非沉降区管道与土体相互作用关系，将谐波沉降作为位移载荷施加到沉降区管道，对含内压管道的沉降进行数值模拟，分析其应力、应变分布规律。结果表明:沉降与非沉降交界处管道应变及应力最大，基于应变的评估准则，管道运行状态为安全，为应急响应提供支撑。     

不同细粒含量尾矿沉降规律与其沉积体孔隙分布特征研究

为了研究细粒尾矿沉降规律及其沉积体孔隙特征,开展不同细粒含量尾矿一维沉降柱试验,基于核磁共振获取不同细粒含量尾矿沉积体孔隙分布。研究结果表明：细粒含量较低时,尾矿浆液的沉降方式为粗粒自由沉降+细粒絮团沉降的混合方式;细粒含量较大时,尾矿浆液的沉降方式为粗粒自由沉降+细粒絮网沉降的混合方式;沉积体内部束缚水存在吸附水和絮团水2种形式,为导致沉积体赋存结构差异的主因;尾矿沉积体的孔隙孔径分布具有双峰特征,主峰(小孔径孔隙)分布在0.2～2μm,次峰(大孔径孔隙)分布在5～18μm,整体以小孔径孔隙为主,宏观上表现为不利于尾矿坝体的渗透。研究结果可为尾矿坝坝体结构的揭示和坝体安全评价提供参考。     

某铀尾矿库坝体渗透破坏力学因素分析及试验探究

由于铀尾矿库坝体尾矿砂的碎散性和多相性,渗流作用下相互接触的土颗粒组成的"土骨架"出现的变形或破坏一直受到高度重视,但对其渗透破坏的影响参数试验研究较少。铀尾矿坝体的粗粒土粒径级配不均匀系数、含水率不同的抗剪强度等是影响临界水力坡降的主要因素。在试验的基础上,通过分析得出铀尾矿砂颗粒均匀且级配良好、含水率为26%～34%的粗粒土渗透破坏坡降,比颗粒不均匀、含水率不佳的粗粒土渗透破坏坡降明显提高的结论。     

基于安全系数法拟定面板堆石坝变形监控指标

为解决当前拟定大坝变形监控指标未考虑大坝等级和重要性问题,首先,采用有限元强度折减法,建立面板堆石坝抗滑稳定安全系数与坝体上下游水位的关系式,根据大坝等级和重要性确定的坝坡抗滑稳定安全系数求出坝体上下游水位,计算坝体在该组水位作用下的水压位移;然后,依据面板堆石坝施工过程、蓄水及运行计划,采用堆石料三参数流变模型,计算坝体时效位移;最后,以某面板堆石坝为案例,拟定面板堆石坝变形一级监控指标。结果表明:提出的基于安全系数拟定面板堆石坝变形一级监控指标方法,可弥补常规分析法拟定变形监控指标不能考虑大坝等级和重要性的缺陷,完善拟定土石坝变形监控指标的理论和方法。     

西石门铁矿排土场稳定性分析及治理措施研究

依托矿山排土场工程实例,分析了西石门排土场的稳定性。采用现场调查、测试试验和数值分析相结合的手段分析了下部矿体开挖后地表排土场的沉降。应用地理信息系统预测了排土场泥石流发生的影响范围。根据排土场的现场情况,通过坝体选型及力学计算,确定了适合西石门排土场的泥石流滑坡防治措施,为同类排土场的稳定性评估和治理设计提供了范例。     

基于改进CM的尾矿坝体变形4级预警阈值确定方法*

为改善我国尾矿库在线监测系统由于重建设、轻利用而导致的事故预警能力被制约的现状，以尾矿坝体变形速率监测指标为研究对象，通过引入改进云模型，根据3E规则确定尾矿坝变形监测的正常运营值边界，建立尾矿库坝体变形速率4级预警阈值确定模型，以湖北省某尾矿库为例进行实例分析。结果表明:通过提出的坝体预警阈值确定方法，可得出尾矿库坝体变形速率黄、橙、红各级预警阀值分别为10.842，16.68，25.02 mm/d；进一步与典型小概率法计算结果对比表明，所提出的尾矿坝变形速率4级预警阈值确定方法更加科学合理，可用于尾矿库重要安全监测指标预警值的确定。     

尾矿库地震液化机理及抗震评估指标体系研究

2008年"5.12"汶川大地震中,四川、陕西和甘肃三省尾矿库均受到不同程度的破坏和影响。本文针对四川汶川地震造成灾区尾矿库排洪系统失效,坝基沉降,坝体滑坡、垮塌、开裂等现状,对尾矿库地震溃坝机理进行了分析,研究了地震作用机理和地震液化的影响因素;在此基础上,建立起用于评估尾矿库抗震能力和地震溃坝可能性的指标体系,指标体系考虑了地震强度、防洪、抗滑、抗渗透和安全管理五个方面,能够较为全面的分析和评估尾矿库在抗震方面的基本特性,并通过研究给出了各个指标的分级方法。该体系的建立为尾矿库抗震能力评估、避免特殊工况下尾矿库溃坝事故的发生具有一定应用价值,可为尾矿库运行期的安全管理提供依据。     

基于安全系统理论的水电工程智能安全管控模型设计

针对水电工程智能安全管控体系建设的问题,根据以信息化建造、数字大坝、智能大坝为特征的发展阶段趋势,运用安全系统理论,结合大数据、人工智能及云计算等最新信息技术,提出水电工程智能安全管理的内涵特征、层次结构、基础要素及技术体系,建立基于安全系统理论的水电工程智能安全管控模型。该模型借助数据感知技术,以推动人、机、环境三元融合为目标,形成基于群智数据协同的水电工程智能安全管控体系。以大渡河金川水电站为例,在该模型下实现了安全管理的风险识别、全面感知、智能管控和实时预警,为水电工程智能安全管控和智慧高效决策提供支撑。     

数值模拟在群桩基础评判标准确定中的应用

群桩基础安全稳定性评判决策中各因子评判标准边界的确定是保证其模型正确构建的关键环节。由于安全监测系统无法测得这种警戒值,因此,本文采用基于ABAQUS软件的数值模拟方法,依据上部结构受力特点及使用要求来确定群桩基础安全稳定性判别决策因子的警戒值。仿真结果显示:该方法能可靠获取超大型深水群桩基础成桥后的基桩轴力不均匀性和差异沉降的最佳警戒值。     

基于BP神经网络和SVR的Fund?o尾矿坝排水数据预测对比研究

针对尾矿库运行过程中安全预警问题,选取2015年巴西Samarco铁矿溃坝事故案例,研究BP神经网络和SVR方法在排水数据预测的适用性。综合分析了排水数据的复杂且非线性的特点,以库水位、降雨量和干滩长度为输入特征,采用上述2个模型对尾矿坝排水数据进行预测。研究结果表明:基于BP神经网络预测结果的最大相对误差不高于4.35%;基于SVR算法的最大相对误差不高于9.21%;Fundo坝的排水预测结果是可行的,BP神经网络的预测精度更高,而SVR模型的运算速度更快。研究结果可为矿山安全工作的快速响应和溃坝预警提供信息支撑和参考依据。     

建筑施工高处吊篮作业安全防护预警模型研究

为提升高处吊篮作业的安全防护水平,为建筑施工安全防护预警模型研究提供理论支持,针对安全防护不足和缺位对高处吊篮作业的不利影响,建立高处吊篮作业安全防护预警指标体系。通过对作业人员的筛选,作业信息采集及数据化处理,构建基于SVM（支持向量机）的高处吊篮作业安全防护预警模型。最后,通过对历史样本数据仿真模拟验证模型的适用性和可行性。研究结果表明:建筑施工高处吊篮作业安全防护预警模型的仿真模拟结果与实际结果相比较为吻合,从安全防护审批、个体防护用品、安全防护设施、安全防护标识、心理生理防护及作业条件防护6个方面进行分析构建的安全防护预警模型可为高处吊篮作业提供预警支持,并可作为建筑企业安全管理系统的一部分,推广至其他特种作业领域。     

基于因子分析与BP网络的地铁施工安全预警研究

为了解决当前我国地铁施工过程的安全预警问题,构建因子分析与BP神经网络相结合的地铁施工安全预警模型。在分析地铁施工安全预警指标的基础上,采用SPSS因子分析法对调查数据进行降维,采用Visual Basic 6.0软件编写BP网络程序,并通过工程实际数据实现模型的训练及检测。研究结果表明,通过因子分析能使BP网络的输入数据从37个减少至7个,经因子分析降维后的收敛速度和计算精度均高于未经因子分析的神经网络,且误差均在10%以内。通过因子分析与BP神经网络相结合构建的耦合模型识别地铁施工过程中的不安全因素,进而有针对性地完善地铁施工的相关预警技术。     

红土地区地铁暗挖隧道施工地表沉降规律研究

红土在我国有较为广泛的分布,红土具有一定的胀缩性,底部常有软土和土洞分布,容易引起地基变形和地面塌陷。因此,红土地区地铁建设设计、施工都有其特殊性。以昆明地铁施工监测数据为例,研究红土地区地铁施工地表沉降规律,分析其安全性,并为今后红土地区地铁建设提供参考。     

某铀尾矿库地震和渗流耦合作用下稳定性研究

为了研究某铀尾矿库在不同工况下渗流流态和安全系数,以南方某铀尾矿库为对象,耦合GEO-Studio软件中SLOPE/W和SEEP/W模块,并利用极限平衡理论模拟研究了不同工况下坝体渗流流态和安全系数。结果表明:水流主要通过尾粉土层流过尾矿坝,使水力坡降主要集中在初期坝坡前底部;随着水位上升,坝体中水力等势线越来越稀疏,同时尾矿坝3个渗流截面流速加大; 6~9度地震烈度激励下,尾矿坝安全系数维持在1.23~0.91之间,不能满足规程要求。建议初期坝坡坝底埋设排水管,减小水流对初期坝压力,同时对尾矿坝,特别是尾粉土层进行灌浆加固,提高尾矿坝稳定性。