用开放的复杂巨系统理论研究煤瓦斯突出规律

煤和瓦斯突出是煤炭开采中的主要灾害之一.随着我国煤矿开采由浅部向深部转移,这一问题变得日益突出.系统分析表明,煤和瓦斯赋存和运移过程是一个典型的开放的复杂巨系统.对于这种系统的研究,目前行之有效的方法是采用从定性到定量的综合集成方法,将专家群体(包括地质专家、采矿专家、地球物理探测专家、计算机专家、岩石力学专家等)、统计数据和信息资料、计算机技术三者有机结合起来,构成一个高度智能化的以人为主、人机结合的交互系统.通过集成各种知识,获得对问题的正确的认识和理解,才能在工程实践中发挥具体的指导作用.     

粗集神经网络在煤与瓦斯突出预测中的应用

结合粗集理论的属性约简功能和人工神经网络的非线性映射特性,提出了煤与瓦斯突出的一种预测方法.首先用粗集理论对训练样本进行属性约简和降噪,然后将经过预处理的训练样本代入神经网络进行训练,获得稳定的网络结构,最后用训练好的神经网络对待测样本进行预测.实际应用表明:瓦斯压力、瓦斯放散速度、地质构造、煤的坚固性系数和开采深度是煤与瓦斯突出预测的必要指标;粗集神经网络模型具有较高的预测精度和良好的实用性,是一种十分有效的煤与瓦斯突出预测方法.     

煤层群多重开采上保护层防突研究

针对目前煤层群开采所面临的瓦斯灾害问题,基于一般的保护层开采理论,对煤层群中多重保护层开采进行分析研究,并对同组煤层的多重上保护层开采进行现场试验,通过多参数的考察,对保护效果、保护范围和合理参数进行了综合分析,确定所进行的煤层群开采消除突出危险效果显著,完善了保护层开采的基本理论。研究成果对于对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定参考价值。     

上保护层开采瓦斯综合治理的试验研究

借助于一般的保护层开采理论,对上保护层开采合理参数和保护范围进行了综合分析研究,结合潘东公司具体情况设计了试验方案,现场试验结果表明了该方案的合理性,同时也表明上保护层开采对下临近突出煤层的突出危险消除效果明显,上保护层开采带来的经济和社会效益十分显著。试验结果对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定指导意义。     

煤矿井下瓦斯突出危险性的模糊分析

基于模糊可能性理论建立了瓦斯突出危险性函数。应用模糊多元分析方法建立了瓦斯突出危险性分析模型,通过对各类确定与非确定信息的模糊综合分析,预测煤矿开采过程中瓦斯突出的危险性,并在生产中应用该模型取得了较好的效果。     

不同掘进工艺煤与瓦斯流固耦合数值模拟研究

井下瓦斯事故严重威胁着煤矿的安全,研究煤与瓦斯耦合作用规律并采取相应措施可以有效地防止事故发生.考虑瓦斯气体的可压缩性和吸附、解吸特性,假设瓦斯气体在煤体孔隙中的流动遵循Darcy定律,建立了考虑爆破因素的煤与瓦斯流固耦合数学模型,并利用comsol对其求解.结果表明:炮掘对煤体的破坏能力大于机掘;炮掘工艺下,爆破应力...     

基于改进ISR压力模型的自然灾害社会心理风险识别研究

针对自然灾害发生后人们焦虑、抑郁等心理问题,界定了自然灾害社会心理风险及其识别的概念,以压力管理理论为基础提出了针对自然灾害的改进ISR压力模型,解析了人们灾害心理风险的形成过程,然后根据改进的ISR模型对自然灾害社会心理风险源、社会心理风险应对资源、社会心理风险表现形式及结果进行分析和识别,形成了较为系统的自然灾害社会心理风险体系。     

基于动土压力响应特性的黄土滑坡振动台试验研究∗

为了探讨地震作用下动土压力沿高程和滑面的响应规律,通过大型振动台实验输入X向和Z向地震波,输入幅值逐级增大直到边坡破坏,对沿滑面和沿高程的5个土压力传感器的动土压力峰值分布规律进行分析,并利用基于小波变换的能量提取工具对加载X向和Z向的EL波进行分解,分析其在不同频带的动力响应特性,并进行了加速度峰值分析与动土压力峰值的组合响应分析。研究结果表明:(1)土压力沿高程和滑面都呈现非线性增加的趋势,加载X向地震波对滑面土体应力影响较为显著,而加载Z向地震波对坡顶面附近土体应力影响较为显著,且加载Z向地震波土压力沿高程放大趋势比加载X向地震波更明显;(2)输入加速度峰值0.6g时,滑体开始向下滑动,贯通破裂面的产生和动土压力峰值以及加速度峰值同时突变可作为边坡破坏的依据;(3)使用基于小波变换的能量提取工具对各频段的能量进行提取,发现第一频段的能量占比在95%以上,说明第一频段内土体响应最为剧烈,黄土边坡对地震波运动过程中高频部分具有"滤波作用",因此进行防护设计时应把这一现象作为设计的考虑因素之一。     

基于大型三轴试验的红砂岩粗粒土强度与变形特性研究

红砂岩粗粒土常作为我国南方地区的路基填料,因其易发生颗粒破碎而影响路基的安全稳定性,故深入开展其力学特性研究十分必要。文中选取湘南地区的红砂岩为研究对象,对其开展大型三轴试验,研究不同粗颗粒含量的试样在不同围压、不同压实度下的强度与变形特性。试验结果表明：在低围压时,粗颗粒含量较少的试样变形特性表现出应变软化,而在高围压时,表现为应变硬化特性;对于粗颗粒含量较多的粗粒土,在不同围压下均表现出应变硬化特性。在压实度相同的情况下,随着围压增大,峰值强度逐渐增大,应变硬化特征更趋明显。在围压和级配不变的情况下,随着压实度提高,抗剪强度逐渐增大,表现出低压实度应变软化向高压实度应变硬化特性的转变。应力-应变曲线表明,峰值强度与粗颗粒含量、围压、压实度具有良好正相关关系。通过绘制莫尔圆,发现其强度包络线表现为非线性,可采用幂函数进行拟合。计算结果表明,内摩擦角随着围压的增大而逐渐减小。     

基于柱形孔扩张大应变理论的劈裂灌浆压力研究

用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳定性,是非常有效的加固堤坝的方法。基于柱形孔扩张理论,考虑大变形分析,假定灌浆孔周围土体服从广义SMP准则,通过理论计算得到劈裂灌浆压力的解析解,进而分析了土体内摩擦角和粘聚力对灌浆压力的影响。结果表明,内摩擦角对灌浆压力的影响较小,而粘聚力的影响则较为明显。所得结论为劈裂灌浆加固工程提供了理论依据。     

对消防经济学理论与方法研究框架的探讨

本文分析了国内外消防经济学的研究概况，从宏观和微观两个方面对消防经济学的研究框架、基本理论与方法等进行了全面论述，并对我国消防经济学韵研究及应用前景进行了展望。目的在于为填补我国在该研究领域的空白提供探索性的指导。     

四论灾害系统研究的理论与实践

作者曾分别于1991,1995和2001年发表了关于灾害研究理论与实践的3篇文章,对灾害系统的性质、动力学机制等进行了探讨.本文在前3篇文章的基础上,从综合灾害风险管理的角度,完善了灾害系统的结构与功能体系,论证了灾情形成过程中恢复力的作用机制,分析了区域开发与安全建设的互馈关系,构建了区域综合减灾的行政管理体系,提出了由政府、企业与社区构成的区域综合减灾范式.研究结果表明,区域灾情形成过程中,脆弱性与恢复力有着明显的区别,脆弱性是区域灾害系统中致灾因子、承灾体和孕灾环境综合作用过程的状态量,它主要取决于区域的经济发达程度与社区安全建设水平;恢复力则是灾害发生后,区域恢复、重建及安全建设与区域发展相互作用的动态量,它主要取决于区域综合灾害风险行政管理能力、政府与企业投入和社会援助水平.区域安全水平与土地利用的时空格局和产业结构关系密切,通过划定区域高风险“红线区“的办法,调整土地利用时空格局和产业结构,有利于建立区域可持续发展的综合减灾范式.针对区域自然灾害系统存在着相互作用、互为因果的灾害链规律,以及灾害系统所具有的结构与功能特征,完善由纵向、横向和政策协调共同组成的一个“三维矩阵式“的区域综合减灾行政管理体系,构建以政府为主导、企业为主体、社区全面参与的区域综合减灾范式.以此促进在发展中提高区域减灾能力,并在一定安全水平下,建设区域可持续发展模式.     

基于三轴压缩试验的盐岩损伤与体应变关系理论研究

基于三轴压缩试验,分析三轴压缩过程中盐岩的应变变化特点,定义压缩扩容边界点为最大体应变点。根据岩石内部裂隙发展演化情况,分析与其相应的盐岩内部特征量,得出孔隙率的改变是导致盐岩应变变化的内部原因。根据这一分析成果,定义不同应力状态下的孔隙率为损伤变量,得出不同损伤状态下盐岩孔隙率的变化情况,得到盐岩损伤与体应变关系式。该关系式定量表达了盐岩损伤与体应变之间的关系,为进一步研究盐岩在不同损伤状态下的气体渗透规律提供了理论基础。     

高温后钢管再生混凝土短柱的理论分析与试验研究

首先进行了高温后钢管再生混凝土轴压短柱的试验研究,在分析试验结果的基础上提出了高温后核心再生混凝土的应力一应变关系模型,模型考虑了再生粗骨料取代率和曾经历的最高温度的影响;然后采用数值方法对高温后钢管再生混凝土轴压短柱的荷栽一变形全过程关系曲线进行了计算分析,数值计算结果得到试验结果的验证;最后利用数值方法系统分析了再生粗骨料取代率、曾经历的最高温度和约束效应系数等参数对高温后钢管再生混凝土短柱轴压强度系数的影响,并提出了相应的简化计算公式,轴压承载力的简化计算结果与试验结果基本吻合。     

基于大样本的强透水砂层盾构施工风险与控制研究

基于大量强透水砂层盾构施工工程事故现场调研及资料分析,建立大样本数据库并构建强透水砂层盾构施工风险事故树,以分析风险源及各自权重;基于模糊综合评价法探究强透水砂层盾构施工风险评估方法,推导出各风险因素对风险发生概率和损失的评价矩阵,从机理控制层面提出风险控制措施,并以广州某强透水砂层盾构工程实施验证。研究表明,施工风险主要为管片破裂、隧道上浮、渣土喷涌及地表塌陷等,风险发生概率与相应损失程度均可划分为5个等级。可通过加强管片拼装质量、改善上覆土层工程特性、渣土改良及装置改进等风险规避策略,有效控制施工风险,并结合风险规避、保留及转移等3种策略对地表塌陷风险进行有效控制。     

退化红壤地土壤侵蚀与坡度坡向的关系——基于GIS的研究

土壤侵蚀是造成自然灾害的重要因素之一,利用遥感和地理信息系统技术,以退化红壤地的朱溪河小流域为研究对象,对退化红壤地不同坡度和坡向上的土壤侵蚀状况进行了分析。研究结果表明:无论从土壤侵蚀面积,还是土壤侵蚀率和土壤侵蚀指数方面来看,土壤侵蚀主要都集中于坡度5~25°的坡地上,而在此之外的区域分布较小;阳坡和半阳坡的土壤侵蚀严重,阴坡和半阴坡的土壤侵蚀相对较轻。坡度是引起退化红壤地土壤侵蚀的一个重要原因,人类活动对坡面上土壤、植被以及坡面生态系统的破坏,也是影响土壤侵蚀的重要因素;坡向主要是通过对辐射量和土壤水分的再分配而影响土壤侵蚀的,也是引起土壤侵蚀的一个不可忽视的因素。     

哈尔滨市热岛效应与植被的关系——基于RS和GIS的定量研究

利用遥感和地理信息系统技术对Landsat ETM＋热红外遥感数据进行处理，反演和计算了哈尔滨城区的地面亮温和植被指数。通过剖面分析，研究了城区温度场的空间格局与植被盖度的关系；通过多元回归分析，揭示了城区热岛效应同多个指数的相关关系。结果表明：市内的道外区是热岛效应的主要分布区，道里区、香坊区的情况也比较严重；铁路沿线区域是城区主要的热岛效应地带；植被盖度和地面亮温呈反相关关系；植被和水体区域可以缓解城市的热岛效应。通过对市区热岛效应分析，可以监测城市化进程，为城市热环境质量评价和热源调查提供准确、丰富的信息。     

基于绿色与安全理念的城市韧性评价研究——以呼和浩特市街道为例

以呼和浩特市街道为例，采用熵权与GIS相结合的方法，构建城市绿色与安全韧性评价指标体系，并对33个街道进行韧性评价，其中2/3的街道韧性水平值低于平均值，并存在较大的差异性。在空间上韧性水平较低的街道在研究区西南集聚，高韧性街道从中心往外大致呈“高-低-高”分布格局，研究结果与城市用地扩建方向与时间、功能布局等实际情况比较吻合。最终从街道、市辖区和市级角度提出韧性提升对策建议，对绿色安全城市建设和防灾规划从“多城一策”向“一城一策”转变有重要的参考价值。     

基于RS和GIS的黄山花岗岩砂化与地形因子的关系研究

基于RS、GIS的技术和数字高程模型(DEM),揭示黄山风景区花岗岩砂化的空间分布,探讨花岗岩砂化与地形因子的关系.结果表明,花岗岩砂化主要分布于海拔900～1 100 m,坡度在30°～50°之间,剖面曲率25以下,平面曲率在60以上,坡向朝北的区域.     

基于数值统计的浅埋地下结构地震动强度指标与抗震性能水平划分研究∗

现阶段地下结构易损性分析还处于初步研究阶段,以单层双跨的日本大开车站为原型,建立了土与单层地下结构动力相互作用的有限元模型。首先根据地震动的频率,选取地震动;再采用增量动力时程分析方法（IDA）,给出了地下结构地震损伤状态的判定与定量划分方法,最后挑选出合适的地震强度指标（IM）。分析结果表明,基于 PGA（地表峰值加速度）/PGV（地表峰值速度）分类的地震动记录在 IDA 曲线上表现出显著的差异,地震动选取的合理性以及随机性是地下结构地震易损性曲线客观性的重要保证;峰值地面加速度（PGA）与场地土层顶底峰值相对位移（PSSRD）均可作为该类浅埋矩形地下结构地震易损性分析的有效且合适的地震动强度指标。基于场地的非线性地震反应特征,对于深埋地下结构的地震动强度指标还有待进一步研究。