黄土坡顶裂缝成因及演化过程分析

黄土坡顶裂缝是黄土滑坡的重要诱因,探究其成因机理及演化过程对指导黄土区防灾减灾具有重要意义。在地质勘测和力学分析的基础上,提出了"五阶段"黄土坡顶裂缝的发育过程,即龟裂→发展→拉张→贯通→成型,认为黄土坡顶裂缝的发育成型是动态发展的过程,是外界蒸发、入渗,坡体内部水土相互制约、古土壤层"堵渗"、"阻裂"等多因素共同作用下的混合成因。干燥蒸发引起的地表龟裂是裂缝起始孕育阶段,此后地表蒸发和地表水入渗则极大地促进了裂缝的发展,这个过程是裂缝发育的龟裂阶段;不均匀的干燥收缩使裂缝尖端同时受拉张、剪切共同破坏作用,这个过程是裂缝发育的发展阶段;前期次滑坡,拉张坡顶裂缝的同时,使坡内原生结构面张开,这个过程是裂缝发育的拉张阶段;坡顶裂缝汇水有优先向坡内环状裂缝渗流的趋势,贯通后裂缝深度大为增加,这个过程是裂缝发育的贯通阶段;古土壤高强度、低渗透性的特征具有"阻渗"、"阻裂"效果,制约了裂缝的发展,这个过程是裂缝发育的成型阶段。最后,以陕西泾阳南塬庙店西村黄土滑坡为例,实证了上述裂缝发育阶段。     

基于改进耗散结构理论的地铁隧道塌方演化过程分析

为了准确描述地铁隧道塌方的演化过程,首先分析了地铁隧道塌方演化的一般规律,从理论分析角度探寻能描述塌方演化过程的方法,针对传统的热力学耗散结构理论的缺陷,对其进行改进,表现在:1)熵是一个状态函数,不能直接输入或输出,只能依附于一定的能量之上,即以塌方“负熵变能”取代“负熵”描述塌方耗散结构的形成过程;2)负熵变能包括直接负熵变能和间接负熵变能,传统理论没有考虑间接负熵变能,引入广义负熵的概念,并以此推导塌方能量损伤演化方程.把改进的耗散结构理论引入到地铁隧道施工塌方孕险机理研究中,建立了塌方负熵变能(有序化能量)和广义负熵变能(广义有序化能量)损伤演化方程,并运用负熵变能对塌方耗散结构进行了分析.     

系统故障演化过程中事件综合效用系数计算方法研究

为确定各事件在系统故障演化过程(System Fault Evolution Process, SFEP)中的效用，衡量对演化过程的贡献，提出了事件综合效用及系数计算方法。研究认为，影响SFEP的要素包括事件、事件故障概率、影响因素、演化过程中的事件演化关系和事件逻辑关系；进而提出了事件效用系数、事件逻辑效用系数和事件结构效用系数来表征这些要素；给出了3个系数的推导过程和计算方法；综合3个系数形成了事件综合效用系数。通过实例展示了计算流程，得到了实例SFEP中各事件的综合效用系数。结果表明：事件综合效用从大到小依次为过程事件、最终事件、边缘事件；对比事件效用系数，事件逻辑效用系数和结构效用系数对实现演化的作用更大；事件综合效用系数是通过所有因素的具体值确定的，只对确定因素值有效。成果可为SFEP增加研究事件效用的新方法。     

SFEP中因素重要度计算及其不确定性修正方法研究

为研究系统故障演化过程(System Fault Evolution Process, SFEP)中因素重要性及其不确定性，提出了基于相似性、联系数和信息熵的分析方法。以因素影响下的事件故障概率为基础数据，将因素重要性表征为事件在因素作用下的故障概率相似性和不确定性，建立研究方法和数学模型。首先，研究了因素重要性的由来及不确定性产生的原因。其次，建立了因素重要度计算和不确定性修正方法，提出了因素概率相似度、因素概率犹豫度、因素概率犹豫熵和因素重要度。最后，通过实例展示了分析流程。结果表明，系统故障演化过程中实现上述方法是可行的，能达到预期效果。研究方法和结果可用于系统故障演化过程中因素重要性的确定，并作为基础数据实现因素的化简、合并或删减，以降低演化过程复杂性，也可为类似的因素重要性分析提供支持。     

系统故障演化过程的事件故障概率分布熵构建及其性质研究

为研究系统故障演化过程带来的系统功能状态的不确定性，提出事件故障概率分布熵的概念和计算方法。系统故障演化过程的不确定性来源于事件故障概率分布和演化过程本身的不确定性，可等效为概率分布和演化的混乱性。基于上述考虑，借助信息熵的思想建立事件故障概率分布熵，对演化过程中事件故障概率分布的变化混乱程度进行度量。考虑事件故障概率分布特征，确定了分布熵模型的各参数，给出了模型推导过程，建立了分布熵表达式。研究表明：分布熵具有对称性、确定性、非负性、扩展性、可加性和极值性，符合信息熵规则；分布熵与因素数量、因素值域的等距划分点数量、故障概率变化程度均存在正相关性。通过实例演示了事件故障概率分布熵的计算过程，得到了不同事件分布熵的大小关系，表明了不同事件对系统功能状态不确定性的影响。为下一步建立系统故障演化过程的熵理论提供基础。