Coupling a 3D patch model and a rockfall module to assess rockfall protection in mountain forests

Many forests in the Alps are acknowledged for protecting objects, such as (rail) roads, against rockfall. However, there is a lack of knowledge on efficient silvicultural strategies and interventions to maintain these forests at optimal protection level. Therefore, assessment tools are required that quantify the rockfall protection effect of forest stands over time, and thereby provide the ability to evaluate the necessity and effect of management interventions. This paper introduces such a tool that consists of a 3D rockfall module embedded in the patch based forest simulator PICUS. The latter is extended for this study with a new regeneration module. In a series of experiments the new combined simulation tool is evaluated with regard to parameter sensitivity, model intercomparison experiments with recently proposed algorithms from the literature, and the ability to respond realistically to different management regimes in rockfall protection forests. Results confirm the potential of the new tool for realistic simulation of rockfall activity in heterogeneous mountain forests, but point at the urgent need to improve the knowledge base on the interaction of understory and rockfall activity. Further work will focus on model validation against empirical rockfall data, and include reduced tree vitality due to damage from boulder collisions as well as the explicit consideration of downed dead wood.     

燃气爆炸作用下房屋裂缝开展的分形模拟

烯气爆炸灾害下房屋裂纹开展有的模式与受均布压力破坏时的相同,在参照实验所得混凝土裂缝的分形维数资源的基础上编制了相应的软件,利用分形插值的方法实现裂缝开展的模拟,模拟结果较好地反映了裂缝发展的真实情况,且较以往的模拟方法节约了大量存储空间。     

环境岩土工程研究若干建议

当今,城市建设已引发越来越多的环境地质问题,由于该类问题多数属于不可逆的地质过程,因此针对其成因机制开展一些前瞻性的基础性研究,为城市建设可持续发展战略的厘定提供必需的理论储备,无疑具有重要意义。本文旨在就目前城市建设中存在的环境岩土工程问题中几个较为突出的方面,提出进一步研究的设想。     

迎接地震观测技术的新变革

回顾了地震观测技术发展的三个阶段及其特点。简要总结了随着这几个阶段的技术进步南京基准地震台观测技术的重要变革 ,并从记录地震事件数量、大地震速报作用和推动某些研究的深入等方面评估了由于这些技术进步所带来的地震台效能的提高。对目前地震观测技术从模拟观测向数字观测的转折时期 ,地震台如何尽快过渡 ,充分发挥效能提出了初步对策。     

基坑开挖与邻近高层建筑施工耦合模拟研究

以一邻近在建观光楼的基坑工程为背景,采用有限元软件MIDAS GTS-NX对其进行基坑开挖及邻近观光楼全过程数值模拟分析,结合模拟计算分析了邻近在建高层建筑的基坑开挖的耦合作用.模拟结果表明:在邻近在建建筑物的基坑开挖情况下,两者间的耦合作用明显;在邻近在建高层建筑物影响下,基坑支护结构水平位移差为10.1 mm;土体...     

地铁区间隧道竖井送风有效风量研究

为得到地铁区间隧道竖井送风有效风量的无量纲计算模型,通过推导地铁区间隧道竖井送风有效风量的无量纲公式,并采用数值模拟方法明确竖井送风有效风量与火源功率、火源距离、阻塞比和竖井送风量之间的量化关系.结果表明:火源功率、火源距离与竖井送风有效风量之间不存在函数关系;阻塞比对竖井送风有效风量影响显著,随着阻塞比的增大,有效风...     

基于CA-Markov模型的艾比湖流域平原区景观格局动态模拟预测

利用“3S”技术及CA-Markov模型,按照是否实施跨流域调水工程2种预案情况,以2005年为起始时刻,对新疆艾比湖流域平原区2020年景观格局进行模拟预测。结果显示：在调水工程未实施的情况下,2020年研究区的生态环境将进一步恶化,其突出表现为艾比湖湖泊水面将持续萎缩、裸露湖底盐漠面积进一步扩大,水资源短缺及生态环境恶化的结果将严重制约研究区社会经济的发展;在调水工程实施的情况下,2020年研究区内艾比湖湖泊水面将稳定增加至800 km^2以上、裸露湖底盐漠面积相应有所减少,生态环境恶化趋势得到改善,区域水资源短缺问题将有所缓解,可有效地促进研究区内社会经济的发展。     

结构面分布特征对隧道围岩变形影响的数值模拟分析

结构面对隧道围岩变形及稳定性起着决定性作用。运用三维离散元方法(3DEC)研究结构面分布特征,重点是结构面线密度1/λ、强度和倾角对隧道围岩变形的影响,总结了结构面分布与围岩变形特征的关系。结果表明,在结构面强度较低的情况下,结构面线密度对隧道变形的影响较大,其影响可分为两种情况:①λ≤0.2时,围岩的弯曲变形大于沿结构面的剪切变形,属于应力型大变形;②0.2<λ≤0.4时,沿结构面的剪切变形大于围岩的弯曲变形,属于结构型大变形。结构面倾角主要影响围岩大变形发生的位置。将数值模拟结果与国内工程实例实测变形资料相对比,发现一致性较好。本研究结果对隧道支护结构的设计以及施工设计具有借鉴意义与指导作用。     

高温下栓钉剪力连接件的结构性能数值模拟研究

目前,钢混凝土组合梁由于其具有截面高度小、自重轻、延性好等优点而广泛应用于高层建筑和桥梁结构中。钢混凝土组合梁中,钢梁和混凝土板通过剪力连接件共同作用,钢混凝土组合梁的性能很大程度上依赖于剪力连接件的性能,因此剪力连接件是组合梁中的关键部位。栓钉是目前最常用的柔性剪力连接件。本文采用有限元软件ABAQUS,较系统地研究了高温下组合梁中栓钉破坏形态、破坏机理、抗剪承载力和荷载—滑移规律性能,为高温下组合梁抗火性能研究提供基础。模型中混凝土、栓钉和钢梁采用实体单元模拟,材料的力学特性和热工特性参数根据欧洲规范(EN 1994-1-2)。本文先用文献中的试验结果验证了数值模型的可靠性,并进一步研究了不同栓钉直径和不同混凝土强度等级时的高温下栓钉承栽力折减系数。研究表明,欧洲规范中高温下栓钉承栽力的计算公式是合理的,能较准确地预测栓钉在高温下的承栽力。     

土地利用变化驱动下的上海市区水灾灾情模拟

对上海市区近50年来的土地利用结构变化进行了重建，并计算了由土地利用变化引起的上海市区水位变化量。以特定的1962年水灾为参照，模拟在同等雨强情况下，由土地利用结构变化和地面沉降引起的淹没范围的变化以及由此带来的水灾损失的变化。结果表明，在49mm／d降水条件下，由于土地利用的变化，使2001年的径流系数比1950年增大了34．0％，2001年的水位比1950年增高了45．9％；2001年的水灾灾情为1950年的1．0629倍；即使在目前千年一遇的防洪标准下，亦可造成相当于2001年地均GDP值0．088％(约为4．5亿元人民币)的损失，这是1991年相应数值的220倍。