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活动断裂带结构分区对隧道错断变形特征的影响机制
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作者 孙鑫 李建贺 +3 位作者 崔臻 盛谦 尹敬涵 张茂础 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第5期1125-1138,共14页
活动断裂带产生的永久位移会导致穿越其中的隧道衬砌发生严重变形。为了探究断裂带内部结构分区对隧道衬砌错断变形的影响,总结归纳了一种包括上下盘、破碎带、断裂带核部和破裂面的断裂带错断概化模型,通过改变断裂带不同区域岩体力学... 活动断裂带产生的永久位移会导致穿越其中的隧道衬砌发生严重变形。为了探究断裂带内部结构分区对隧道衬砌错断变形的影响,总结归纳了一种包括上下盘、破碎带、断裂带核部和破裂面的断裂带错断概化模型,通过改变断裂带不同区域岩体力学参数、断裂带不同区域宽度以及破裂面出现位置,开展围岩-衬砌隧道的数值试验,测算纵向位移梯度、纵向位移曲率和椭圆度来表征纵向剪切变形、纵向弯曲变形和横断面变形。研究衬砌的纵向变形和横断面变形规律,揭示错断作用下断裂带结构分区对隧道衬砌变形的控制机制。结果表明:(1)断裂带错动作用下,衬砌纵向位移曲线呈“S”型,大部分位移集中在断裂带核部。断裂带核部的剪切变形大于其它区域,峰值发生在破裂面处,弯曲变形主要发生在岩体软硬交界面附近;(2)衬砌横断面变形由隧道纵向的剪切和弯曲共同作用产生,断裂带核部处的变形显著大于破碎带,破裂面附近和软硬岩体交界区域需重点关注;(3)分区岩体软硬程度差距越大和断裂带核部宽度占断裂带总宽度越小时,断裂带核部区间内衬砌纵向变形与横断面变形越剧烈。当破裂面发生在断裂带核部中央时,衬砌纵向变形与横断面变形最剧烈,而破裂面处于断裂带核部与破碎带分界面处,破裂面导致的破坏范围有所增加。 展开更多
关键词 断裂带结构分区 断裂带错断 衬砌变形 位移梯度 位移曲率 椭圆度 数值分析
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大埋深调水隧洞穿越活动断裂带变形破坏特征及适应性措施
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作者 张国强 崔臻 +2 位作者 颜天佑 张茂础 李建贺 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第1期152-161,共10页
引江补汉工程深埋长大隧洞穿越通城河活动断裂,在活动断裂处隧洞的安全性是工程的关键问题之一。在地应力场分析基础上,采用数值模拟方法,分析了在不采用适应性结构时衬砌的响应,并估算了铰接设计参数,最终验算了建议铰接设计参数下衬... 引江补汉工程深埋长大隧洞穿越通城河活动断裂,在活动断裂处隧洞的安全性是工程的关键问题之一。在地应力场分析基础上,采用数值模拟方法,分析了在不采用适应性结构时衬砌的响应,并估算了铰接设计参数,最终验算了建议铰接设计参数下衬砌的响应特征。结果表明:(1)水平大主应力与隧洞轴线夹角为35°,隧洞轴线方向水平应力分量约为20 MPa,垂直隧洞轴线方向水平应力分量约为21 MPa,竖直向应力分量约为18 MPa;(2)当无抗错断措施时,隧洞的相对变形主要表现为拱顶-底板的相对收敛,相对收敛在断层带部位最大,拱顶、底板部位的最大主应力量值出现在断层带及影响带部位,断裂带部位与影响带部位的衬砌大部分处于损伤状态;(3)基于提出的隧洞铰接设计参数的估算方法,给出了设防节段长度为6 m,铰节段宽度为2~4 cm作为初步的设计参数,进一步考虑参数敏感性分析后,合建议按照设防节段长度为6 m,铰节段宽度为5 cm考虑。(4)隧洞按照所建议参数进行铰接结构设防后,铰接结构设计有效降低了断层带内部衬砌整体所受到的拉力,铰接设计条件下,衬砌因错断产生的相对变形、应力、衬砌损伤均有较大程度减少。上述研究结果证实了铰接结构设计有助于提高隧洞抗错断性能。 展开更多
关键词 长距离调水工程 调水隧洞 活动性断裂 错动响应 铰接衬砌
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基于冻土热传导方程解析解的相似准则研究
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作者 伯音 王聪 +7 位作者 冯彦芳 张彬 张莹 郭晓刚 姚劲松 魏莱 陈荣 徐琛 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第5期184-191,共8页
为研究冻土一维热传导温度场模型试验相似准则,创新性提出基于微分方程解析解求取相似准则的方法,首先采用分离变量法得到了一维非线性热传导方程的解析解,再利用相似转换法推导出了考虑和不考虑热交换2种情况下冻土模型试验的相似准则... 为研究冻土一维热传导温度场模型试验相似准则,创新性提出基于微分方程解析解求取相似准则的方法,首先采用分离变量法得到了一维非线性热传导方程的解析解,再利用相似转换法推导出了考虑和不考虑热交换2种情况下冻土模型试验的相似准则,最后利用有限元软件ABAQUS验证相似准则的准确性。结果表明,当不考虑热交换时,时间的相似常系数始终是几何尺寸相似常系数的平方;当考虑热交换时,模型试验必须采用与原型不同的土体,此时得到的相似准则更具有理论意义和实际价值。该研究成果充分考虑了热传导过程中的边界条件,有望为非线性热传导问题的研究和模型试验设计提供理论参考。 展开更多
关键词 冻土 非线性热传导 解析解 相似准则 模型试验
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引江补汉工程输水线路工程地质选线研究 被引量:15
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作者 王吉亮 向家菠 +3 位作者 颜慧明 邓争荣 贾建红 许琦 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第5期100-105,共6页
引江补汉工程是南水北调中线工程的后续工程,可行性研究阶段坝下方案输水隧洞初拟4条线路进行比选,比选线路区地形地质条件和工程地质问题复杂,具有线路长、埋深大,地层岩性复杂多样、可溶岩和软质岩分布较多,地质构造背景复杂、总体地... 引江补汉工程是南水北调中线工程的后续工程,可行性研究阶段坝下方案输水隧洞初拟4条线路进行比选,比选线路区地形地质条件和工程地质问题复杂,具有线路长、埋深大,地层岩性复杂多样、可溶岩和软质岩分布较多,地质构造背景复杂、总体地应力水平高等地质特点,深埋长隧洞工程可能涉及的工程地质问题均有可能出现,有必要选择一条地质条件相对较优的线路。经分析研究,将线路比选考虑的地质因素分为关键地质因素、重要地质因素、一般地质因素,并建立多因子条件下的线路比选模型,经工程地质综合比选,龙安1线输水隧洞方案总体较优,地质选线成果为工程设计综合选线提供了重要依据,地质比选研究思路与方法可为同类工程提供借鉴。 展开更多
关键词 地质选线 引调水工程 线路比选 引江补汉工程
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基于CMIP6的气候变化下汉江流域气象干旱特征研究 被引量:10
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作者 王磊 曾思栋 +3 位作者 阳林翰 黄珊珊 毛文耀 夏军 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期39-45,61,共8页
为明晰气候变化下汉江流域气象干旱的演变特征,选取CMIP6中10个气候模式,考虑每个气候模式历史情景与4种共享社会经济路径(SSPs)情景,基于标准化降水蒸散指数分析了汉江流域气象干旱特征的变化规律。结果表明:未来汉江流域年降水量与潜... 为明晰气候变化下汉江流域气象干旱的演变特征,选取CMIP6中10个气候模式,考虑每个气候模式历史情景与4种共享社会经济路径(SSPs)情景,基于标准化降水蒸散指数分析了汉江流域气象干旱特征的变化规律。结果表明:未来汉江流域年降水量与潜在蒸散量最大差值逐渐增大,增长速率为0.92~2.40 mm/a,最小差值在不同SSPs情景下变化趋势不同,在SSP1-2.6和SSP3-7.0情景下逐渐缩小,而在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下持续增大;历史情景下流域干旱累计时长表现为东西短、中部长的特点,而未来流域中下游干旱累计时长减小,上游略有增大,且干旱在年内发生时间相对提前;未来低重现期干旱烈度不会发生明显变化,但极端干旱烈度将显著上升,100年一遇干旱烈度增长幅度为7.1%~25.6%。 展开更多
关键词 气候变化 干旱特征 CMIP6 标准化降水蒸散指数 汉江流域
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全球气象模型GFDL-SPEAR月降水预报订正与检验 被引量:2
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作者 黄泽青 赵铜铁钢 +3 位作者 田雨 吴永妍 李波 陈晓宏 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期56-66,共11页
由于全球气象模型产生的原始预报通常包含复杂的误差,为评估新一代的GFDL-SPEAR模型对我国各二级水资源区的适用性,构建伯努利-伽马-高斯模型开展统计订正的对比实验,从逐月与累计降水2个方面评估预报的相关性、系统偏差、可靠性以及预... 由于全球气象模型产生的原始预报通常包含复杂的误差,为评估新一代的GFDL-SPEAR模型对我国各二级水资源区的适用性,构建伯努利-伽马-高斯模型开展统计订正的对比实验,从逐月与累计降水2个方面评估预报的相关性、系统偏差、可靠性以及预报精度,从而辨析原始预报的误差并分析预报订正的作用。结果表明:GFDL-SPEAR原始预报与观测呈现良好的相关关系,但包含-20%到50%的系统偏差,导致预报可靠性与预报精度较低;伯努利-伽马-高斯模型能够有效订正系统偏差,生成可靠的预报时间序列,使逐月与累计降水的预报精度分别提高约25%和45%;相比总量订正,逐月订正能够进一步提高预报精度。整体上,订正后的GFDL-SPEAR降水预报可为流域水资源调控与防洪抗旱提供6个月乃至1年预见期的重要信息。 展开更多
关键词 GFDL-SPEAR预报 预报订正 伯努利-伽马-高斯模型 逐月降水 累计降水
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基于ERHIs法的雅鲁藏布江流域水文情势变化研究 被引量:3
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作者 杨靖 蔺子琪 +2 位作者 赵庆绪 谢静 廖卫红 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2024年第1期108-119,共12页
为探究变化环境下雅鲁藏布江流域环境流量组分与水文情势变化情况,采用改进后生态最相关水文指标ERHIs(The most Ecologically Relevant Hydrologic Indicators)、RVA(Range of Variability Approach)法定量分析了1965—2018年间不同阶... 为探究变化环境下雅鲁藏布江流域环境流量组分与水文情势变化情况,采用改进后生态最相关水文指标ERHIs(The most Ecologically Relevant Hydrologic Indicators)、RVA(Range of Variability Approach)法定量分析了1965—2018年间不同阶段不同环境组分下的雅鲁藏布江流域内水文情势的变化情况,并结合5种突变检验方法对指标进行验证。结果表明,通过EasyDHM插补数据是可行的,参数优化后的Nash系数最大为0.97,最小为0.67,均在合理范围内,在缺资料地区运用较好。针对雅鲁藏布江2个断面强变异指标改变度计算结果均表明雅江中下游地区的水文改变度为高度改变。在指标选取方面,生态水文改变过程的指标体系(Indicators of Hydrologic Alteration,IHA)参数之间的相关性较高,指标间的冗余问题十分突出。ERHIs指标具有一定的合理性,不仅有效缓解了IHA的冗余性问题,还有利于抓住最关键的生态水文变量,对生态水文研究、流域水资源管理和生态保护都具有重要的参考价值和借鉴意义,为短缺水文资料地区的生态评估提供参考。 展开更多
关键词 水文改变度 水文情势 雅鲁藏布江 生态最相关水文指标 EasyDHM模型
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考虑台风事件影响的日降水预报检验与订正
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作者 简志健 赵铜铁钢 +3 位作者 田雨 吴永研 李波 陈晓宏 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第3期40-50,共11页
【目的】台风带来的强降水常给当地带来洪涝等灾害,在台风事件下提供准确可靠的降水预报是科学研究和业务预报的重要工作。【方法】通过台风路径缓冲区筛选台风场次,检验台风事件和非台风事件分布情况;对美国国家环境预报中心提供的GEFS... 【目的】台风带来的强降水常给当地带来洪涝等灾害,在台风事件下提供准确可靠的降水预报是科学研究和业务预报的重要工作。【方法】通过台风路径缓冲区筛选台风场次,检验台风事件和非台风事件分布情况;对美国国家环境预报中心提供的GEFSv12逐日原始降水预报检验数据精度情况,评价原始预报技巧;应用伯努利-伽马-高斯模型对GEFSv12降水预报,在我国粤港澳大湾区格点,设计不同订正方案,在不同降水场景下,评估不同情况下模型订正前后预报性能。【结果】影响我国东南沿海台风登陆时间主要集中于7—9月,台风等级集中在14级以前;台风事件下,利用台风事件样本训练模型订正后预报BIAS接近0,排序概率技巧得分CRPSS平均提高了近15%,α-index相对原始预报提升了约0.16。【结论】伯努利-伽马-高斯模型能有效订正原始预报存在的系统偏差,提高预报的准确性;不同降水场景订正效果有所区别,对出现极值降水较少的非台风事件,订正后效果有更好的表现;台风事件下,利用台风样本训练模型订正效果相对较好,提高了原始预报精度技巧、可靠性,减少预报偏差;订正的效果和相关系数大小有关,相关系数表现好的区域有更好的预报精度技巧得分,经订正后有利于后续水文集合预报应用、模型发展和备灾应灾工作。 展开更多
关键词 逐日降水 台风降水 预报订正 预报检验 预报精度
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深埋隧洞穿高压富水断层涌水突泥分析与处置技术 被引量:4
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作者 李建贺 牛利敏 +2 位作者 王帅 许然 陈培 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第10期149-156,共8页
针对隧洞穿越高压富水断层涌水突泥破坏性强、可灌性差的难题,以滇中引水工程香炉山隧洞过大栗树断裂次级断层涌水突泥灾害治理为例,通过分析隧洞涌水突泥洞段的地质特征、灾害过程与成因,提出了超前钻探、超前灌浆、超前泄压、超前支... 针对隧洞穿越高压富水断层涌水突泥破坏性强、可灌性差的难题,以滇中引水工程香炉山隧洞过大栗树断裂次级断层涌水突泥灾害治理为例,通过分析隧洞涌水突泥洞段的地质特征、灾害过程与成因,提出了超前钻探、超前灌浆、超前泄压、超前支护组合处置对策。针对隧洞下半断面围岩碎粉含量高、阻止浆液扩散导致注浆效果不佳的问题,提出了置换式注浆加固技术,即注浆孔分A孔、B孔,通过A孔注浆,B孔泄压并冲出岩粉的方式进行注浆,以利于岩粉排出和浆液扩散,成功解决了香炉山隧洞DLI3+681.5涌水突泥灾害治理技术难题。研究成果对类似地质条件下隧洞涌水突泥灾害治理提供参考。 展开更多
关键词 深埋隧洞 富水断层 涌水突泥 处置对策 置换式注浆加固技术 灾害治理
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多种机器学习方法在岩质类型快速判别中的可靠性分析 被引量:3
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作者 汪长重 韩旭 +2 位作者 赵鑫 项洋 于起超 《水电能源科学》 北大核心 2024年第6期88-92,共5页
针对复杂地质条件下水利水电工程中采用传统钻探和试验方法获取岩体强度成本高、耗时长等问题,开创性将机器学习方法引入岩质类型判别中,实现对复合定向钻探岩质类型的快速判别,为地下工程围岩类别的快速划分提供支撑。依托水利水电工... 针对复杂地质条件下水利水电工程中采用传统钻探和试验方法获取岩体强度成本高、耗时长等问题,开创性将机器学习方法引入岩质类型判别中,实现对复合定向钻探岩质类型的快速判别,为地下工程围岩类别的快速划分提供支撑。依托水利水电工程超深复合定向钻关键技术研究及应用项目,结合已有地质资料,采用10种机器学习分类算法对复合定向钻钻进参数进行岩质类型判别,并详细对比分析模型判别效果。结果表明,RF、AdaBoost、CatBoost、KNN、SVM、ExtraTree表现较好,其中AdaBoost表现最佳;验证了机器学习方法在岩质类型判别上的可行性与可靠性,为后续算法选择优化提供了指导。 展开更多
关键词 机器学习 复合定向钻 钻进参数 岩质类型 可靠性
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典型缺水地区国家中心城市供水方案——以郑州市为例
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作者 张娜 冯志勇 +3 位作者 王磊 刘少华 万蕙 周雨奇 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期94-104,共11页
水资源是经济社会发展的基础性、先导性、控制性要素,水资源的承载能力直接决定城市的发展空间和建设效果。从郑州市国家中心城市建设任务出发,全面梳理郑州市作为典型缺水地区国家中心城市所面临的主要水问题,通过构建多水源联合配置模... 水资源是经济社会发展的基础性、先导性、控制性要素,水资源的承载能力直接决定城市的发展空间和建设效果。从郑州市国家中心城市建设任务出发,全面梳理郑州市作为典型缺水地区国家中心城市所面临的主要水问题,通过构建多水源联合配置模型,提出不同阶段南水北调中线工程作为主力供水水源向郑州市增加供水方案,并分析方案效果、存在问题和相应措施建议。研究可为构建缺水地区国家中心城市供水保障体系提供参考。 展开更多
关键词 南水北调 国家中心城市 郑州 供水方案 水量调整
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