基本信息
- 項目名稱：
- 山區(qū)開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響分析
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 本文借助于隨機介質(zhì)理論，給出理論模型并就地下工程開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響問題開展研究。根據(jù)所建立的理論模型，利用Matlab軟件進行了基本計算分析，預計結(jié)果符合工程實際。表明隨機介質(zhì)理論完全適用于預測分析地下開挖引起的地表移動及其對環(huán)境影響問題。本文提出的分析方法可供類似工程分析參考。
- 詳細介紹：
- 隨著國家經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展，山區(qū)復雜地形條件下工程開挖（如隧道施工、地下采礦等）不斷增多，從而在客觀上對山區(qū)自然坡穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響，在一定程度上影響生態(tài)壞境。在人類工程活動的作用下，自然坡變形破壞（如滑坡、崩塌等）引起的地質(zhì)災害時有發(fā)生。這些災害往往會造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。而對這一工程實際問題，如何在保護環(huán)境的同時實施工程開挖，這是土木工程領(lǐng)域面臨的重要問題。因此，山區(qū)開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響問題己引起本領(lǐng)域科研和工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。 本文借助于隨機介質(zhì)理論，給出理論模型并就地下工程開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響問題開展研究。根據(jù)所建立的理論模型，利用Matlab軟件進行了基本計算分析，預計結(jié)果符合工程實際。表明隨機介質(zhì)理論完全適用于預測分析地下開挖引起的地表移動及其對環(huán)境影響問題。本文提出的分析方法可供類似工程分析參考。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 山區(qū)大斷面隧道開挖活動引起的巖體變形破壞預測方法及其對環(huán)境影響問題，已引起本領(lǐng)域許多學者及工程技術(shù)人員的廣泛重視。針對這一技術(shù)問題，擬開發(fā)出隧道開挖巖體移動變形預測分析方法，并應用于工程實際。本課題是巖土力學、隧道工程、工程地質(zhì)交叉學科領(lǐng)域的綜合性研究課題。因此，開展本研究工作具有理論意義和工程實用價值。
科學性、先進性及獨特之處
- 由于山區(qū)大跨度隧道、地下開采等地下工程開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響研究較少，國內(nèi)外尚無成熟的分析方法。本文根據(jù)隨機介質(zhì)理論，建立山區(qū)工程開挖巖體移動變形分析數(shù)學模型；依此分析研究山區(qū)地下工程開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響，并將理論結(jié)果應用于工程實際；使得理論預計結(jié)果符合工程實際。本文的獨特之處就是利用隨機介質(zhì)理論建立數(shù)學模型，用于分析山區(qū)大跨度隧道開挖引起的巖體移動變形及其對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 首先，通過本研究工作，增強本科生創(chuàng)新意識，培養(yǎng)科學研究能力，最終具有運用所學知識解決工程實際問題的能力。 其次，研究所獲成果具有工程實際應用價值，所給出的數(shù)學模型及分析方法可用于公路、鐵路大斷面隧道等施工引起的巖體變形破壞預測及其對環(huán)境影響評價。
學術(shù)論文摘要
- 本文根據(jù)隨機介質(zhì)理論，建立山區(qū)工程開挖巖體移動變形分析數(shù)學模型；依此分析研究山區(qū)地下工程開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響。研究中針對河北省境內(nèi)保阜高速公路韓家莊隧道開挖引起的巖體移動變形及其對山體穩(wěn)定性影響進行了具體計算分析，同時對宜昌磷礦山區(qū)開采山體穩(wěn)定性進行了預測分析，理論分析結(jié)果表明，采用本文提出的分析方法所預計結(jié)果符合工程實際。
獲獎情況
- 本論文中的部分內(nèi)容，2011年3月發(fā)表于全國中文核心期刊《化工礦物與加工》上。題目是：“山區(qū)開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響分析”。
鑒定結(jié)果
- 本研究論文屬于本領(lǐng)域新的研究成果。
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 迄今為止，國內(nèi)外針對山區(qū)大跨度隧道、地下開采等地下工程開挖巖體移動及其對自然坡穩(wěn)定性影響問題的研究，所采用的理論研究方法可概括為：（1）隨機介質(zhì)理論方法。該方法由波蘭Litwiniszyn所建立，在歐洲國家應用較多。這一理論分析方法在國內(nèi)也獲得了廣泛應用。（2）影響函數(shù)法。以Gauss函數(shù)為主要分布函數(shù)形式，是比較經(jīng)典的分析方法。（3）數(shù)值計算和仿真及其相互耦合。隨著數(shù)值計算分析和仿真方法的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了不同數(shù)值方法的相互耦合，如有限元、邊界元、離散元等的相互耦合等。（4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡及Fuzzy分析方法。近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡、Fuzzy方法開始應用于巖土體變形研究。1996年Basheer 和Najjar等人將人工神經(jīng)網(wǎng)絡理論應用于研究環(huán)境巖土工程問題；1998年以來，國內(nèi)部分學者將Fuzzy數(shù)學理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡中的Back Propagation 網(wǎng)絡算法用于研究地下工程開挖引起的巖（土）體移動變形預測問題。 近年來，針對地下工程開挖引起巖土體移動問題，我國學者開展了大量的研究。在工程應用過程中，大部分的預測分析方法仍然采取經(jīng)驗方法確定巖體的變形極限值，如許多工程中規(guī)定水平拉伸變形在6 mm /m -12 mm /m之間作為宏觀破壞的極限變形值。但對于不同的巖體，極限變形值顯然是不同的。另外，根據(jù)工程實測資料和模擬分析，能否在設計中考慮使自然坡變形保持在某一極限變形值之內(nèi)，這一問題也沒能解決，而這些問題卻都是地下工程開挖影響分析中需要解決的關(guān)鍵問題。在巖土工程學科領(lǐng)域內(nèi)，地下工程開挖引起巖土移動及其對自然坡穩(wěn)定性影響預測分析問題，已成為國際土木建筑工程和巖土工程學科領(lǐng)域的一個研究熱點；由于這一研究緊密結(jié)合土木建筑工程實際，因此這一研究課題也是本學科領(lǐng)域發(fā)展和重點研究方向之一。 關(guān)于山區(qū)大跨度隧道、地下開采等地下工程開挖對自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響研究問題，國內(nèi)外公開發(fā)表的研究成果很少，分析方法尚不太成熟。但已有部分隨機介質(zhì)理論在巖土移動變形研究中的應用，目前在煤礦開采地表下沉預測中有不少人應用隨機介質(zhì)理論進行了深入的研究，取得了許多有價值的研究成果。但是，利用隨機介質(zhì)理論研究山區(qū)工程開挖巖體移動變形及其對自然坡穩(wěn)定性和環(huán)境影響問題，這方面的研究很少、研究方法不成熟，本文針對這一領(lǐng)域展開了較為深入的研究，提出的分析方法可供類似工程分析參考。
