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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 山區(qū)開(kāi)挖對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響分析
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 本文借助于隨機(jī)介質(zhì)理論，給出理論模型并就地下工程開(kāi)挖對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響問(wèn)題開(kāi)展研究。根據(jù)所建立的理論模型，利用Matlab軟件進(jìn)行了基本計(jì)算分析，預(yù)計(jì)結(jié)果符合工程實(shí)際。表明隨機(jī)介質(zhì)理論完全適用于預(yù)測(cè)分析地下開(kāi)挖引起的地表移動(dòng)及其對(duì)環(huán)境影響問(wèn)題。本文提出的分析方法可供類(lèi)似工程分析參考。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，山區(qū)復(fù)雜地形條件下工程開(kāi)挖（如隧道施工、地下采礦等）不斷增多，從而在客觀上對(duì)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(lèi)工程活動(dòng)的作用下，自然坡變形破壞（如滑坡、崩塌等）引起的地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。這些災(zāi)害往往會(huì)造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。而對(duì)這一工程實(shí)際問(wèn)題，如何在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)實(shí)施工程開(kāi)挖，這是土木工程領(lǐng)域面臨的重要問(wèn)題。因此，山區(qū)開(kāi)挖對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響問(wèn)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(jī)介質(zhì)理論，給出理論模型并就地下工程開(kāi)挖對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響問(wèn)題開(kāi)展研究。根據(jù)所建立的理論模型，利用Matlab軟件進(jìn)行了基本計(jì)算分析，預(yù)計(jì)結(jié)果符合工程實(shí)際。表明隨機(jī)介質(zhì)理論完全適用于預(yù)測(cè)分析地下開(kāi)挖引起的地表移動(dòng)及其對(duì)環(huán)境影響問(wèn)題。本文提出的分析方法可供類(lèi)似工程分析參考。
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作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 山區(qū)大斷面隧道開(kāi)挖活動(dòng)引起的巖體變形破壞預(yù)測(cè)方法及其對(duì)環(huán)境影響問(wèn)題，已引起本領(lǐng)域許多學(xué)者及工程技術(shù)人員的廣泛重視。針對(duì)這一技術(shù)問(wèn)題，擬開(kāi)發(fā)出隧道開(kāi)挖巖體移動(dòng)變形預(yù)測(cè)分析方法，并應(yīng)用于工程實(shí)際。本課題是巖土力學(xué)、隧道工程、工程地質(zhì)交叉學(xué)科領(lǐng)域的綜合性研究課題。因此，開(kāi)展本研究工作具有理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 由于山區(qū)大跨度隧道、地下開(kāi)采等地下工程開(kāi)挖對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響研究較少，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)成熟的分析方法。本文根據(jù)隨機(jī)介質(zhì)理論，建立山區(qū)工程開(kāi)挖巖體移動(dòng)變形分析數(shù)學(xué)模型；依此分析研究山區(qū)地下工程開(kāi)挖對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響，并將理論結(jié)果應(yīng)用于工程實(shí)際；使得理論預(yù)計(jì)結(jié)果符合工程實(shí)際。本文的獨(dú)特之處就是利用隨機(jī)介質(zhì)理論建立數(shù)學(xué)模型，用于分析山區(qū)大跨度隧道開(kāi)挖引起的巖體移動(dòng)變形及其對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 首先，通過(guò)本研究工作，增強(qiáng)本科生創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)研究能力，最終具有運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。 其次，研究所獲成果具有工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，所給出的數(shù)學(xué)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(yù)測(cè)及其對(duì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文根據(jù)隨機(jī)介質(zhì)理論，建立山區(qū)工程開(kāi)挖巖體移動(dòng)變形分析數(shù)學(xué)模型；依此分析研究山區(qū)地下工程開(kāi)挖對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響。研究中針對(duì)河北省境內(nèi)保阜高速公路韓家莊隧道開(kāi)挖引起的巖體移動(dòng)變形及其對(duì)山體穩(wěn)定性影響進(jìn)行了具體計(jì)算分析，同時(shí)對(duì)宜昌磷礦山區(qū)開(kāi)采山體穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，理論分析結(jié)果表明，采用本文提出的分析方法所預(yù)計(jì)結(jié)果符合工程實(shí)際。
獲獎(jiǎng)情況
- 本論文中的部分內(nèi)容，2011年3月發(fā)表于全國(guó)中文核心期刊《化工礦物與加工》上。題目是：“山區(qū)開(kāi)挖對(duì)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(xiàn)
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同類(lèi)課題研究水平概述
- 迄今為止，國(guó)內(nèi)外針對(duì)山區(qū)大跨度隧道、地下開(kāi)采等地下工程開(kāi)挖巖體移動(dòng)及其對(duì)自然坡穩(wěn)定性影響問(wèn)題的研究，所采用的理論研究方法可概括為：（1）隨機(jī)介質(zhì)理論方法。該方法由波蘭Litwiniszyn所建立，在歐洲國(guó)家應(yīng)用較多。這一理論分析方法在國(guó)內(nèi)也獲得了廣泛應(yīng)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(jì)算和仿真及其相互耦合。隨著數(shù)值計(jì)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(luò)及Fuzzy分析方法。近年來(lái)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Fuzzy方法開(kāi)始應(yīng)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(luò)理論應(yīng)用于研究環(huán)境巖土工程問(wèn)題；1998年以來(lái)，國(guó)內(nèi)部分學(xué)者將Fuzzy數(shù)學(xué)理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的Back Propagation 網(wǎng)絡(luò)算法用于研究地下工程開(kāi)挖引起的巖（土）體移動(dòng)變形預(yù)測(cè)問(wèn)題。 近年來(lái)，針對(duì)地下工程開(kāi)挖引起巖土體移動(dòng)問(wèn)題，我國(guó)學(xué)者開(kāi)展了大量的研究。在工程應(yīng)用過(guò)程中，大部分的預(yù)測(cè)分析方法仍然采取經(jīng)驗(yàn)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(duì)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(shí)測(cè)資料和模擬分析，能否在設(shè)計(jì)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(wèn)題也沒(méi)能解決，而這些問(wèn)題卻都是地下工程開(kāi)挖影響分析中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。在巖土工程學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)，地下工程開(kāi)挖引起巖土移動(dòng)及其對(duì)自然坡穩(wěn)定性影響預(yù)測(cè)分析問(wèn)題，已成為國(guó)際土木建筑工程和巖土工程學(xué)科領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)；由于這一研究緊密結(jié)合土木建筑工程實(shí)際，因此這一研究課題也是本學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展和重點(diǎn)研究方向之一。 關(guān)于山區(qū)大跨度隧道、地下開(kāi)采等地下工程開(kāi)挖對(duì)自然坡穩(wěn)定性及環(huán)境影響研究問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)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(jī)介質(zhì)理論在巖土移動(dòng)變形研究中的應(yīng)用，目前在煤礦開(kāi)采地表下沉預(yù)測(cè)中有不少人應(yīng)用隨機(jī)介質(zhì)理論進(jìn)行了深入的研究，取得了許多有價(jià)值的研究成果。但是，利用隨機(jī)介質(zhì)理論研究山區(qū)工程開(kāi)挖巖體移動(dòng)變形及其對(duì)自然坡穩(wěn)定性和環(huán)境影響問(wèn)題，這方面的研究很少、研究方法不成熟，本文針對(duì)這一領(lǐng)域展開(kāi)了較為深入的研究，提出的分析方法可供類(lèi)似工程分析參考。
