地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)預(yù)警理論與方法

前言

地質(zhì)工程失穩(wěn)所造成的地質(zhì)災(zāi)害危及人民的生命財(cái)產(chǎn)與工程安全，影響工程的建設(shè)，尤其是我國(guó)獨(dú)特的地形地質(zhì)條件及大規(guī)模工程建設(shè)，使得這一問題尤為突出，已引起世界各國(guó)的高度重視，地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)預(yù)警與防治已成為工程建設(shè)的熱點(diǎn)和關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題。地質(zhì)工程由于巖體特性的不均勻性，地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，勘測(cè)設(shè)計(jì)階段不可能完全搞清工程的地質(zhì)模型。在各種力的作用和自然因素的影響下，地質(zhì)工程的變形失穩(wěn)機(jī)理復(fù)雜，在此基礎(chǔ)上的地質(zhì)工程初步設(shè)計(jì)和治理措施不能完全把握地質(zhì)工程的工作性態(tài)和安全狀況，需要依賴于有效的施工期監(jiān)控進(jìn)行及時(shí)的診斷、預(yù)警，達(dá)到動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工，有效防治地質(zhì)工程的變形失穩(wěn)問題。因此，研究地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)及預(yù)警的理論與方法具有重要意義。全書共十四章。第一章總結(jié)了地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)的研究意義、地質(zhì)工程安全的因素，分析了地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)工程地質(zhì)力學(xué)綜合集成體系；第二章介紹了地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)地質(zhì)信息系統(tǒng)體系和程序；第三章介紹了地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)信息管理與查詢系統(tǒng)體系和程序；第四章介紹了地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定先兆分析系統(tǒng)體系和程序；第五章建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)反分析理論與方法；第六章建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基坑工程預(yù)測(cè)模型并應(yīng)用于大型工程；第七章闡述了基于智能算法的監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè)研究方法與體系；第八章論述了基于灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合算法的變形預(yù)測(cè)模型和體系；第九章建立了基于模糊控制理論的變形控制的模型與方法；第十章闡述了基于小波的時(shí)序改進(jìn)法的監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè)理論與方法；第十一章闡述了五強(qiáng)溪水電站左岸船閘邊坡監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的建立與應(yīng)用；第十二章介紹了錦屏一級(jí)電站左岸纜機(jī)平臺(tái)邊坡穩(wěn)定分析與監(jiān)測(cè)策略研究成果；第十三章介紹了潤(rùn)揚(yáng)大橋地基基礎(chǔ)安全監(jiān)測(cè)與反饋研究工作與成果；第十四章介紹了潤(rùn)揚(yáng)大橋南錨碇排樁凍結(jié)法基坑監(jiān)測(cè)分析研究成果。本書內(nèi)容是作者多年來科研工作的總結(jié)，尤其是得到了國(guó)家自然科學(xué)基金“雅礱江水電開發(fā)聯(lián)合研究基金”重點(diǎn)項(xiàng)目“巖石高邊坡失穩(wěn)的大型滑坡預(yù)警和防治（50539110）”的資助和江蘇省長(zhǎng)江大橋建設(shè)指揮部、國(guó)家電力公司中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院等單位的大力支持，在此表示衷心的感謝！

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)研究了地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)與預(yù)警工程地質(zhì)力學(xué)綜合集成體系、地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)與地質(zhì)信息系統(tǒng)、地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)信息管理與查詢系統(tǒng)、地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定先兆分析系統(tǒng)，以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的位移反分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法的監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè)、智能算法的監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè)研究、灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合算法的變形預(yù)測(cè)、模糊控制理論的變形控制研究、小波的時(shí)序改進(jìn)法的監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè)等理論與方法，并應(yīng)用于邊坡、地基基礎(chǔ)及深大基坑等地質(zhì)工程實(shí)例。    本書可作為地質(zhì)工程與巖土工程專業(yè)研究生的參考書，也可供相關(guān)領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言 第一章 地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)工程地質(zhì)力學(xué)綜合集成體系   1.1 地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)研究意義   1.2 地質(zhì)工程安全的因素   1.3 工程地質(zhì)力學(xué)綜合集成監(jiān)測(cè)體系 第二章 地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)地質(zhì)信息系統(tǒng)   2.1 地質(zhì)信息管理系統(tǒng)   2.2 地質(zhì)信息可視化查詢分析系統(tǒng)   2.3 地質(zhì)信息三維圖形分析系統(tǒng)   2.4 地質(zhì)信息剖面分析系統(tǒng) 第三章 地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)信息管理與查詢系統(tǒng)   3.1 地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)   3.2 地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)信息可視化查詢分析系統(tǒng) 第四章 地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定先兆分析系統(tǒng)   4.1 穩(wěn)定程度分級(jí)   4.2 不穩(wěn)定先兆分析方法   4.3 不穩(wěn)定先兆分析判別參數(shù)的獲得   4.4 地質(zhì)工程不穩(wěn)定先兆分析計(jì)算   4.5 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能   4.6 主要控制界面 第五章 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)反分析   5.1 基于BP網(wǎng)絡(luò)的位移反分析原理   5.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理   5.3 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)法   5.4 基于BP網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)靈敏度分析   5.5 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)反分析實(shí)例 第六章 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基坑工程預(yù)測(cè)模型   6.1 概述   6.2 基于橫向推廣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模   6.3 基于時(shí)間序列的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模   6.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多步預(yù)測(cè)建模   6.5 基于時(shí)間序列上的基坑變形預(yù)測(cè)的應(yīng)用   6.6 基于橫向推廣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支撐軸力預(yù)測(cè)的應(yīng)用 第七章 基于智能算法的監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè)研究   7.1 監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè)問題的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模   7.2 基于遺傳算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GABP)預(yù)測(cè)   7.3 基于模擬退火法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SABP)預(yù)測(cè)   7.4 基于變尺度混沌優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(MSCBP)預(yù)測(cè)   7.5 預(yù)測(cè)成果分析 第八章 基于灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合算法的變形預(yù)測(cè)   8.1 概述   8.2 灰色系統(tǒng)的基本理論   8.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理   8.4 灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合預(yù)測(cè)方法   8.5 灰色模型和灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)算法變形預(yù)測(cè)實(shí)例 第九章 基于模糊控制理論的變形控制 第十章 基于小波的時(shí)序改進(jìn)法的監(jiān)測(cè)信息預(yù)測(cè) 第十一章 五強(qiáng)溪水電站左岸船閘邊坡監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng) 第十二章 錦屏一級(jí)電站左岸纜機(jī)平臺(tái)邊坡穩(wěn)定分析與監(jiān)測(cè)策略 第十三章 潤(rùn)揚(yáng)大橋地基基礎(chǔ)安全監(jiān)測(cè)與反饋 第十四章 潤(rùn)揚(yáng)大橋南錨碇排樁凍結(jié)法基坑監(jiān)測(cè)分析 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：地質(zhì)工程是以地質(zhì)體為建筑材料，以地質(zhì)體為工程結(jié)構(gòu)，以地質(zhì)環(huán)境為建筑環(huán)境的一類建筑工程。它是建筑工程中的重要組成部分。它以巖土地基、巖土邊坡、巖土圍巖等主要形式形成建筑物，或與結(jié)構(gòu)物組成各種形式的建筑物整體。地質(zhì)工程主要包括邊坡工程、地下硐室工程、地基及基礎(chǔ)工程和基坑工程等。大型、超大型工程及其基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行雖然已經(jīng)積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但由于其規(guī)模較大，難免存在一些不確定因素。（1）巖土體由于其復(fù)雜的地質(zhì)成因和經(jīng)受過復(fù)雜的地質(zhì)變化，使其成分和結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的不均勻性、各向異性及不連續(xù)性。巖土體成分和結(jié)構(gòu)的不均勻性、各向異性及不連續(xù)性決定了巖土體力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性。有限的工程勘探和巖土試驗(yàn)取得的力學(xué)參數(shù)反映的巖土體力學(xué)性質(zhì)難免與巖土體的實(shí)際力學(xué)性質(zhì)存在偏差，而且這些偏差存在不確定性。（2）其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致其應(yīng)力分布的復(fù)雜性。構(gòu)筑物應(yīng)力分布的復(fù)雜性決定了計(jì)算的應(yīng)力分布與實(shí)際的應(yīng)力分布難免存在偏差，這種偏差存在著不確定性。（3）自然環(huán)境和人類活動(dòng)對(duì)工程構(gòu)筑物的影響是設(shè)計(jì)中不可忽視的因素，如風(fēng)、地震、天氣、洪水、交通運(yùn)輸?shù)?，這些因素具有突發(fā)性和不可預(yù)測(cè)性，這些因素產(chǎn)生的荷載更具有不確定性和復(fù)雜性。不確定因素的存在，即使采用保守的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，仍難完全避免在某些部位發(fā)生局部變形和局部破壞，影響基礎(chǔ)工程的穩(wěn)定性。而大型、超大型工程一旦不測(cè)，損失慘重。所以，通過對(duì)工程進(jìn)行安全監(jiān)控，隨時(shí)掌握工程的穩(wěn)定狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，及時(shí)采取安全措施，是保證工程安全運(yùn)行的必備措施。建筑物建造在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖土特性不均勻的地質(zhì)體上或其內(nèi)部，在各種力的作用和自然因素的影響下，其工作性態(tài)和安全狀況隨時(shí)都在變化，如果出現(xiàn)異常，又不被我們及時(shí)掌握這種變化的情況和性質(zhì)，任其險(xiǎn)情發(fā)展，其后果不堪設(shè)想，如能在事前運(yùn)用必要的有效觀測(cè)手段對(duì)這些工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，采取有效的措施，上述災(zāi)難就可避免。

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