膨脹土路基的氣候性災(zāi)害

前言

　　膨脹土路基的水毀失穩(wěn)災(zāi)害是危害道路建設(shè)與運(yùn)營的重大痼疾之一，也是交通工程領(lǐng)域長久以來的科技攻關(guān)難題。在極其復(fù)雜的致災(zāi)因素中，最主要的內(nèi)因和外因分別是路基土體脹縮特性和氣候變化擾動(dòng)。前者受到膨脹土形成歷史、礦物成分、初始含水量等因素的影響并反映在膨脹土的分級(jí)分類，是一個(gè)典型的復(fù)雜非線性科學(xué)問題。而后者包括干旱、降雨在內(nèi)并隨全球變暖出現(xiàn)諸多極端與異常現(xiàn)象，是一個(gè)典型的隨機(jī)過程并具有明顯的不確定性。本書作者敏銳地把握膨脹土路基災(zāi)害及其成因的非線性與不確定性特征，首次系統(tǒng)地引入粗糙集理論與方法，并嫻熟地運(yùn)用災(zāi)害學(xué)知識(shí)以及概率論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等工具，通過長期扎實(shí)的工作和新穎巧妙的思路，全面解決了關(guān)于膨脹土路基氣候性災(zāi)害機(jī)理與預(yù)測的系列關(guān)鍵技術(shù)問題。全書從膨脹土、路基和氣候這三者的相互關(guān)聯(lián)出發(fā)，系統(tǒng)論述了膨脹土路基在氣候作用下水毀災(zāi)害發(fā)生與預(yù)測的各個(gè)主要相關(guān)問題，邏輯明晰，體系完整，是一本具有很高的理論學(xué)術(shù)層次和工程參考價(jià)值的好書?！　”緯窃诘谝蛔髡叨〖用鞯牟┦繉W(xué)位論文和博士后出站報(bào)告基礎(chǔ)上加工補(bǔ)充完成。丁加明博士具有良好的學(xué)歷教育背景，自1999年至2008年分別師從湖南大學(xué)趙明華教授、中南大學(xué)王永和教授和中南大學(xué)陳治亞教授完成了碩士、博士學(xué)業(yè)和博士后研究工作。這三位名師是我多年的同事和好友，他們作育英才、獎(jiǎng)掖后進(jìn)的精神和對(duì)丁加明博士的傾力培養(yǎng)是我親眼得見的。我也高興地得知，我本人多年前創(chuàng)立的隨機(jī)介質(zhì)理論及其應(yīng)用對(duì)丁加明博士的研究工作以及本書的成型起到了極其良好的啟發(fā)和引導(dǎo)作用，特別高興看到非線性理論方法等理論前沿在交通工程領(lǐng)域不斷得到新的應(yīng)用。　　丁加明博士同時(shí)具有十分豐富的工作經(jīng)歷和工程經(jīng)驗(yàn)，從主管鐵路修筑施工到參與大型工程招投標(biāo)，從執(zhí)教中南大學(xué)到主持國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金項(xiàng)目，先后獲得工程師、講師、高級(jí)工程師、注冊咨詢工程師（投資）、注冊造價(jià)工程師和交通運(yùn)輸部甲級(jí)造價(jià)工程師等技術(shù)資格和執(zhí)業(yè)資格。正是設(shè)計(jì)、施工、教學(xué)、研究和管理等各方面的全面歷練，造就了丁加明博士寬闊的學(xué)術(shù)視野和深刻的工程洞察力，既能創(chuàng)造性地展開研究又具有腳踏實(shí)地的精神。同時(shí)，丁加明博士的學(xué)習(xí)和工作經(jīng)歷也表明，國家和社會(huì)為青年優(yōu)秀人才的成長和發(fā)展提供了廣闊而自由的環(huán)境和條件。　　值得一提的是，本書中極其重要的粗糙集理論的創(chuàng)立者、華沙理工大學(xué)z.Pawlak教授與我本人同為波蘭科學(xué)院院士。本書第二作者丁力行教授曾擔(dān)任中南大學(xué)土木建筑學(xué)院學(xué)術(shù)委員，在建筑環(huán)境與能源等領(lǐng)域已做出許多有影響的工作。

內(nèi)容概要

本書在分析了氣候?qū)ε蛎浲谅坊畾в绊懙幕A(chǔ)上，應(yīng)用通過大型模型試驗(yàn)探究得到的不同氣候條件下膨脹土路基中含水量、土壓力、溫度、脹縮變形等的規(guī)律，系統(tǒng)地將粗糙集理論引入膨脹土脹縮等級(jí)分類及膨脹土路基水毀災(zāi)害預(yù)測，并全面解決了應(yīng)用中的系列關(guān)鍵技術(shù)問題，建立了極端氣候條件下膨脹土路基水毀預(yù)測模型并很好地處理了網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)構(gòu)和仿真中存在的問題，根據(jù)災(zāi)害學(xué)原理對(duì)膨脹土路基的水毀屬性特征、等級(jí)劃分和災(zāi)害特征進(jìn)行了分析。本書可供從事膨脹土路基及其災(zāi)害研究的科技、教學(xué)和勘察設(shè)計(jì)人員參考，也可供從事極端氣候條件下災(zāi)害預(yù)測研究的人員參考，同時(shí)可作為相關(guān)專業(yè)研究生的參考用書。

作者簡介

　　丁加明，博士后，九三學(xué)社社員，湖南省交通廳交通建設(shè)造價(jià)管理站商級(jí)工程師，全國注冊造價(jià)王程師，全國注冊咨詢工程師（投資），交通運(yùn)輸部甲級(jí)造價(jià)工程師，中網(wǎng)核心期刊（遴選）數(shù)據(jù)庫期刊《企業(yè)開發(fā)技術(shù)》編委，《湖南交通造價(jià)》（內(nèi)刊）編輯，湖南省綜合評(píng)標(biāo)專家洋專家?！　?006年往中南大學(xué)獲巖土工程博上學(xué)他后，先后在中南大學(xué)交通運(yùn)輸工程博士后流動(dòng)站和清華大學(xué)管理科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站進(jìn)行研究工作。主要從事工程施工、，工程管理、巖土工程方面的科研、教學(xué)和工程實(shí)踐。主持國家自然科學(xué)基金等研究深題I項(xiàng)，主持和參加國家、省部級(jí)及橫向研究課題7項(xiàng)，獲2006年湖南省科技遜步三等獎(jiǎng)。在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文10余篇，其中被El收錄7篇。參編著作3部。　　丁力行，博士，教授，國家公派留學(xué)歸國人員?，F(xiàn)為仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院人工環(huán)境與控制研究所所長，全國暖通空凋及凈化沒備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)工業(yè)清潔設(shè)備分技術(shù)委員會(huì)《SAC／TCl43／SC1）主任委員。同時(shí)擔(dān)任美國ASHRAE會(huì)員、中國建筑節(jié)能委員會(huì)理呈、《暖通空調(diào)》編委、《仲豈農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報(bào)》編委和《化工暖通空調(diào)》（內(nèi)刊）主編等?！　∽鳛橹饕鸩萑送瓿伞恫膳L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)沒汁規(guī)范》GB50019-2003和《空氣一空氣能量回收裝置》GB／T21087-2007等國家標(biāo)準(zhǔn)，并已完成省部級(jí)以上科研項(xiàng)目多項(xiàng)，主持完成的成果獲得省級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。民出版《建筑熱工及環(huán)境測試技術(shù)》（機(jī)械工業(yè)出版社，2006）和《空調(diào)過程設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能》（中國電力出版社，2004）等專著。

書籍目錄

第一章  緒論  1.1  膨脹土路基與氣候的關(guān)系  1.2  國內(nèi)外研究現(xiàn)狀  1.3  研究方法和內(nèi)容第二章  極端氣候事件的研究聊狀  2.1  近五年世界范圍內(nèi)的極端氣候事件  2.2  近五年我國的極端天氣和氣候事件  2.3  極端氣候事件的概率研究第三章  基于粗糙集的膨脹土分類研究  3.1  膨脹土的黏土礦物成分及其工程性質(zhì)  3.2  粗糙集理論基本概念  3.3  膨脹土分類指標(biāo)的重要性分析  3.4  不相容信息情況下膨脹土分類規(guī)則的提取  3.5  不完備信息情況下膨脹土分類規(guī)則的提取  3.6  計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)第四章  氣候?qū)ε蛎浲谅坊绊懙脑囼?yàn)研究  4.1  模型試驗(yàn)情況及氣候模擬  4.2  不同氣候下膨脹土路基含水率變化規(guī)律  4.3  不同氣候下膨脹土路基土壓力變化規(guī)律  4.4  不同氣候下膨脹土路基溫度變化規(guī)律  4.5  不同氣候下膨脹土路基脹縮變形規(guī)律第五章  極端氣候?qū)ε蛎浲谅坊挠绊? 5.1  極端降雨對(duì)膨脹土路基的影響  5.2  極端干旱對(duì)膨脹土的影響  5.3  晴雨轉(zhuǎn)換對(duì)路基水毀的影響第六章  極端氣候的概率模型  6.1  頻率分析法的引入  6.2  極端日降雨量的皮爾遜-Ⅲ型分布  6.3  極端日降雨量的耿貝爾分布  6.4  極值分布模型擬合優(yōu)度檢驗(yàn)  6.5  干旱及晴雨轉(zhuǎn)換模型第七章  膨脹土路基的水毀災(zāi)害  7.1  膨脹土災(zāi)害概況及成災(zāi)特點(diǎn)  7.2  膨脹土災(zāi)害分級(jí)  7.3  膨脹土路基災(zāi)害評(píng)估第八章  極端氣候下膨脹土路基的水毀災(zāi)害預(yù)測  8.1  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  8.2  粗糙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  8.3  膨脹土路基的水毀預(yù)測參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　1.1　膨脹土路基與氣候的關(guān)系　　1.1.1　膨脹土的脹縮特性及其危害　　在我國，膨脹土地區(qū)分布廣泛，隨著高速鐵路和公路建設(shè)的發(fā)展，在鐵路、公路修建過程中必將要遇到更多的膨脹土問題。作為一種典型的淺表層輕型工程，膨脹土路基在正常的自然氣候條件下會(huì)對(duì)建設(shè)在其上（中）的路基和構(gòu)筑物產(chǎn)生較大的危害，如不進(jìn)行有效處治，還會(huì)對(duì)路面的質(zhì)量和邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生長期影響，導(dǎo)致膨脹土路基工程的安全性難以得到保證?！　≡谂蛎浲恋貐^(qū)，無論是路塹或是路堤，其中存在的極其普遍而嚴(yán)重的邊坡變形與基床變形都是在其他土質(zhì)路基中罕見的。目前，我國在膨脹土地帶修筑的鐵路、公路工程已有不少，鐵路部門每年都要花很大代價(jià)對(duì)穿越膨脹土地區(qū)的鐵路線路進(jìn)行維護(hù)，路基邊坡工程整治費(fèi)用驚人。比如襄一渝鐵路由于膨脹土的原因，每公里造價(jià)提高了91.64萬元。我國高速公路的大規(guī)模修建始于20世紀(jì)90年代，過去由于公路等級(jí)低，在定線設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)地質(zhì)不良地段盡量繞避，公路路基受膨脹土破壞的問題不太突出。隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，交通建設(shè)工程對(duì)原始地質(zhì)條件的可選擇性大為降低，其中修筑在膨脹土地區(qū)的路基發(fā)生水毀的情況也越來越多，膨脹土對(duì)路基的危害和破壞也越來越受到重視。由于膨脹土路基水毀失穩(wěn)而導(dǎo)致交通工程不能及時(shí)發(fā)揮效益或使用被迫中斷，將對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和國家形象造成無法估量的損失?！　　?/pre>




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　　《膨脹土路基的氣候性災(zāi)害》是在第一作者丁加明的博士學(xué)位論文和博士后出站報(bào)告基礎(chǔ)上加工補(bǔ)充完成。丁加明博士具有良好的學(xué)歷教育背景，自1999年至2008年分別師從湖南大學(xué)趙明華教授、中南大學(xué)王永和教授和中南大學(xué)陳治亞教授完成了碩士、博士學(xué)業(yè)和博士后研究工作。這三位名師是我多年的同事和好友，他們作育英才、獎(jiǎng)掖后進(jìn)的精神和對(duì)丁加明博士的傾力培養(yǎng)是我親眼得見的。我也高興地得知，我本人多年前創(chuàng)立的隨機(jī)介質(zhì)理論及其應(yīng)用對(duì)丁加明博士的研究工作以及《膨脹土路基的氣候性災(zāi)害》的成型起到了極其良好的啟發(fā)和引導(dǎo)作用，特別高興看到非線性理論方法等理論前沿在交通工程領(lǐng)域不斷得到新的應(yīng)用。





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