狭窄煤柱岩爆的突变理论分析

基于简化的狭窄煤柱岩爆分析模型和功、能增量平衡关系，导得狭窄煤柱岩爆的突变模式属折迭突变模型。该突变模型的平衡方程和平衡路径所展示的全部性态，可对煤柱以岩爆形式破坏和渐进形式破坏过程中包括系统稳定性在内的所有主要行为作一一对应的描述。首次给出的岩梁弹性能变化(释放)率曲线包含了丰富的信息量，对理解岩梁-煤柱系统在各阶段的行为规律有着重要的作用。能量输入率，J=0是系统失稳的临界条件，其表达式中蕴涵了Cook刚度判据，故可视为Cook判据能量形式的动态推广。     

基于灰色-尖点突变理论的钢筋混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程分析

为了探讨钢筋混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程,基于断裂试验同步采集的声发射信号建立灰色尖点突变模型,识别断裂过程的临界突变点,分析能量释放率、振铃计数等声发射参量随时间变化的规律以及三维损伤定位.结果表明:能量释放率等参量在跨中开裂和临界荷载时出现突增,基于振铃计数率的灰色-尖点突变模型可以有效判别钢筋混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程的裂尖起裂、跨中开裂和临界荷载3个状态,试件断裂过程中跨中附近存在大量损伤.研究成果可以为混凝土结构裂缝稳定性分析及预警系统的建立提供基础.     

尖点突变理论在深基坑支护桩中的运用

通过尖点突变理论在深基坑支护桩中的运用，分析了力学模型的简化，探讨了尖点突变理论的运用过程，研究结果表明，通过验证△的值可以判断系统是否会发生突变，即桩是否会断裂破坏，从而推广尖点突变理论的运用。     

挡土墙变形破坏的灰色预测预报

通过对一座挡土墙变形位移和监测数据的分析，应用灰色系统理论建立ＧＭ（１，１）模型和Ｖｅｒｈｕｌｓｔ模型对挡土墙变形破坏预测预报有实际指导意义。     

砂岩单轴压缩微震响应小波包能谱特征

选取砂岩岩样,通过装有ESG微震监测系统的MTS液压伺服试验机进行单轴压缩实验,分析在加载模式下的岩石强度及变形破坏特征。运用小波包能量谱理论,提取了突变信号的频带能量和事件数,获得了砂岩单轴压缩条件下的应力应变曲线以及应力应变过程曲线中4个阶段的微震响应特征。在初始压密和弹性阶段,没有微震信号、频带归一化能量为零、事件数为零;在应力屈服阶段,微震信号多、频带归一化能量大、有大量事件数产生;在破坏阶段,微震信号丰富、频带归一化能量达到峰值后降低、事件数减少。砂岩破裂微震信号频率响应主要集中在375~625 Hz。由于岩石每个变形阶段具有不同的微震响应特征,因此,可用微震动态响应小波包能谱特征来表征岩石的微观损伤演化和预测现场工程岩体的宏观断裂失稳过程。     

矿坑底板突水的突变模型研究

矿坑底板突水是一个典型的突变过程 ,将突变理论首次应用于矿山底板突水的研究之中 ,通过研究煤矿底板系统能量的失稳 ,建立了预测矿坑底板突水的尖点突变模型 (CuspCatastrophicModel) ,导出了系统失稳时受力的临界值及失稳时底板变形和能量释放的表达式 ,为矿山突水预报提供了新的理论方法。     

走向条带煤柱破坏失稳的尖点突变模型

走向条带煤柱的破坏失稳是典型的偏离平衡态的非线性过程。在建立走向条带煤柱力学模型的基础上,应用突变理论建立了走向条带煤柱滑移破坏失稳的尖点突变模型,导出了条带煤柱破坏失稳的充要条件表达式。该突变模型考虑了地下水对条带煤柱稳定性的影响,认为地下水的作用主要是通过软化煤柱弹性核区的强度、降低煤柱弹性核区的刚度从而降低条带煤柱的稳定性。并根据模型对走向条带煤柱破坏失稳的机理进行了分析。为条带开采煤柱的稳定性及破坏失稳研究提供了新的理论方法。     

岩石破坏的能量分析初探

从能量的角度出发,分析研究了岩石的变形破坏过程,揭示了这一过程的能量耗散及能量释放特性。理论及试验研究表明,在岩石变形破坏过程中,能量起着根本的作用。岩石的失稳破坏就是岩石中能量突然释放的结果,这种释放是能量耗散在一定条件下的突变。从力学角度而言,岩石的变形破坏过程实际上就是一个从局部耗散到局部破坏最终到整体灾变的过程;从热力学上看,这一变形、破坏、灾变过程是一种能量耗散的不可逆过程,包含能量耗散和能量释放。现有的力学理论体系主要是强调能量耗散结构和局部破坏过程,而岩石的灾变是以能量释放为其主要特征,所以有必要综合考虑能量耗散及能量释放对岩石变形破坏的影响。试验研究也揭示了应力–应变强度不能很好地描述岩石的破坏这一特性,在大体相同的应力–应变曲线下,试件的破坏形式不同,能量释放量完全不同,因此,从能量的观点可以更好地描述岩石的变形破坏。     

岩石破坏过程的折迭突变模型

将试验机刚度作为有限量,据能量平衡原理建立的岩石破坏的数学模型可归结为折迭突变模型。该模型包含的参数有能量输入率Ｊ和系统刚度比Ｋ,故可恰当地描述岩石破坏时,可能出现的跳跃性失稳（脆性破坏）现象及试验中观察记录到的其他现象,对系统作稳定性分析,并可为伺服加载控制原理提供理论依据。     

断层冲击地压的影响因素与震级分析

应用围岩-断层模型，按突变理论，分析了断层冲击地压的相关影响因素，并对断层冲击地乐的震级进行了预测。断层冲击地压是由于开采活动引起的断层突然相对错动、弹性应变能迅速释放的动力现象。其特点是释放能量多、震级高、破坏程度较大，应进行重点防治，以避免人员伤亡，减少重大损失。断层冲击地压的震级随断层厚度增大而减小，随断层软化指数增大而增加，随断层初始剪切弹性模量增大而增加，随同岩的初始剪切弹性模量增大而减小。结果表明，应用突变理论对断层错动型冲击地压所做的解析分析结果与实际情况基本相符。     

动静组合加载下岩石破坏的应变能密度准则及突变理论分析

阐述了岩石在动静组合载荷作用下使用应变能密度定义破坏准则的适用性。分析认为，岩石破坏的应变能密度的临界值与岩石破坏之前的不可逆变形过程和外界条件有关，而不可逆变形过程主要是由于岩石的非弹性变形、损伤和其他内部耗散机制引起的，且反映静水胜力的体积变形能在某些应力状态条件下的岩石破坏中是不能忽略的。提出用机械模型来反映动静组合加载下岩石单元体弹性的劣化和非弹性变形的产生以及加载速率的影响，并以机械模型为基础，求出受一维静载岩石在动载作用下破坏应变能密度的临界值。同时，根据静力预加载结构的冲击屈曲突变模型，建立了静加载岩石系统的冲击破坏模型，进一步分析了动静组合加载下岩石的破坏。最后，采用低周疲劳加载方法在Instron电液饲服摔制材料试验机卜进行了红砂岩中心变率下的动静组合加载破坏试验，对应变能密度准则和突变理论模型进行了验证。结果表明，理论模型与试验结果有较好的一致性。     

Prediction of grey-catastrophe destabilization time of a granite residual soil slope under rainfall

The stability of a residual soil slope is a system of grey and white, and gradual change and sudden change. It is difficult to accurately forecast the instability time of a granite residual soil slope, because the factors affecting the instability of granite residual soil slopes are random and uncontrollable. Using the grey prediction method, the accumulation generation of data weakens the influence of random disturbance factors in the original sequence, and enhances the regularity of data. In this paper, we proposed a grey cusp catastrophe prediction model to calculate the instability time of granite residual soil slopes under rainfall. We took one-time cumulative transformation of the remote monitoring data of slope displacement, and then conducted polynomial regression fitting on the processed displacement data and monitoring time. The grey cusp catastrophe instability prediction model of granite residual soil slopes was established using the nonlinear dynamic catastrophic prediction theory. The critical instability time of the slope was predicted using the grey catastrophe instability prediction method presented in this paper. For comparison, we conducted exponential curve fitting on the displacement data and monitoring time, and then established the Saito instability forecasting method of a soil slope to predict the slope instability. Through the engineering application, and using the presented grey catastrophe slope instability prediction method, the slope instability process may be accurately predicted. The calculation results using the grey catastrophe slope instability prediction method presented in this paper are in good agreement with the actual situation. Whether it can be used for other slopes remains to be further studied.

     

现浇框架顶层边节点受力性能影响因素的灰关联分析

用灰色理论中灰关联分析数学模型定量分析了现浇框架顶层边节点受力性能的五种影响因素，并确定了各因素间的主次关系，为实际应用提供了理论依据。     

对边坡失稳潜滑带为两种介质的尖点突变模型研究的讨论

对将潜滑带假定为仅具弹性和兼具弹性、硬化和软化特性2种介质构成的边坡失稳问题归结为尖点突变模型研究的逻辑和结果进行分析后指出:坡体为刚体、潜滑带由上述2种介质构成的边坡失稳模型中无大量弹性能瞬间释放和突滑机制,不能与尖点突变平衡曲面上状态变量从一叶跃到另一叶的伴随大量能量释放的行为相对应;该边坡失稳模型势函数中只有①区段的弹性参数,而没有①区段残余强度参数,不能用于讨论边坡失稳、下滑问题;尖点突变平衡曲面上,状态变量可以上跃和下跃,且上跃到下跃处的参数滞后以及上、下叶的系统状态可以循环往复实现是尖点突变的基本特性。边坡失稳不可逆,既不能反向跳跃(即失稳下滑后边坡又突然恢复原状),又没有滞后特性,不能将尖点突变作为边坡失稳原型的数学模型。     

岩体动力失稳的折迭突变模型

讨论了目前采用突变理论研究岩体动力失稳存在的问题。尖点突变模型对同一参数最多有3个平衡状态,其中一个不稳定另两个稳定,它描述的是两个稳定平衡状态在一定条件下可以相互转换、重复的系统;折迭突变模型最多有两个平衡状态,一个稳定,一个不稳定,它描述系统不能重复的本构失稳问题。由系统在平衡位置作准静态位移时的功、能增量关系式,按能量守恒原理推导了两体系统的平衡方程,建立了两体系统动力失稳的折迭突变模型,给出了岩体动力失稳问题的一般方程,得到了系统失稳前后的变形突跳和系统能量释放的一般表达式,基于Weibull分布的岩体本构关系为其特例。     

新能源项目投资风险评估研究——基于突变级数法

新能源项目受投资、建设周期等因素影响,投资风险较大。基于突变级数法,识别新能源项目投资风险的影响因素,构建其投资风险评价指标体系和突变模型,并以建成的分布于我国不同地区的7个风力发电项目为案例,验证突变级数法的适用性,以期为新能源项目投资决策提供参考。     

Forecasting short-term electricity load using hybrid support vector regression with grey catastrophe and random forest modeling

This paper develops a novel short-term load forecasting model that hybridizes several machine learning methods, such as support vector regression (SVR), grey catastrophe (GC (1,1)), and random forest (RF) modeling. The modeling process is based on the minimization of both SVR and risk. GC is used to process and extract catastrophe points in the long term to reduce randomness. RF is used to optimize forecasting performance by exploiting its superior optimization capability. The proposed SVR-GC-RF model has higher forecasting accuracy (MAPE values are 6.35% and 6.21%, respectively) using electric loads from Australian-Energy-Market-Operator; it can provide analytical support to forecast electricity consumption accurately.     

土石坝失稳的尖点突变模型与临界条件

土石坝是一个复杂的非线性系统,其失稳过程的力学行为是一个不可逆的非线性动力学演化过程。根据土石坝的特点,应用突变理论,建立了一个考虑坝体材料应变软化效应和水致弱化效应的尖点突变模型,通过对模型进行平衡分析,获得了坝坡失稳的力学判据。通过对失稳判据的分析得出,土石坝发生突变失稳的必要条件,取决于坝体材料特性、库水位及库水位变化情况,高洪水位或由高水位骤降时因坝坡上部材料刚度降低而容易发生突滑失稳,是坝坡稳定的控制工况。最后,根据系统突变条件得出了坝坡失稳的临界位移和临界几何—力学参数,为土石坝稳定分析和安全评价提供新的途径。     

金属矿山开采地表岩移的灰色预测模型

金属矿山地表岩移受许多因素综合影响,从而导致开采过程中引起的岩移变化表现出复杂性和非线性特征。灰色系统的GM(1,1)模型是一种预测模型,包括数列预测、灾变预测、拓扑预测。矿区地表岩移的实测数据是时间序列数据,通过检验和残差修正,可得到符合该时间序列数据的GM(1,1)预测模型。以某金属矿区最大沉降GPS监测点为例,计算模型参数,建立相应的灰色微分方程模型,并对该模型的计算结果进行检验,对比实测值与模型计算值,发现该模型误差小、精度高,可用其对该地区未来地表岩移的发展变化进行预测。