智能岩石力学(1) ———导论

１智能岩石力学产生的背景１．１岩石工程面临的新形式为了满足经济建设的需要,在２１世纪,各种岩石工程,包括开挖结构（边坡、采场、硐室、隧道等）将朝着更大、更深方向上发展。例如,三峡工程永久性船闸为五级船闸,整个闸室段均为劈山开挖形成,开挖后形成长１６１...     

统一流变力学模型参数的确定方法

统一流变力学模型同时包含黏弹性、黏塑性、黏性、黏弹塑性4种基本流变力学性态,根据岩石在不同应力水平下的加卸载蠕变试验曲线特性,可以全面地对统一流变力学模型及其14个特殊情况下的模型进行辨识.以采用统一流变力学模型对流变模型进行辨识的方法为基础,对流变力学模型参数的确定方法进行研究.先介绍黏弹性、黏塑性、黏性、黏弹塑性这4个基本流变力学模型模型参数的确定方法.然后,将蠕变试验数据中的蠕变应变量分离成衰减蠕变应变分量(其蠕变曲线函数可表示为指数函数)和定常蠕变应变分量(其蠕变曲线形函数可表示为与时间成比例的线性函数)2部分.并分别介绍衰减蠕变应变分量中同时含有黏弹性和黏弹塑性2种应变,以及定常蠕变应变分量中同时含有黏性和黏塑性2种应变这2种情况的流变力学模型参数确定方法.最后,通过锡矿山页岩和东乡铜矿红砂岩2种岩石在不同应力水平下加卸载蠕变试验结果,给出2个流变模型参数确定的实例.     

智能岩石力学(3) ———智能岩石工程

１引言岩石工程的设计、施工、稳定性分析、灾害预测和防治是个复杂的系统工程,且是动态的、非线性的,不可逆的,具有应力路径依赖性。需要从系统、不确定、全方位的角度,采用智能和综合集成的分析方法。本文应用智能岩石力学的思想［１～３］,就岩石工程的智能设计与...     

岩石力学与工程综合集成智能反馈分析方法及应用

首先,给出岩石力学模型和参数综合智能反分析的几种新方法:岩石(体)力学参数的智能反演方法、岩石(体)本构模型的结构和参数耦合智能识别方法、岩石(体)力学参数的时空变异性反分析方法(即集合Kalman滤波和扩展Kalman滤波方法)、力学参数和模型可以不断更新的演化并行有限元反分析方法和基于模型的结构和参数智能识别的岩体工程安全性的综合集成智能分析方法。其中,岩石(体)力学参数的智能反演方法又包括4种,分别为均匀设计(或正交设计)–数值计算方法、粒子群(或遗传算法)–数值方法、均匀设计(或正交设计)–演化神经网络–数值方法–遗传算法(或粒子群)以及均匀设计(或正交设计)–演化支持向量机–并行数值方法–遗传算法(或粒子群)。然后,讨论智能反分析时应注意的待反演参数对监测物理量的敏感性、可以进行反演的参数个数以及模型和参数反演结果的适应性评价等问题。最后,给出这些智能反馈分析方法的工程综合应用概况。     

岩石弹粘塑性时效模型的遗传算法多参数辨识

应用遗传算法辨识岩石弹粘塑性时效模型的参数,实现了较好的多参数辨识效果.将研究成果应用到岩石工程,辨识反映工程岩体的弹粘塑性参数,也取得较好的辨识效果.     

基于数值分析参数选取的岩石力学试验

工程岩体力学参数的合理确定是岩石力学界存在的一大难题。针对山区修筑公路常遇开挖自然斜坡坡脚而诱发边坡失稳的情况,对某边坡的岩石进行常规及三轴试验,结合野外工程岩体结构特点及相关经验性资料,以获得边坡稳定分析的岩石力学参数。用这些参数对开挖边坡作非线性有限元分析,所确定的岩石力学参数提高了数值建模的合理性和分析的准确性。     

岩石力学参数的概率分布的Bayes推断

由于获得岩石力学参数的大样本的困难性，使得统计岩石力学参数概率分布函数成为一个难题。解决工程问题时，一般认为它们服从正态分布，但其精确度十分有限。对于一个具体工程，如何在有限的小样本条件，推断岩石的力学参数概率分布函数一直是一个研究热点。     

关于智能岩石力学发展的几个问题的讨论

l引言岩石力学是一门既富理论内涵而又具有很强工程实践性的发展中学科。它沿用材料力学、弹塑粘性理论等传统科学为基础的确定性求解方法，并未使结果达到恰如人意的效果［‘j。许多岩石力学过程的数学描述或者是不存在的、弱的，或者是不完全的。更糟的是，没有任何可以广泛接受的概念模型。因此许多问题是数据有限的：不仅是输入给模型大基本参数（例如，原岩应力、材料性能／几何等）没有很好的定义，而且很少测量是有效的，难以对过程的演化提供一些反馈信息或者能校正模型大预测［’j。有限的数据与对岩石（体）的力学机理的难以理解…     

用统一流变力学模型理论辨识流变模型的 方法和实例

 M. Reiner用弹簧、摩擦片和黏壶这3个元件分别模拟岩石的弹性、塑性和黏性,且用其并联组合可组成7个不同的模型。其中与黏壶并联的有4个(包括黏壶本身),称为基本流变力学模型,对应于与时间有关的4种基本流变力学性态。用这4个基本流变力学模型进行串联组合,可以形成15个流变力学模型(包括4个基本流变力学模型和11个复合流变力学模型)。将包含全部4种基本流变力学性态的模型称为统一流变模型,它包括了其他14个模型,也即其他14个模型都是统一流变模型的特例。根据岩石在不同应力水平下的加卸载蠕变曲线的特性,可以全面地辨识出与15种流变力学性态相对应的15个流变力学模型,且15个流变力学模型与15种流变力学性态是一一对应的关系,对模型的辨识具有惟一性。虽然,在其他文献中有一些模型与这15个模型有差异,但可以通过等效变换转化成为这15个模型之一。根据所提出的统一流变力学模型及其性质,详细论述了用不同应力水平下的加卸载蠕变试验结果辨识与岩石流变性态对应的流变力学模型的方法,并采用2种岩石的相应蠕变试验结果,给出了辨识其流变力学模型的例子。     

岩石力学参数随钻评价模型研究

在钻井过程中，保持井眼稳定性是保证正常钻进的基础。而随钻井眼稳定性评价，由于其实时性，能够及时反映井眼情况，从而，得到越来越多的重视。岩石力学参数是随钻井眼稳定性评价的基础参数，所以，建立岩石力学参数随钻评价模型，成为此项工作的核心。利用混合理论，在充分认识岩石物理性质影响因素的基础上，通过分析微结构对岩石物理性质特别是力学、声学及电学性质的重要影响，对现场测井资料进行统计分析，得到岩石的波速与岩石不同探测深度电阻率对数的比值存在线性关系，提出了利用随钻测井的电阻率资料进行地层岩石力学参数评价的模型。并将建立的模型应用于某地区的岩石力学参数及井眼稳定性评价中，现场应用取得了很好的效果。     

基于中主应力的岩石统计损伤软化模型参数研究

岩石本构关系问题一直是岩石力学研究的重点问题,基于损伤力学理论,假设岩石的损伤变量分别服从幂函数分布与正态分布,建立考虑中主应力影响的模型,总结参数规律。通过两种分布函数所建立的岩石统计损伤软化本构模型与试验结果对比,以及分析损伤变量D的数值变化探讨模型适用性,研究表明:建立的模型曲线均能够较为理想地与实验曲线吻合,与岩石材料的力学性质基本吻合。而正态分布函数模型较幂函数分布模型的损伤变量D演化趋势更为合理。     

全断面岩石掘进机机型与主要参数的确定

文章结合国内外全断面岩石掘进机的设计和使用状况研究全断面岩石掘进机的机型设计方案，并探讨了掘进机主要技术参数的合理确定等技术问题。     

岩石统计损伤软化本构模型及其参数反演

基于岩石微元强度服从幂函数分布的假定提出了损伤变量的一种新形式,由此建立了一个可模拟岩石破裂全过程的统计损伤软化本构模型.该模型含两个待定参数.其中一个可利用岩石三轴试验曲线的峰值点确定;另一个则受到微元强度参数的影响.通过研究微元强度参数对于软化本构模型的影响,提出了合理选择微元强度形式的参数反演方法,由此可最终确定模型参数.计算实例表明该模型能够有效模拟岩石的应变软化特性,应用反演方法确定微元强度参数能够有效提高数值模拟精度.     

岩石高陡边坡的岩体模型及其参数研究

岩石边坡稳定性分析，通常将边坡岩体的模型抽象为地质模型、力学模型及几何模型三种。本文提出应根据分析方法的侧重点分别建立相应的模型，即针对三维相似模型试验建立地质概化模型；针对块体稳定分析建立块体一夹层模型；针对数值模拟建立等效连续模型。文中结合三峡链子崖危岩体建立了这三种模型并确定相应的参数。模型试验与计算成果基本一致，与现场实际情况吻合较好。     

钢材模型强化参数对构件滞回性能模拟的影响分析

为了考察材料本构模型参数对构件滞回性能模拟的影响,利用通用有限元软件ABAQUS对H形截面钢构件绕强轴压弯的滞回特性进行了数值模拟研究,对比分析了Ramberg-Osgood模型应变硬化指数和两折线模型强化率的参数取值对低周往复荷载作用下构件的极限抗弯承载力、极限后性能模拟结果的影响。分析表明,在所研究的材料强化参数变化范围内,构件极限抗弯承载力的相应变化是有限的;但构件的残余位移、耗能能力等大范围塑性变形阶段的模拟结果对两类材料模型强化参数均表现出很强的敏感性。基于以上分析结果,建议在对构件性能进行全过程数值模拟时应当谨慎地选用材料强化参数,并在必要时补充相应的材料性能试验。     

岩石力学试验中的声发射测试

声发射测试技术对于了解岩石破碎机理及现场安全监控具有重大意义。本文介绍了一种自制的声发射仪线路原理,并应用它对室内外各种岩石力学试验,模型试验和材料试验中的声发射现象进行了初步测试和探讨。试验表明,声发射现象与材料破裂具有十分密切的关系。     

垃圾填埋场中的岩土力学

关于垃圾填埋场,概述国内外形势和工程事故,阐述城市固体废弃物卫生填埋场岩土力学的研究现状,讨论填埋场的材料特性、沉降和稳定性以及现场监测等课题存在的难点和发展趋势。