距离判别分析法在岩体质量等级分类中的应用

将距离判别分析法应用于岩体质量等级分类问题中,建立岩体质量等级分类的距离判别分析模型,选用单轴抗压强度、岩体声波纵波速度、体积节理数、节理面粗糙度系数、节理面风化变异系数和透水性系数6项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以工程岩体实测数据作为学习样本进行训练,建立相应线性判别函数对待判样本进行分类。研究结果表明,距离判别分析模型分类性能良好,预测精度高,回判估计的误判率很低,是岩体质量等级分类的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广。     

基于正态信息扩散原理的Mohr-Coulomb强度准则参数概率模型推断方法

为构建Mohr-Coulomb强度准则可靠度判别表达式,需要研究岩石抗剪强度参数的概率分布规律,为此提出小样本容量下基于正态信息扩散原理的抗剪强度参数概率模型推断方法。考虑到一般情况下岩石抗剪强度参数样本量较小,以岩石单轴和三轴压缩试验数据为基本信息,根据排列组合理论构建小样本容量下的抗剪强度参数信息库,并利用稳健回归估计方法得到黏聚力c,内摩擦角?和摩擦因数f的样本数据。最后,基于正态信息扩散原理,推断获得3个强度参数的概率分布函数。为和传统拟合检验法所得到的结果进行比较,采用精度较高的K-S检验法进行检验。研究结果表明,基于正态信息扩散原理得到的抗剪强度参数的概率分布更加接近参数的实际分布规律,不论是在检验值还是累积概率值方面,所得结果都优于传统拟合检验法。     

推断岩土参数概率分布的二维正态信息扩散法EI北大核心CSCD

提出推断岩土参数概率分布的二维正态信息扩散法。基于正态信息扩散原理,并考虑二维岩土参数的相关性,建立了二维正态信息扩散法模型的一般表达形式。结合K-S检验法的原理和二维岩土参数的分布特点,提出了一种改进的二维分布K-S检验法和具体的检验步骤。以某水电站工程中的二维抗剪强度参数作为实例,利用二维正态分布和二维正态信息扩散分布对实际数据的分布进行了拟合比较,并利用二维K-S检验方法进行了检验。研究结果表明,二维正态信息扩散分布的检验值要低于二维正态分布的检验值,二维正态信息扩散分布函数更加接近实际数据的分布,表明二维正态信息扩散分布在描述岩土参数概率分布方面更有优势。研究结果也表明,二维正态信息扩散函数的边缘分布同样服从一维正态信息扩散分布,并且其精度同样比一维正态分布高。     

膨胀土胀缩等级分类中的距离判别分析法

膨胀土胀缩等级的分类是治理膨胀土工作中的首要问题。本文将距离判别分析方法应用于膨胀土胀缩等级的分类问题中,建立了膨胀土胀缩等级分类的距离判别分析模型,选用黏粒含量、粉粒含量、液限、塑限和塑性指数5项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以膨胀土实测数据作为学习样本进行训练,建立相应线性判别函数对待判样本进行分类。研究结果表明:距离判别分析模型分类性能良好,预测精度高,交叉确认估计的误判率很低,是膨胀土胀缩等级分类的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广。     

小样本岩土参数概率分布的正态信息扩散法推断

提出推断小样本岩土力学参数概率密度函数的正态信息扩散法。该方法基于信息扩散原理，从试验样本和信息论的角度出发，充分利用样本提供的数据信息，而不是先假定成经典的概率分布曲线拟合检验，数学意义和物理意义更加充分和严密。采用精度较高的K-S检验法，从理论上证明所求密度函数的正确性。以广西钦州港地基工程中饱和黏土的多项土工参数作为实测数据，通过检验，表明该方法相对于传统的有限比较法而言，更加接近岩土参数实际的概率分布，为小样本情况下推断岩土参数的概率分布提供一条新途径。     

Stability classification model of mine-lane surrounding rock based on distance discriminant analysis method

Based on the principle of Mahalanobis distance discriminant analysis （DDA） theory, a stability classification model for mine-lane surrounding rock was established, including six indexes of discriminant factors that reflect the engineering quality of surrounding rock： lane depth below surface, span of lane, ratio of directly top layer thickness to coal thickness, uniaxial comprehensive strength of surrounding rock, development degree coefficient of surrounding rock joint and range of broken surrounding rock zone. A DDA model was obtained through training 15 practical measuring samples. The re-substitution method was introduced to verify the stability of DDA model and the ratio of mis-discrimination is zero. The DDA model was used to discriminate 3 new samples and the results are identical with actual rock kind. Compared with the artificial neural network method and support vector mechanic method, the results show that this model has high prediction accuracy and can be used in practical engineering.     

红砂岩张拉破坏过程中的线性储能和耗能规律

为了考察岩石张拉破坏过程中的能耗特性,利用MTS322和MTS Landmark岩石材料试验系统,通过设置不同的卸载水平,对红砂岩分别进行一系列的一次加卸载试验,试验类型包括巴西劈裂试验、点荷载试验和中心直裂纹半圆盘断裂试验。利用图形面积积分法,分别计算不同卸载水平下岩样内部的总输入能、弹性能和耗散能,并对三者随卸载水平增加的规律及其相互之间的关系进行分析。研究结果发现:(1)3种试验条件下,试样在各卸载水平处的总输入能、弹性能和耗散能均随着卸载水平的增高呈非线性增长趋势,满足二次函数关系。(2)各卸载点处的弹性能、耗散能与总输入能之间分别存在线性函数关系,这一函数关系和卸载水平无关。发现了岩石张拉破坏过程中存在的线性储能和耗能规律。岩样达到峰值点处的内部弹性能和耗散能,可以依据该线性函数计算得到。根据得到的线性储能和耗能规律,给出储能系数和耗能系数的定义(分别为试样加载过程中弹性能、耗散能和总输入能的比值)。上述结果为从能量角度对岩石的破坏行为进行研究提供了新思考。     

SHPB压缩试验中红砂岩的力学与能量耗散特性研究

为了定量描述岩石在动态压缩过程中的耗能能力,采用SHPB装置对圆柱形红砂岩试样进行了单轴动态压缩试验,并采用高速摄像仪记录了试样的破坏过程。试验结果表明:随着入射能的增加,承受冲击加载后的试样呈现出完整、破裂和破碎3种不同状态,试样峰值应力呈现明显的应变率效应。在能耗特性方面,以临界入射能为间隔点,试样耗散能呈现出2个阶段的线性增长规律。当施加的入射能小于临界入射能时,试样在冲击后保持完整状态;当施加的入射能大于临界入射能时,试样在冲击后发生破碎,试样碎片飞出。基于线性耗能规律,分别定义了2个阶段的动态压缩耗能系数。当试样呈现完整阶段时,理想的动态压缩耗能系数为定值。在试样承受冲击后发生破碎阶段,动态压缩耗能系数随着入射能的增加而增加。     

一维动静组合加载下砂岩动力学特性的试验研究

 基于对深部岩石承受高地应力并在动力开挖扰动下发生破坏这一问题的科学认识,利用改造的劈裂霍普金森压杆动静组合加载试验装置,开展一维动静组合加载下砂岩的动力学特性试验研究。选取无轴压和3个典型轴压水平4种情形,开展不同应变率下的冲击试验。研究结果表明,相同应变率下岩石对外界冲击的响应受轴压比影响很大,冲击强度会随着轴压比的增加出现先增加后减小的趋势,在轴压比为0.6～0.7时达到最大值。相同轴压下,冲击强度会随着应变率的增加而增加,呈现指数函数关系。在一定的轴压比范围内,随着入射能的递增,岩石在加载破坏试验中先后会经历“吸收能量–释放能量–吸收能量”3个阶段。这3个阶段可以较好的解释高应力下岩石的动态强度递增、岩爆发生和诱导致裂三者之间的互相转化机制,对深部岩石工程的实践可以提供理论上的指导。     

基于AHP先验分布融合法的岩土参数概率分布推断

在存在多个大样本先验分布和现场有限个小样本的条件下,提出了推断岩土参数概率分布的AHP先验分布融合法,探讨如何综合利用已有的经验资料并结合工程现场的试验数据来确定岩土参数的概率分布。借鉴AHP多目标决策方法的思想,并考虑各先验分布的影响因素,构造关于可信度的层次结构模型来确定各先验分布的权重并进行整体融合,进而求得融合验后分布的参数估计。研究结果表明:该方法可以增强统计决策中的稳健性,实现统计意义上概率分布类型的优化。