基于优化的BP神经网络地层可钻性预测模型

提出了一种粒子群算法(PSO)优化的BP网络模型预测地层可钻性的新方法。利用粒子群算法优化BP网络模型的参数,避免了BP网络陷入局部极小值的缺点,提高了模型的预测速度和精度。结合钻探实例,利用测井资料和地层可钻性级别的关系建立了可钻性级别实时预测模型,并将该模型与传统的BP网络进行对比,结果表明,该模型优于BP网络,具有较高的精度和较快的收敛速度,有一定的适用性。     

一种利用测井资料预测岩石可钻性的计算机方法

介绍了一种利用测井资料快速求得岩石可钻性级值的计算机方法。该方法能够比较准确地预测岩石可钻性，快速做出连续的地层可钻性剖面图。室内微钻头可钻性试验和江汉油田现场应用验证表明：该系统具有比较高的可靠性，是可以投入油田现场应用的。     

考虑与周围土体相互作用的非均质冻结壁力学特性分析

为了合理分析复杂地层冻结壁的受力特性,考虑由冻结温度场引起的冻结壁物理力学参数的不均匀性,根据冻结温度场的分布规律,将冻结壁视为材料性质随着半径呈抛物线变化的非均质材料,通过引入应力传递系数ξn来反映开挖卸载作用,建立了冻结壁与周围土体相互作用的力学模型;根据该模型分别推导了冻结壁在弹性状态下、弹塑性状态下的应力解析解及其承受外荷载的计算公式。计算结果表明:考虑与周围土体相互作用的冻结壁比没有考虑相互作用的冻结壁承载力大;而非均质冻结壁的承载力较均质冻结壁偏小。实际上,冻结壁是一个与周围土体相互作用的非均匀体,因此,提出的考虑与周围土体相互作用的非均质冻结壁力学模型,符合实际工况,可为冻结壁设计提供借鉴。     

多排管直线冻土墙平均温度的等效梯形计算方法

为了确定多排管冻土帷幕的平均温度,进而确定冻土的力学参数和冻土帷幕的承载能力,为冻土帷幕的安全状态作出评价,介绍了基于巴霍尔金解析解的双排管冻土帷幕平均温度模型,并对该方法进行了适当的简化.以此为基础,采用拼接计算的方法, 推导得出在多排管冻结下计算直线形冻土帷幕平均温度的一种等效梯形方法.     

露天爆破冻土层破断规律研究与解决措施北大核心

为揭示露天矿山冻土层在爆破荷载冲击下的破断规律,阐明冻土层爆破大块产生的原因,通过室内力学试验分析冻土的抗拉强度和抗压强度与温度间的动态关系,结合悬臂梁力学理论,建立爆炸荷载作用下冻土层破断简化悬臂梁模型,得到冻土层破断长度的理论计算公式,提出深、浅孔组合爆破技术,在甲玛铜矿开展实际应用。研究结果和现场应用表明:冻土的抗拉强度和抗压强度均随温度的降低而升高;在爆破过程中冻土层与下方岩层产生分离,冻土层形成悬臂梁结构,冻土层在悬臂梁结构的最大弯矩处断裂,随着土体温度持续降低,冻土层破断长度逐渐增大。成功在西藏甲玛矿区应用,将冻土层大块率控制在4%以内,有效减少了冻土层大块的产生。     

乌努格吐山铜钼矿冻土层爆破设计方案

乌努格吐山铜钼矿冬季气温常在-30~-40℃左右,持续时间长达五个月。冬季开采爆破时,上部冻土层易产生大块,影响铲装效率,造成安全隐患;在矿石区块度过大,易造成选矿厂粗碎站堵仓,增加旋回破碎机的故障率,严重时甚至会造成停产。文章根据乌努格吐山冻土层特点,进行了爆破漏斗实验和冬季冻土层爆破参数方案设计,并对所取得的经济效益进行了简要分析。     

万福煤矿深厚表土层冻土力学性质试验研究

针对山东万福煤矿深厚表土采用冻结法施工的基础数据不足及工程经验欠缺等难题,采 集万福煤矿的深部土样,开展深厚表土层冻土力学性能参数的测试与研究。结果表明:在本试验 设计的冻结温度下,冻土试样的单轴抗压强度、三轴抗压强度、蠕变应力及冻胀力随着冻结温度 的降低均呈现增大的趋势,同时深部表土层的冻土蠕变性质表现尤为明显,含水率和采样深度对 冻结壁设计的影响不可忽略。通过对原状土单轴压缩试验、三轴抗压强度试验、单轴蠕变试验、 冻胀试验等数据进行多元回归分析,综合考虑冻结温度、含水率和采样深度对冻土试样力学性能 的影响,归纳得到的数学模型拟合程度高,相关性好,为深厚表土层冻结壁的设计和在不同地层 地质条件下力学参数的确定提供了技术支撑。     

正冻土中水热耦合数学模型及有限元数值模拟

根据人工多圈管冻结模型试验,认为温度梯度是引起水分迁移的主要原因.提出了正冻土中水热耦合控制微分方程,并在ADINA有限元程序中实现了水、热耦合的数值模拟.数值模拟数据与模型试验中的测点温度、含水量变化规律一致,表明利用该方法可以进行人工多圈管冻结壁形成过程的水热耦合分析.     

卸载状态下与周围土体共同作用的冻结壁力模型

基于冻结壁处于卸载状态这一客观事实,提出“卸载状态下冻结壁－周围土体共同作用”的冻结壁力模型。卸载状态用解除应力的等儿应力替代岩土原始应力来表达。在此基础上,导出了周围土体和冻结壁弹塑性区应力、应变状态的解析表达式,并得到冻结壁外载的计算公式和确定塑性区大小的方程。该模型从本质上反映了冻结壁的卸载状态及其对周围土体的共同作用。     

冻土钻削参数的初步分析

根据冻土特性，提高冻土钻削速度在于选择最优转数及合理的钻具，以提高排粉能力。实战证明，钻削冻土具有噪音小，无粉尘等优点，是冻土钻眼行之有效的方法。     

动荷载作用下人工冻土蠕变试验研究及有限元分析

通过室内试验研究获得动荷载作用下人工冻黏土蠕变特性,冻结黏土的动蠕变曲线分为3个阶段:初始蠕变阶段、稳定蠕变阶段和渐进流阶段。依据人工冻土室内动三轴试验结果,基于动力学、连续介质力学和冻土力学原理,建立人工冻土在动荷载作用下的本构模型,即弹-黏弹-黏塑性本构模型。将改进的西原模型成功添加到ADINA软件平台中,利用该模型对人工冻黏土在动荷载作用下的蠕变进行有限元数值仿真,得出的有限元计算结果与试验结果相近。     

玉门青西油田岩石可钻性变化规律的探讨

针对玉门青西油田岩石可钻性差，给钻井工程带来很大难度的情况下，为提高钻井速度，降低钻井周期，对已钻井的岩心进行室内岩石可钻性测定并对测井资料进行了岩石可钻性解释、处理和分析，建立了纵向地层岩石可钻性剖面，找出青西地区地层可钻性的横向变化规律。     

冻结壁融化期间井壁受力变形分析与壁间注浆机理

针对深厚冲积层冻结井筒早期壁间注浆封水效果不好的难题,通过实测数据分析和理论计算对深厚冲积层冻结井筒的冻结壁融化特性、井壁受力变形和壁间注浆机理进行了研究。通过对现场测温孔实测数据分析,得到了不同土层的融冻时间比;通过理论计算表明,在冻结壁完全融化后,外壁的外表面承受着水土压力、内表面作用有壁间水压,在此情况下,外壁内表面径向变形比单独冻结压力作用下的外壁变形要小的多,总体表现为向外反弹;而内壁在壁间水压作用下向内位移,由于内、外壁变形位移方向相反,壁间空隙形成,从而为注浆浆液扩散提供了通道。提出壁间注浆的最佳时机应在冻结壁完全融化、在压力水作用下壁间间隙已经形成、内壁还没有出水前。并给出了具体的壁间水压监测系统,实行了壁间注浆信息化。     

深厚土层冻结过程的水热力耦合分析

煤炭开发已成深部开采,围压和孔隙水压力的急剧增大使得浅层冻土的研究成果不适用于深层冻土。针对高围压和高孔隙水压力对冻土冻结过程的影响这一关键问题,基于传热学、渗流理论及结构力学相关理论,建立温度场、水分场和应力场耦合问题的数学模型,对深厚土层冻结过程中温度变化、水分迁移速度、冻结应力及冻胀变形进行分析。分析表明高围压对冻胀有抑制作用,但在冻土内部可产生很大的应力积累,对深厚冲积层冻结施工危害极大。     

圆形水平冻结壁弹性设计理论

针对目前水平冻结壁设计中存在的不足,在考虑冻结壁内侧岩土体开挖卸荷作用的情况下建立了圆形水平冻结壁与围岩相互作用弹性力学模型,得到了其应力、位移解析解,着重分析了冻结壁内缘的受力情况,并基于不同屈服准则建立了冻结壁厚度的计算公式,分析了各因素对冻结壁厚度的影响。研究结果表明:考虑与围岩相互作用可有效降低水平冻结壁厚度,相互作用越强,厚度越小;冻结壁厚度随水平侧压力系数增大而减小,随其埋深增大而增大,与此相比,泊松比的影响可忽略不计;考虑到冻土为摩擦型材料,建议计算时采用Mohr-Coulomb屈服准则。     

复杂应力路径人工冻土三轴剪切试验及本构模型

构建人工冻土BP神经网络本构模型,利用冻土三轴实验数据对神经网络模型进行训练,并2次开发有限元本构程序。用BP神经网络本构模型能很好的反映人工冻土非线性,人工冻土三轴数值模拟值和实验值误差在2.43%范围内。通过深井冻结工程数值模拟表明:人工冻土BP神经网络本构模型能较好的描述复杂应力路径变形特征,数值结果和现场实测规律一致,且和实测位移误差在5.0%;应用BP神经网络冻土本构模型准确预测预报人工冻土帷幕应力场和变形场,为冻结工程设计与施工提供参考。     

Rock classification by drillability. Part I: analysis of the available classifications

Based on the quantitative estimations, it is demonstrated that available classifications of rocks by drillability disagree on the scales. Empirical formulae are obtained to compare the scales depending on uniaxial compressive strength of rocks. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 6, pp. 53–62, November–December, 2005.     

冻土正融过程CT扫描试验及图像分析

为了探索冻土正融过程中CT图像灰度值随时间变化的特点。将-27 ℃的冻土试样放置在20 ℃的室温环境中依靠与空气自然对流加热融化,同时连续地进行CT扫描,得到各时刻的CT灰度图像,并记录温度-时间变化曲线。通过对试样各个时刻CT图像平均灰度值的统计,得到CT图像的时间-灰度变化曲线,并与试样的时间-温度变化曲线进行对比。结果表明：在冻土温度上升和融化过程中灰度均值随时间呈明显上升趋势。在冻土完全融化后,虽然温度继续上升,但灰度均值基本不发生变化。因此,在冻土融化完成时刻,在时间-灰度图像上出现一个明显的折点,该折点可以视为冻土融化完成的标志。     

人工冻土蠕变特性粒子群分数阶导数模型

针对传统整数阶微积分本构关系所需元件多等不足,将分数阶微积分关系运用到人工冻土蠕变计算中。在元件模型基础上,引入分数阶导数,建立稳定蠕变分数阶导数定常蠕变模型。运用粒子群优化方法,通过对不同加载应力下稳态蠕变试验数据建立的蠕变模型参数进行识别,得到蠕变模型的材料参数。通过对比分数阶导数蠕变模型计算值与试验结果,发现分数阶导数蠕变模型能很好地模拟人工冻土的蠕变规律。分数阶导数模型是人工冻土领域计算的一种新方法。     

盐水流量对冻结器热交换系数的影响

随着科技的进步,在冻结凿井领域提出了控制冻结技术。冻结器冷冻效率受多种因素影响,包括土层性质、冻结管直径、冻结孔间距、冻结时间、盐水温度及盐水流量。分析了冻结器单孔流量对热交换系数的影响研究得出:调节冻结器单孔流量可以改变其热交换系数,实现冻结过程的有效控制,可以为以后冻结控制技术的实施提供参考。