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。     

边坡安全性评估的三维智能信息系统开发应用

以岩土工程中的边坡为研究对象,采用地理信息系统技术与智能分析相结合的研究手段,将边坡安全性评估和边坡场址的三维信息系统进行集成研究,利用Visual C 和DirectX开发工具,以Access和SQL Server为数据库平台,开发了独立底层的基于网络发布的集成分析软件系统(intelligent geotechnical engineering information analysis system,IGIAS)。详细介绍了系统的开发思想、结构组成、开发实现和功能。并以具体的边坡工程为实例,给出了基于IGIAS的三维可视化辅助分析,以及边坡危险性分区进化神经网络方法。研究成果表明:该系统在工程应用中富有广阔的推广前景。     

地下工程力学综合集成智能分析的理论和方法

应用人工智能、神经网络等新兴学科理论,提出了地下工程力学综合集成智能的分析方法。着重探讨了地下工程力学综合集成智能分析的基本模型、智能岩层控制系统模型、一种新的不确定性推理方法、岩体区域等价本构模型的自适应识别新方法。初步工程实践表明,它具有先进性和科学性,可以应用于处理复杂的岩石工程问题。     

复杂水源突发污染下系统安全性评估方法及应用

针对珠海市水源地特点建立瞬时点源排放一维水质模型,实现对突发污染事故的实时动态模拟。并结合原水系统水力学模型,构建咸潮期突发污染情景矩阵,模拟得到系统安全评估分区图,实现直接根据污染事故的位置和污染物总量等基本信息快速评估系统安全性,为应急决策提供参考依据。     

滑坡的综合集成智能分析与优化设计方法研究

鉴于滑坡是多因素相互影响的高度非线性力学问题，智能、全局优化以及确定性力学分析方法的综合集成是很有吸引力的。总结了关于滑坡的监测、智能预测、分析与优化设计等方面的最新进展，包括综合集成智能分析与优化设计方法学、位移-时间序列建模的进化支持向量机、滑体参数反演的进化支持向量机-有限元方法、加固方案优化设计的演化神经网络-数值方法以及这些方法在高速公路滑坡(如福建八尺门滑坡、襄十滑坡)和三峡库区滑坡的应用研究成果。结果表明，所提出的综合集成智能分析与优化设计方法是科学合理的。最后还讨论了今后一段时间内的研究发展方向。     

峰前围压卸荷条件下岩石的应力-应变全过程分析和变形局部化研究

地下工程和边坡工程开挖一般处于卸荷条件。岩石在加载和卸荷条件下的力学特性不同，研究岩石在卸荷条件下的强度特性具有重要的理论和现实意义。根据损伤断裂力学知识建立了岩石处于卸荷条件下的全过程应力-应变关系，包括线弹性阶段、非线性强化阶段、应力跌落和应变软化阶段。理论和试验研究发现，岩石卸荷破坏所需要的应力比连续加载破坏时小，且卸荷破坏时的变形比连续加载时大，其主要原因是卸荷时存在裂纹张开，裂纹张开导致了无摩擦滑动和变形模量的减少，岩石的无摩擦滑动必定比摩擦滑动所需的应力小。通过和试验结果的比较验证了该理论的有效性和正确性，该理论对边坡工程和地下工程开挖具有重要的参考价值。     

基于权重反分析和标准化模糊综合评价的岩爆预测模型

针对岩爆预测问题,选取应力系数σθ/σc脆性系数σc/σt、弹性能量指数Wet作为评价指标,选择2种分级标准对岩爆指标进行标准化处理,选用正态分布函数构建隶属度函数,以Matlab编程反分析指标权重,建立基于权重反分析的标准化模糊综合评价模型.该模型解决了传统模型存在的权重主观性过大,隶属度函数不符合实际的问题,理论上更完备.选择国内外46组岩爆数据作为样本反分析权重,以3个工程实例对比不同分级标准和权重的应用效果,结果显示基于反分析权重的预测模型比基于主观权重的预测模型效果更优,不同分级标准所得结果并不一致,还需进一步对比分析.     

峰前围压卸荷条件下岩石的应力–应变全过程分析和变形局部化研究

地下工程和边坡工程开挖一般处于卸荷条件。岩石在加载和卸荷条件下的力学特性不同,研究岩石在卸荷条件下的强度特性具有重要的理论和现实意义。根据损伤断裂力学知识建立了岩石处于卸荷条件下的全过程应力–应变关系,包括线弹性阶段、非线性强化阶段、应力跌落和应变软化阶段。理论和试验研究发现,岩石卸荷破坏所需要的应力比连续加载破坏时小,且卸荷破坏时的变形比连续加载时大,其主要原因是卸荷时存在裂纹张开,裂纹张开导致了无摩擦滑动和变形模量的减少,岩石的无摩擦滑动必定比摩擦滑动所需的应力小。通过和试验结果的比较验证了该理论的有效性和正确性,该理论对边坡工程和地下工程开挖具有重要的参考价值。     

利用显微X光CT对围压和孔隙水压条件下岩石试样的细微成像及其分析

 为得到岩石试样在各种围压和孔隙水压条件下的成像并分析其变形,利用显微X光CT系统获得具有5 mm高分辨率的三维图像。为此,设计和制造了一个可以对岩石试样同时加围压和孔隙水压的新型压力容器。用此容器,对高20 mm、直径10 mm的Berea砂岩及Noto硅藻泥岩试样施加静水压并使之变形。在各种围压和孔隙水压条件下,每隔15° 测试其径向尺寸。试样的平均直径随着有效围压的增长而单调减小。在此,有效围压被定义为围压和孔隙水压之差。随着有效围压的增加,其直径的变化根据不同的方向而不同,即其变形的各向异性特征得到了证实。Noto硅藻泥岩试样的各向异性比最大,达8%。实验结果表明,此显微X光CT方法可用来测试在各种围压和孔隙水压条件下一般方法很难测得、小或不规整试样的变形。     

地下工程变形预测的集成智能方法

针对地下工程变形监测中位移单调增长的特性 ,根据位移分解原理 ,采用灰色系统提取位移序列的趋势 ,用基于免疫进化规划的进化神经网络逼近偏差序列 ,提出了变形预测的集成智能建模方法 ,很好地解决了地下工程变形预测的难题。两个工程实例的实测位移序列建模预测研究结果证明了提出的集成智能预测方法的有效性及可行性 ,其结果显示出集成智能方法不但能得到良好的位移逼近效果 ,而且具有良好的预测泛化能力。     

岩体声发射混沌与智能辨识研究

对岩石试件加载及破坏过程的声发射进行了试验,对工程岩体声发射进行了监测。采用混沌动力学研究了岩体声发射活动规律,计算了工程岩体在变形与破坏过程中不同阶段声发射混沌吸引子。用混沌与神经网络相结合,建立了岩体声发射预测模型。根据岩体声发射各阶段特征,建立了工程岩体稳定性智能辨识模型。研究结果表明,岩体声发射活动存在4个不同的阶段:稳定期、声发射活动初期、声发射活动加剧期和活动反转期。岩体破坏出现在声发射活动反转期,声发射出现反常,混沌吸引子减小,破坏特征呈现。工程应用实践证明,混沌动力学能较好地反映岩体的声发射特征,所建立的预测与智能辨识模型能较好地预测和分析工程岩体稳定性。     

露天边坡与周边环境安全综合评价方法的研究

露天开挖所引起的岩体抗破坏强度与抗变形刚度是两个方面的问题，两者产生不同的影响。在满足岩体强度的条件下，边坡岩体可能是安全的，但刚度不足或者变形较大，将对周边环境产生破坏作用。对于周边为城市群的老矿区开采而言，安全的定义应该是保证矿山与周边环境两者的安全，否则，开采效益可能是个负数。针对这两方面的问题进行综合分析，然后，结合实例就边坡稳定性和地面变形进行了分析，并给出了综合分析方法。     

盾构下穿古旧平房动态安全评价与系统研发

为快速准确判断盾构施工对古旧平房安全稳定性的影响情况,利用物联网技术实现监测数据采集与传输。结合层次分析法和模糊综合评价法建立盾构下穿古旧平房的综合评价模型,并考虑评价指标的动态性确定古旧平房安全性等级。采用Microsoft Visual C#.Net编程语言和SQL Server 2008数据库技术研发了一套盾构下穿古旧平房安全评价系统。此系统应用于国内某在建地铁项目,能够有效指导施工,规避可能存在的风险,保证盾构下穿古旧平房施工安全可靠。     

基于降强法数值计算的复杂岩质边坡动力稳定性安全评价分析

分析复杂岩质边坡在地震荷载作用下的动力稳定性的特点,提出基于降低材料强度算法的动力稳定性分析方法。先将软弱结构面抗剪强度指标降低,进行静力计算,在此基础上,再进行动力稳定分析,综合评估边坡的动力稳定性与降强倍数的关系,将边坡处于临界稳定状态下的降强倍数定义为动力稳定安全系数。借助数值计算程序,将上述方法应用于国内某拱坝坝轴线左岸岩质边坡的动力稳定性分析,取得满意的成果。     

《岩石力学与工程学报》的科学计量指标及其综合评价

汇集了《岩石力学与工程学报》(CJRME)1997～2001年的20项共64个科学计量指标值，并按其大小排出了CJRME在当年力学类的12种统计源期刊中的名次。对这些源刊的总被引频次、影响因子、即年指标、基金论文比和他引总引比等在2001年的指标值进行了综合评价。得出了CJRME在这些源刊中名列第3位的良好结果。     

岩土边坡系统稳定性评价初探

首先对利用数值计算结果进行岩土边坡系统稳定性评价的方法进行了分析，由此指出了现有确定性分析领域内主要稳定性评价方法的缺陷，最后提出了岩土边坡系统稳定性评价的新思路，并作了实步的探讨。