软岩巷道变形的混沌研究

试验得出了软质页岩最大屈服应变,对软岩巷道变形进行了监测,用混沌理论研究了软岩巷道变形规律.根据监测数据,分别计算了巷道顶部和侧帮变形的分形维数和最大Lyapunov指数,并用Lyapunov指数法预测了软岩巷道的后期变形.研究结果表明:软岩变形具有混沌特性,混沌理论能较好地反映软岩巷道的变形与破坏特征;用重构相空间方法,能充分揭示软岩巷道变形与能量释放规律,据此可确定二次复喷时间;软岩巷道变形在相空间相邻点的距离以指数形式发展,当岩体变形达到最大屈服应变时便产生破坏,以此便可预测和分析巷道的稳定性.     

城市用水量的混沌特性与预测

采用混沌理论对城市用水量时间序列的混沌特性进行了判定。基于最大Lyapunov指数法,提出了城市用水量短期预测的模型以及多步预测的步骤。实例研究表明,基于最大Lya-punov指数法的预测结果明显好于BP神经网络法,在计算得出的最大可预测时间尺度内预测精度较高,而在最大可预测时间尺度外的预测精度大为下降。     

深部岩体变形的混沌预测方法

论述深部岩体变形行为及其围岩稳定性分析中应用混沌方法;同时,根据岩体工程的观测位移时间序列,基于相空间重构,给出了最大Lyapunov特征指数的计算步骤,并给出了岩体位移时序的线性和非线性两种混沌预报模式。据此,建立了岩体工程位移观测数据的混沌预测方法。对玲珑金矿255m水平主运巷的塌陷情况进行了算例分析。首先,对于主运旧巷断面的收敛位移观测序列,采用插值方法对其进行了预处理,以获得等间隔的位移序列;然后,对该位移序列,利用上述混沌分析方法,获得其最大Lyapunov特征指数为0.05;分别采用近邻等距法和最大Lyapunov指数预报模式,对位移序列进行了预测。与观测位移相比较,位移预测结果比较理想。     

基于混沌时序预测方法的冲击地压预测研究

冲击地压的预测研究通常是通过监测对冲击地压的发生、发展过程比较敏感的指标来进行的，监测指标值的大小和变化规律是进行预测的基础，监测数据在未来一定时期的峰值变化和走势变化规律对于预测过程具有重要意义。首先，通过对互信息和伪邻近点数的计算，确定观测序列的延迟时间和嵌入维数等相空间重构参数；然后，在对观测序列相空间重构的基础上，运用一阶局域近似法和基于最大Lyapunov指数法等混沌预测方法对冲击地压上作面的观测时间序列进行数学建模，并与传统的数理统计预测方法进行对比分析；最后，用实例对冲击危险区域的电磁辐射序列及顶板下沉速度序列等进行预测运算和分析，其结果表明，运用混沌理论的预测方法可达到较高的预测精度。     

岩体变形的替代数据混沌判定方法研究

 观测位移时间序列是岩体变形和破坏过程的综合体现,已广泛用于边坡、隧道和地下硐室等岩石工程的稳定性判断及其预测。根据岩体的观测位移时间序列,通过Fourier变换来生成替代数据,提出其混沌随机性的检验方法,可避免根据最大Lyapunov指数是否为负数以及关联维数是否为非整数来进行混沌判断所引起的不足;分别对玲珑矿巷道及枣林滑坡位移序列进行非线性混沌判定,获得理想的检验结果。     

地下厂房围岩位移混沌动力学特征研究

 以小湾水电站地下厂房围岩不同监测断面的多点监测位移为例,运用功率谱分析方法,改进G-P方法提取关联维数D,综合分析G-P法、C-C法和复自相关法得到合适的m,t 值重构相空间,计算最大Lyapunov指数,研究地下厂房围岩位移的混沌动力学特征。研究表明,主厂房围岩顶拱部位的多点位移和拱座在30 m深度处的位移不具有混沌特性,而拱座在2,7和15 m深度的监测位移和边墙部位的多点位移,各施工支洞和排水洞获得的超前监测多点位移都具有混沌动力学特征,同时得到表征其混沌动力学特征的功率谱图,关联维数D大于0,最大Lyapunov指数大于0。对具有混沌特性的监测位移,可以利用基于混沌时间序列的多种方法对位移进行预报,为地下厂房系统围岩位移预报提供新的实用方法。     

基于SVM的混沌时间序列预测模型应用研究

混沌时间序列预测是混沌理论的一个重要应用领域和研究热点,目前它在信号处理、自动化控制等领域中已得到了广泛的应用。本文联系支持向量机(SVM)和混沌时间序列预测的相关理论,建立基于二者的变形序列预测模型。同时,结合具体实例从变形时间序列的混沌识别、相空间重构以及预测模型的参数优化等方面探讨了模型的具体建立过程。实验结果表明,该模型的预测精度要优于BP神经网络。     

供热负荷时间序列混沌特性识别及区间预报研究

对供热负荷时间序列进行了混沌特性分析,计算得到了吸引子维数和最大Lyapunov指数.在最大Lyapunov指数点预报法的基础上,提出了最大Lyapunov指数区间预报法,并给出了最大预报时间尺度.仿真结果表明,该方法可取得较高的预报精度和较高可靠度的预报区间.     

滑坡位移最大Lyapunov指数及其在滑坡预报中的应用

根据混沌理论,对滑坡在失稳过程的位移变量所具有的混沌特性以及突变性进行了深入的研究和分析,以新滩滑坡为例,计算滑坡位移失稳过程的最大Lyapunov指数,结果表明增量位移时序最大Lyapunov指数在滑坡失稳过程中出现明显增加的突变规律,且其突变时间与滑坡失稳时间相吻合,说明了滑坡位移最大Lyapunov指数是评估滑坡稳定性的一种有效混沌特性参数。     

混沌理论在水质预警系统中的应用

针对原水水质预警系统的发展现状和混沌理论概念,分析讨论了混沌理论应用于水质预警系统的可行性,并利用混沌理论中的Lyapunov指数法对国内某水厂在线监测指标的周平均值进行了预测,结果表明,混沌理论预测在未来原水水质预警系统中具有良好的应用前景.     

底板岩层变形破坏过程中混沌性态的Lyapunov指数描述研究

基于大量实测信息 ,对承压水上开采煤层底板变形破坏过程中岩移、注水量 (渗透性 )等矿压显现的观测时序 ,进行Lyapunov指数的提取 ,并对其混沌性态进行了研究。实例分析表明 :煤层底板变形破坏过程中呈现出典型的混沌性态 ;另外 ,由于煤层底板渗透性指标的Lyapunov指数比岩移量指标大的多 ,表明用渗透性指标描述煤层底板变形破坏特征要比岩移量指标更敏感     

综放沿空巷道围岩系统混沌动力学特征研究

厚煤层综采放顶煤开采的沿空巷道顶、帮均为煤体或煤柱，其稳定性问题十分突出。以南屯煤矿综放沿空巷道为原型，进行围岩稳定性的离散元数值模拟，提取表征系统动力学性态的变量及时间序列，通过功率谱分析、分维数提取和最大Lyapunov指数计算，研究围岩系统的混沌动力学特征。综放沿空巷道围岩变形力学过程是一个混沌力学过程，具有对煤柱宽度及支护条件等初始条件的敏感依赖性。当煤柱宽度小于3m时，功率谱具有连续的噪声背景与宽峰特征，关联维数均为分数，最大Lyapunov指数一般大于0，系统处于混沌运动状态；当煤柱宽度为3～4m时，锚杆支护后功率谱的宽峰特征消失，频谱成分也不丰富，关联维数均为分数，最大Lyapunov指数由正变负，系统由混沌运动向定常运动转变，是系统动力学性态变化的拐点：当煤柱宽度大于5m时，系统处于定常运动状态。采用功率谱分析法和最大Lyapunov指数法，可以评价综放沿空巷道的混沌动力学特征。     

基于Lyapunov指数的交通量混沌预测方法

交通量预测分析已成为交通工程领域重点研究课题 ,智能运输系统的核心研究内容之一。在判定交通流量存在混沌的前提下 ,对交通量的实测数据进行相空间重构 ,而后在重构相空间上 ,利用基于Lyapunov指数的混沌预测方法预测交通量。苏州某交叉路口的交通量预测实例表明了该方法用于交通量预测的有效性和可行性     

基于多变量最大Lyapunov指数高边坡 稳定分区研究

 最大Lyapunov指数(MLE)能够揭示边坡变形系统演化的非线性混沌特征,且理论与实践证明多变量较单变量时序计算得到的MLE更为真实。探讨多变量相空间重构理论,基于相点演化的时间轨道不可逆与可逆特性提出三维变形时序MLE双向搜索修正方法。采用小湾水电站左岸2#山梁高边坡三维变形监测数据进行MLE计算,以MLE为稳定判据并结合边坡变形失稳率与失稳度进行分区研究,得出2#山梁高边坡由下至上牵引式变形特征。研究表明,新方法有效可靠,且能够为高边坡稳定性分区评价与治理提供依据。     

饱和嵌入维数确定最大Lyapunov指数的准则探讨

基于对大量砂岩试样裂隙系统的MTS全应力–应变时间序列的非线性动力学分析,构造单位阶跃函数并引入到最大Lyapunov指数LE1的判别模型中,建立了确定LE1的新准则。新准则充分考虑LE1-m关系中普遍存在的阶跃现象,更符合确定LE1的理论条件。新准则确定的LE1与传统准则的解释结果比较,偏离幅度巨大,使得对系统稳定性程度的混沌判别结果迥异,并且LE1的正负号会因此改变,导致对系统所处状态的定性评价不同。研究成果在一定程度上克服了传统准则确定LE1鲁棒性较差的缺陷,对混沌动力学基础研究具有一定的理论意义。     

基于混沌理论的混凝土渗透性的研究

引入混沌理论,对氯离子在混凝土中的传输机理进行分析研究,建立基于Lyapunov指数的氯离子浓度的预测模型,指出通过混沌理论建立模型进而求出氯离子扩散系数,评价混凝土的渗透性是有前途的分析方法。