基于分形插值模型的边坡地震稳定性评价方法

借鉴分形基本理论,提出了基于分形-插值模型的边坡地震稳定性评价方法.该方法首先选取影响边坡地震稳定性评价的岩土体特性、新构造运动特性、坡高、坡角、年均降雨量和场地地震烈度6个参数作为岩土边坡地震稳定性综合评价的指标,并确定指标的分级标准,采用在每级标准中随机内插的方法,得到50个标准样本,用于构建边坡地震稳定性评价的分形-插值模型;其次根据最大似然分类原则确定每个边坡地震稳定性指标的评价分维数;然后利用加权求和法计算样本的综合评价值,并根据样本综合评价值与经验等级之间的关系建立分形-插值评价模型;最后,通过实例分析表明:该模型的评价结果合理、客观,为边坡地震稳定性评价工作提供了一种新的研究方法与思路.     

围岩稳定性评价的分形—插值模型

围岩的稳定性评价是一个复杂的不确定系统问题,为了准确评价围岩所处的稳定性状态,进而为围岩稳定性的防治提供科学依据,提出了基于分形—插值模型的围岩稳定性评价方法.该方法首先选取影响围岩稳定性评价的5个主要因素,根据分类标准,采用在每级标准中随机内插的方法,得到50个标准样本,用于构建围岩稳定性分类的分形—插值模型;其次根据最大似然分类原则确定每个围岩稳定性指标的评价分维数;然后利用加权求和法计算样本的综合评价值,并根据样本综合评价值与经验等级之间的关系建立分形—插值评价模型;最后,通过实例分析表明:该模型的评价结果是准确和可靠的,与采用其他几种分类方法所得结论一致.此外,该模型可以得出每个样本的具体得分值,即使对属于同一级的样本也可以排出它们的优劣顺序,因而具有较高的分类精度,为围岩稳定性评价提供了一种较好的新方法.     

基于9种无约束优化算法的岩爆预测BP模型优选

为研究不同训练样本数量和无约束优化算法对岩爆BP(Back Propagation)神经网络模型预测准确率的影响,选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比σθ/σc、岩石单轴抗压强度与单轴抗拉强度比σc/σt和弹性能量指数Wet作为预测指标,广泛搜集整理100组典型岩爆实例建立了训练样本数据库.在样本数量分别为40、70和100时,基于标准算法和9种无约束优化算法建立了10个岩爆BP神经网络预测模型,并提出了考虑不同样本规模影响的岩爆烈度等级预测指数——综合准确值N.比较研究结果表明:BP模型的预测准确率随样本数量增加而提高,3种样本数量下的模型平均预测准确率分别为62.5％、76.4％和87.5％;基于9种优化算法建立的BP网络模型的N值均高于标准BP模型;基于Ploak-Ribiere共轭梯度法优化的BP模型的N值(195)和预测准确率(99.0％)均最高,且在5个工程实例中的预测结果完全符合现场实际,优于标准BP模型、支持向量机模型和其他优化模型,为岩爆烈度等级预测的最佳模型.     

CW-TOPSIS岩爆评判模型及应用

针对岩爆评判模型中指标权重难以确定问题,提出一种“AHP+熵权法”组合赋权方法,引入Lagrange函数和欧氏距离函数,保证了主、客观权重与其差异程度相一致,最终获得理想的综合权重;基于逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)的基本理论建立CW(combined weights)-TOPSIS综合评判模型并预测岩爆等级。实例应用结果表明,CW-TOPSIS岩爆评判模型的预测结果与实际相吻合,进一步验证了该模型的有效性及实用性,从系统评价、多因素指标角度为岩爆预测提供了一种切实可行的途径。     

深部地下工程岩爆灾害模糊综合预测模型

为了合理预测深埋隧洞施工过程中岩爆灾害的发生,减少岩爆带来的危害,建立了基于岩石埋深H、岩石单轴抗压强度σ_c、岩石脆性系数σ_c/σ_t、岩石应力系数σ_θ/σ_c和岩石弹性变形能指数W_et共5个指标的评价体系。采用传统的层次分析法确定评价指标权重,模糊综合评价计算岩爆烈度结果,形成岩爆烈度预测模型。将该模型应用于大相岭隧道典型岩爆区段中,岩爆烈度评价结果与实际岩爆等级相符。     

基于大样本数据挖掘分析的岩爆烈度分级预测模型

地下工程岩爆灾害严重威胁生产安全和进度,岩爆预测是岩爆灾害的有力防控手段.目前岩爆分级预测的判别模型大多是基于小样本建立的,存在样本的代表性和准确性难以保证的问题.综合考虑影响岩爆的内部和外部因素,选取围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比σ_θ/σ_c(应力系数)、岩石单轴抗压强度与单轴抗拉强度比σ_c/σ_t(脆性系数)和弹性能量指数W_(et)作为分级评判指标,通过广泛收集不同工程的104组岩爆实例大样本进行训练学习,基于指标相关性分析建立了岩爆烈度分级预测的距离判别模型,经过训练后的判别模型回判准确率为96.2%.利用该模型对5个工程的岩爆烈度进行分级预测,结果与工程实际情况完全相符,优于基于小样本数据建立的判别模型.工程实例应用表明,基于大样本数据分析和距离判别法的岩爆烈度分级预测模型判别准确率高,具有良好的工程应用前景.     

基于改进熵权-突变级数法的岩爆等级评判

为能够准确预测岩爆等级,从岩性、应力、围岩三方面选取岩爆发生的五个因素作为预测评价指标,通过改进后的熵权公式来计算评价指标的重要程度;结合突变级数法中多维的印第安人茅舍模型对无量纲处理后的岩爆样本数据进行归一化计算得到突变级数值,并划分岩爆等级区间。最后将此方法应用在江边水电站隧道岩爆预测中。结果表明:利用该方法评判岩爆等级,模型维数较多,评判结果客观、准确,和实际工程情况一致,与其他方面相比具有一定优势。     

空气质量评价灰色聚类修正模型的建立与应用

在环境空气质量评价中,为综合考虑各污染物的作用,建立基于指数型白化函数的环境空气质量评价修正聚类模型.该模型既考虑各指标的内在权重,又考虑各指标的实际权重,而且有效地解决经典模型中的零权重问题,使得指标监测值与各级非零权重值之间存在一一对应关系.经验证表明,修正模型不仅能准确地评价某样本的综合等级,而且还可用于确定某单项指标的允许值范围,并给出了最大控制值与最小削减率的浓度计算公式.经计算,2004年贵阳市环境空气质量综合等级为Ⅲ级,若综合等级要达到Ⅱ级标准,则主要污染因子SO2和PM10的浓度最小削减率分别为22.58%与20.05%.     

岩爆预测和烈度分级的属性数学模型及其应用

基于属性数学理论,建立岩爆发生预测和烈度分级的属性识别模型。该模型选择影响岩爆的主要因素,如最大切向应力σ_θ,单轴抗压强度σ_c,单轴抗拉强度σ_t以及弹性能量指数W_(et)并以σ_θ/σ_c,σ_c/σ_t以及W_(et)作为岩爆评价指标和烈度分级标准,通过构造属性测度函数以计算单指标属性测度,以相似数定义相似权的方法确定评价指标的权重,应用置9 信度准则对岩爆进行属性识别。针对一些岩石地下工程实例对模型进行验证,评判结果与实际情况符合得较好,并且与模糊综合评判法、物元可拓评判法等的评判结果有较好的一致性。此外,利用该模型对某水电站工程和秦岭隧道工程的岩爆情况进行预测,结果与人工神经网络法、距离判别法等的评判结果一致。研究表明,属性识别模型在研究岩爆发生和烈度分级中具有良好的实用性和有效性,为地下工程岩爆预测提供了一种新的方法。     

深部开采岩爆预测的神经网络方法

岩爆是深部高地应力岩石地下工程中的一种常见灾害,其影响因素间存在着极其复杂的非线性关系.在综合分析各种因素的基础上,选取开采深度、围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度比值、岩石单轴抗压强度和抗拉强度比值、岩石冲击性倾向指数作为岩爆预测的评判指标.应用人工神经网络方法,建立了岩爆预测的计算模型,利用国内外一些岩石地下工程资料作为学习样本和测试样本对模型进行训练.结果表明,将开采深度作为一个因素输入,结果更接近于实际,为深部开采岩爆预测提供了科学依据.     

单轴压缩条件下花岗岩声发射事件空间分布的分维特征研究

基于声发射事件空间分布的柱覆盖分形模型,利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统和PCI-2声发射（AE）三维定位实时监测系统,对瀑布沟水电站地下厂房花岗岩单轴压缩损伤破坏过程中声发射事件空间分布的分形特征进行了研究。结果表明,声发射事件随应力增加逐渐活跃,加载初期声发射数量较少,应力接近峰值强度时,声发射事件累计数曲线呈指数上升。声发射事件的空间分布随应力增加是一个降维过程,其空间分维D在3~2内变化,峰值强度时,其值最小。弹性阶段后期,岩石内部微破裂开始向破坏面集聚,声发射空间分维D下降幅度明显增大。声发射空间分维恰当地表征了声发射事件空间分布的复杂程度。研究结论揭示了岩石声发射事件空间分布的分形特征,室内试验结果与文献对岩爆研究结果相吻合,可为现场监测应用提供理论指导。     

中低煤阶煤层气储层孔隙结构分段分形特征

为明确韩城、保德区块煤岩孔隙结构分形特征,基于火柴棍模型,推导了新的分形特征表征方法,并利用扫描电镜实验和压汞实验数据对新方法进行验证,在此基础上研究了中、低煤岩孔隙结构分形特征。结果表明,火柴棍模型更能精确表征中、低煤阶煤岩的双重孔隙结构特征。在双对数坐标中,进汞饱和度与毛管压力成双线性关系,即以半径1 μm为界,中低阶煤岩孔隙结构具有分段分形特征,孔隙和裂缝具有不同的分形区间和分形维数。韩城、保德区块裂缝分形维数和孔隙分形维数分别在2.80~2.98和2.17~2.33,且裂缝分形维数随孔隙分形维数增加而增加,两类分形维数均随平均孔隙半径、孔隙度和渗透率的增加依次降低。表明煤岩分形维数可以作为储层评价的关键指标,分形维数越小,储层物性越好。煤岩分形维数能够表征其孔隙结构的非均质性,分形维数越大,孔隙结构非均质性越强。韩城、保德区块割理、裂缝的分形维数远远大于孔隙分形维数。     

城市洪涝易损性评价的分形模糊集对评价模型

针对城市洪涝易损性评价,提出以反映指标复杂度的分维作为指标权重的思路,同时考虑评价标准边界值的模糊性,基于集对分析原理建立分形模糊集对评价模型.将建立的模型用于湖南省29个城市的洪涝易损性评价,并与其他评价方法进行对比.研究表明,除少数城市外,大多城市的洪涝易损性等级属于中度.所建模型评价结果符合实际,有助推进自然灾害综合评价研究.     

分形几何及其分形插值研究

从欧氏空间中的“奇怪”的现象的引例出发,叙述了分形几何的基本概念和自然界中常见的分形,根据迭代函数系统的原理给出了分形插值曲线的基本原理和计算公式,研究了二维区域上分形插值曲面的数学模型,根据岩石断裂表面的实测数据,对其粗糙表面进行了分形插值研究。     

Imitating study on blasting effect of jointed rock masses

Ｉｎｍｉｎｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ｒｏｃｋｍａｓｓｅｓｔｏｂｅｂｌａｓｔｅｄａｒｅｎｏｔｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓｂｕｔｈａｖｅｂｅｅｎｃｕｔｂｙｖａｒｉｏｕｓｋｉｎｄｓｏｆｗｅａｋｐｌａｎｅｓｓｕｃｈａｓｊｏｉｎｔｓａｎｄｃｒａｃｋｓｔｈａｔｐｌａ...     

一类分形插值函数的变差和计盒维数

讨论一类网格上二元连续分形插值曲面,研究二元连续函数的振幅与变差的性质。对于二元连续分形插值函数,给出了变差的估计,并根据连续函数变差与图像计盒维数之间的关系,得出了分形插值曲面计盒维数的准确值。     

板岩遇水崩解的分形模型研究

板岩遇水作用后,会引起某些物理、化学和力学等性质的改变.水岩相互作用是一个极其复杂的过程,一直很难找到一个定量指标来描述.针对板岩遇水崩解的特性,应用分形理论中的关联分数维对其崩解特性进行研究,建立板岩崩解的分形模型.通过质量求解板岩崩解的分维数,做崩解试验可得到一系列分维数值;根据分维数值的变化,可得出板岩崩解的分维数随泡水时间增长的变化规律,并应用这个模型解决南水北调西线工程中深埋长隧洞遇水软化、崩解的工程问题.