不同加载速率下岩爆碎块耗能特征试验研究

利用自主研发的真三轴岩爆试验系统,以红色粗晶花岗岩作为岩石长方体试件,开展了不同加载速率的应变型岩爆室内模拟试验,在提出一种岩爆碎块单位面积表面能测定方法的基础上,结合应力–应变曲线分析,实现了岩爆碎块耗能组成的定量化分析,进而探讨了不同轴向加载速率下岩爆碎块的耗能特征。研究结果表明:1在单面临空真三轴压缩条件下,只有在足够大的轴向加载速率下,岩样集聚一定的弹性应变能并通过岩板劈裂以及潜在岩爆坑等岩爆碎块的形成耗散适当能量,岩爆弹射破坏才可能发生;2在0.5~30 k N/s加载速率范围内,随着加载速率的增大,碎块破碎程度呈降低趋势,碎块耗能呈线性减小趋势;3不同加载速率下的岩爆碎块中,片状粗粒碎块主要来自岩爆坑表面,主要为张拉破坏所致,棱块状的中粒碎块、细粒碎块,粉末状的微粒碎块主要来自岩爆坑内部,主要为剪切破坏所致;4不同加载速率下,岩爆碎块耗能均以剪切耗能为主,剪切耗能的百分比达到97%~99%。     

库水位骤降条件下涉水边坡抗滑桩加固效果

针对工程实践中涉水边坡抗滑桩设计技术规范欠缺、计算模型过于简化等问题,采用强度折减拉格朗日差分法模拟分析水位骤降速度、水深坡高比、抗滑桩桩位等因素对涉水边坡抗滑桩加固效果的影响。结果表明:库水位骤降速度越大,抗滑桩加固后的边坡安全系数越小;与抗滑桩加固前相比,抗滑桩加固后水深坡高比与边坡安全系数的关系发生了较大变化,应计算最大库水位骤降速度工况下不同水深坡高比对应的边坡安全系数,取其中最小的边坡安全系数作为边坡稳定性判别依据;库水位骤降条件下,抗滑桩布设的位置对边坡加固效果具有较大影响,可根据不同桩位条件下的水深坡高比与边坡安全系数的关系曲线确定合理桩位。     

岩基断层对混凝土重力坝地震响应的影响分析

为探讨岩基中断层对混凝土重力坝响应的影响规律,根据正交实验设计原理,采用基于有限单元法的振型分解反应谱法,分析单组断层的倾角、厚度、弹性模量、泊松比、与坝体相对位置等多种因素对混凝土重力坝地震响应的影响规律.研究表明,影响因素的强弱顺序依次断层的倾角、与坝体相对位置、弹性模量、厚度及泊松比.在含断层岩基的重力坝抗震设计中,应着重考虑断层的倾角、与坝体相对位置对重力坝的影响.     

结构可靠度分析的高斯过程响应面方法

高斯过程是一种具有严格的统计学习理论基础,在处理高维数、非线性、小样本的复杂回归问题中具有较高精度的机器学习方法。针对可靠度领域中采用传统响应面法求解隐式功能函数结构可靠度精度不足的问题,采用高斯过程回归模型重构隐式功能函数,并与改进传统响应面法相结合,提出了一种基于高斯过程响应面方法的结构可靠度分析。研究分析表明,该方法在处理隐式功能函数的可靠度问题方面具有结果可靠且计算效率高的优势。     

低频周期扰动荷载与静载联合作用下岩爆过程的真三轴试验研究

 利用自主研发的真三轴岩爆试验系统,以中粗晶粒花岗岩为岩石试样,在实现低频周期扰动荷载与静载联合作用下岩爆过程模拟的前提下,研究不同荷载影响因素对岩爆的影响。研究结果表明：在其他荷载参数固定的条件下,在轴向低频周期动力扰动荷载作用下,轴向静应力、第三主应力和扰动荷载幅值均存在岩爆方面的门槛值,当达到或超过门槛值时,试样发生岩爆的可能性急剧增大,此时这3个影响因素的小幅变化可导致岩爆弹射动能与岩爆碎块破碎程度的显著变化;在其他荷载参数固定的条件下,在0～3 Hz频率范围内,随着扰动荷载频率的增加,岩爆弹射动能呈先增大后减小的变化规律;静载作用下试样积聚足够大的弹性能和扰动荷载持续输入足够大小和合适速率的能量是此类岩爆发生的能量条件;试样弹性应变能小幅度突增且弹性应变能极限存储能力快速下降的“双向背离效应”是此类岩爆发生的能量机制。     

瓦斯涌出量预测的高斯过程机器学习模型

高斯过程是新近发展的一种机器学习方法,对处理复杂非线性问题具有很好的适应性。采煤工作面瓦斯涌出量与其影响因素之间存在着复杂的非线性关系,针对传统预测方法的局限性,提出了瓦斯涌出量预测的高斯过程机器学习模型。通过对少量学习样本的学习,采用该模型可建立瓦斯涌出量与其影响因素之间的复杂非线性映射关系。将模型应用于工程实例,研究结果表明,瓦斯涌出量预测的高斯过程机器学习方法是科学可行的,具有预测精度高、适用性强、参数自适应化且易于实现的优点。     

基于进化策略有频率禁区的结构优化设计方法

有频率禁区的桁架结构优化设计是在结构保证静态强度的前提下,通过调整构件的截面或节点坐标来改变结构的动力特性,从而避开激振频率带宽。自适应协方差矩阵进化策略（CMA-ES）算法是一种寻优效率高、鲁棒性好的全局优化算法,对处理复杂的非线性多维度的优化问题有很好的适应性。在考虑工艺可行性的基础上,结合有限元分析软件,提出了基于CMA-ES算法的有频率禁区的桁架结构优化设计方法。算例研究表明,该方法是可行的,与传统优化方法、粒子群优化方法相比较,具有全局寻优性能好、效率高的优点。     

拱结构空间几何非线性分析的曲梁单元

利用势能原理和插值函数推导了一种供结构空间几何非线性分析的曲梁单元。采用固定Lagrange坐标系和Newton-Raphson求解法。使用本文的方法与其他方法相比，该方法将轴向应变的非线性部分取平均值，提高了结果的精确性，而且单元数量大大减少。     

岩体爆破效应预测的一种新方法

 高斯过程是一种最近发展起来新的机器学习技术，对处理非线性复杂问题具有很好的适应性。岩体爆破效应与其影响因素之间是复杂的非线性关系，针对传统方法的局限性，提出一种基于高斯过程的岩体爆破效应预测的新方法，建立相应的岩体爆破效应预测模型，并应用于三峡工程坝区岩体爆破振动速度、爆破损伤深度与损伤半径的预测。通过三峡现场爆破试验数据，建立训练数据集和测试数据集，采用高斯过程方法建立爆破效应与影响因素之间的各影响因素之间的非线性映射关系。研究结果表明，岩体爆破振动速度、爆破损伤深度与损伤半径的预测结果与现场试验结果比较吻合，用高斯过程方法预测岩体爆破效应是科学可行的。与神经网络方法相比，高斯过程方法具有算法参数自适应化的特点，且适用于小样本问题，预测精度高，并易于实现，具有良好的工程应用前景。     

龙滩水电站左岸高边坡区初始地应力场反演回归分析

结合龙滩水电站左岸边坡区工程地质条件以及实测地应力资料,分析了研究区域初始地应力的影响因素。在各影响因素单独作用下,采用FLAC3D计算程序对建立的左岸高边坡三维地质概化模型进行计算;在实测点地应力值与计算得到的应力值之间建立多元回归模型,通过多元回归分析,求出最优回归系数。通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较,两者在量值上相当且方向上接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,从而获得左岸高边坡区初始地应力场较为合理的分布规律,为左岸高边坡开挖模拟及长期稳定性分析提供了合理的三维初始地应力场。