复杂空区群露天开采境界三维可视化及其应用

为了预防露天开采境界下复杂空区群对矿山生产造成重大安全事故,研究以不规则三角网(TIN)为基础的复杂地质体三维可视化建模技术,并以Surpac软件为平台制定出相应的复杂空区群露天开采境界三维可视化实施方案。将该方案应用于某矿区,建立该矿区内露天开采境界地表、地下矿体以及复杂空区群的三维可视化模型,重点对空区群内部错综复杂的通透关系进行三维描述。研究结果表明:复合模型的建立明确了地表、地下矿体及各水平采空区之间的空间位置关系,可利用其分析空区群的安全隐患及空区间的连带破坏作用,为露天境界内复杂空区群的灾害控制、安全性评判及矿区地表开采的施工设计提供了参考依据,从而解决了多空区矿山的盲目开采问题,有效预防了重大安全事故的发生。     

岩土力学参数概率分布的推断方法研究综述

岩土力学参数的概率分布推断是岩土工程可靠性分析的关键步骤之一,选择和建立输入参数的概率模型直接影响可靠性最终的计算结果和精度.介绍了不同情况下确定岩土参数概率分布的各种推断方法和研究进展,主要包括小样本情况、较大样本及大样本情况、存在先验分布和现场有限小样本情况下的推断方法.详细介绍了笔者最近在这一领域内所做的工作,希望对这一领域内的研究工作起到一定的推动作用.     

膨胀土胀缩等级分类的未确知均值聚类方法及应用

将未确知测度理论应用于膨胀土的分类问题中,建立膨胀土胀缩等级分类的未确知均值聚类分析模型;选用粘粒含量、粉粒含量、液限、塑限及塑性指数作为未确知均值聚类分析模型的判别指标;以膨胀土的15组实测数据建立各评判指标的未确知测度函数,用各分类样本平均值表示分类中心;根据信息熵理论计算各评判指标的权重,用置信度识别准则进行评判;用建立的模型对15组实测数据逐一进行检验,正确率为100%.将建立的模型对待分类的8个样本进行测试,并与实测结果进行比较.研究结果表明:预测等级与实际结果较吻合,比较客观地反映了膨胀土分类的复杂状况.     

工程结构可靠性分析的高阶矩法研究

提出了工程结构可靠性分析的高阶矩方法。主要是基于数值逼近原理，以切比雪夫正交函数族{Tk(x)}做基，利用功能函数的高阶矩信息，通过计算功能函数概率密度函数的逼近表达式，然后根据工程结构可靠性的一般表达式来计算结构的失效概率，进行可靠性分析。通过经典分布函数的数值检验和结构构件失效概率的计算结果比较，表明了该方法在理论上的正确性和工程中的实用性。     

冲击载荷作用下砂岩的动力学特性及损伤规律

在单次冲击和重复冲击载荷作用下,利用大直径霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对砂岩的动力学特性进行试验研究。从岩石的细观裂纹扩展和能量吸收的角度,分析岩石的破坏过程。基于Weibull分布的统计损伤理论,计算试件的损伤度,并结合应力-应变曲线分析岩石损伤度的演化规律。研究结果表明:砂岩的动态抗压强度和单位体积吸收能均表现较强的应变率效应,分别与应变率呈指数函数关系和线性关系。在重复冲击试验中,随着重复冲击作用次数的增加,试件的弹性模量降低,屈服应变增加,屈服应力呈降低趋势。此外,损伤度随着应变的增加逐渐增大,在应力-应变曲线的峰值强度处,损伤度出现一个明显的拐点,即在微裂纹进入不稳定扩展阶段,岩石损伤度迅速增大。     

尾矿坝地震稳定性分析的区间模型及应用

在尾矿坝地震稳定性分析中,为适应计算参数本身具有的随机性和未确知性,将计算参数转换成盲数形式;针对尾矿坝地震稳定的极限平衡分析问题,提出一种计算尾矿坝安全系数的新方法,并将该模型应用到某尾矿坝的地震稳定性分析中。实际分析结果表明:运用盲数运算法则可以计算稳定性系数在不同取值区间内的可信度,克服了传统方法描述过于绝对化的问题,为判断尾矿坝的稳定状态提供了更全面的依据;该尾矿坝边坡安全系数低于1.3的可能性为13%,即在发生烈度为Ⅶ度的地震时该尾矿坝安全的可能性为87%,失稳的可能性较小,与实际情况相吻合;盲数理论在尾矿坝地震稳定性分析中能更好地考虑参数的不确定性,完善了尾矿坝稳定性分析理论,为尾矿坝稳定性的分析提供了一条新的途径。     

三轴SHPB岩石材料动力学特性试验研究的现状和发展趋势

岩石材料的三维动力特性试验研究是岩石冲击动力学中很重要的一个领域,也是目前研究的一个热点.本文论述了三轴SHPB岩石力学试验机的研制情况,对各类试验机的特点进行了比较.综合分析了三轴SHPB试验相关研究文献,总结了一些共有规律:①在围压一定的情况下,岩石的动态抗压强度会随着应变率的增加而增加,呈现出线性函数或者指数函数增加形式,并且脆性减弱,塑性显著增加;②在应变率一定的情况下,岩石抗压强度会随着围压的增大而增大,线性关系比较显著:③岩石动静组合加载时,在轴压一定时,岩石的动静组合抗压强度会随着围压的增大而增大,呈现出近似线性增加趋势;在围压固定时,抗压强度随着轴向静压的增大呈现出先增大后减小的趋势.由于SHPB试验装置和岩石材料本身的特点.目前在一些基本问题上.如加载应力波形、试样尺寸要求等方面.还没有统一的试验规范要求,很多试验结果只能进行定性比较.无法在统一尺度上进行定量分析.最后,针对该领域的发展趋势进行了论述,指出尽快建立一套国际性的建议试验方法是将来的一个关键问题.     

基于最佳数值逼近法的岩土参数概率模型推断

提出了推断岩土参数概率模型的最佳数值逼近法.该方法主要基于数值逼近原理,运用勒让德多项式来拟合岩土参数的概率密度函数.通过6种经典概率分布与相应的勒让德多项式概率模型的比较,结果表明所得到的逼近表达式有很好的拟合性能.该方法直接根据试验样本信息和统计方法推断,而不是先假定成经典的理论概率分布,因此数学和物理意义更加充分.研究结果表明,该方法避免了复杂的数值计算,计算结果稳定,可以满足岩土工程可靠性分析的需要.图6,表3,参10.     

地下工程围岩稳定性分类的突变级数法研究

提出基于突变级数理论的地下工程围岩稳定性分类的评价方法.根据突变级数理论,对影响地下工程围岩稳定性的因素(包括岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水量)进行多层次分解,对数据进行归一化处理,结合突变理论与模糊数学理论,进行综合量化运算,得到最后的评价类别.利用广州抽水蓄能电站一期工程的12个实测数据和插值法得到的18个学习样本,建立地下工程围岩稳定性分级的突变级数模型,并用于电站二期工程22处围岩的稳定性分类中.研究结果表明,突变级数法的判别结果比较符合实际,并与人工神经网络法、支持向量机法判别结果较一致,为地下工程围岩稳定性分类提供了一种新方法.