压缩模量融合CPT数据的贝叶斯空间插值方法

大规模现代化展览场馆对基础不均匀沉降较为敏感,持力层压缩模量的空间分布特征对于控制地基变形至关重要.常规工程勘察钻孔仅提供少量精确的压缩模量土工试验值,但原位测试可提供大量随机的静力触探值,为了融合室内试验和原位测试的数据,提出压缩模量的贝叶斯空间插值方法.核心研究内容包括:根据岩土工程勘察的数据精度,将测试数据分为硬数据和软数据;使用空间随机函数描述压缩模量的空间变异性;利用最大熵理论分析软数据的不确定性,基于贝叶斯理论,建立随机场插值方法,对未知点压缩模量的后验分布进行估计.为了验证该方法的有效性,将贝叶斯空间插值方法应用于上海国家会展中心浅部持力层(粉质黏土层)的压缩模量空间变异性分析.与普通克里金插值方法比较,贝叶斯方法能融合多源勘察数据进行空间插值,精度更高.     

降雨空间插值方法的比较与改进

对几种常用的降雨空间插值方法,如泰森多边形法、距离平方倒数法、克里金方法的优缺点进行了分析和比较．考虑到高程对降雨量影响较大,在协克里金方法的基础上将高程作为第2类影响因素引入降雨量的空间插值方法中,并提出了引入高程信息的协克里金方法．将3种方法(距离平方倒数法、普通克里金方法、引入高程信息的协克里金方法)用于沿渡河流域降雨量的插值计算,结果表明,考虑高程信息的协克里金方法的插值效果明显优于其他2种方法．     

考虑参数和线型不确定性的水文设计值估计的贝叶斯方法

根据贝叶斯理论,分别对只考虑参数估计或线型选择不确定性、以及同时考虑这2种不确定性情况下的水文频率计算问题进行研究,提出设计值估计及其不确定性评价方法,并提供了分析示例.研究结果表明,对给定的样本条件,仅考虑参数估计或线型选择不确定性的设计值估计方法,都不能对水文频率分析计算的不确定性做出完整描述,应采用同时考虑这2种不确定性的分析方法.提出的基于贝叶斯理论的水文频率分析方法,不仅可以提供设计值的各种点估计,还可以定量评价水文频率分析结果的不确定性.     

最小张力法在地层面光滑显示中的应用

论述了应用张力最小法构造光滑的地层面的研究 .利用 2 2 9口井的地层面数据 ,先求取 1 0×1 0网格的克里金估计值 ,然后用张力最小法 ,在克里金估计值的基础上 ,构造出 1 0 0× 1 0 0或者更精细的网格化结果 .且所构造的曲面内的任何点、任意方向上是二阶连续可导的 .该方法不同于以往的构造方法 ,不单纯应用一种方法对地层面从头到尾进行估计 ,而是将地层面构造估计分为两部分 .第一部分利用了克里金估计的精确性 ,第二部分则利用了最小张力法的光滑性 .由于采用了两种不同的估计方法的优点 ,因此 ,既提高了地层面显示的光滑程度 ,又不失估计的准确性     

基于Pair Copula函数的空间预测模型及其应用

对于空间数据的插值预测,大多采用传统的空间插值方法如反距离加权插值法和克里金插值法,这2种方法在边缘分布或存在异常值的情况下会导致预测精度相对较低;采用基于Copula理论的方法克服了这一问题。通过Pair-Copula函数描述了空间相依结构并利用MCMC方法(贝叶斯估计法)估计参数,讨论基于空间数据对未观测位置相关数据进行了空间插值预测;结合重庆市雾霾数据对该方法与反距离加权插值法、普通克里金和泛克里金插值法进行比较,结果发现基于Pair-Copula函数的空间预测模型具有更高的精度。     

试论克里金估计与随机模拟的本质区别

简要介绍了地质统计学两大组成部分，克里金估计理论和随机模拟理论．克里金估计理论实际上是一种在均方损失下最优线性无偏估计，在应用上具有平滑效应，适合于描述变化不剧烈的连续地质变量的空间预测．随机模拟技术作为地质统计学的新领域，是当今储层表征技术一个重要组成部分，特别适合于对非均质性严重储层的刻画和描述，它产生各种等可能的储层随机图象，这一系列实现反映了储层特征空间分布的非均质性和不确定性．从理论和应用上论述了二者若干重要区别     

基于约束随机场的基坑开挖变形概率评估方法

为综合考虑岩土参数的空间变异性以及前期地质勘查所获取钻孔数据的确定性,提升基坑开挖变形风险评估的准确性,提出基于约束随机场的基坑开挖变形概率评估方法。本方法利用克里金（Kriging）理论和随机场理论,生成考虑地勘钻孔数据的约束随机场,并结合数值分析和蒙特卡洛（Monte-Carlo）方法建立基坑开挖的概率评估模型,分析参数空间变异性对基坑开挖引起的环境效应和围护结构变形的影响规律。与传统确定性分析和基于传统随机场的概率分析进行对比,结果表明：基于约束随机场的概率分析方法能够很好地避免传统确定性分析低估风险以及传统随机场方法高估风险的问题,从而更合理地评估工程风险。上述研究结果可以为进一步制定基坑开挖风险的应对措施提供有益参考。     

新疆天山山区降水量插值方法比较

雨量站网通常采用插值法获取降水空间分布信息,但在气象站点分布不均,海拔落差大的复杂山区,普通插值法插值结果精度较低.针对复杂山区,应在普通插值方法的基础上加入高程等地形因素.以我国新疆天山山区及周边44个气象站点57年(1958～2015)的平均年降水量和平均季度降水数据为基础,采用克里金插值法、样条函数插值法、反距离权重插值法、考虑高程的反距离权重插值法以及考虑高程的协同克里金插值法5种方法进行空间降水插值,选用36个为插值站点,8个为检验站点,通过相对误差和均方根预测误差为指标对插值结果进行检验,研究不同插值方法对天山山区降水插值结果精度影响.结果表明:采用混合插值的考虑高程的反距离权重法与考虑地形因素的协同克里金法的插值结果与实际情况较为一致.     

基于GOCAD的钻孔数据建模方法与实例研究

三维地质建模能清晰地展示地面以下地质体的结构面及相互关系。利用GOCAD软件,提出一种以钻孔为主要数据的地层界面建模方法,包括钻孔数据提取、空间数据库建立、地质界面构建、地层面模型生成和实体模型显示等。着重阐述了在钻孔数据丰富和缺乏的2种情形下,快速构建关键地质界面的技术方法。对某地铁沿线钻孔数据的实例应用表明,本方法构建的三维地质模型与地质事实吻合度高,并能有效地发现地质结构薄弱区段和潜在不良地质问题发育部位。     

矽卡岩分布的空间插值比较 ——以兴海县赛什塘矿区为例

为了解兴海县塞什塘矿区矽卡岩的空间分布特征及规律,根据地质钻孔数据,利用ArcGIS、Geo Da软件的空间分析功能,结合地统计学方法,探索矽卡岩深度数据的分布趋势,并利用LISA聚类方法进行自相关分析.同时,基于空间插值的基本原理,比较四种克里金插值方法,结合插值结果分析适用条件和优缺点.研究结果表明,矽卡岩深度的空间分布经对数变换后基本符合正态分布且空间自相关性较强;钻孔点空间上呈现轻微的二阶趋势,二阶趋势的插值方法总体上比一阶插值方法更理想;指示克里金插值方法的球面模型是最佳插值模型.研究结果可以为地质勘探人员及管理部门准确获取地下矽卡岩空间及深度的分布提供启示.     

尖灭分叉型煤层三维地质建模研究：基于地质统计学和符号矩阵的方法

由于成煤期的泥炭沼泽基底不平以及地质环境等的变化，导致相对较大的地质区域内煤层常出现尖灭、分叉等复杂情况，影响开采设计，为高效准确定位煤层边界及分布位置，本文提出一种基于地质统计学和符号矩阵进行三维地质建模的方法。通过符号矩阵方法，按照一定精度离散煤层和非煤层数据，利用泛克里金法确定平面煤层厚度，反距离加权法确定每个栅格的符号距离函数估值，局部窗口对煤层进行精准定位，确定与煤层厚度相匹配的距离函数截距，建立煤层的三维地质模型。本文还讨论了距离函数截距对煤层精度的影响；滑动垂直窗口大小与煤层位置对建模结果中煤层连通性的影响。结果表明，该建模方法可以针对煤层尖灭、分叉等复杂情况快速建模，对大范围区域地质模型构建有一定的适用性，自动化程度高，可应用于煤层开采设计及资源评估。     

大同煤田同忻矿可采煤层顶板力学性质及其对开采的影响

矿井生产过程中,顶板事故频发,对煤矿安全生产威胁巨大,有必要明确煤层顶板力学性质和稳定性。本次研究以大同煤田同忻矿为研究对象,收集钻孔地质资料,总结了各可采煤层厚度特征和空间展布特征,确定了各煤层顶板类型;采集各煤层顶、底板岩心样品,以岩石力学测试实验为手段,得出了顶、底板岩石的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等力学参数,明晰了煤层顶板岩石类型和稳定性,并针对此提供了相应建议。结果表明,研究区发育山2^#、山4^#、2^#、3-5^#、8^#和9^#煤层共6套可采煤层,其中太原组3-5^#和8^#煤层为主采煤层;山2^#煤层顶板多为中硬岩,稳定性相对较好,山4^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶区域小规模存在,多为中硬岩和硬岩,稳定性较好;2^#煤层可采区域顶板类型主要为直接顶和老顶,软岩—坚硬岩皆有分布;3-5^#煤层顶板类型区域内以直接顶为主,大面积连片分布,伪顶和老顶穿插分布,主要为软—中硬岩;8^#煤层顶板类型多为直接顶和老顶,伪顶罕见,软-中硬岩皆有存在;9^#煤层顶板类型伪顶、直接顶和老顶穿插分布,软岩—中硬岩皆有发育。研究结果对于研究区矿井安全开采有一定的参考价值。     

三维地震勘探技术在内蒙复杂条件下应用

针对内蒙某煤矿半沙漠覆盖、地表起伏较大、沟壑交错、煤层多、小断层发育等不利于地震勘探的特点,采用绿山初至折射静校正、采用宽方位角观测系统、宽频带接收、叠前三维地表一致性补偿、三维地表一致性反褶积、地震综合属性分析等技术解决了一系列问题,取得了良好的地质效果与经济效益     

利用合成地震波振幅预测煤层厚度及其方法研究

为了更精确预测煤层厚度变化,分析了波阻抗反演与煤厚的相关性,对测井资料和反演后的合成地震波振幅进行线性回归,建立了原生煤的正演模型.将该模型应用到非井点的地震属性上,利用同位协同克里金方法实现了对淮北桃园矿区煤层厚度的预测,结果与已知钻孔探测资料十分吻合,证明了利用地震振幅预测煤厚以及分类正演模型是可行的.     

大倾角煤层综放开采中上覆岩层的运移特征

根据新疆焦煤集团艾维尔沟矿区25112工作面所采的5#煤层大倾角、硬顶、软底、软煤的实际情况,采用相似材料模拟实验,对综放开采时上覆岩层沿倾斜方向上的运移(破坏)特征进行研究。研究表明,在大倾角煤层综放开采过程中,工作面顶煤或顶板的运移是不对称的,且在破坏方式上也有区别。上覆岩层的运移是一个空间问题,包括了上覆岩层的垂直于岩层的弯曲下沉—破断—回转,还包括沿工作面倾斜方向和垂直于工作面倾斜方向的运移。顶煤和上覆岩层垮落后,会沿工作面倾斜方向向下滚(滑)动,堆积于工作面下部和中部,形成非对称的充填带。所得结果对现场开采具有一定的指导作用。     

地震资料频率域预测煤层厚度方法研究及应用

煤层在地震勘探中属于薄层,其薄层厚度预测一直是公认的难题,传统的预测方法是利用钻孔资料的内插对比获得,精度很低。对频率域预测方法进行了研究与对比,并嫡制相应的频域定量预测方法的程序进行煤层厚度定量计算。该类方法将频率属性定量化,其计算有简单易行、精度高、煤厚分辨率高等特点。     

动态精化的煤层三维建模方法

现有的煤层建模方法大都从多源数据中提取点或边界来构建实体模型，对开采过程中煤层动态变化的过程缺乏足够关注.提出一种逐步细化的煤层精细建模方法，首先，对开采边界内进行网格划分后将其转换为三角网，通过全局数据中提取的采样点和普通克里金法对三角网节点的高程及厚度属性进行插值，之后将其拓展为三棱柱作为初始煤层模型;其次，确认开采数据的影响范围，并对初始模型进行动态修正.在唐山市钱家营煤矿进行应用的结果表明，该方法充分运用了开采数据，使煤层的真实变化能够及时反映在煤层三维模型上，提高模型的精度.     

强反射层屏蔽下薄煤层三维地震勘探应用研究

在淮南矿区三维地震勘探中，主要煤层（13－1煤层）地震反射波很强，对下部煤层（薄且不稳定）构成强屏蔽，几乎得不到反射波。通过分析研究，采取新的技术方法， 解决了困惑多年薄煤层地震探测的难题，取得了很好的效果，并得到很好的验证。     

采煤工作面煤层三维地质建模

为了直观展现采煤工作面煤层地质分布和煤岩体空间赋存状况,增强地质数据的表现力和利用率,提出一种Web端煤层三维建模方案。该方案以某煤矿16402采煤工作面部分采样数据为基础,结合规则格网法和自适应差分进化Kriging空间插值算法构建煤层表面的数字高程模型;之后借助Three.js技术和Catmull-Rom样条曲线实现浏览器端采煤工作面煤层三维可视化模型,并实现煤质指标的动态展示。研究表明,所建模型真实地反映了工作面煤层的形态、产状和矿石品位,为生产方案对比决策提供了可靠依据。     

软、硬煤残余瓦斯含量差异性研究

针对具有软煤分层的突出煤体,为了更加准确地检验瓦斯抽采效果,必须研究瓦斯抽采后软、硬煤残余瓦斯含量之间的差异性.基于抽采条件下的瓦斯渗流场分析,考虑了煤层中存在软煤条件下对瓦斯流动及煤层的综合影响,通过建立瓦斯流固耦合方程,并结合钻孔抽采瓦斯的初始条件和边界条件,运用多物理场耦合分析软件模拟了抽采条件下软、硬煤的残余瓦斯含量的差异性.数值模拟结果表明:在相同的抽采时间内,软煤的残余瓦斯含量始终高于硬煤,软煤瓦斯含量降到8 m3/t需要180 d,硬煤瓦斯含量降到8 m3/t需要162 d.