基于灰色关联分析的遗传神经网络在水下爆破中质点峰值振动速度预测研究

水下爆破是一个复杂的、非线性的动态能量释放过程,其涉及到的影响因素众多。为了充分利用少量的实测数据,较准确地预测水下爆破质点峰值振动速度,引入灰色关联分析理论,并结合遗传神经网络较强的非线性映射优势和全局化的搜索能力,建立基于灰色关联分析的遗传神经网络模型(GRA-GA-BP)。该模型利用灰色关联分析理论,充分挖掘小样本潜在信息特征,较合理地确定了影响爆破振动速度的主要因素,解决了神经网络在多变量复杂系统中输入变量无法自动寻优的难题,从而增强了神经网络的适应能力和稳定性。采用该模型对广东台山核电站1期工程大襟岛水下爆破开挖质点峰值振动速度进行预测,并与传统的遗传神经网络及萨道夫斯基公式预测结果进行对比,发现GRA-GA-BP模型的预测值与实测值吻合更好,预测误差更稳定。研究方法可为小样本、多因素影响下类似工程质点峰值振动速度预测提供借鉴。     

不耦合装药爆破对硬岩应力场影响的数值分析

爆破地震勘探石油是一种重要的方法,但爆破地震效应与爆破参数、地质条件等密切相关。采用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对柱状炸药与药孔壁之间为空气或其他介质以及空隙间距变化时碳酸盐岩岩石中爆炸应力波的传播规律和爆炸地震波能量的衰减特性进行了数值模拟研究,得到了不耦合装药爆炸时岩石应力、振动速度的衰减规律以及与不耦合系数、间隙介质的关系,分析了不耦合效应对爆炸地震波能量的影响。研究表明,不耦合或耦合不好时会使岩体中爆炸应力波的强度大大降低;耦合状态对岩体应力及速度的衰减系数和衰减指数影响较大;在空隙中注水或灌满泥浆会改善它们的耦合关系,增大下传的爆破能量。所得成果可为我国西南地区优选适合碳酸盐地层地震勘探的激发因素提供技术途径和方法。     

基于范数灰色理论的滑坡稳定性敏感因子分析

灰色关联分析模型可用于滑坡稳定性敏感因子的定量分析。将范数灰色理论引入到滑坡稳定性敏感因子分析之中,确定了影响滑坡稳定性系数的因素权重,较为直观地反映了各影响因子对滑坡稳定性的影响程度。以重庆市綦江县土台镇滑坡为例,进行滑坡稳定性敏感因子的范数灰关联度计算。结果显示,滑动面岩土体强度参数是影响土台镇滑坡稳定性最重要的因素,地震作用和地下水位的变化对该滑体稳定性的影响要稍弱一些。     

深井底板突水组合灰色物元判别系统及应用

深井底板突水预测是一个复杂的理论与技术问题,具有模糊性、灰色性和不相容性的特点。建立了深井底板突水的主控指标体系,通过灰色关联分析得到主控因素,应用熵值调整法确定了各主控因素在突水过程中的贡献权重。根据灰色物元分析理论,分别建立了线性灰色物元判别模型和最优灰色物元判别模型,采用VB6.0开发了深井底板突水组合灰色物元判别系统。该系统两种模块的并列运行和相互验证提高了判别结果的准确程度,使系统初步具备了受承压水威胁的深井工作面的危险度预测功能。应用该系统进行深井突水案例的模拟结果与实际情况比较吻合,这表明该系统对深井复杂条件下的矿井底板突水预测具有较好的应用价值。      

地震效应及安全研究

分析了爆破地震效应原理，指出爆破振动速度是导致结构破坏的一个重要物理量，他可使建筑物的正常工作受到影响，同时，对附近居民产生影响。结合桃矿爆破地震观测，研究了爆破地震质点峰值振速衰减规律、振动频率、纵波速度和振动持续时间等地震效应及其安全问题。     

煤油气共生矿井的采面瓦斯涌出预测

以煤系含油气的陈家山煤矿综采工作面瓦斯地质资料为依据,应用灰色系统理论中的关联分析方法,在研究影响采面瓦斯涌出量主控地质与生产因素的基础上,借助人工神经网络理论中的BP网络方法,建立了综采工作面瓦斯涌出量预测的BP网络模型。通过误差分析及实际应用,证明将关联分析与BP网络结合起来开展采面瓦斯涌出量预测是一种可行的方法。      

爆破地震与围岩类别关系分析

爆破地震是城市岩石地下工程施工的重要灾害之一。对其进行准确的预测十分重要，本文通过围岩分类因素对围岩类别及爆破地震传播影响的内在关系分析，在对城市地下工程现场围岩分类及爆破地震量测的基础上，首次建立了围岩类别与爆破地震之间的关系，为爆破地震灾害的预测和爆破设计提供了更切实可行的数据。     

煤层含气量评价中灰色关联分析与相关分析法对比

煤层含气量及其影响因素是煤层气勘探开发中首先要研究的问题。通过对煤层含气量影响因素评价中灰色关联分析法与相关分析法的论述,并在分析各自优缺点的同时,对比讨论了两种方法在沁水盆地晋城矿区的应用情况。结果表明,在对各因素的评价结果和区分效果上,相关分析法优于灰色关联分析法。      

改进三峰谷雨流计数法在爆破震动损伤评价中的应用

构筑物在爆破地震载荷作用下发生破坏是一个非常复杂的损伤累积过程。在进行爆破地震效应研究时,不仅要考虑几何距离、爆破条件以及地质条件对爆破振动强度的影响,也要关注结构本身的劣化过程。据此提出应用疲劳理论进行爆破地震效应分析的思路。首先,阐述了爆破震动应力谱测量的基本方法。其次,针对于三峰谷雨流计数模型的不足,提出了改进方案。改进后的计数模型融等值点压缩、峰谷值检测以及循环计数为一体,简化了计数过程,运用改进的计数模型分析了震动应力谱,得出了各种循环的频数分布规律。统计结果表明,单次爆破中绝大部分为小幅疲劳循环,而且拉压循环所占的比例比较大。     

基于均匀试验的半填半挖路基边坡稳定性灰色关联分析法

首先对山区半填半挖路基边坡稳定性影响因素进行了分析,在总体上将其归纳为填料物理力学参数和填方区的几何参数;其次在深入研究边坡稳定影响因素敏感性分析方法的基础上,提出灰色关联分析特别适合于山区路基边坡稳定性这种复杂而且具有不确定性问题的分析和评价,并对传统灰色关联分析中的不足之处加以改进;然后结合均匀试验设计能使试验次数和计算工作量大大减少的优点,建立起基于改进灰色关联的山区路基边坡稳定性均匀试验分析方法;最后用该方法对某山区公路半填半挖路基边坡变形稳定性及强度稳定性影响因素进行了分析。结果表明,填方区填料的物理力学参数和几何参数对半填半挖路基变形均比较敏感,而对于强度稳定性填方区填料物理力学参数比其几何参数敏感,这可为预防和控制该类路基因强度不足失稳及填、挖结合面的差异沉降提供重要指导,为设计、施工及加固提供重要参考。     

基于灰色关联分析法的页岩气资源丰度敏感性研究

页岩气成藏是多种因素共同作用的结果。要探明页岩气资源丰度,就要分清各种影响因素之间的关系及其重要性。研究影响页岩气资源丰度的各种因素,从众多影响因素中分析各种因素的敏感度具有重要意义。本文介绍了页岩气成藏条件,研究了影响页岩气资源丰度的主要因素。以北美典型的页岩盆地地层与中国四川盆地下古生界页岩地层相关数据为基础,利用灰色关联分析对页岩气资源丰度各种影响因素的重要程度进行研究。该方法的思路为:首先在大量离乱、随机的统计数据中建立参考数据和比较数据;其次,由于数据的单位不同,对原始数据进行无量纲化处理,使数据具有可比性;最后,运用灰色关联分析法处理数据,从整体观念出发进行综合评价,确定其对目标要素的贡献程度。本研究得到的资源丰度敏感程度自大到小依次为页岩深度、厚度、演化度(Ro)、有机质(TOC)和孔隙度,这为以后页岩资源丰度的研究提供了理论借鉴。     

桩井爆破振动在邻近边坡产生的特殊效应

为研究桩井爆破地震波在邻近自然边坡传播规律,对桩井开挖爆破振动速度进行了现场测试。在邻近桩井的台阶坡脚及边缘各布置一个测点。测试结果表明,位于台阶边缘测点的径向、垂向振动速度及主频率较位于坡脚处的测点存在增大趋势,出现了坡面效应;切向振动速度及主频率存在减小的趋势,说明爆破地震波的速度及频率变化具有一致性,且爆破地震波的放大效应具有方向性,以垂向为主。坡面效应合理地解释了爆破地震波在台阶边缘的振速放大效应,同时通过“鞭梢效应”对爆破地震波频率的分析,验证了坡面效应的合理性。     

采矿爆破振动波在岩溶区的传播影响因素分析

为研究不同情况下爆破振动强度衰变规律和振动对岩溶塌陷的影响,为当地矿山合理开采及减少地面塌陷灾害的发生提供可靠依据,对湖南水口山铅锌矿区进行现场爆破振动测试,并利用古丹铅锌矿实测数据作对比分析;试验矿区共布设4条测线,接收8组爆破振动数据。采用萨道夫斯基修正公式对采集的数据进行计算,以爆破产生的振动波频率及振动速度作为测试指标,对实测数据进行提取、处理,确定爆破振动波的频率及其在介质中的传播速度及地震波引发的质点振动峰值振速。试验结果表明:采矿活动是岩溶地面塌陷的主要影响因素;爆破振动波的频率衰减强度与其在岩土体中的传播距离和断层有关,振动波的传播速度受到岩土体性质、岩层结构特征、岩层走向等因素的影响。      

爆破地震波作用下既有圆形隧道衬砌动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导出无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩和衬砌动应力集中系数的表达式。结合具体算例,分析隧道不同位置上爆破地震波主频、隧道几何参数和隧道围岩和衬砌物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明,爆破地震波主振频率对隧道围岩和衬砌中的动应力集中系数（DSCF）影响较大,隧道不同位置和不同方向应力的动应力集中系数随主振频率的变化趋势不同,低主振频率引起的动应力集中系数较大,不利于隧道的抗爆破振动;隧道几何参数对隧道围岩和衬砌内侧切向应力动应力集中系数影响趋势不同;隧道衬砌弹性模量对隧道结构动应力集中系数影响较大,泊松比次之;泊松比较大的隧道围岩具有一定的抗爆破振动作用,但效果有限。     

露天采矿活动对矿区土地资源影响因素分析

矿产资源开发在促进地方经济快速发展的同时也对区域土地资源带来严重影响.基于对甘肃敦煌某花岗岩矿开采状况实地调研,利用灰熵理论和主成分分析法分析了露天采矿对土地资源破坏主要影响因素及其关联度,建立了以主要影响因素为参数的矿山开采对土地资源影响预估模型.结果表明:采坑对矿区内土地资源影响最为显著,矿堆和矿渣堆的影响接近且较...     

露天采矿活动对矿区土地资源影响因素分析

矿产资源开发在促进地方经济快速发展的同时也对区域土地资源带来严重影响。基于对甘肃敦煌某花岗岩矿开采状况实地调研,利用灰熵理论和主成分分析法分析了露天采矿对土地资源破坏主要影响因素及其关联度,建立了以主要影响因素为参数的矿山开采对土地资源影响预估模型。结果表明：采坑对矿区内土地资源影响最为显著,矿堆和矿渣堆的影响接近且较为显著,剥离表土堆和矿区内建筑物的影响接近且较小,矿山道路的影响最小;矿山资源开采过程中应严格控制采坑开挖面积,并制定合理的开挖方案;基于露天采矿挖损和压占土地的主要影响因素建立了露天采矿对土地资源影响预估模型,其可为预测和评价类似地区采矿活动对土地资源影响提供借鉴。     

泥质砂岩动弹模阻尼及能量耗散特性试验研究

针对煤矿矿区受爆破地震波影响下泥质砂岩斜坡的稳定性问题,利用MTS 815试验机开展了波形为正弦波、频率1 Hz的岩石动三轴试验,对滞回圈应力—应变数据进行了准确分析,计算了泥质砂岩的动弹性模量及阻尼参数,以及在循环动力作用下单位体积能、单位弹性能、单位耗散能的演化规律。研究中发现耗散能与围压水平、动应力水平两者之间呈幂函数关系。对试验中出现的“突增或突减”现象进行了讨论和分析,初步归因于岩石具有蓄能的特性和动应力的“触发效应”、“累积效应”,并指出这与天然或爆破地震波能触发斜坡崩塌的机理是一致的。本试验旨在为受爆破地震波影响的泥质砂岩斜坡稳定性分析指明研究方向和提供基础性的研究指标。     

气井水力压裂有效缝长评估及影响因素研究

为了准确确定气井压后有效缝长及其影响因素,提高川西须家河气藏水力压裂针对性,对于具备生产历史拟合条件的气井,利用数值模拟软件进行了生产历史拟合获得有效水力裂缝缝长,与采用净压力拟合方法获得的水力裂缝支撑缝长进行对比和拟合,获得了有效缝长和支撑缝长的关系式,计算了川西须家河储层单井压后有效缝长;采用灰色关联分析理论分析了各个参数对有效缝长的影响程度和对压裂设计的启示。结果表明：压后有效缝长与支撑缝长具有较强相关性(Le=00584 Lp1359 3),有效缝长明显比支撑缝长短;施工参数(特别是用液量)是影响须家河储层有效缝长的关键,而储层和隔层间应力差则是影响有效缝长的重要客观因素。该研究方法为水力压裂压后评估和提高压裂设计水平提供了较好的借鉴。     

模糊综合评判法分析地震滑坡启程能量转换

地震滑坡启程能量转化分析对于后期滑坡动力学研究极为重要,因其影响因素较多,具有模糊性,目前还没有准确的定量计算公式。模糊综合评判法分析模糊问题具有明显的优势,能够综合考虑各种因素给出总体评价。选取地震加速度、岩体结构类型、控制性结构面特征、岩体完整程度、地层岩性、地下水、不利结构面与临空面的夹角7个因素作为地震滑坡启程剧动能量转换大小划分的主要因素,详细分析各个因素对能量转化的影响。采用逻辑分区法确定隶属函数,应用模糊层次分析法（FAHP）确定各因素的权重。在此基础上,运用模糊数学综合评判方法得出能量转化率等级,半定量地确定能量转化率大小。以东河口地震滑坡为例,应用模糊综合评判法对其启程能量转换分析结果客观合理,表明该方法是科学可行的,在同类理论研究中可以借鉴。