滑坡时空动态的元胞自动机模拟研究

滑坡系统是开放的复杂巨系统,传统的数理方法无法对滑坡时空特性做出比较准确的模拟和预测。元胞自动机是时空离散的动力学模型,特别适合空间复杂系统的动态模拟和预测。将元胞自动机模型和地理信息系统集成,构建滑坡滑动时空预测模型,为滑坡时空动态模拟提供新的研究思路。运用逻辑回归方法获取元胞自动机的转换规则,结合地理信息系统对滑坡进行时空动态模拟,并以杉树槽滑坡进行实证研究。该模型相对简单,不需要多种数据,成本相对较低,逐点对比的模拟精度达到82.8%,与实际滑坡较为吻合,实用性较高。该方法能为滑坡的系统研究提供新的研究视角,为滑坡的综合治理提供可视化的辅助决策支持。     

露天矿运输系统元胞自动机模糊仿真方法

针对露天矿运输系统存在的随机性和模糊性以及传统的蒙特卡罗模拟难以将时间、空间和系统行为有机地结合起来的缺陷，提出了基于元胞自动机模型的露天矿运输系统模糊仿真方法。用离散型模糊分布取代传统的概率分布以适应实际数据较少或系统参数概率分布难以确定的场合，并充分利用现场知识和经验，用元胞自动机模型描述露天矿运输系统，将运输系统的时间、空间和系统行为有机地联系在一起，形象、直观、精确地完成运输系统的仿真。     

基于元胞自动机的房式煤柱稳定性研究

西部矿区浅埋煤层遗留大面积房式采空区,煤柱作为采空区内唯一的承载系统,其稳定性决定了整个采空区的稳定性,从而影响着下组煤层的安全开采。为了研究浅埋房式采空区煤柱破坏失稳演化规律,采用元胞自动机理论建立了浅埋房式采空区煤柱8Moore元胞自动机模型,并结合围压对煤岩单元储能极限的影响将煤柱元胞分为4个等级,以此定义了煤柱二维元胞模型储能极限分布规律,从各元胞间能量传递的角度分析了房式煤柱破坏失稳的演化规律;以石圪台煤矿3-1-1号煤层房式采空区煤柱为工程背景,通过数值模拟及现场揭露试验对提出的理论模型进行验证。研究结果表明:(1)煤柱的破坏失稳有2种演化模式,Ⅰ型演化模式下煤柱的弹性核区特征近似呈矩形,而Ⅱ型演化模式下煤柱的弹性核区近似呈四周凸起的多边形。(2)Ⅱ型演化模式中由于"等效元胞"的存在,其整体元胞储能极限高于Ⅰ型演化模式,在同样演化规则及外部施加相同广义能量的条件下,Ⅱ型演化模式的稳定性相对较好。(3)数值模拟结果表明,石圪台煤矿3-1-1号煤层房式采空区煤柱破坏演化规律与元胞模型Ⅱ型演化特征一致,计算平衡后的弹性核区形态特征也呈四周凸起的多边形。(4)现场揭露试验表明煤柱水平截面弹性核区形态特征与Ⅱ型演化结果一致,验证了房式煤柱元胞演化模型的正确性。     

燕昌尾矿坝地下水位预测的一维元胞自动机模型

基于元胞自动机（CA）原理，构造孔隙介质渗流一维元胞自动机模型，用以模拟和预测燕昌尾矿坝地下水位的动态演化过程，结果表明，该方法所取得的预测结果与现场实测值极为相近，为尾矿坝渗流控制提供一种快捷、可靠的新方法。     

基于共词分析的元胞自动机理论在土地研究领域中的可视化分析

本文通过检索CNKI数据总库上有关元胞自动机的文章,提取这些文章的高频关键词,生成共词矩阵,然后在共词因子分析与聚类分析基础上对元胞自动机理论在土地学科领域研究结构、研究热点、存在问题进行可视化分析。目的在于综合阐述元胞自动机理论在土地学科领域的研究现状,同时提出CA理论与应用研究的一些建议,为从事CA理论与应用研究的学者提供一些信息参考。研究结果表明:元胞自动机是一个复杂的理论体系,这个理论体系中土地领域的研究尚且不是很成熟和完善,首先应当加强动态转换规则和寻找适合研究区参数值的研究,其次在CA的应用过程中应当充分结合多智能体的研究成果,以提高应用成果的客观性;在CA模拟方法上,应当加强CA与GIS的有效结合,以解决更多基于GIS数据的实际问题,同时更好地让CA模拟实用化。     

露天矿汽车运输系统模拟的一种新方法

应用元胞自动机模型，提出了露天矿汽车运输系统动态模拟新方法，该方法将时间、空间和系统行为三者紧密地联系在一起，在较为形象、直观和直实的条件下对运输系统进行了模拟。     

采煤驱动下的矿区土地利用演化模拟和预测

准确、可靠地模拟和预测煤矿区土地利用演化,是矿区制定土地利用规划、土地复垦措施的重要依据。考虑到元胞自动机模型(CA)在土地利用变化模拟和预测方面的优越性能,将CA模型引入了矿区土地利用演化的模拟和预测。但矿区土地利用变化具有和一般区域不同的方式,煤炭资源的高强度开采是影响土地利用演变的重要要素之一。因此基于煤炭资源开发的基本原理,从影响矿区土地利用变化的驱动因子出发,建立了采煤驱动影响下的土地利用演化EMMLCA模型,以实现矿区土地利用演化的模拟和预测。为了验证模型的有效性,利用EMMLCA模型对潞安矿区土地利用演化进行了模拟和预测,结果表明,该方法是有效可行的,能够为矿区土地利用规划等提供准确、可靠的数据。     

基于矿区实测数据的流体力学交通流模型研究

本文针对流体力学交通流模型中的一阶连续介质理论模型给出一种改进方法——将单车道随机元胞自动机交通流模型中的随机参量引入其中，生成一组反映加速度的分段函数并且重新构建了一阶连续介质理论模型的交通流基本图。在矿区实测交通流数据的基础上，应用单车道随机元胞自动机交通流模型和改进的一阶连续介质理论模型分别进行了数值模拟和分析。     

基于元胞自动机模型的矿工疏散行为研究——以火灾场景为例

选择元胞自动机作为研究所使用的工具,在基本模型的基础上建立了火灾场景下的人员疏散模型,研究不同视野范围下人员的疏散情况。模拟结果显示,在模型中引入单元格的危险度,能简单合理的模拟人员疏散时的路线选择;疏散人员视野范围的不同影响人员的疏散效率,火灾产生的烟雾和高温会对人员的疏散行为产生极大的影响。     

基于元胞自动机的深部采矿岩体变形仿真算法研究

本文总结了深部采矿岩体的特性，根据深部矿床岩体变形过程的离散性特点，给出基于元胞自动机的岩体非线性变形演化的算法，为地质灾害的预防提供科学的理论支持。     

基于PFC2D数值模拟的煤体裂隙演化规律研究

为了研究煤体裂隙演化规律，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，理论分析了煤体延伸压力、裂隙延伸规律和裂隙延伸压力，得出研究工作面裂隙延伸和扩展以垂直方向位置为主，断层属于正断层类型，然后采用PFC^2D数值模拟，模拟分析了不同动压幅值下煤体裂隙演化规律和不同地应力下煤体裂隙演化规律。研究为煤层卸压增透提供了理论基础。     

成矿流体渗透过程的分形模拟(增刊)

随着地质研究工作的不断深入与完善,越来越多的研究人员发现地质过程中存在着大量的自相似结构。分形作为研究自相似结构的有利工具,已经在地质的各个研究领域取得了良好的应用效果。成矿流体作为成矿物质的重要来源,对矿床的形成起着重要作用。由于流体沿孔隙的运移过程具有随机性,并且其运移行迹在空间上的分布具有一定的自相似性,因此可以把成矿流体的运移视为一种分形生长过程。扩散受限聚集模型(简称DLA模型)可以对自然界中存在的复杂现象进行有效的模拟,是分形生长模拟研究的有利工具。本文利用DLA模型对不同情况下成矿流体的渗透过程进行模拟,并对所得结果进行解释,在一定程度上揭示了成矿流体渗透过程的分形生长机制。从模拟结果得出:成矿流体的渗透过程展现了一种随机且稳定的生长状态。     

隧洞岩爆孕育演化的细观力学机制

根据微损伤不可逆演化原理, 利用有限元模型, 模拟隧道断面在自适应位移加载条件下, 从点状微损伤斑图到宏观贯通断裂的不可逆的跨尺度生长过程。模拟显示的破坏区与现场观察非常一致。岩爆的孕育演化是大大小小的“V”形裂隙带将岩爆体从完整母岩中分划出来的过程。岩爆演化的细观力学机制研究表明, 裂隙带扩展受滑移驱动作用控制, 其扩展方向与最大剪切滑移方向一致, 裂隙带的宏观表现是滑移带, 内部具有张拉破裂的细观机制。随着滑移带扩展, 最后可形成两个驱动核组成的驱动团, 它们从相对方向将裂隙带贯通。裂隙带贯通前, 驱动团上的承载力明显增大。岩爆孕育过程的声发射、微震或电磁、热效应监测对于岩石类动力灾害的临兆预测具有重要意义。     

模拟冰碛土结构的元胞自动机模型

冰碛土强度值的合理选取一直是制约冰碛土体工程设计和评价的瓶颈,无论实验室试验还是原位试验,均难以获取冰碛土体可靠的强度和变形指标.原因在于冰碛土特殊的粒度组成和沉积结构特性.通过简单的元胞自动机演化规则,模拟冰碛土复杂的沉积动力过程,编制出能模拟冰碛土结构的程序.该程序可在试件尺寸、单位长度、初始条件以及砾石含量(确定性的和不确定性的)等多方面供用户选择,"制备"逼真的表现砾石"聚团"几何形态、足以代表冰碛土体组成和结构特性的"三轴试验试样",以备将来进行三轴数值模拟试验所用.     

矿山安全三维仿真平台的设计与实现

针对目前矿山安全监测系统存在的结构分散、数据孤立、缺乏统一管理平台等问题,采用VRGIS技术设计了一种矿山安全三维仿真平台总体框架,分析了多源数据融合、三维仿真引擎和工况实时模拟3项关键技术方案,开发出面向矿山生产过程的综合三维监控与仿真平台。应用试验表明,该平台实现了对矿山生产环境、设备运行状态和生产作业过程的实时动态监管,同时可模拟矿山灾害演化过程,仿真灾害救援预案,实施矿山应急演练和安全教育培训,为矿山安全监管提供了有效的数字化平台。     

应用JKSimFloat模拟浮选流程验证超大型浮选机选型

在实验室分批浮选试验的基础上,采用JKSimFloat分批浮选回收率模型,分别计算了某铜矿石中不同矿物的浮选动力学参数。参照现场浮选流程,应用JKSimFloat软件进行了不同浮选机选型方案的浮选流程模拟。对比模拟结果和实际生产指标,表明JKSimFloat模拟结果的精度较好。因此,JKSimFloat软件可以作为超大型浮选机选型结果的有效验证工具。     

海下点柱式开采的有限元动态模拟分析

三山岛金矿是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,矿山采用点柱式机械化上向水平分层充填法开采。通过ANSYS有限元数值模拟方法,定量地计算和分析矿体开采过程中采场充填后不同开采步骤下采场顶底板和点柱的应力、位移和塑性区的分布状况,模拟出它们随每步开采应力和应变的动态变化过程及其规律。将分析结果应用于工程实际,为三山岛金矿新立矿区海底安全高效开采矿石资源提供了技术保障。     

Surface chemistry considerations in the flotation of bastnäsite

Bastnäsite is the chief valuable mineral in two of the world’s largest rare earth (RE) mineral deposits and is also found in a number of new RE deposits currently under development. This work used electrophoretic and electroacoustic zeta potential measurements to identify the interaction between bastnäsite and several different collectors. The results of these measurements were then compared with microflotation of bastnäsite and quartz, a common RE gangue mineral. Zeta potential measurements of bastnäsite determined the isoelectric point of bastnäsite to occur at approximately pH 6.3 (via electrophoretic measurement) and pH 8.1 (via electroacoustic measurement). Sodium oleate and Flotinor SM15 (a commercial phosphoric acid ester) are both shown to chemically adsorb onto the bastnäsite surface. Zeta potential measurements of bastnäsite with benzohydroxamic acid indicate significant adsorption, especially from pH 5 to pH 10. The microflotation results show that all three collectors were able to successfully recover bastnäsite. SM15 is the least selective collector as it floats both quartz and bastnäsite whereas benzohydroxamic acid is able to selectively float bastnäsite at pH 9. The recovery of bastnäsite using benzohydroxamic acid is also shown to be highly dependent on frother selection. The optimum pH of flotation for all three collectors occurs at pH 9.