基于空间结构性的距离幂次反比法品位估值研究

为使距离反比加权法(IDW)的估值结果反映出矿石品位的空间结构性,提出了基于数据空间结构性的距离反比加权估值方法(SIDW)。对钻孔样品按长度进行品位组合,通过计算矿体走向、倾向和厚度方向的变异函数分析组合样品中矿石品位的空间结构性。根据变异函数的方向和变程建立表示结构性的各项异性椭球体模型,利用线性变换矩阵将样品的品位数据的各向异性转换为各向同性,从而将样品搜索范围从与矿体产状一致的椭球体转换为球体,进而将计算权重的距离转换为各项同性变换后的距离。以某铜矿为例,分别将IDW和SIDW的估值结果与普通克里格法的估值结果进行对比分析,3种方法的品位估值结果的平均值和标准差基本一致,但SIDW与普通克里格法估值结果的相关系数、相对误差的平均值和标准差等指标均优于IDW,说明基于数据空间结构性的距离反比加权法与普通克里格法的品位估值结果更接近,能够以简单的方法较大程度地反映矿石品位的空间变化,得到较好的矿石品位估值结果。     

距离幂次反比法参估样品数据的自动优化

作为地质数据处理过程中经常用到的一种空间插值方法,距离幂次反比(IDW)法计算过程中如何设置有效参估样品是这种方法一直存在的问题。通过枚举的思路,基于交叉验证方法对所有可能的参估样品个数取值进行遍历和判断,自动优选出该方法框架下的最优参估样品数据集。利用这种方法对实际数据的插值过程进行了分析测试,所得计算结果与普通克里格法的精度较为接近,明显优于常规经验性参数设置方法的估计值,表明该方法具有有效性和实用性。     

结合软数据的同位置协同克里金估值新方法

协同克里金法结合软数据可以提高地质体建模中估值的准确性。通过分析传统的结合软数据同位置协同克里金估值过程中存在的问题及原因,提出并推导了一种新的结合软数据的同位置协同克里金估值方法。该方法采用软数据的期望值以保证外推的可靠性,利用主变量观测值滤去协同变量的期望值以估计变异函数参数。该方法的特点是:当待估点位于主变量相关变程之内时,估值的结果主要反映主变量变化特征;当待估点落在相关变程之外时,估值结果的差别主要来源于各自点上协同变量(软数据)的期望值。最后,用实例验证了新估值方法的优点。      

基于三维地质建模的点元法重力正演——以某大型铁矿为例

三维地质建模是目前西方地质学和矿业界通行的一种地质研究和储量计算方法,它运用地质统计学原理,引入区域化变量概念,对矿体三维模型合理划分块段,并进行品位估值和储量计算。以吉尔吉斯斯坦某大型铁矿为研究对象,利用矿山矿石品位与密度之间的相关函数,将品位估值的矿体三维模型转换为密度三维模型(密度点元),最后通过点元法重力正演计算,并将正演结果与矿区实测重力数据进行对比分析,提出铁矿矿山重力勘探的新思路,为矿山增储及勘探工作部署提出依据。     

岩金品位几何平均值公式

岩金矿床矿石品位计算和特高品位处理,一直是个有争论的问题。目前,还没有一个较为合理、又被公认的算法。国内多数矿山仍采用算术加权平均值法(以下简称算术平均);国外有的采用三参数正态分布曲线拟合几何平均值估值法(以下简称几何估值)。算术平均在于样品位比较接近且没有出现特高品位的情况下是可行的,并为岩金储量计算所采用;但在于样品位相差悬殊,又出现特高品位的情况下就显得不合理,也不准确了。这主要是由于特高品位处理不合理而引起的。算术平均只适用常数正态分布,而金、银等元素的品位则呈对数正态分布,具跳越性的变化,经常出现特高品位,称之为“块金效应”。遂昌金矿的品位     

东胜煤田北部地段3D煤层模型的动态构建及不确定性评估

以内蒙古东胜煤田北部艾来五库沟-台吉召地段勘查区为例,针对三维地质建模方法在多源多类地质数据应用、动态建模及建模结果不确定性评估等方面存在的不足进行研究,并实现了煤层三维建模.煤层三维建模要领是:先按照数据的内在逻辑关系和几何结构两个层次进行数据融合处理,将钻孔、剖面及断层等数据转化为形式简单、结构一致的离散化样品数据;再以这些数据和各类边界线为基础,通过距离幂次反比(inverse distance weighting,IDW)法插值得到煤层顶底板高程,并结合这些属性值和TIN(triangulated irregular network)剖分技术动态生成煤层结构模型;然后利用一个与煤层顶底板高程估值结果相对应的算子——插值方差,完成对煤层模型的局部不确定性评估.详细讨论了煤层三维建模的整体流程并基于三维地学信息系统平台QuantyView加以实现.实际应用结果表明,所提方法具有显著的实际应用价值.      

矿石储量分级的地质统计学研究

矿石储量计算及其分级是地质勘探工作中最后而又最重要的成果,传统的矿石储量分级一般是定性的,即用一些概念化的术语来刻划矿石级别。地质统计学(克立格法)不但给出待估块段的平均品位,而且还给出了估计的精度——克立格方差,因此,地质统计学是定量化矿石分级的较好方法。作者详细地研究了克立格方差的性质及其影响因素,讨论了关于经济可行性、地质可信度及可回采率的有关问题,特别讨论了影响地质可信度的若干因素,如待估块段的大小、孔距、矿体的结构特征以及边界品位等。最后,给出矿石储量分级的地质统计学准则、计算方法及程序系统和对一个铁矿床的研究实例。     

序贯高斯模拟在矿石品位估计中的应用研究

随机模拟是地质统计方法的重要内容。在矿石品位估计方法中克里格方法作为一种无偏估计方法,常被用于矿石品位的估计。但克里格法估值存在平滑效应。作者在分析序贯高斯模拟和普通克里格法基本原理的基础上,运用序贯高斯模拟方法和普通克里格方法对某铁矿体内全铁(TFe)品位进行估计,给出了品位估计结果模型。研究从勘探线方向、垂直勘探线方向和竖直方向分别计算变差函数,对球状模型、指数模型、高斯模型的变差函数拟合效果进行了优选,结果表明球型模型拟合效果最好。针对序贯模拟和克里格品位估值效果进行了分析,结果显示:序贯高斯模拟结果在品位分布形态上更接近样品品位分布形态,其平滑效应更小;克里格方法估计与序贯高斯模拟方法相比仅在品位均值方面更接近样本品位均值。因此,认为序贯高斯模拟方法可以更好地刻画矿体内品位分布状态。     

指示克立格法的理论及方法

地质、物化探数据的分布常出现一个长尾巴,这种分布特征影响了矿产储量计算及数据处理的精度.引起这种非正态分布的因素有:数据中有特异值,它的出现表明矿床具有高品位的矿化作用,这对储量计算及数据处理是很重要的;数据由若干个总体组成,即所谓的混合总体.对这种数据,普通克立格法是不稳健的.为此,本文介绍一种新的地质统计学方法——指示克立格法(非参数方法).文中讨论了(1)指示函数及其二阶矩;(2)指示半变异函数;(3)指示克立格方程组;(4)待估块段品位的指示克立格估计.最后,还介绍1个应用实例,并给出了计算方法和步骤.     

矿体三维数据模型及品位插值方法研究

传统的储量计算方法采用几何平均法计算矿体的体积,用部分化验数据的平均品位代替矿块的整体品位,其计算精度很难满足需要.以三维矿体模型为基础计算矿体体积能够提高体积计算精度,以空间插值技术对矿体任意空间位置的品位进行估值,有助于提高品位估值的精度.提出了一种适于矿体储量计算的混合数据模型（线框块段模型）,详细论述了根据剖面数据生成矿体线框模型进而在线框模型基础上生成块段模型的方法.介绍了距离反比法和克立格法的原理,利用距离反比法结合某金矿体数据进行了储量估算,结果表明以线框块段模型为基础,采用空间插值技术计算矿体储量具有一定的实用价值.     

线性回归抗剪强度指标方法的改进

准确计算土体抗剪强度指标的大小对于评估岩土工程的安全性和经济性有十分重要的意义。目前常用线性回归方法来统计抗剪强度指标。通过研究发现,目前使用的线性回归方法在样本容量增加时,得到的标准差和变异系数会随之变小,当样本容量趋于无穷时,计算值会趋于0。因此,现有方法无法反映抗剪强度指标真实的变异性,统计得到的抗剪强度指标可能不准确。对一简单算例以及小浪底心墙防渗料的64组320个三轴试验成果统计验证了这一问题。本文以概率论为基础,提出了考虑因变量变异性的改进加权线性回归方法,其计算结果是稳定的,不随样本容量而变化。使用改进后的方法对算例和小浪底心墙防渗料的抗剪强度指标重新进行了统计,其结果与矩法十分接近,证实了改进方法的正确性和实用性。     

原位直剪试验中岩体弹性模量求取方法探讨

对利用原位直剪试验法向压缩变形曲线求取弹性模量的两种传统方法进行了分析和探讨,认为利用压缩曲线法和间接现场荷载试验法的经验公式计算出的结果均小于实际值。提出了一种新的利用原位直剪压缩曲线求取弹性模量的综合方法,同时采用3种方法求取了岭澳3期工程强风化角岩的弹性模量。分析表明,原位直剪试验压缩曲线综合法求得的弹性模量为压缩曲线法与间接现场荷载法取值之和,其计算原理与直剪试验法向加载时力学变形机制一致,计算值更接近于真实值,有效地解决了边坡岩体变形稳定性分析中弹性模量取值问题。     

矿井构造系统的混沌时间序列分析

基于实测的煤层底板的倾角、断层强度、断裂信息维等描述矿井地质构造的指标数据,依据地质构造具有自相似的特性,模拟了矿井地质构造演化的时间序列,并通过重建相空间的方法,计算了时间序列的关联维。实例分析表明:矿井地质构造系统的状态吸引子为混沌吸引子,其演化具有混沌特征;揭示了描述矿井构造系统相空间所需的状态参量维数的大致范围;倾角累计值指标包含了褶皱和断层的多重信息,更能反映系统的混沌特性,其反映的维数更接近于描述混沌系统相空间所需的维数真实值。该方法对矿井构造定量预测和矿井地质保障系统研究具有重要的实践意义。      

大样本岩土参数概率分布的正态信息扩散推断

在重要的岩土工程中,确定大样本岩土参数的概率分布对岩土工程稳定性和可靠性分析有着极其重要的意义。为此,基于积分均方误差最小计算得到的最优窗宽,提出了推断大样本岩土参数概率密度函数的正态信息扩散法。该方法基于信息扩散原理,从试验样本和信息论的角度出发,充分利用样本提供的数据信息,而不是先假定成经典的概率分布曲线拟合检验,数学意义和物理意义更加充分和严密。以推断压缩指数Cc的概率密度函数为例,分析了窗宽对信息扩散估计结果的影响规律,说明了该方法在大样本岩土参数概率密度函数推断方面的合理性。用该方法推断了大样本岩土抗剪强度参数的概率密度函数,通过K-S检验,验证了该方法的正确性和实用性。     

A technique for estimating permeability of a randomly fractured rock mass

Extensive field and laboratory testing programs were performed to develop a relationship between the permeability of a fractured limestone and the core recovery values. The studied limestone does not encompass any jointing system but is consistently and randomly fractured. Nineteen in situ falling head permeability tests were carried out to measure permeability of the fractured rock mass at a representative study area. Analysis of test results has led to the formulation of an empirical equation that estimates the permeability of the rock mass in terms of its solid core recovery value and the permeability of the fractures filling material. Unlike the existing equations for estimating the permeability of rock masses, the proposed equation is simple and utilizes parameters that can be easily determined in regular geotechnical field and laboratory investigations. A technique is also presented to estimate the permeability of a rock layer, the quality of which significantly changes with depth, using the proposed equation that utilizes a single value of core recovery. Analysis of well-documented pumping test results supported the validity of the proposed equation and technique.     

基于样本熵理论的自适应小波消噪分析方法

小波消噪方法的核心问题是阈值的选择及确定.依据样本熵的特性,将样本熵与小波分析方法耦合起来,提出了一种自适应确定阈值的小波消噪分析方法.该方法计算了不同阈值对应噪声序列的样本熵值,得到阈值与样本熵值之间的关系曲线,当样本熵值达到最大时,此时阈值为所求阈值.通过算例加以验证分析,结果表明,自适应小波消噪分析方法能较好地实现水文序列的信噪分离,其消噪结果符合序列本身的特性及评价指标的要求,这为合理确定阈值提供了一种新的途径和方法.     

山区等高线内插生成DEM的精度评价

文章以中国北方山区为试验研究区,对其大比例尺地形图进行了等高线矢量化,利用典型的3种内插算法分别建立DEM.然后采用数值精度指标结合显著性检验进行精度定量分析,并辅以视觉特征上能够体现插值质量的方法（地形属性可视化分析和等高线分析）对生成的DEM进行质量评价.结果表明,TIN方法生成的DEM精度最高,且晕渲图能够较好地反映山区的真实地形,由其回放的等高线与原始等高线吻合度高;相对高差越大,TIN插值较IDW插值的优越性越明显.     

基于三层变尺度等效源的离散重力数据重构

离散重力测量数据的重构是重力数据分析和处理中最重要的方法之一.等效源方法作为一种有效且稳定的重构方法,受到国内外学者的关注.基于位场理论,提出了三层变尺度等效源方法的技术方案,可有效恢复测量数据中长波长范围的信息,实现对离散重力数据的高精度重构,进而保障了在重力场重构基础上的重力梯度计算.详细地讨论了三层变尺度等效源的设置以及优化反演计算的过程,通过二维和三维理论模型试验,展示了方法的有效性及相对单层等效源方法的优势,并通过广西某地区实际重力测量数据的应用,验证了方法的抗噪能力和实用性.      

基于多功能起伏结构面制样模具的异性结构面剪切强度研究

结构面广泛存在于岩体工程中,其性质更是对岩体的破坏特性有着显著的影响。利用自主研发的起伏度可控的结构面制样模具制作出不同起伏角的结构面试块,并进行室内直剪试验,在此基础上研究起伏角对结构面抗剪强度的影响。自主设计研发的波状起伏结构面制样模具,可实现锯齿状、波状、规则与非规则等表面起伏形态结构面试样的制作。根据模具设计思路,参照结构面的野外实际特征,快速制作出表面起伏角分别为5°、10°、15°、20°、25°、30°的结构面试样进行室内剪切试验。在对试验结果分析的基础上,利用Barton所提出的JRC-JCS估算模型建立结构面起伏角与JRC之间的对应关系,综合考虑异性结构面上下强度差异,提出考虑起伏角影响的结构面抗剪强度公式。