地震导致山体变形破裂机制地质力学模拟试验研究

地震导致山体变形破裂是一个复杂的演化过程,文中通过一些典型实例的地质分析,总结归纳了高地震烈度区山体变形破裂失稳有一定代表性的倾外层状体斜坡滑坡型、高陡块(层)状体斜坡崩塌型、软弱基座体斜坡滑坡型等3种典型性地质力学模式。自主创新研制、设计、探索了一套振动条件下地质力学模拟试验的设备模型和方法,并对3种典型性地质力学模型进行机制模拟试验。通过变形破裂演化过程模拟再现试验,从中揭示出一些振动条件下变形破裂的典型迹象和重要证据,充分再现了典型地震失稳机制的形成条件、相关性因素以及演化规律,为进一步研究分析提供科学可靠的试验数据和证据。     

岩浆底辟改造型洼陷复杂结构特征及演化规律——以珠江口盆地陆丰22洼为例

珠江口盆地东沙隆起上的陆丰22洼为岩浆底辟改造型洼陷。为了明确这种洼陷的结构变形特征与构造演化过程,本文通过地震资料构造解释和残余地层厚度分析,利用平衡剖面技术还原了洼陷演化过程。研究结果表明,陆丰22洼西斜坡和东次洼在古近纪受到3期强烈的岩浆底辟作用,其中以文昌组四段活动最活跃。岩浆底辟对洼陷结构的改造作用主要表现为3个方面：一是岩浆底辟破坏了洼陷原始构造样式,引起边界断裂弯曲变形甚至错断,在平面上分带展布;二是岩浆隆升导致地层强烈翘倾,缓坡地层大幅抬升遭受强烈剥蚀;三是岩浆底辟产生次级凸起,影响了沉积中心的位置、规模和演化,致使陆丰22洼表现出复杂的结构特征与构造演化过程。岩浆底辟强烈的西斜坡和东次洼经历了断陷和坳断演化阶段,岩浆底辟较弱的西次洼、洼中隆和东斜坡则经历了完整的断陷、坳断和坳陷3个演化阶段,各构造单元具有平面分带特征。     

边坡岩体系统演化的非线性动力学模拟研究

达坡岩体系统演化是一个复杂的非线性过程,目前对该问题的研究多为理论上的探讨,文章从数值模拟的角度出发,以水厂铁矿境界边坡为例,用非线性动力学分析软件UDEC3．0对边坡岩体系统的演化过程进行了模拟研究。研究表明,达坡岩体系统演化过程中会出现焦点、结点及鞍点三种奇点类型,这与K．T．Chau的岩体系统分岔模型较好地吻合了,对达坡变形破坏过程中边坡局部出现由稳定到不稳定再到稳定的现象也是一种较好的解释。因此,分岔是边坡岩体系统演化的本质特性。     

塔里木盆地西南部麦盖提斜坡构造演化过程的 记录——生长地层及生长不整合

根据塔里木盆地西南部麦盖提斜坡生长地层的发育模式,并结合不整合类型及发育特征的变化规律,探讨了麦盖提斜坡的构造演化过程。认为在早古生代时期,麦盖提斜坡为一北倾的斜坡,构造高点位于斜坡南部;晚古生代,麦盖提斜坡的构造演化过程具有明显的分段性,斜坡西段主要的构造演化时期始于早石炭世,并持续至早二叠世,构造高点迁移至斜坡中部,呈现出"中间高、两头低"的古构造特征;而斜坡东段的主要构造演化时期推迟至晚二叠世。新生代,麦盖提斜坡已反转为南倾的斜坡,构造高点已迁移至斜坡北部,斜坡东段从前中新世开始进入构造演化时期,而西段则推迟至中新世,且东段的构造活动强度要大于西段。     

缓倾坡外软硬互层型高斜坡演化及失稳机理研究

基于对贵州省德江县香树坪斜坡工程地质条件分析及斜坡变形破坏特征分析,建立了缓倾坡外软硬互层型高斜坡演化概念模型,分析了斜坡演化机制,将斜坡形成及变形破坏过程分为河谷形成过程中的时效变形、滑移-逐级拉裂、滑移-弯曲-剪断3个阶段。并通过数值分析,再现了斜坡失稳机理及发生过程。基于软硬互层特性在斜坡演化过程中的作用量化分析表明,由于硬岩层限制软岩层的变形,导致坡体不易发生整体失稳。但软岩持续蠕变导致硬岩内能量积累增大,局部变形扩大,最终发生失稳破坏。     

广西平果堆积型铝土矿成矿封闭环境研究

通过堆积矿矿-土组合特征的研究,揭示了平果矿区在强烈剥蚀环境中堆积矿保存的地质条件,将矿层结构类型划分为斜坡型、洼地型和塌陷型,明确了它们与矿区岩溶地貌分带对应、继承演化的关系.通过矿层地球化学分析,在矿土物源关系、风化程度、成矿相关性等方面揭示了堆积矿在演化过程中风化强、剥蚀弱的特点,这种特点有利于铝土矿的成矿.矿层...     

基于斜坡变形演化的岩体强度估算方法

由于斜坡岩体所受的应力场在空间上具有分区性,导致相同岩性与结构特征的岩体其强度参数是不同的。研究斜坡变形演化过程中应力场的空间分布特征,揭示斜坡演化过程对岩体强度参数的影响,对斜坡岩体稳定性评价与优化设计起着举足轻重的作用。以北盘江善泥坡水电站上坝址岩体为例,在工程地质岩组划分的基础上,利用Hoek-Brown强度准则初步估算各岩组强度参数;恢复斜坡的原始地形并建立相应的数学力学模型,根据斜坡不同时期的变形演化特点,应用FLAC3D软件模拟斜坡岩体变形演化过程中应力场的空间分布特点,以此为基础进一步划分上述岩组,最后根据岩体所受的真实应力与Hoek-brown准则估算新分组后的斜坡岩体强度参数,得出更加符合实际情况的强度参数。      

苏北溱潼凹陷非线性动力学特征浅析

混沌动力学研究提出的方法，可以从观测数据角度重建系统的演变规则。本文在扼要介绍非线性数学模型反演理论的基础上，采用时序资料重建复杂系统动力学特征的方法，求得苏北溱潼凹陷演化的非线性动力学方程，并对系统Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数、熵及Ｌｙａｐｕｎｏｖ维数的变化特征和溱潼凹陷演化过程的混沌特征进行了研究和初步分析，为分析盆地演化特征提供了方法。系统信息维的变化特征，反映了滤潼地区断陷阶段活动剧烈、凹陷阶段活     

斜坡演化的自组织特征初探

斜坡岩体由小变形到大变形及至滑坡的发生，实质上是由组成斜坡的各子系统协同作用的结果，本文在作者已建立的斜坡失稳时间的协同预测模型的基础上。进一步深入地探讨了斜坡体系在演化过程中的非线性行为，同时讨论了外界因素对滑坡发生的触发效应。     

含软弱夹层库岸复杂滑坡体形成机制

黄土坡复杂滑坡体形成机制研究对滑坡稳定性分析非常重要。通过地层对比并考虑软弱夹层的发育特征建立了巴东城区黄土坡斜坡原岩结构模型,斜坡前缘巴东组第三段上亚段岩体中软弱夹层发育密集,可与黄土坡滑坡深部多级滑带对应。数值模拟计算表明,斜坡在形成演化过程中斜坡前缘巴东组第三段上亚段岩体出现了明显的剪应变集中分布,变形深度与斜坡临江I号崩滑堆积体厚度基本一致,可见斜坡岩体结构和斜坡演化过程的应力应变特征控制了临江I号崩滑堆积体的形成。三峡水库蓄水后会加剧滑坡体的剪切变形,泥化夹层的存在容易诱发深层滑坡。      

复杂地质条件下基坑开挖与回填工程的数值模拟研究

在深港西部通道深圳侧接线工程填海区基坑工程中,开挖与回填过程中的不均匀沉降问题是该工程设计与施工中的关键技术难题之一。在综合考虑复杂地质条件、结构自身的约束条件以及结构与土体之间相互作用的基础上,采用非线性有限元方法对基坑的开挖与回填过程进行数值分析,研究其变形特性与规律,为工程开挖与回填设计提供重要参考的同时,也验证了该数值模拟方法的合理可行性。     

Risk Assessment of Coal Floor Water Inrush from Underlying Aquifers Based on GRA–AHP and Its Application

Ground water inrush from underlying coal seam aquifers is a serious geohazard during coal mining in China. In order to effectively predict coal floor water inrush, the evaluation index system and evaluation standard for coal floor water inrush, containing quantitative indexes and qualitative indexes, is established on the base of conditions of aquifer and aquiclude, geologic structure and mining disturbance. Simultaneously, grey relational analysis and analytic hierarchy process are used to establish an evaluation model which efficiently overcomes the uncertainty between indexes of water inrush effects and really reflects the degree of importance for each index of water inrush effects. The model is applied to the typical working face of Yuzhou coalfield in the north of China to demonstrate the evaluation process. Compared to the water inrush coefficient method which is widely used for evaluating coal floor water inrush, the presented evaluation model in this paper accords more with the susceptibility of coal floor water inrush by multi-factor and is of nonlinear dynamic characteristics of highly complicated formation mechanism. This method offers a new tool in the assessment of ground water inrush in mine.     

高斯过程机器学习在边坡稳定性评价中的应用

针对边坡工程是复杂的非线性系统,采用常规的理论分析和数值计算方法难以满足对边坡稳定性评价的高精度与快速性的要求,为此,提出对处理非线性复杂问题具有很好的适应性一种有概率意义的核学习机--高斯过程机器学习方法来解决边坡稳定性的合理评价问题,建立了相应的边坡稳定性预测模型。工程应用研究结果表明,采用高斯过程机器学习方法进行边坡稳定性评价是科学可行的,该方法能很好地表达边坡稳定性与各影响因素之间的非线性映射关系,能方便快捷地给出合理可靠且具有概率意义的边坡稳定状态评价结果,为实现边坡快速设计的工程实践要求提供了一条新的途径。     

苏锡常地区非线性地面沉降耦合模型研究

长期过量开采地下水所引发的地面沉降是一个复杂的非线性变化过程,对其进行数值模拟时,如不考虑沉降发展过程中模型参数的非线性变化,会给预测带来很大误差。本文依据苏锡常地区实际资料,通过典型钻孔土力学试验,确定出土体在不同荷载条件下的弹塑性和蠕变特征方程以及土体渗透系数随孔隙度变化的关系式。在此基础上建立了研究区三维变系数地下水流模型及考虑土体垂向不同变化特征(弹塑变或蠕变)的一维区域沉降模型,并采用多尺度有限单元法对模型进行了真正意义上的耦合求解。     

有自由面渗流分析的高斯点法

有自由面的渗流问题是比较复杂的非线性问题，这类问题的有限元求解一般采用固定网格法。本文根据饱和区和非饱和区的渗流特点，提出了高斯点法，该算法原理简单，易于实现。     

基于粒子群优化的岩土工程反分析研究

岩土工程优化反分析本质上看是一个典型的复杂非线性函数优化问题,采用全局优化算法是解决这个问题的理想途径,但由于优化反分析中多次调用正分析的特点使得整个算法的计算效率很低。为了提高优化反分析的计算效率,把一种计算效率更高的新型仿生算法--粒子群优化引入岩土工程反分析领域,提高反分析的计算效率。在此基础上,结合有限元数值分析技术,提出了一种新的岩土工程优化反分析算法--粒子群优化反分析。并通过一个简单算例验证了该法的有效性。     

非线性地球化学矿化元素组合求异方法在西藏洞噶普矿区的应用

复杂的地质作用和控制因素常常使得地球化学元素的分布特征呈非线性,传统的线性模型在处理元素非线性分布具有一定的局限性和不适应性。文中以研究地球化学矿化元素组合为主线,应用aiNet网络模型(带权的不完全连接网络)对地球化学数据做预处理,应用FastICA算法(快速定点独立分量分析)求取矿化元素组合,应用分形含量面积法圈定元素异常下限,应用分形含量梯度法确定元素异常浓集分带,形成了一套地球化学矿化元素组合求异的非线性方法体系,并在西藏洞噶普矿区1∶1万土壤地球化学测量资料的应用中取得了良好的效果。     

基于小波变换和GALSSVM的边坡位移预测

边坡变形是一个受多种因素综合作用的复杂非线性动力学演化过程,用现有的物理模型来解决边坡变形的预测问题有很大难度。大量的研究工作表明,用实测的边坡位移时间序列来预测边坡未来变形更为准确,而将多种方法组合起来进行预测成为研究的主要趋势。在此基础上,建立了一种基于小波变换和进化最小二乘支持向量机(GALSSVM)的边坡位移预测模型。首先利用小波变换将边坡时间序列分解为低频分量和高频分量,然后利用互信息法和伪近邻法得到各分量的时间延迟和嵌入维数并进行相空间重构,再根据各个相空间的特点建立相应的GALSSVM预测模型,最后把各分量的预测结果进行小波重构,重构后的结果即为最终的边坡位移预测结果。对丹巴滑坡预测研究表明,这种新的预测模型具有较高的预测精度,可以应用于实际工程     

围岩破坏模式识别的支持向量机研究

围岩的破坏受到多种因素的影响,并且各破坏模式之间没有明显的界限,因此其破坏模式的识别是一种模糊、非线性、小样本、高维数的模式识别问题。支持向量机（SVM）是最近发展起来的一种新机器学习技术,已在模式识别领域有很多成功地应用。基于支持向量机的思想,提出了围岩破坏模式识别的支持向量机方法,很好地表达了围岩破坏模式与其影响因素之间的复杂非线性关系。具体算例表明,该方法是可行的,具有一定的准确性。