基于APSO-WLS-SVM的含瓦斯煤渗透率预测模型

为了较准确预测含瓦斯煤渗透率,有效预防瓦斯安全事故,提出自适应粒子群算法（APSO）优化的加权最小二乘法支持向量机（WLS-SVM）算法。根据对含瓦斯煤渗透率的相关理论及文献研究分析,选取有效应力、瓦斯压力、温度和抗压强度作为主要特征指标,采用APSO算法对WLS-SVM模型的组合参数（C、σ）寻优,建立APSO-WLS-SVM含瓦斯煤渗透率预测模型。结合现场实测资料中的40组数据作为训练样本,其余10组为预测样本,对该模型进行训练与检验,并将其预测结果与利用PSO-WLS-SVM和WLS-SVM模型的预测结果进行对比。结果表明：APSO-WLS-SVM模型的预测效果优于另外2个模型,提高了煤体渗透率的预测性能与泛化能力。     

轻质土密度、强度与材料组成的关系研究

论述了轻质土试样的制备方法,对轻质土密度、无侧限抗压强度与材料组成之间的关系进行的研究表明：密度主要受到EPS颗粒添加量的影响;无侧限抗压强度主要受到水泥添加量、EPS颗粒添加量的影响。在此基础上给出了适合于工程应用的轻质土的配方公式。     

福建省地质灾害与短时强降水的关系研究

福建省地质灾害具有点多面广的特点,据1991～2006年地质灾害资料及短时强降水的特征分析,地质灾害高发区主要集中在闽西北的中南部地区、闽中地区及闽南南部地区。短时强降水中心与地质灾害高发区的空间分布较一致,高值区域也分布在闽西北、闽中及闽南南部,最大高值中心出现在闽西北,其空间分布同山地地形和影响天气系统关系密切。短时强降水(强暴雨)均值的日变化特征呈单峰型,7时雨强最强;短时强降水极值的日变化特征呈双峰型,夜晚20时雨强最强,波峰至波谷的雨强持续时间在6～7小时。从不同持续性短时强降水雨强值来看,1,3 h及6 h触发地质灾害的平均雨强值界为30,50,120 mm。     

电磁波CT技术探测溶洞的模拟分析与应用研究

目前应用电磁波CT技术进行溶洞探测时对于溶洞形态和填充状态的解释与判断尚缺乏成熟的理论依据。在FDTD(时域有限差分法）基础上,采用Matlab软件编程建立CT技术探测溶洞模型,在模型边界处特意设置PML完全匹配层和PEC完善导体。模拟分析和实验探测结果表明,（1）电磁波穿过溶洞时在溶洞边界处发生折射现象,溶洞内部发生反射、绕射和障碍增益现象,且电磁波能量的衰减主要由折射现象产生;（2）当溶洞内充填物有水存在时,因反射现象使一部分电磁波滞留在溶洞内部,该部分电磁波在溶洞内部不断发生反复的反射和绕射现象;（3）经过溶洞后电磁波波形的扰动主要由反射现象及滞留在溶洞内部电磁波造成;（4）当溶洞对电磁波吸收系数发生改变时需综合考虑填充物种类及地层含水率等因素的影响。最后应用模拟结果对实际工程试验层析成像数据进行了判断和解释,将所得判定结果与勘察资料进行对比,二者基本吻合。验证了模拟结果的准确性和应用电磁波CT技术探测溶洞的可行性,可为今后层析成像的结果解释和判断提供借鉴和理论依据。     

Cr~(3+)在蒙脱石中吸附位置研究——基于蒙脱石、CTAB-和NH_4~+-交换层间域的蒙脱石吸附铬研究

蒙脱石具良好的阳离子可交换吸附特性。在提纯蒙脱石的基础上,用氯化铵(NH_4Cl)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)分别交换蒙脱石层间阳离子制备了改性蒙脱石,并用提纯蒙脱石、改性后的蒙脱石吸附碱式硫酸铬溶液中的铬离子,获得含铬蒙脱石样品。针对上述的含铬蒙脱石进行包括粉末X射线衍射术(XRD)、电子顺磁共振谱术(EPR)和傅里叶变换红外吸收光谱术(FTIR)以及电感耦合与等离子体原子发射光谱(ICP-AES)等测试和分析。吸附残余液的化学分析结果和含铬蒙脱石样品的XRD结果显示CTAB对蒙脱石的层间的封闭是较完全的,层间几乎未发生交换吸附;而NH_4~+—蒙脱石和蒙脱石层间则发生交换吸附。吸附前后样品的红外吸收谱发生了较大变化,表明三个含铬样品的红外吸收谱上出现的硅醇和铝醇向低波数延展的现象是由铬离子吸附在蒙脱石结构片的六方孔中所致。EPR的结果指示甚至在蒙脱石的少量四面体和/(或)八面体位中也有Cr~(3+)占位。     

基于地理加权回归的莱州湾南岸土壤盐渍化与环境因子的关系研究

选取莱州湾南岸为研究区域,系统采集了111个表层土壤样品,测定了土壤全盐量以及K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-和CO_3~(2-)等8种土壤盐分离子的含量,运用多元统计分析以及地理加权回归模型等方法,分析了莱州湾南岸土壤盐渍化的影响因素。结果表明:①研究区土壤以盐土为主,Cl~-的浓度和变异系数远远高于其他盐分离子,在土壤表层的累积十分显著,氯化物在土壤中最为活跃。②土壤含水率、土壤干容重、土壤有机质、植被覆盖率与土壤盐渍化程度之间出现了高相关性,拟合精度高。③气温、降水、地下水埋深、地下水矿化度表现出中等相关性,拟合精度较高。④数字高程模型(DEM)、高差、土壤粒度、土壤pH表现了一般相关性,拟合精度一般。     

基于GBDB数据库的地层学研究与应用北大核心CSCD

经过多年的发展,GBDB数据库已经发展成为全球最大的地层学数据库和国际地层委员会的唯一官方数据库。截止2013年3月,GBDB数据库中已经集成了全球超过6000个剖面、4万采集层和20万化石产出记录的综合地层学数据,支持年代地层、生物地层、岩石地层等学科数据的数字化,提供地理可视化、地层可视化、野外露头360度全景可视化、定量地层对比、地层或地质体空间展布分析等多种分析工具,可以用以辅助开展年代地层学、定量地层学、生物地层学、古地理学等方面的综合研究。     

吐鲁番盆地侏罗系沉积岩的颜色与铁的赋存状态关系研究

吐鲁番盆地中-上侏罗统是典型的陆相沉积岩,发育了众多彩色岩层,如浅红色、棕色、灰绿色层等。穆斯鲍尔谱法测试结果显示这些沉积岩多变的颜色受其总铁含量和铁元素的赋存状态(化学种)的控制。检测出的铁化学种主要有反铁磁性赤铁矿铁、顺磁性三价铁和顺磁性亚铁,黄铁矿铁仅在很少样品中存在。总体而言,浅红色岩层含有最高的总铁含量和赤铁矿铁,灰色岩层则以顺磁性的亚铁为主,暗色和绿色岩石仅含有顺磁性的二价铁或者与相对丰度较低的三价铁共存。岩石中的铁元素及其化学种是影响其岩性特征,包括颜色的一个重要因素,并进一步影响遥感技术应用的图像解译和谱段选择。     

基于机器学习的区域工程地质分层思路与方法研究

传统的地质分层方法通常依赖于人工解释和经验判断,存在过程繁琐、工作量大、受人为因素影响较大等缺点。本文旨在研究基于机器学习的区域工程地质分层的思路与方法,将地层分层问题转换为地质体空间单元的序列到序列预测任务及地质属性特征分类任务,以提高地质分层的准确性和效率。本文在对工程地质原始数据开展深入研究的基础上,提出采用深度学习方法对静力触探试验数据进行地质分层的训练和预测,通过分类算法对取土孔土样进行分层,并定量评价了相关算法的适用性。通过对比传统方法和机器学习方法的结果,验证了机器学习在地质分层中的优势。本研究为区域工程地质研究提供了一种新的地质分层思路,具有重要的实践意义。     

基于GIS与数值模拟软件耦合的三维边坡建模方法及其稳定性研究

基于地理信息系统(GIS)和数值模拟软件,提出了一套适用性强,运行流畅的三维边坡建模和模拟计算技术方案。此方案能充分利用复杂边坡的勘察历史资料,真正实现了从勘察数据处理-建立三维边坡模型-稳定性分析-结果反馈的边坡模拟全过程。为建立满足精度要求的模型,深入探讨了地表和土层的建模理论和方法,借助GRASS完成边坡的三维建模,并对已建模型进行详尽的误差分析,为量化建模质量提出了相应方法。用Python语言实现GIS和数值模拟软件的耦合,通过多个自主编写的程序和数据接口,完成不同平台间的数据传递和格式转换,避免了传输过程中数据的丢失或失真,还可深度挖掘已建模型的数据。借助杭口岭隧道工程实例,对此方案进行验证。分析结果表明,利用此方案建立的三维边坡模型,建模速度快,精度高,能准确地反映真实边坡的情况,并搜索到边坡潜在的最危险区域。     

基于相位差时延估计法的岩石声发射源定位研究

针对岩石力学试验声发射时差定位算法中时延估计精度受诸多不确定因素的影响问题,提出全相位相位差法时延估计,通过小波分解与全相位频谱分析相结合求解相位差得到声发射信号的时延估计。利用小波分解找到不同传感器接收到的声发射信号中的同一主频的子带信号;对这些同一主频的子带信号分别做全相位频谱分析,得到每个子带信号中间样点的相位,再根据相位差与时间差的关系求出声发射信号到达不同传感器之间的时间差;进而利用时差定位法反演声发射源,实现了声发射源更精确的定位。在花岗岩（50 mm×100 mm×50 mm）上进行断铅试验,选取10个测点,经声发射监测验证结果表明,该时延估计方法能有效地减小声发射源定位的误差,提高声发射源的定位精度,平均绝对误差比美国PCI-2型声发射仪器定位结果提高约3 mm,该方法为反演声发射源提供了一种有效途径。     

基于ICESat数据的南极冰盖DEM插值方法比较及精度分析

南极数字高程模型(DEM)是从事南极地学和环境变化研究的基础. 内插是建立数字高程模型的重要技术点, 插值方法有多种, 根据不同的适用情况, 不同的插值方法各有优劣. 利用克里格、 距离反权、 三角网剖分、 最小曲率以及移动平均5种插值方法分别建立南极冰盖小范围区域的DEM, 通过抽取部分观测数据作为验证值对各插值方法进行了比较. 结果表明: 克里格插值方法的可靠性最好, 稳定性最高. 然后, 利用克里格插值方法, 基于ICESat测高卫星的GLA12数据建立了南极冰盖的DEM. 由于南极大陆实测数据有限, 缺乏对DEM的检核. 为了分析所建DEM的可靠性, 利用中国南极内陆冰盖考察所采集的GPS实测数据, 对所建立的DEM进行了验证分析. 结果显示, DEM在坡度较缓的南极内陆冰盖区域精度较高, 符合度在3 m以内; 距离卫星轨道越近的区域精度越高, 可达到1 m 以内. 在坡度较大, 高程变化较为显著的区域如沿海地区, 精度较低, 差距最大的点超过40 m.     

土压力-位移关系的应力路径试验研究

提出了一种通过应力路径试验研究土压力一位移关系的方法.通过室内应力路径试验得到了土压力-应变关系,结合由理论分析得到的位移-应变关系,最终得到土压力-位移关系.与某实例的有限元模拟结果对比,证明该方法是有效的.     

晋城岳城矿地面采动区井井位优选与抽采寿命研究

为了降低晋城岳城矿工作面U型通风造成的上隅角瓦斯聚集,提高采动与采空区煤层气地面井抽采井产量及抽采寿命,在借鉴成庄矿、寺河矿和赵庄矿等地面采动试验井研究及工程示范的基础上,以晋城岳城矿煤层气地质条件为工程设计依据,提出并优化地面采动区井位尽量靠近巷道位置处、大井眼地面钻井工艺、优化井身结构等设计方案。现场试验证明：部分采动区井通过避开采动应力卸载区及原位煤层高应力区优化布井,开采中包含3个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采、老采空区抽采,达到了延长抽采井寿命的目的;但仍有部分采动区井在回采工作面推过井口后,煤气层抽采量迅速衰减至不产气,抽采寿命只包含两个阶段即卸压区抽采、新采空区抽采甚至仅卸压区抽采一个阶段。研究表明,优化后的大井眼钻井工艺及三开割缝套管井身结构设计对保持采动区井井身稳定,延长抽采寿命,保证采动区井产气运移通道畅通,提高抽采率起到了一定效果;采动区井煤气层抽采量和该井井筒位置至回风巷距离存在明显的负相关关系。岳城矿采动、采空区井基本不存在速敏效应,在井筒与裂隙带沟通良好的前提下,应选用大功率抽采设备抽采,可以有效扩展压降漏斗区域,其抽采影响半径水平方向可延伸至500 m以上。岳城矿地面采动区抽采取得了较好的效果,可在相似条件的煤矿区推广应用。     

粘土中电磁波速度与含水量关系研究及应用

本文通过室内不同含水量情况下粘土中电磁波速度的测试,研究了探地雷达电磁波在粘土中的传速播度,提出了粘土中电磁波速度随着含水量增加呈一阶负指数规律下降的理论模型,实际工作中,粘土中电磁波的传播速度可取80~200mm/ns。这一模型应用于某水库大坝探测漏水通道的工程实际中。开挖验证的结果表明:用探地雷达测量资料解释的该大坝漏水通道在平面上的投影位置与开挖结果相符合,漏水通道深度与实际开挖结果基本一致。     

耦合PCA-SVM算法的金矿矿床规模预测分析研究

判断矿床(点)的类型是矿床勘探中的重要内容,传统预测金矿成矿规模的方法不仅耗时耗力,而且所需的经济成本较大。为提高矿床规模的勘探效率和准确度,揭示元素与金矿成矿规模的潜在联系,文中提出了耦合主成分分析(principal component analysis,PCA)和支持向量机(support vector machine,SVM)算法的预测分析PCA-SVM(principal component analysis-support vector machine)方法。该方法先通过主成分分析提取数据中的主要特征,再将主要特征带入支持向量机算法,从而训练出最优分类器以预测金矿成矿规模。文中共使用了3 812个金矿样本数据用于学习训练和预测分析,训练准确率为92.3%,测试准确率为88.7%,分别比直接使用支持向量机算法高出14.3%和17.1%。基于PCA-SVM的预测模型,不仅消除了人为主观因素的影响,而且有效提高了勘探过程中矿床预测的准确率和矿床勘探的效率,为地质勘查工作提供依据。     

基于小波变换的岩石声发射信号互相关分析及时延估计

声发射全波形采集为基于波形分析的声源定位方法提供了可能。声发射源定位方法中最常用的是时差定位方法,因此,时差获取精确与否直接影响定位的精度。借助于小波变换和互相关技术研究声发射信号的时延估计,首先利用小波分析技术对信号进行分解,确定有意义信号的频带宽度,再提取分解后的相应频带的小波系数,利用互相关技术计算出该频带信号到达各传感器的时差,进而利用时差定位法反演声发射源,实现了声发射源更精确的定位。经声发射监测验证结果表明,该时延估计方法能有效地减小声发射源定位的误差,提高声发射源的定位精度,为准确反演声发射源提供了一种有效途径。     

基于SAPSO-ELM的瓦斯涌出量分源预测及应用

为了提高瓦斯涌出量预测精度,针对瓦斯涌出量影响因素的多重相关性、复杂性等问题,结合主成分分析法和分源预测理论,对开采层、邻近层、采空区的瓦斯涌出量数据分别进行主成分分析降维,得到预测指标。针对极限学习机(ELM)存在的输入权值矩阵与隐含层阈值随机生成的问题,利用模拟退火粒子群算法(SAPSO)对极限学习机的参数寻优,将新疆某煤矿回采工作面瓦斯涌出量及影响因素作为SAPSO-ELM模型的输入进行训练,再利用训练好的SAPSO-ELM模型对陕西某煤矿回采工作面的瓦斯涌出量进行验证预测,并对比原始ELM模型的预测结果。结果表明,SAPSO-ELM模型的平均相对误差为3.45%,ELM模型的平均相对误差为8.81%,与ELM模型相比,SAPSO-ELM模型预测精度及效率均优于原始ELM模型。分源预测理论和主成分分析法的结合有效解决了多因素间的多重相关性并降低了预测模型的复杂度,SAPSO-ELM预测模型实现了瓦斯涌出量的快速精准预测,对预防瓦斯事故发生和保障煤矿安全高效开采具有较好的指导作用。     

筋土界面参数测试方法合理选择研究

筋土界面相互作用机理和方式随加筋土结构不同以及同一加筋土结构的位置不同而有所区别,相应参数的测试方法也应不同。根据国内外筋土界面参数测试方法的最新研究成果,结合工程实践发展需要和筋土界面相互作用关系特点,建立了筋土界面参数测试方法选择原则,为工程设计和研究工作中合理选择界面参数测试方法提供了科学的参考依据。