Application of support vector machine to synthetic earthquake prediction

This paper introduces the method of support vector machine (SVM) into the field of synthetic earthquake pre-diction, which is a non-linear and complex seismogenic system. As an example, we apply this method to predict the largest annual magnitude for the North China area (30°E-42°E, 108°N-125°N) and the capital region (38°E-41.5°E, 114°N-120°N) on the basis of seismicity parameters and observed precursory data. The corresponding prediction rates for the North China area and the capital region are 64.1% and ...     

Spectral element analysis on the characteristics of seismic wave propagation triggered by Wenchuan <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>s</Subscript>8.0 earthquake

The 2008 Wenchuan earthquake occurred in an active earthquake zone, i.e., Longmenshan tectonic zone. Seismic waves triggered by this earthquake can be used to explore the characteristics of the fault rupture process and the hierarchical structure of the Earth’s interior. We employ spectral element method incorporated with large-scale parallel computing technology, to investigate the characteristics of seismic wave propagation excited by Wenchuan earthquake. We calculate synthetic seismograms with one-point source model and three-point source model respectively. The AK135 model is employed as a prototype of our numerical global Earth model. The Earth’s ellipticity, Earth’s medium attenuation, and topography data are taken into consideration. These wave propagation processes are simulated by solving three-dimensional elastic wave governing equations. Three-dimensional visualization of our numerical results displays the profile of the seismic wave propagation. The three-point source, which is proposed from the latest investigations through field observation and reverse estimation, can better demonstrate the spatial and temporal characteristics of the source rupture process than the one-point source. We take comparison of synthetic seismograms with observational data recorded at 16 observatory stations. Primary results show that the synthetic seismograms calculated from three-point source agree well with the observations. This can further reveal that the source rupture process of Wenchuan earthquake is a multi-rupture process, which is composed by at least three or more stages of rupture processes. Supported by National Basic Research Program of China (Grant No. 2004CB418406), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40774049 and 40474038), and Computer Network Information Center, Chinese Academy of Sciences (Grant No. INF105-SCE-02-12)     

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     

基于?－SVR和GA的初始地应力场位移反分析方法研究

基于一种改进的支持向量机（?－SVR）和改进的遗传算法（GA）,提出一种初始地应力场位移反分析方法。该方法通过正交设计方法安排较少次数的正分析方案,用?－SVR对正分析中测点位移值与参数构成的样本集进行学习,建立参数取值与观测点测值的非线性隐式方程;采用确定性或随机反分析的思路确定反分析的优化目标函数,并利用GA搜索最优参数取值。采用?－SVR方法建立的参数取值与位移量测点测值的非线性隐式方程,能够以很高的精度拟合和预测不同参数取值时的观测点测值,因此,可以用该隐式方程代替正分析,减少计算量;采用改进的GA方法能够准确搜索到最优参数;搜索到的最优参数值与理论值相当吻合。算例表明,基于?－SVR和GA的初始地应力场位移反分析方法是一种行之有效的初始地应力场位移反分析方法,可以广泛用于初始地应力场确定性反分析和随机反分析。     

参数优化LSSVM的巷道围岩松动圈预测研究

最小二乘支持向量机方法(LSSVM)在处理小样本、高维数、非线性的问题时,具有求解速度快、易于描述非线性关系的优良特性。但是,该方法得到的模型拟合精度和泛化能力依赖于其相关参数,因此,提出基于粒子群优化算法(PSO)的LSSVM参数优选方法。最后,用该模型对巷道围岩松动圈进行了预测研究。结果表明,PSO优化的LSSVM模型具有收敛速度快、计算精度高的特点,说明该模型是合理、有效的。     

空孔直眼掏槽成腔模型理论与实践分析

空孔直眼掏槽是隧道或井巷掘进的主要方法之一。基于典型空孔掏槽炮眼布置,分析了掏槽眼爆破形成空腔的物理力学过程;建立了空腔形成的物理和力学模型;研究了腔内碎石在高压爆生气体作用下的抛射过程;得出了空腔尺寸的理论计算方法。槽腔岩石介质破碎和外端部漏斗形成取决于掏槽眼装药爆炸动作用;碎石的抛出率与炸药性质、岩石性质和爆破参数有关。理论分析与在某矿进行的48次试验结果有较好的吻合性。     

方向性岩石渗透率的矢量特性与计算模型

岩石渗透率的大小往往具有明显的方向性,因而方向渗透率是矢量。介绍了方向渗透率的地质成因;分析了在理解和应用岩石渗透率矢量特性时容易混淆的一些认识,并指出：不能把两个不同方向上的渗透率矢量合成在一起而作为该合矢量所对应方向上的岩石渗透率,也不能把渗透率矢量在某个方向上的投影作为该投影方向上的渗透率值。此外,还推导建立了一种各向异性渗透率的定量计算模型,据此,可以计算出平面内任意方向上的岩石渗透率值。该渗透率计算模型可用于油藏数值模拟中不同方向上的传导率计算以及各向异性油藏中不同方位上的井距设计。     

基于三维非线性有限元的边坡稳定分析方法

刚体极限平衡法不能反映岩体中实际的应力分布,而基于有限元的强度折减系数法在判断收敛性方面存在一些问题。为了解决这些问题,采用多重网格法,分别建立用于有限元计算的结构网格和用于计算滑面稳定安全系数的滑面网格,可以方便地获得任意滑面或滑块的稳定安全系数,从而将非线性有限元和极限平衡分析结合起来。为了提高计算规模和计算精度,采用有限元并行计算程序TFINE.Pfem进行计算,分析了网格密度对计算结果精度的影响,并应用于锦屏高边坡的稳定分析中。与刚体极限平衡法结果的对比分析表明,由于考虑了计算过程中的非线性应力调整,该方法的计算结果比刚体极限平衡法偏大,而且更符合实际情况。     

三江并流区地貌与环境演化研究

滇西北三江并流区地理环境演化既受青藏高原隆升的影响,同时又具有自己形成演化的特点,还以纵向岭谷地貌、水系形成演化等影响本区及周边的生态环境.三江并流区经历了古新世中新世地表夷平准平原阶段,中新世末第四纪初的岭盆谷形成发展阶段(高原发育期),更新世晚期以来的现代水系峡谷、纵向岭谷和垂向气候形成等几个时期的发展,形成了现今西南纵向岭谷区的主要组成部分,导致了生态环境的通道阻隔效应,形成了独具特色的自然地理区域.     

并联基础隔震结构的地震随机响应分析

运用随机振动理论,分析了地震作用下并联基础隔震结构层间最大位移的概率统计特性,导出了其均值和均方差的计算公式。选用一个采用并联基础隔震的4层钢筋混凝土框架作为数值算例,通过地震随机响应分析,得出了隔震结构各层层间最大位移的均值及均方差响应,通过增大上部结构自振频率与隔震结构自振频率的比值以及增大隔震层的摩擦屈服剪力都可以降低隔震层最大位移的均值响应。