基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法

从高维度、大数据量的时空数据中有效选择变量是时空数据领域的重要问题之一，现有的时空数据变量选择的方法在变量选择的过程中未充分考虑时空相关性，时空变量选择阶段与预测阶段分开进行，且往往需要人为设定时空点个数阈值判定变量的取舍，从而无法较为准确的选择对因变量影响最大的变量子集，导致后续预测效果较差。本文针对上述不足，提出了一种基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法，称为分层贝叶斯时空组Lasso变量选择模型（Hierarchical Bayesian Spatio-temporal Group Lasso Variable Selection Method,HBST-GLVS)，该方法首先利用时空组Lasso进行变量选择，通过引入最大时间滞后和最大空间邻域充分考虑时空相关性，并根据时空数据连续性，将同一时空变量的时空点进行整体惩罚，避免人为设定时空点个数引起局部片面性。然后，利用分层贝叶斯时空模型对变量选择的效果进行验证，将变量选择过程与模型验证过程置于同一框架下进行参数的调整，从而得到最优的变量子集。实验结果表明，与现有方法相比，本文方法在北京空气质量数据集、波特兰交通流...     

基于单、双重渗透介质降雨边界处理的改进

在降雨入渗模拟中,现有研究无法准确实现复杂降雨条件下降雨边界在流量与压力两类边界之间的双向动态转换。基于饱和?非饱和渗流理论,将降雨补给流量与实际入渗流量的差值作为两类边界动态转换的判别条件,改进了单重渗透介质降雨边界动态转换控制方程,并进一步提出了双重渗透介质降雨边界处理方法及控制方程,在此基础上进行了数值试验及工程实例验证。结果表明：改进的降雨边界动态转换控制方程克服了传统降雨边界只能实现流量到压力边界单向转换的局限性,可准确实现流量边界与压力边界的双向动态实时转换;案例边坡的降雨入渗模拟结果说明了改进后降雨边界的正确性和工程适用性。     

静力压缩下煤岩组合体的裂前宏观弹性模型

煤岩组合体在静力压缩下的宏观变形受界面效应影响,与煤、岩单体存在显著差异。在岩石单体材料的有效介质模型基础上进行改进,考虑了煤岩组合体的构成特征,提出一种适用于不同类型的煤岩组合体的裂前宏观弹性模型。模型参数基于轴向裂纹应变确定,均可从试验曲线获得,方法简单方便。通过现有文献的数据验证,表明了模型的合理性、有效性和普适性。对模型参数进行讨论,结果表明：（1）在煤岩组合体的裂前阶段,煤岩组合体裂纹差异可以忽略;（2）模型通过对煤岩组合体基质进行解耦,反映了界面效应对煤岩组合体弹性性能的影响;（3）模型中岩体基质的有效占比随着煤体比例的提高显著下降;（4）存在岩体与煤体弹性模量的最佳比值,使岩体基质的有效占比最大。模型可为矿井支护方案设计与材料选择提供一种新的思路。     

软土地层矩形顶管掘进引起地表隆沉变形分析

准确预测并及时控制软土地层矩形顶管掘进过程中引起的地表隆沉,可有效降低掘进施工对紧邻结构设施的影响。结合弹性力学Mindlin解和随机介质理论,进一步考虑顶管开挖面附加推力、非均匀分布且具有软化特性的机体-土体侧摩阻力、受触变泥浆特性影响的管节与土体间的侧摩阻力,管节附加注浆压力及基于开挖面收敛模式的土体损失共同作用,推导得到矩形顶管掘进期间地表隆沉位移解析解。经与3个工程算例的实测结果进行对比分析,发现所提方法可预测矩形顶管在软土地层掘进引起的地表隆沉变形规律。分析结果表明：顶管开挖面前方地表表现为隆起;随着顶管开挖面的远离,摩阻力、注浆压力对地表的影响逐渐减小,开挖面后方地表主要受土体损失作用发生沉降;土体损失引起的地表沉降量受开挖面收敛模式影响。     

二元介质模型对重塑黄土的适用性探讨

为了论述二元介质模型对于重塑黄土的适用性,针对重塑黄土开展了三轴压缩试验,结合轴向应力-应变曲线及试样的破坏形态分析了围压对其受力变形的影响规律,将其受力及破坏的特点与二元介质模型的基本假设进行了对比,指出二元介质模型可以模拟重塑黄土的受力变形规律。在此基础上,根据模型各参数特点建议了参数厘定的基本思路,并通过与试验数据对比验证了厘定思路的有效性。本文建议的参数确定顺序为“胶结元弹性模量→破损率分布→摩擦元参数→局部应变系数”。结果表明,重塑黄土在三轴压缩情况下呈现二元受力状态,二元介质模型可以很好地描述重塑土的应力-应变关系。围压越大,结构破损越快。对于软化型曲线,加载后期摩擦元分担了绝大部分轴向荷载。随着曲线向硬化型过渡,加载后期摩擦元分担的荷载逐渐减小。     

基于图像法的多孔介质双分子反应溶质运移模拟

采用图像分析法确定溶质浓度,以硫酸铜和EDTA二钠作为双分子反应物,在多孔介质模型中开展了不同粒径(1.52.0,2.53.0,3.54.0 mm)和流量(1.0,1.5,2.0 mL/s)下反应性溶质运移实验,探讨了应用不完全混合的对流弥散模型(IM-ADRE)对双分子反应溶质运移的模拟和预测,并进行了参数敏感性分析。结果表明:图像分析法可准确获取多孔介质中显色反应性溶质的浓度,灰度值与浓度的决定系数R²大于0.96;用IM-ADRE模型能够准确预测双分子反应性溶质硫酸铜和EDTA二钠在3种不同多孔介质中的运移过程,误差低于3.71%;实验条件的改变对IM-ADRE模型参数D、m和β₀的影响显著,说明模型参数依赖于环境条件,其变化规律需要根据实际环境条件进一步率定,便于IM-ADRE模型的进一步推广应用。     

塔中隆起走滑断裂分层变形机制研究的物理模拟实验

塔中隆起位于塔里木盆地中央隆起带中部,是塔里木盆地油气勘探的重点区块之一。塔中地区奥陶系碳酸盐岩走滑断裂发育,控储控藏作用明显,走滑断裂成因机制的研究对于油气勘探开发十分重要。塔里木盆地塔中隆起走滑断裂具有典型的分层变形特点,为了明确塔中隆起走滑断裂分层变形机制的主控因素设计了4组物理模拟实验模型。实验结果表明:走滑断裂分层变形特征的形成主要与垂向上地层性质变化(分层)和多期活动(分期)有关,分层与分期都能造成走滑断裂产生分层变形的特征,塔中走滑断裂分层差异变形特征,是由垂向上地层岩性差异性和构造活动多期性共同造成的。     

基于分层贝叶斯学习的滨海软土地层高效识别方法

基于静力触探试验数据划分土层依赖于经验图表和主观判断,划分的土层剖面不可避免地存在不确定性.提出了一种基于土体分类指数Ic的土层界面快速识别和不确定性量化方法 .在分层贝叶斯学习框架下,所提方法采用全高斯概率模型表征土体空间变异性,通过引入正态-逆威沙特共轭分布实现似然函数的快速计算,高效求解模型证据,识别最可能土层数目和厚度.所提方法基于Ic的统计特性自动划分土层,提高了识别结果的可靠性.     

克拉通内走滑断裂空间结构及派生构造新样式：以塔里木盆地顺北12号断裂为例

随着高精度连片三维地震资料的采集,塔里木盆地克拉通内部发育的中小滑移距走滑断裂呈现出复杂的空间结构与构造样式.为此,以顺北12号断裂为研究对象,开展了顺北12号断裂及派生构造的三维空间结构、活动特征和活动期次的精细解析与成因机制分析.结果表明：（1）顺北地区主干走滑断裂自西向东挤压变形逐渐增强,其中顺北12号断裂处于NE向走滑断裂体系的过渡位置,构造样式上既发育西侧弱挤压断裂体系的“拉分-平移-压隆”三段式分段结构,也发育东侧强挤压断裂体系的“压脊构造”.（2）顺北12号断裂碳酸盐岩顶面北部发育NE20°走向派生分支断裂,浅层发育沿下伏主干断裂走向展布的雁列正断层,上部雁列正断层活动强烈,连接形成扇形雁列带,下部主干断裂线性发育,从而形成了一种上部连片发育雁列正断层、下部发育高陡直立断裂的新的分层变形样式.（3）在盆缘动力背景影响下,顺北12号断裂及其派生分支经历了3期左行走滑活动：在加里东中期Ⅲ幕顺北12号断裂及其派生分支断裂初始活动;加里东晚期,深部断裂活化并相互影响,拖曳上覆地层形成第一期雁列正断层;海西中期,形成第二期雁列正断层.     

基于现场试井数据和岩心驱替试验的采油初期渗透率演化规律

油气开采过程中渗透率预测是一个非常重要的问题。由于油气储量衰竭导致渗透率降低,储层压力下降（有效压力增加）,导致油气生产时间增加。对有效压力导致渗透率降低的问题进行了大量研究,主要是通过各种方法建立渗透率模型,如岩心驱替试验和现场试井。前期研究结果表明,渗透率对有效压力具有幂律或指数依赖性,然而,预测渗透率的困难在于滞后现象,其原因尚不完全清楚。一些学者利用储层力学模型模拟渗透率以及解释滞后的原因,但该模型在油气生产初期有效压力波动较小时并不适用。在这项工作中,分析Perm地区北部一个油田的试井数据得出：生产初期的储层渗透率很大程度上取决于流体产出量。基于陆相储层的试井数据,得到一个描述采油初期渗透率变化的模型。为验证该模型,根据专门开发的程序对陆相储层样品进行岩心驱替试验。岩心驱替结果表明,从试井数据中获得的模型具有高收敛性。利用计算机断层扫描（computed tomography,简称CT）和扫描电镜（scanning electron microscope,简称SEM）研究岩心孔隙的属性和结构,发现天然胶体的迁移是生产初期低黏土岩石渗透率下降的主要原因。