基于残余强度修正的岩石损伤软化统计本构模型研究

岩石随着围压的增大,残余强度的增加幅度比峰值强度大,残余强度逐渐成为影响岩石全应力-应变曲线峰后段的主要因素,因此,建立岩石损伤软化统计本构模型时,对残余强度进行修正是非常必要的。基于岩石应变强度理论以及岩石微元强度服从Weibull随机分布的假设,考虑岩石峰后残余强度对损伤变量进行修正,在微元破坏符合Hoek-Brown屈服准则条件下,建立了能够反映岩石峰后软化特征的三维损伤统计本构模型;依据岩石试验全应力-应变曲线的几何特征,推导出本构模型参数的数学表达式,并基于花岗岩室内试验数据对模型参数进行探讨,研究了Weibull分布参数与本构模型的关系,探讨了损伤修正系数的取值和岩石累积损伤的扩展过程;将建立的本构模型理论曲线与4种岩石（斑状二长花岗岩、细晶大理岩、砂岩和粉砂质泥岩）不同围压下的常规三轴压缩试验曲线进行对比分析,结果表明,该模型能很好地描述岩石破裂过程的全应力-应变关系和表征岩石残余强度特征。这对于岩石损伤软化问题以及岩石加固处理措施的研究均具有重要的意义。     

基于PCA-GEP算法的边坡稳定性预测

提出一种基于主成分分析的基因表达式程序设计算法,并将其用于边坡稳定性预测。该算法先采用主成分分析法对样本数据进行预处理,有效地减少预测模型的输入量,消除输入数据间的相关性,再将得到的新样本数据输入基因表达式,构建边坡稳定性的预测模型。利用该预测模型对82个危险圆弧破坏边坡实例中的71个实例进行学习,对另外11个实例进行预测,取得了较好的效果。在保留传统的以误差值作为评判模型优劣标准的同时,引入AIC信息准则法,分别对v-SVR算法和GA-BP网络算法和PCA-GEP算法三种预测模型进行比较分析,结果表明,运用该算法可以获得更优的预测模型,其预测结果比v-SVR算法和GA-BP网络等其他算法得到的结果具有更高的预测精度。工程实例计算表明,该方法是合理、可行的。     

IV级软弱围岩相似材料的试验研究

以IV级围岩为参照对象,研制可用于隧道围岩稳定性物理模型试验的软弱围岩相似材料。采用的5种原材料（重晶石粉、石膏、细砂、洗衣液和水）,通过直剪试验、无侧限抗压强度试验及三轴压缩试验测得所配相似材料的强度特征和物理力学参数,包括黏聚力c、内摩擦角?、单轴抗压强度Rc、弹性模量E和泊松比?。首先,通过试验分析每种原材料的不同比例对所配相似材料强度特征及物理力学参数的影响,选择适合于模拟IV级围岩相似材料的原材料配比;其次,针对优选的材料配比所配制的相似材料,开展大量的三轴压缩试验,研究在不同围压下该相似材料的强度及其破坏特征。结果表明,含水率减少或石膏含量增加导致Rc、E和c明显增大,而?降低不明显;增加砂含量可增大E 和?,但Rc值减少;石膏含量对相似材料的脆性和延性影响最明显,而含水率对相似材料的强度影响最为突出。试验结果还表明,相似材料在低围压时呈现脆性,在高围压时呈延性;就破坏准则而言,试验所得结果小于Mohr-Coulomb准则,略大于Hoek-Brown准则,但更符合Hoek-Brown准则。研制软岩相似材料的试验数据可为下一步拟开展的隧道围岩稳定性模型试验和数值模拟提供重要的参考和依据。     

均值漂移模式几种粗差探测法的MDB比较

针对均值漂移模式的几种粗差定位与定值方法,在显著水平和检验功效下,推出最小可探测偏差（minimal detectable bias,MDB）的计算公式。通过数值分析比较,得出观测值独立等精度时,几种方法的MDB的计算结果相同;独立不等精度时,数据探测法、拟准检定法和部分最小二乘法的MDB结果相同,而多维粗差同时定位与定值法略大于其他方法;相关观测情形下,拟准检定法和部分最小二乘法的MDB结果相同,数据探测法的MDB结果最小,多维粗差的同时定位和定值法的MDB结果最大。     

金矿床轴向地球化学参数叠加结构的理想模式及其应用准则

在研究和总结金矿床轴向地球化学参数变化规律的特性和共性的基础上,用金矿具有多期多阶段叠加矿成晕观点,建立了不同叠加结构地化参数轴向变化的理想模式,确定了其用于盲矿预测的准则。     

舟山港台风风暴潮的分析及预报

利用 1 956～ 2 0 0 0年舟山市定海验潮站潮位观测资料 ,对历年影响舟山的台风风暴潮灾进行了全面的统计分析。将台风按路径分型 ,分析了不同路径台风风暴潮的特点 ,并用基于PRESS准则的逐步回归方法 ,建立了不同路径风暴潮的预报模型。     

基于改进经验模态分解的地震弱信号增强处理方法

针对地震反射信号经验模态(EMD)分解过程中出现的混叠及分解重建失真等问题,本文提出一种改进的EMD分解方法.首先对地震信号进行小波转换,对转换分解得到的信号高频部分进行噪声压制处理,然后将转换后的结果再进行EMD分解;针对频带宽度、振幅大小变换,提出了地震信号EMD分解的分段控制停止准则,根据主频带宽,确定相应的时窗长度,并采用各个时窗段部分叠置衔接的方法,最后对每段结果再利用单调函数停止准则进行变换,该方法有效避免了计算结果的时窗效应.通过实际资料处理对比分析,改进的EMD分解方法较以往常规EMD分解方法,在分解结果的可靠性、分解精度及非线性弱信号时频分析能力等方面都具有显著的改善,为提高薄层地质体识别能力提供了有力的技术手段.     

火山岩型金矿的地质特征及勘查准则

通过对全球典型的巨型火山岩型金矿的研究分析,总结了火山岩型金矿的地质特征:这类金矿产出的大的构造背景多为活动的大陆边缘和岛弧,其成矿时代主要集中在中生代—新生代,容矿岩石主要为第三纪钙碱性喷出岩和浅成侵入岩,容矿构造主要为火山中心、破火山口、火山颈、角砾岩筒、火山穹窿、火山背斜、破碎带、张性裂隙带等各种构造,矿化特点为金和银共生在同一矿床,往往呈自然金或银金矿出现,有些矿床中含碲较多,矿化深度浅,上部为金和银,下部往往变成锌和铅。火山岩型金矿床与地热和温泉的活动密切相关,其围岩蚀变为绢云母化、硅化、碳酸岩化、泥化、黄铁矿化和钾化发育,原生晕分带总的趋势为Hg Sb As Ag Au(Mo、Pb、W)。提出了勘查火山岩型金矿床的选靶准则,指出中国东部地区基底具有前寒武纪矿源层的火山岩断陷盆地周边、深大断裂带上的幔源火山岩区或某些洋壳重熔形成的火山岩区找金潜力较大,尤其是中国西部的东、西准噶尔、西天山、东天山、北天山、新疆南天山、松潘—甘孜和"三江"构造 成矿带的东缘是找金最有潜力的地区。     

基于GSI值量化和修正方法的岩体力学参数确定

为了准确确定岩体力学参数,通过综合分析多种地质强度指标(GSI)量化方法,提出了一种改进的GSI值量化和修正方法。首先,利用测线法估算结构面平均间距(d)和岩体块度指数(RBI)的改进型岩体块度率(RBR),根据岩体三维结构面网络,获得岩体体积节理数(Jv)和岩体结构等级(SR),然后采用上述参数和结构表面条件(SCR)及结构表面特性参数(Jc)进行了GSI值的定量化处理。为了克服GSI体系的缺点,考虑结构面产状和地下水对岩体力学性质的影响,提出了GSI值的修正方法和公式。以某铅锌矿体的矿岩体为例,根据改进的GSI值量化和修正方法及Hoek-Brown强度准则来确定矿岩体力学参数,通过与原位变形试验的对比分析,验证了该方法的精确性和可行性。该方法为从室内岩石力学试验合理地获取节理岩体力学参数提供了理论及实现的依据。     

基于Weibull分布的冻结砂岩损伤本构模型研究

冻结岩石的变形破坏特性是冻结法施工过程中的基础力学问题,在荷载作用下不同冻结温度岩石的力学特性和变形特征差异性较大,严重影响冻结壁的安全与稳定。因此,研究冻结岩石的损伤本构关系,对指导冻结法设计与施工具有重要意义。为分析荷载作用下冻结岩石变形破坏的全过程,采用Weibull分布描述岩石材料的非均质性,基于Drucker-Prager破坏准则,建立三轴应力状态下岩石损伤本构模型,结合冻结砂岩三轴压缩试验,重点分析本构关系中均质度系数m、平均强度F₀与冻结温度和围压的变化关系,对损伤本构方程进行修正,并基于此模型研究冻结砂岩的损伤演化规律。结果表明:在相同围压下,随着冻结温度的降低,砂岩峰值强度显著增大,峰值应变减小,压密阶段逐渐减弱,弹性变形阶段斜率增加,岩石脆性破坏特征明显。在相同冻结温度下,均质度系数m和平均强度F₀随围压升高无显著变化,而随着冻结温度的降低,m和F₀分别呈现指数增长和线性增长,说明随着冻结温度的降低,砂岩冻结越充分,内部自由水冻结成冰占比及冰体强度增长幅度越大,尤其在0~–10℃内提升效果显著,冻结作用提高了砂岩的均质性和平均强度。基于不同冻结温度砂岩的力学特性和变形规律,对不同冻结温度砂岩的损伤本构方程进行了修正。依据修正本构模型研究发现,损伤演化曲线能够很好地反映冻结砂岩压缩试验的压密、线弹性、屈服变形及应变软化各阶段的变形特征,验证了模型的合理性。研究结果为低温环境下岩石力学特性研究及地下冻结工程设计施工提供有益的参考。