卷积神经网络及其在矿床找矿预测中的应用——以安徽省兆吉口铅锌矿床为例

大数据人工智能地质学刚刚起步,基于大数据智能算法的地质研究是非常有意义的探索性实验。利用大数据和机器学习解决矿产预测问题,有助于人们克服不能全面考虑地质变量的困难及评估当前模型在已有数据中的可靠性。元素地表分布特征量主要受原岩成分、成矿作用影响和地表过程的影响,它们携带某些指示矿体就位的信息,即矿体在地下空间就位时在地表的响应,且未在地表过程中消失。以往的地球化学勘查工作仅仅识别异常,但未能发现矿体在地表响应的成矿特征量。本文以安徽省兆吉口铅锌矿床为例,通过机器学习,利用卷积神经网络算法,不断挖掘元素Pb分布特征与矿体地下就位空间的耦合相关性。经过1000次训练后,可以得到准确率0. 93,损失率0. 28的卷积神经网络模型。这种神经网络模型就是矿体在地下就位时元素在地表分布的响应,可以用来进行矿产资源预测。应用该模型对未知区进行预测,结果显示第53号区域具有很大概率存在尚未发现的矿体。     

基于人工鱼群算法和SCA等效理论的井中横波速度预测方法

在建立页岩岩石物理模型的基础上,根据等效自相容近似(SCA)岩石物理模型,构建出岩石的纵波速度、横波速度与岩石密度、组分和孔隙度等的定量关系,得出使理论纵波速度和实际纵波速度最接近的孔隙纵横比,进而将该孔隙纵横比作为约束条件来实现横波速度预测。反演算法利用人工鱼群算法来计算最佳孔隙纵横比,并将预测的横波速度与实际测得的横波速度对比,证明了人工鱼群算法的有效性。     

逻辑回归模型在边坡稳定性分析中的应用

采用逻辑回归模型和确定性系数CF建立概率模型,使用收集到的22个边坡实例,将重度、内聚力、坡角、坡高、内摩擦角和孔隙压力比六个影响因子作为自变量,边坡状态作为因变量,应用SPSS取不同的滑坡概率P与不滑坡概率1-P的比值的自然对数Z进行回归分析。将获得的滑坡概率拟合模型反馈到样本参数上,对比其误差,选取Z=±10时的函数模型对另外8组边坡进行验证,证明预测模型的合理性。     

锁固型斜坡失稳机理及其物理预测模型

稳定性受潜在滑面上锁固段所控制的一类斜坡,称之为锁固型斜坡,其失稳机理较为直观明确,我们认为突破斜坡失稳预测这一世界性科学难题应从该类斜坡入手。本文总结了当前有关锁固型斜坡的分类研究,认为可将其分成两大体系;指出锁固型斜坡演化3阶段与锁固段变形破坏过程之间存在内在联系,其演化过程之所以出现加速蠕滑阶段,是因为锁固段损伤累积至体积膨胀点后所致;发现锁固段峰值强度点和残余强度点可视为锁固型斜坡演化进程中的两个特征灾变点,其分别对应着突发型和渐变型滑坡的发生;基于锁固段损伤本构模型和重正化群理论,导出了体积膨胀点、峰值强度点与残余强度点三者之间的量化力学联系,构建了锁固型斜坡失稳的物理预测模型;据此模型对盐池河山崩、新滩滑坡和Libby坝左坝肩楔形岩质滑坡的回溯性预测效果良好,并可合理解释其失稳机理;阐述了该模型的使用原则和配套技术方法,以便于实际应用。     

基于改进Harris函数的岩石统计损伤软化模型

为了反映岩石变形全过程,通过改进Harris函数,假设岩石微元强度服从改进的Harris概率密度分布,结合连续损伤理论,考虑损伤变量修正,建立岩石统计损伤软化模型。采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行红层泥岩常规三轴压缩试验,基于红层泥岩试验数据对模型参数进行敏感性分析,阐述模型参数的物理意义,分析累积损伤的扩展过程。引用相关文献中二长花岗岩和砂岩的试验数据,利用本文模型对3种岩石材料的试验数据进行辨识验证,给出初始损伤系数的约束范围,对比3种岩石材料的试验曲线和理论曲线,证明本文模型的合理性和适用性。     

地铁深基坑施工扰动下邻近管线安全评价及保护措施

为研究深基坑施工对邻近管线影响程度,判断其安全度,并提出保护措施,以厦门地铁1号线某车站深基坑为依托,考虑土体小应变、地层不均匀分布及土-管线刚度差异等特性,建立三维有限元模型,并以管线沉降的实测值与计算值进行对比,验证计算方法的合理性,在此基础上,分别研究不同材质、直径的管线在基坑开挖过程的变形及内力,对不安全的管线提出不同保护方案,通过数值模拟选择最优保护方案。研究表明:管线的变形和轴力变化受基坑施工三维时空效应的影响显著,最大变形部位与地形最大变形区域一致;以管线允许转角、最大拉力的安全控制标准值为依据,判断DN1000的混凝土给水管处于不安全状态,最后采用的保护方案为:全长管线四周进行2 m×2 m的注浆加固,同时在主要沉降段的管线两侧打入各两排预制管桩。     

基于地质与重磁数据集成的河北迁安铁矿集区三维成矿预测

河北迁安铁矿矿集区是我国典型的早前寒武纪条带状铁矿富集区和重要的铁矿石原料基地, 近年来其保有资源量不断下降, 急需开展深部资源找矿工作。基于地质与重磁数据等多源信息融合开展地质理论指导下的三维地质建模是当前深部矿产资源勘查与评价的重要途径和研究热点。本文以迁安铁矿集区为研究对象, 基于地质与重磁数据资料综合解译, 建立了1:5万迁安幅三维地质结构模型; 在此基础上, 以区域成矿理论和找矿勘查模型为指导, 总结沉积-变质型铁矿的控矿要素, 建立了综合信息定量预测模型; 进一步应用“立方体预测模型”提取成矿有利信息, 依据信息量值, 圈定了5个找矿远景区。研究表明, 重磁异常能够有效推断矿集区内断裂构造分布和含铁建造, 为区域性三维地质模型的建立提供支撑; 同时将传统的二维综合信息成矿预测方法拓展到三维空间, 预测结果为该区深部及外围找矿工作提供参考。     

地震叠前反演方法预测页岩脆性指数在南川地区的应用

页岩气的有效开发依赖水平井的压裂效果,而页岩脆性是影响页岩压裂的关键因素。通过对比分析现有的3种脆性指数计算方法,即矿物脆性指数计算法、岩石力学脆性指数计算法、基于多元回归脆性指数计算法,优选基于多元回归的脆性指数计算法计算五峰—龙马溪组(简称龙马溪组)页岩储层脆性指数。以四川盆地东部南川地区龙马溪组海相页岩气为例,利用南川地区三维地震资料叠前反演方法,获取多元回归脆性指数计算方程所需的参数,预测页岩脆性指数。结果表明,在已有钻井矿物脆性指标约束下,叠前反演法计算的脆性指数平面预测效果较好,且与实际压裂数据具有较好的一致性,能够满足南川地区页岩气勘探开发的需要。     

页岩压裂影响因素三维模型数值分析

不同影响因素对页岩水力压裂效果有不同的影响。基于三维数值计算模型介绍了水力压裂的典型过程,针对水平最小主应力、页岩的弹性模量和渗透系数对压裂的影响进行了分析。结果表明:随着水平最小主应力的增加,裂缝高度也随之增加;随着页岩的弹性模量增加,裂缝的高度随之降低;随着渗透系数的增加,裂缝高度也随之增加;随着压裂液的黏度系数提高,裂缝的高度降低。     

音频大地电磁测深在齐大山铁矿王家堡子采区深部找矿中的应用

鞍山齐大山铁矿王家堡子采区产出鞍山式沉积变质型铁矿,铁矿石多以磁铁贫矿为主,局部产出富铁矿,目前钻探工程控制标高为-600 m,采区深部的资源潜力是急待解决的问题,为此对采区进行音频大地电磁测量和研究工作。齐大山铁矿的电性变化复杂,通过先期的实验剖面确定了矿区铁矿体的3种不同电阻率特征,然后对王家堡子采区的3760线、4050线、4500线进行音频大地电磁测量、数据处理和断面反演分析。推测3760线的低阻由磁铁贫矿引起,局部高阻为假象赤铁贫矿引起;推测4050线和4500线浅部的低阻由磁铁贫矿引起,深部的高阻为假象赤铁贫矿及磁铁贫矿引起。同时预测3760线、4050线和4500线西侧深部均有低电阻率显示,反映出隐伏铁矿床的存在特征,推测在-1 000 m标高以下仍存在有隐伏的富矿体或板状磁铁贫矿。经过钻探验证,获得了预期的找矿效果。