基于贝叶斯集成学习算法的土体先期固结压力预测模型

准确评估土体的先期固结压力（PS）是岩土工程实践中的一个重要问题.采用集成学习算法（XGBoost、RF）来捕捉各个土体参数之间的关系,建立先期固结压力预测模型.使用贝叶斯优化方法来确定模型的最优参数,并通过与SVR、KNN和MLP三种非集成算法进行对比,统计分析了不同模型在相关系数R2、均方根误差RMSE和绝对平均误差MAPE三种误差指标下的表现;最后在5折交叉验证下,评估各个模型的预测精度及泛化性.结果表明基于XGBoost的预测精度最高,其RMSE及MAPE分别为20.80 kPa和18.29%;其次是RF,分别为24.532 kPa和19.15%.同时在PS作为回归变量的情况下,其特征重要性为：USS > VES > w > LL > PL.因此,在小规模数据集情况下,集成学习算法在预测精度及泛化性上要优于其他算法,且可作为岩土参数敏感性分析的有效方法.     

优化神经网络下阿富汗东北高原寒旱区滑坡危险性评价

阿富汗东北部是典型的高原寒旱地区,滑坡灾害发育,除受地形地貌、地质构造、人类活动等因素影响外,还由积雪覆盖、冰雪消融等方面控制;为研究高原寒旱地区滑坡危险性,在遥感解译基础数据上,考虑高原寒旱地区积雪覆盖和冰川活动对滑坡发育的影响,引入积雪覆盖度和消融水当量两个评价指标,基于证据权‒全连接神经网络模型建立滑坡易发性评价模型,以度日模型、SCS-CN模型建立滑坡危险性评价体系,并根据混淆矩阵对评价模型进行检验;危险性评价结果表明极高危险性区域占全区10.46%,分布灾害面积占比82.71%,主要分布在努尔斯坦省东部库纳尔‒奇特拉尔河段、巴达赫尚省除瓦罕走廊段的中东部高山区和帕尔万省赫尔曼德河段;高危险性区域占全区14.83%,分布灾害面积占比12.11%,主要分布在巴达赫尚省东部区域、努尔斯坦省和帕尔万省西部.检验结果及统计结果均表明结合证据权法取负样本对神经网络精度提升显著;研究成果为阿富汗滑坡灾害早期预警与工程防治提供科学依据.     

机器学习在滑坡智能防灾减灾中的应用与发展趋势

滑坡灾害易发频发、点多面广、隐蔽性强、危害严重.开展“天‒空‒地‒深”观测一体化的滑坡早期识别、易发性评价及预测预报,对于保障人民生命和财产安全,推进滑坡灾害防治能力现代化具有重要意义.目前,依靠人工解译的滑坡识别耗时耗力,采用启发式模型的滑坡易发性评价不能较好地探明环境因子之间的非线性关系,基于传统监测数据的滑坡预测预报精度较低.机器学习算法凭借其强大的非线性处理能力及鲁棒性等优势,逐渐广泛应用于滑坡智能防灾减灾中.基于此,本研究系统阐述了机器学习在滑坡灾害早期识别、易发性评价及预测预报等方面的具体应用,综述了多种机器学习算法在上述3个领域中运用的优劣,最终对机器学习在滑坡灾害中未来的发展趋势进行了展望.     

板内小位移走滑断裂特征解析：以塔里木、四川及鄂尔多斯盆地为例

板内小位移走滑断裂在全球广泛发育,对沉积盆地油气运聚成藏和差异富集具有重要控制作用.在对我国中西部三大含油气盆地内部小位移走滑断裂几何学特征对比分析基础上,揭示了塔里木、四川及鄂尔多斯盆地小位移走滑断裂平剖面特征和走滑构造样式的共性及差异性,进而结合区域动力背景分析了上述三大叠合盆地内部小位移走滑断裂的成因演化.研究表明：（1）我国中西部塔里木、四川和鄂尔多斯盆地小位移走滑断裂十分发育,塔里木盆地主要发育于盆地中北部地区及巴楚隆起、四川盆地主要发育于盆地腹部地区、鄂尔多斯盆地主要发育于南部地区和北部杭锦旗地区;（2）三大盆地走滑断裂线形特征明显,但平面展布具有很大差异,塔里木盆地中北部可划分出5个特征迥异的走滑断裂发育区、四川盆地腹部走滑断裂呈不规则网状、鄂尔多斯盆地泾河地区走滑断裂主要呈北东东向、局部呈北西向.（3）三大盆地走滑断裂剖面均呈高陡产状,均发育纯走滑、张扭、压扭及叠加/反转等走滑构造,其中塔里木盆地花状和直立状走滑断裂均比较普遍;四川盆地腹部走滑断裂多为直立状,花状相对偏少;鄂尔多斯盆地泾河地区走滑断裂多呈复合花状或“花上花”特征且走滑反转特征典型.（4）塔里木、四川及鄂尔多斯盆地小位移走滑断裂都经历了从加里东期-喜山期的多个构造旋回和多期继承、叠加及改造过程,三大盆地内的走滑断裂形成期大致相同,为加里东中期,但终止期具有差异,塔里木盆地塔中地区为海西晚期、塔北为喜山早期,四川盆地为印支早期,鄂尔多斯盆地为喜山期.     

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.     

强震山区地震诱发滑坡发育规律与易发性评估

强震山区地形陡峭,植被茂盛,使同震滑坡“点多面广”,难以探测,为灾害防控带来困难.滑坡易发性评估能够预测灾害空间分布.但传统评估方法存在数据源有限、数据量化标准不一等问题,难以获取准确的易发性评价结果及难以掌握复杂孕灾环境下滑坡发育特征.鉴于此,通过多源监测数据、空间分析和深度学习方法,分析同震滑坡的发育规律,探究滑坡的地震响应机制,并进行滑坡易发性区划.结果表明：地震通过影响地形地貌的应力场及岩土体结构对地震波的地震响应的作用,使同震滑坡表现不同形式的发灾效应（如锁固段效应、微地形效应和地层倾向效应等）;采用基于卷积神经网络（CNN）和深度神经网络（DNN）的深度学习模型取得了良好的易发性评价结果（AUC值分别为0.901和0.865）,CNN模型的预测性能优于DNN模型.两模型精度都较高,均能较为准确识别潜在的滑坡区域;极高和高滑坡易发性区域广泛分布于丹祖沟等13条沟道中,这些沟道在暴雨下更容易发生泥石流.     

边坡勘察钻孔信息价值评价及优化布置方法

为了解决现有边坡勘察试验钻孔布置的优化方法概念复杂、计算量大,需要预先定量估计边坡失稳损失,在实际应用中不方便的问题,利用边坡响应面机器学习模型提出了一种边坡勘察方案的信息价值量化指标,进而给出了边坡钻孔布置方案优化方法.利用边坡部分特征响应面模型建立了安全系数与勘察数据之间的关系.利用随机模拟样本即可实现对边坡勘察钻孔方案的信息价值量化指标计算,分析不同勘察方案时不需要额外重复计算安全系数,大幅提高了分析效率.基于提出的方法,对不排水边坡案例进行了分析,分析结果与文献中相似,算法复杂度和计算量大幅降低.本方法可以快速评价和对比边坡勘察方案的信息价值,进而实现钻孔布置方案优化,具有概念清晰、算法简单、计算方便的特点,计算量也相比传统方法大幅降低,易于工程勘察设计人员接受和采用.     

面向灾害应急响应的地质灾害链知识图谱构建方法

知识图谱是形式化描述实体及其相互关系的知识系统,其在应急救灾、时空预测决策等方面发挥着重要的作用.灾害应急领域面临数据骤增而应急关键知识匮乏问题,由此从灾害链角度分析地质灾害发展过程中关联的诸多要素,提出了一种自顶向下和自底向上结合的地质灾害链知识图谱构建方法.首先,基于灾害链角度对地质灾害间复杂形成机理及成链规律进行分析,在已有地质灾害知识基础上,基于自顶向下方法建立了统一的用于信息抽取的地质灾害链本体语义表达框架,包括描述地质灾害知识体系的地质灾害事件本体、承载地质灾害发生的地质环境本体、受地质灾害作用下的地理对象本体及地质灾害在灾前、灾中和灾后时空过程中对应的应急处置方法本体;其次,结合自底向上方法构建数据层,通过知识融合、知识存储对概念、实例与属性等要素及其关联关系进行识别;最后以汶川地震为例并对知识图谱进行可视化表达.结果表明,本方法能有效地对四类要素及其关系进行识别,实现了数据-信息-知识的转换,为地质灾害领域的知识图谱构建提供技术参考.     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组沉积环境恢复与源储配置关系

碳酸盐岩-膏盐岩组合蕴含了全球46%的碳酸盐岩油气储量,是重要的油气富集层位. 鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组发育大套厚层碳酸盐岩-膏盐岩混合沉积,目前在盐上已发现了近万亿方探明储量. 盐下和盐间有无勘探潜力？对该沉积体系的古环境恢复是关键. 通过对盆内T112井400 m系统取芯进行描述,结合薄片鉴定、微量元素、稀土元素、碳、氧、锶同位素、岩石组分等分析,对马家沟组碳酸盐岩-膏盐岩沉积体系的沉积环境进行了恢复. 根据海平面升降和水体氧化程度的变化,该体系可以划分为4个亚环境,分别是缺氧段、次氧化段、氧化段和硫化段. 随着氧化程度加剧,U、Mo等微量元素含量降低,碳氧锶同位素逐渐正偏,但由于硫化段导致含氧量急剧降低,U、Mo和碳氧锶同位素急剧升高,并呈现随海平面频繁振荡分布. 基于古环境与TOC和孔隙度的对比分析,硫化段和缺氧段是最有利的烃源岩发育层段,强烈蒸发作用导致水体分层及硫化,使有机质得到有效保存. 氧化段和次氧化段是储层发育的有利层段,台内局部隆起沉积的丘滩体频繁暴露遭遇准同生溶蚀作用,发育大量溶蚀孔隙,经白云石化以后得到有效保存. 硫化段的烃源岩与氧化段的白云岩储层纵向上呈层状频繁交互,平面上呈指状交叉,构成良好的源储配置关系. 乌审旗隆起带上发育的立体型储集层网络是鄂尔多斯盆地奥陶系盐下勘探的有利区带.     

库车坳陷博孜X区块超深储层有效裂缝分布规律及对天然气产能的影响

为明确库车坳陷超深致密砂岩储层有效裂缝分布特征,基于古应力产生裂缝、现今应力影响裂缝有效性的原理,根据岩心资料和成像测井数据查明裂缝力学性质并拾取裂缝参数,通过构造恢复反演等效古应力、有限元方法预测现今应力场,并结合DFN离散裂缝网格建模,对库车坳陷克拉苏构造带博孜X区块超深致密砂岩储层裂缝进行预测.结果表明,博孜X气藏构造裂缝以未充填‒半充填的高角度剪切缝为主,局部发育小规模的张性裂缝,大多数裂缝形成于喜马拉雅晚期的快速强烈挤压作用;博孜地区地应力场从白垩纪到新近纪,随着北部力源传导的持续往南推进,应力高值呈现由北向南迁移的特点;博孜X气藏构造裂缝发育分布的非均质性极强,在北东部位的X104井区发育程度高,在南西部位的X103井区周围密度低,现今地应力对裂缝有效性影响显著,进而影响气井产能.博孜X区块裂缝形成受断层和褶皱共同控制,单从构造特征难以准确预测裂缝分布,而通过地质力学原理和方法预测裂缝具有较好的吻合度.在超深层储层,不能只通过孔隙度、储层厚度等因素来评价并预测气井产能的高低.