基于Logistic回归与随机森林的和龙市地质灾害易发性评价

为了科学地进行地质灾害易发性分析,基于和龙市地质灾害调查与区划,结合地质灾害分布规律和影响因素,综合考虑地形、地质、气象水文、土壤植被和人类工程活动5个因素,结合GIS技术与方法,提取高程、坡度、坡向、曲率、岩性、与断层距离、降雨量、与水系距离、NDVI(归一化植被指数)、土壤质地、水力侵蚀、人口密度、与道路距离等13个致灾因子,利用Logistic回归与随机森林模型进行地质灾害易发性评价,获得了区域地质灾害易发性分区图。其中,随机森林模型的结果表明：极低易发区面积占比最高,达56.98%,多位于研究区南部,高、极高易发区面积占比共12.89%,位于中部与东北部,该区是地质灾害预防和管理的关键区域;NDVI、高程、人口密度和降雨量等是灾害发育主要影响因素,累积贡献率为58.12%。Logistic回归和随机森林模型的ROC(受试者工作特征)曲线、已有灾害密度统计等验证结果均表明易发性分析和分区与实际灾害分布情况吻合度高,其AUC(ROC曲线下面积)值分别为0.856和0.907,说明两种方法均可实现有效预测,均具有较好的适用性,而随机森林模型表现出更高的准确性与稳定性,预测性能优于Lo...     

暴雨作用下排土场平台–边坡系统土壤侵蚀过程模拟研究

为了探究冻融循环作用对土体结构和力学性质的影响机理,以内蒙古元宝山露天煤矿内排土场典型黏土为研究对象,采用室内冻融循环试验和MatDEM数值模拟,进行土体内部温度场、水分场和应力场的模拟分析。结果表明：排土场土料经过冻融循环后发生冻缩现象;低围压时应力−应变曲线呈现应变软化型,发生剪切破坏,围压升高后向应变硬化型转变,发生剪胀破坏;抗剪强度的劣化受前3次冻融作用的影响最为显著,在第3次达到最低值;温度的传递过程可划分为温度快速下降、缓慢相变过程、继续降温、温度稳定4个阶段;水分运移主要在温度传递的前2个阶段发生,且第二阶段的水分运移量居多;颗粒受冻融作用后整体半径缩小、分散性增大;温度和水分运移引起的颗粒胀缩、冰−水相变、冷生结构的形成等,导致颗粒的大小、位置、连接状态和颗粒间的应力等反复变化,共同驱动土体产生不可逆的结构性损伤,进而造成强度劣化。水分运移不仅为冷生构造的生长提供水源条件,还产生溶蚀、冲刷破坏,与水的相变共同成为冻融循环作用导致土体发生结构调整和应力场变化的主要原因。通过离散元法模拟冻融循环,有助于了解土体内部的力学特征和强度劣化机理,为冻区露天煤矿内排土场边坡及其他工程建设的稳定性研究提供参考。

     

基于熵值法和突变级数法的泥石流易损度评价

泥石流易损度（危害性）评价是泥石流风险评估的重要组成部分.结合熵值法和突变理论的泥石流易损度评价方法,采用客观的熵值法判断指标间相对重要程度,利用突变级数法计算突变级数值进行评价,方法理论基础牢固且避免了确定指标权重值的弊端.以吉林省和龙市地质灾害调查与区划中的10条泥石流易损度评价实例进行验证,结果表明：数据获取、标准化和评价过程简便,易损度等级以轻度和中度为主的评价结果符合实际情况,该方法经过完善指标体系后可更加合理地应用于实际工作中.因此,基于熵值法和突变理论的泥石流易损度评价方法是可行的、可靠的.     

基于熵值法和突变级数法的泥石流易损度评价

泥石流易损度（危害性）评价是泥石流风险评估的重要组成部分.结合熵值法和突变理论的泥石流易损度评价方法，采用客观的熵值法判断指标间相对重要程度，利用突变级数法计算突变级数值进行评价，方法理论基础牢固且避免了确定指标权重值的弊端.以吉林省和龙市地质灾害调查与区划中的10条泥石流易损度评价实例进行验证，结果表明：数据获取、标准化和评价过程简便，易损度等级以轻度和中度为主的评价结果符合实际情况，该方法经过完善指标体系后可更加合理地应用于实际工作中.因此，基于熵值法和突变理论的泥石流易损度评价方法是可行的、可靠的.     

基于改进遗传算法的Holt-Winters模型在采空沉陷预测中的应用

针对遗传算法存在的缺陷,提出了用小生境方法改进遗传算法。为了提高采空沉陷预测精度,借助Holt-Winters模型的预测功能,应用改进遗传算法求解和优化Holt-Winters模型组合参数,形成了改进遗传算法-Holt-Winters模型组合算法。将组合算法应用于长平高速公路采空区路段沉陷预测,计算表明：改进遗传算法弥补了传统遗传算法易早熟、局部寻优能力弱的缺陷;改进遗传算法-Holt-Winters模型组合算法克服了按梯度试算法搜索质量差和精度不高的缺点,输出稳定性好,预测结果相对误差在2%以内,预测精度显著提高;在采空沉陷中长期预测的相对误差小于0.79%,该算法可用于中长期采空沉陷预测。     

基于CNN神经网络的煤层底板突水预测

为了提高煤层底板突水预测的准确性,建立了基于卷积神经网络的煤层底板突水预测模型。通过综合分析,确定了15个影响煤层底板突水的因素,将这些影响因素进行拼接组合,运用建立的深度计算结构模型对影响因素及其相互联系进行特征提取。用已知的115组数据对模型进行学习训练,并进行了预测。为验证模型的准确性,利用相同的数据对BP神经网络模型和LeNet-5模型进行训练,将建立的模型与BP神经网络模型和LeNet-5模型进行对比。结果表明:该模型通过加深模型的计算深度,综合考虑了影响底板突水因素间的相互联系,提高了突水预测准确性。基于卷积神经网络构建的模型可以对煤层底板突水进行预测,并且准确率相对较高。     

山东废弃石灰岩矿山地质环境特征与治理恢复探索

通过对历史上长期不合理露天开采的山东废弃石灰岩矿山的调查研究,发现石灰岩矿山广泛分布于鲁西地区、鲁中南区,生态环境破坏较严重.采石弃渣多形成"裙"状弃渣坡、"帐"状弃渣堆及高陡型弃渣坡,基岩裸露且裂隙发育,在集中降雨条件下极易引发泥石流、崩塌等地质灾害.结合济南章丘市某废弃石灰岩矿山复绿项目的工程实践,总结出以工程措施为主,兼顾生态恢复的地质环境综合治理恢复经验,具有一定的推广价值.     

基于可靠度的边坡稳定性影响因素

基于可靠度理论,用Janbu Simplified法、Ordinary法、Spencer法、Morgenstern-Price法和BishopSimplified法5种极限平衡方法对集安市某金矿矿区设计尾矿坝边坡可靠性做了分析,综合考虑影响计算边坡可靠性的各个因素,设计了蒙特卡洛法模拟次数分别为500、1 000、2 500、5 000、10 000和20 000等6种计算工况,岩土参数的概率分布函数为对数正态分布、正态分布、贝塔分布、三角形分布、均匀分布和指数分布6种情况,岩土参数的相关系数为-1.0～1.0按0.1等幅变化的21种情况,水平地震加速度为0～0.1 g按0.02 g等幅递增加载的5种情况,降雨量从10 mm/d到50 mm/d,5 mm/d等幅变化的9种情况。研究发现:参数服从不同概率分布函数下,在各个计算方法下得到的安全系数和破坏概率均具有显著的差异;岩土参数间的相关性对安全系数的影响较小,但对破坏概率的计算会产生较大的误差;地震加速度对计算结果的影响较大;随着降雨量的增大,安全系数曲线迅速降低,呈近线性递减,而破坏概率曲线先平缓后陡升,呈非线性关系。     

改进脆弱性指数法在煤矿底板突水评价中的应用

针对传统的AHP型脆弱性指数法在权重确定方面的不足,采用熵权法对其改进,将熵权法计算的客观权重与AHP法计算的主观权重进行加权平均,综合确定各主控因素诱发突水的权重比例。在综合分析长平煤矿水文地质资料的基础上,应用GIS建立主控因素专题图并进行归一化处理,运用基于GIS的改进AHP型脆弱性指数法确定各主控因素权重,建立井田西部3号煤底板奥灰突水危险性评价模型。利用自然间断点分级法确定了分区阈值,将研究区按突水危险性的相对大小分为5个区域。评价结果符合实际,对煤矿安全生产具有重要的现实意义。     

基于改进型拉开档次法的泥石流危险度评价实例

泥石流危险度评价是泥石流研究的热点和难点问题。运用极大不相关法剔除泥石流危险度评价中提供信息重叠过多的因子,并应用主观赋权的序关系分析法（G1法）对客观赋权的拉开档次法进行改进,从而获得了一种新的泥石流危险度评价方法。以吉林省和龙市地质灾害调查与区划中的10条泥石流危险度评价实例进行验证并与传统方法对比,结果表明：该方法操作简便,其中4条处于分级点附近的泥石流危险度比传统方法高出一个等级,改进型拉开档次法能体现出传统评价方法中同级别泥石流危险度的差异性,评价结果与实际情况吻合得更好。结论虽然偏于安全,但能为有针对地开展泥石流灾害防治工作提供更科学的指导,可为泥石流危险度评价提供一种新的评价方法。