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岩体结构面密度是结构面三维网络模拟的基本参数,一般是在现场通过测窗法人工记录、统计计算得到,效率较低,易出错。为此,提出了一种可以由计算机完成结构面面密度统计估算的数字化方法。该方法主要包括三个步骤:建立结构面迹线及露头面三维数字模型(简称迹线三维模型);自动布置数字化矩形及圆形测窗;基于数字化测窗自动计算结构面面密度。将其应用于甘肃北山调查区域,验证了Mauldon估算理论的准确性,发现以双参数负指数分布函数拟合面密度分布一般具有良好的效果。实践证明,该数字化统计方法可高效准确地完成大量结构面面密度的统计工作,有很好的应用前景。 相似文献
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《岩土力学》2017,(Z1):219-224
同一期地质运动中岩体所产生的结构面间距一般认为服从负指数分布。目前方法多根据产状单一因素进行分组,分组完成后同一组结构面的间距分布可能非常不规则,针对该问题,结合目前结构面采集到的数据质量高且具有空间位置等特点,提出一种新的双因素分组方法 (a new double-factor clustering method,NDCM)。分组时可综合考虑结构面产状与间距信息,该方法分组初值由模糊K均值法(fuzzy K-means)获取,通过调整隶属度较低的结构面分组编码达到修正结构面间距,使其满足负指数分布的目的。为获得NDCM的分组精度,进行了数值模型计算,该模型中结构面分组情况已知,利用模糊K均值法和NDCM法分别对此模型进行结构面分组。对比结果表明,NDCM法分组精度明显优于模糊K均值分组方法;重叠率越高组数越多这种优势越明显;相比于模糊K均值法,NDCM分组精度平均可以提升0.06左右。 相似文献
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基于Copula函数的基桩荷载-位移双曲线概率分析 总被引：2，自引：0，他引：2
提出了基于Copula函数的基桩荷载-位移双曲线概率分析方法。首先将基桩标准化荷载-位移双曲线模型不确定性转化为双曲线参数不确定性,然后在Copula理论框架下建立了双曲线参数的联合分布函数。最后以钻孔现浇灌注桩试验数据为例证明了所提方法的有效性,并进行了基桩正常使用极限状态可靠度分析。结果表明：Copula函数是构造基桩标准化荷载-位移双曲线参数联合分布函数一种有效的方法,它能够更加准确地实现基桩荷载-位移双曲线的随机模拟,从而得到更为合理的可靠度结果。钻孔现浇灌注桩双曲线模型中两个参数间具有较强的负相关关系,忽略了这种负相关性将会高估基桩的失效概率。此外,常用的Gaussian Copula函数并不是拟合双曲线模型中两个参数间相关结构最优的Copula函数,采用Gaussian Copula函数将会明显低估基桩的失效概率。 相似文献
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基于组合核函数的高斯过程边坡角智能设计 总被引：2，自引：0，他引：2
高斯过程(GP)是近年来发展迅速的一种全新学习机。与支持向量机(SVM)相比,该方法有着容易实现、超参数可自适应获取及预测输出具有概率意义等优点。结合边坡工程中的边坡角设计,编写了在多种因素影响下边坡角设计的GP程序,为克服单一核函数预测精度和网络泛化能力差的缺点,采用单一核函数相加作为GP的组合核函数,将自动关联性测定参数（ARD）引入其中,建立了关于超参数的GP回归网络模型,使用共轭梯度下降算法导出最优超参数,用ARD超参数进行输入属性相关性分析和特征选取,并以此网络对测试样本进行学习预测,结合支持向量回归方法给出了在回归问题上的应用和对比分析。结果表明：在边坡角智能设计应用中,采用组合核函数的GPR网络ARD参数具有明确的物理意义,预测回归性能优于SVM,且预测输出的概率解释能更好的体现预测值的代表性,为边坡角设计开辟新径。 相似文献
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基于国内103个水利水电工程1 174组岩基抗剪强度试验数据,采用Copula函数研究岩基抗剪强度参数联合分布模型,探讨水利水电工程中岩基抗剪强度参数联合分布模型构建方法。利用最小二乘法求出岩基抗剪强度参数试验数据的相关统计参数,基于AIC准则识别出岩基抗剪强度参数边缘分布。选择4种Copula函数构造岩基抗剪强度参数二维分布模型,探讨了基于Copula函数的岩基抗剪强度参数二维分布模型的优越性。结果表明：水利水电工程岩基抗剪强度参数存在明显的统计负相关性。Copula方法能够构造具有任意边缘分布和任意相关结构的岩基抗剪强度参数联合分布模型,它为构造抗剪强度参数联合分布模型提供了一种简便的工具。已知岩基抗剪强度参数的边缘分布函数和相关系数不能唯一确定岩基抗剪强度参数的联合概率分布模型,在抗剪强度参数边缘分布函数和相关系数完全相同的前提下,不同Copula函数建立的抗剪强度参数联合概率分布模型差异显著。与常用的抗剪强度参数二维正态分布模型相比,基于Copula函数的抗剪强度参数二维分布模型具有较强的灵活性,它能更好地拟合原始观测数据。水利水电工程中惯用小值平均法确定标准值,当摩擦系数取较小值时,不同Copula函数构造的黏聚力的条件累积分布函数差异显著,这将对抗剪强度参数标准值的选取以及相应的设计方案具有明显的影响。 相似文献
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目前针对模型结构不确定性的研究方法主要为贝叶斯模型平均方法,而该方法受到模型权重计算困难等影响,应用受限。基于数据驱动的模型结构误差统计学习方法最近得到关注。研究采用高斯过程回归方法对地下水模型结构误差进行统计模拟,并将DREAMzs算法与高斯过程回归相结合,对地下水模型和统计模型的参数同时进行识别。基于此方法,分别以理想岩溶裂隙海水入侵过程和溶质运移柱体实验为例,进行地下水数值模拟及预测结果的不确定性分析。相对于不考虑模型结构误差条件的不确定性分析,结果表明,考虑结构误差之后,能够明显减少参数识别过程中的参数补偿影响,且能显著提高模型的预测性能。因此,基于高斯过程回归的模型结构不确定性分析可以一定程度控制地下水数值模拟的不确定性,提高模型预测可靠性。 相似文献
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外壁恒温条件下冻结管壁热流密度变化规律数值计算研究 总被引：5，自引：0，他引：5
应用相似理论将冻结温度场方程和参数无量纲化,然后建立无量纲的数值计算模型,研究了在外表面恒温情况下冻结管壁的无量纲热流密度与各无量纲影响参数间的关系.结果表明:无量纲热流密度随未冻土与冻土的导热系数之比线性增加,与冻土与未冻土的容积比热之比成线性关系,随无量纲结冰潜热线性增长,与无量纲盐水温度成线性关系;可表示为无量纲时间的负三分之一次方的线性函数.最后对167706次数值计算结果进行了回归分析,得到具有较高精度的回归计算公式. 相似文献
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不连续间距对岩体性质具有十分重要的意义。基于无限长测量线得到的岩体不连续间距的负幂指数分布是最重要的一种概率分布密度, 为纠正因用有限长测量线而带来的不连续间距的分布误差, 本文提出了一个封闭形式的修正函数。结果表明, 该法可显著减少不连续间距的相对误差, 从而可以采用较短的测量线来测量岩体的不连续间距。 相似文献
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Statistical analysis of some main geomechanical formulations evaluated with the Kaniadakis exponential law 总被引：1，自引：1，他引：0
Pierpaolo Oreste 《Geomechanics and Geoengineering》2018,13(2):139-145
The following paper reviews four well-known geomechanical equations, i.e. the elastic modulus of the rock mass as function of the Rock Mass Rating (RMR) system, the relation between Rock Quality Designation (RQD) and spacing distribution of the natural discontinuities in the rock mass, the distribution of the discontinuity spacing along a straight line for a rock mass and the intact rock strength in function of the specimen diameter by using a power-law flat tails equation based on the theory of Kaniadakis. The results show that by using novel formulations, the experimental data are better approximated by the power-law flat tails statistical approach, which shows a trend similar to ordinary exponential for a certain part of the interval of variability of x; the tails, however, follow the power law for extreme values of x. It was, therefore, possible to obtain new formulations able to better represent some fundamental aspects of geomechanics. 相似文献
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天然岩体中常含有多组相互交叉的贯通节理,它们的存在极大地削弱了岩体的力学性质。为了研究含两组交叉贯通节理岩体的强度及破坏特征,基于弹塑性数值流形方法,对不同应力状态下,节理倾角和节理间距不同的岩体压缩试验进行数值模拟。结果表明：岩体强度随节理倾角的变化曲线呈现出多波峰、多波谷特点,岩体强度随节理间距变化曲线符合负指数函数形式。根据节理状态,两组节理岩体的破坏模式可以分为3种：岩块破坏、沿一组节理滑移和沿两组节理滑移。两组节理均会影响岩体强度,一组起主要作用,另一组起次要作用,并且节理组之间存在相互影响。通过对数值计算结果进行回归分析,基于一组节理岩体强度预测模型,量化节理组之间的相互影响,提出适用于含两组交叉贯通节理岩体的强度预测模型。模型形式简单,使用方便,可为实际工程中正确评估岩体强度提供指导性意见。 相似文献
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Qingfa Chen Tingchang Yin Wenjing Niu Wenshi Zheng Junguang Liu 《Arabian Journal of Geosciences》2018,11(11):286
The determination of representative elementary volume (REV) is critical for mechanical model establishment and the determination of rock mass mechanical properties. Therefore, in this study, the REV range, existence, determinate parameter, and category were discussed. The blockiness level of the rock mass (Bz) was defined as the new index to determine the geometrical rock mass REV. Then, a great variety of multiscale three-dimensional fractured network models with different discontinuity persistences and spacings were developed. Finally, the Bz values of all models were measured, and the geometrical REVs were determined, the correlation between the geometrical REVs and rock mass discontinuity properties were assessed, and size validations of geometrical REVs were performed. In this study, it is shown that the REV is approximately 20–50 times that of the discontinuity spacing when the discontinuity spacing is classified as having extremely close to close spacing and is between approximately 0.3 and 4.0 times the discontinuity diameter when discontinuity spacing is in the range from moderate to extremely wide spacing. Further, there is a fourth-order nonlinear correlation between the geometrical REV and the ratio of the discontinuity diameter to discontinuity spacing. Meanwhile, the validation results confirm that the geometrical REV is slightly less than the sizes at which the elastic moduli tend to plateau, and the rationality of the geometrical REV of a rock mass based on Bz is thus supported from another perspective. 相似文献
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考虑节理质量对应力波传播的影响,运用波的位移位函数推导了谐波在厚黏弹性节理的透、反射系数计算公式,采用波形相关系数描述子波穿过黏弹性节理的波形变化,讨论具有一定厚度的黏弹性节理简化位移不连续模型的适用条件。设厚黏弹性节理模型和位移不连续模型的透射波波形相关系数为0.9时对应的节理厚度为临界厚度,岩体与节理的阻抗比对临界厚度的影响很小;临界厚度随子波中心频率增大呈负指数减小,入射角越大,临界厚度随中心频率减小得越慢。试验数据分析表明：当节理厚度为0.03 m时,采用位移不连续模型和厚黏弹性模型计算得到的节理力学参数非常接近,随节理厚度和子波中心频率增加,运用位移不连续模型的计算结果偏差越大,试验结果与理论分析是一致的。 相似文献
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Summary The block sizes in a rock mass play an important role in many rock engineering projects and therefore the assessment of in-situ
block size distribution (IBSD) has been an increasing pursuit of researchers in mining, quarrying and highway cutting operations.
This paper discusses further developments in the assessment of IBSD which build upon a broadly accessible approach for engineers
published previously by the Geomaterials Unit. The original research provided look-up tables appropriate for field data, with
theoretical joint set spacing distributions and an assumption that discontinuities extend indefinitely. The developments reported
in the paper include: the prediction of IBSD with special reference to discontinuity sets with fractal spacing distributions;
the influence of impersistence of discontinuities on the prediction of IBSD; and the use of grey correlation analysis when
selecting a closely fitting theoretical distribution for discontinuity spacing data. Various approaches to IBSD assessment
are discussed. 相似文献
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为研究高温岩体储留层注水过程中缝网间距对储留层岩体温度的影响规律,建立了考虑热对流和热传导效应的热流固耦合力学模型。以水平井多簇缝网地热开发为例,将缝网及其周围岩体简化为等效的多孔介质,利用ABAQUS二次开发功能实现了流固耦合和热对流耦合。模拟结果表明：储留层岩体温度的变化按注水持续时间分为3个阶段：初温保持阶段,该阶段储留层岩体温度保持原始温度,缝网间距的不同对储留层岩体整体温度无影响;快速降温阶段,该阶段储留层岩体温度下降随注水时间呈现负指数变化规律,缝网间距与储留层岩体温度呈正相关关系;温度缓慢下降平稳阶段,该阶段初期缝网间距与储留层岩体温度的关系和快速降温阶段一致,但后期缝网间距与储留层岩体温度呈负相关关系。空间上,在岩体温度高的区域,缝网间距越小,岩体温度变化梯度越大;在岩体温度较低的区域,缝网间距越小,岩体温度变化梯度越小。 相似文献
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本文针对结构面间距最常见的两种分布形式－－负指数分布和对数正态分布，探讨了岩石质量指标（RQD）的Monte-Carlo模拟方法，首和无根据结构面间距分布密度函数产和一包含50万个随机结构面并按生成顺序排列的模拟真实岩体的总测线，然后为了和实际 钻探时以2米测线计算RQD相一致，在总测线上按均匀分布形式随机抽取大于等于2米的局部测线共5万个计算RQD单值，并进一步统计得出所有RQD的平均值，RQD累积分布曲及岩石质量描述图，对于自然界大部分岩体，可根据结构面间距统计参数，直接在本文得出的一系列岩石质量图上定出RQD平均值，岩石质量百分比（RQP）及岩石质量风险（RQR）。 相似文献
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结构面对工程岩体的强度及其稳定性起着关键作用。在工程选址时常会首先考虑花岗岩作为其地基或围岩,而钻孔揭露的是目标深度岩体最直接的数据。以广东深圳的大亚湾花岗岩体为例,结合地质背景,研究钻孔方向上结构面的分布规律。钻孔方向上花岗岩结构面主要为构造结构面和表生结构面。首先,对比沿钻孔方向花岗岩体中结构面与地表结构面的倾向与倾角,在同一场址区,受到同一构造作用影响,钻孔中与地表节理的产状分布类似。其次,研究沿钻孔方向结构面的间距（直接影响岩体的RQD值）,通过间距分组和回归分析,发现结构面间距与其频数具有明显的幂函数关系,且该关系式与RQD值相关。 相似文献
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基于岩体结构面分布分形维的岩体质量评价 总被引：4，自引：1，他引：3
尽管岩体结构面具有空间上的不规则性和结构网络上的复杂性,但由于它又具有自相似的特征,可以运用分形理论来对其进行研究。运用盒计维数法对某矿山巷道围岩体结构面分布的分维数进行计算,验证了岩体结构面分布的分形特征。通过对岩体结构面分布分形维值分布规律的分析发现,分形维数越大、结构面分布越密集,结构面迹线越长,岩体质量越差,表明可将岩体结构面分布的分形维作为岩体质量评价的指标。将计算所得的岩体结构面分布的分维数与按工程岩体分级标准对相应岩体分级所得的岩体质量等级进行对比,提出了一个以岩体结构面分布的分形维作为分级指标的岩体质量评价方案。 相似文献