地压灾害预测的非线性动力学分析研究
岩爆、冲击地压的定义、机制、分类及其定量预测模型
岩爆(Rock Burst):定义:岩爆是指在地下采矿或隧道工程中,由于巨大的地应力和岩石的脆性特性,导致岩体突然破裂和释放出的能量,引发的短时、高强度的岩石破碎和喷射现象。
机制:▪地应力积累:地下岩体承受着来自地壳运动的应力,随着深度的增加,这些应力积累在岩体中。
▪脆性断裂:当岩体的强度无法抵抗地应力的积累时,岩体发生脆性断裂。
▪应力释放:脆性断裂导致地下应力的突然释放,形成岩爆。
分类:1.动力学分类:分为静力型岩爆和动力型岩爆。
前者是由地应力引起的,后者是由于地震等外部动力作用引起的。
2.空间分布分类:包括岩体内岩爆和岩体周围的岩爆。
3.发生时间分类:可分为瞬时型岩爆和持续型岩爆。
冲击地压:定义:冲击地压是指在采矿工作面,地质条件复杂的情况下,由于采矿工作导致的地下岩层的冲击破碎和变形,引发的地层应力的瞬时释放。
机制:▪岩石破碎:采矿工作导致岩层破碎,释放了岩石内部的应力。
▪应力释放:破碎的岩层导致地层内的应力突然释放,形成冲击地压。
分类:1.一次性冲击地压:由于单次破碎导致的地压现象。
2.动态冲击地压:由于地层内存在动态力学过程,导致的地压变化。
定量预测模型:岩爆:▪统计学模型:利用历史数据统计分析,建立统计学模型,如逻辑回归、支持向量机等。
▪数值模拟:使用数值模拟方法,模拟岩体断裂和破碎过程,如离散元法、有限元法等。
冲击地压:▪经验公式:根据采矿实践经验,建立冲击地压的经验公式,考虑矿层深度、开采方法等因素。
▪数值模拟:运用有限元法、边界元法等数值模拟技术,模拟冲击地压的形成和演化过程。
以上模型的建立需要考虑地质条件、采矿方法、岩石力学性质等多方面因素,以提高预测的准确性。
岩爆和冲击地压的预测对于采矿工程的安全和高效进行至关重要。
冲击地压灾变动力学机理与多场耦合致灾透明解析
冲击地压灾变动力学机理与多场耦合致灾透明解析冲击地压是煤矿等地下工程中常见的地质灾害,其突发性、不可预测性和巨大破坏性给工程安全带来了严重威胁。
近年来,随着地下工程规模的不断扩大和开采深度的增加,冲击地压灾害的发生频率和破坏程度呈上升趋势,因此,深入研究冲击地压灾变动力学机理与多场耦合致灾机制,对于预防和控制冲击压灾害具有重要意义。
一、冲击地压灾变动力学机理冲击地压灾变动力学机理是指在地应力、岩石力学性质、开采条件等多种因素共同作用下,岩体内部应力场、能量场和破坏场发生演化,最终导致岩体失稳破坏的过程。
该过程涉及复杂的物理、化学和力学过程,主要包括应力积聚、能量释放和破坏传播三个阶段。
应力积聚阶段:在地下工程中,由于岩体受到自重应力、构造应力、采动应力等多种应力的作用,会在岩体内部形成应力集中区。
当应力集中区的应力超过岩体的强度极限时,岩体就会发生破坏,形成微裂纹和裂隙。
这些微裂纹和裂隙的存在为应力的进一步积聚提供了条件,使得应力集中区的范围不断扩大。
能量释放阶段:当岩体内部的应力达到一定程度时,岩体就会发生弹性变形和塑性变形,从而积聚大量的弹性能和塑性能。
当这些能量积累到一定程度时,就会以突然释放的形式表现出来,形成冲击波和震动波,对周围岩体造成破坏。
破坏传播阶段:冲击波和震动波在岩体中传播时,会对周围岩体造成扰动和破坏,使得破坏范围不断扩大。
同时,破坏产生的碎片和粉尘也会随着冲击波和震动波的传播而扩散,对周围环境造成污染和危害。
二、多场耦合致灾机制冲击地压灾变过程中,应力场、温度场、渗流场等多场之间相互作用、相互影响,形成了复杂的耦合关系。
这些耦合关系的存在使得冲击地压灾变过程更加复杂和难以预测。
应力场与温度场的耦合:在地下工程中,岩体的温度受到地温、开采活动等多种因素的影响。
当岩体受到应力作用时,会产生热量并导致温度升高。
同时,温度的升高又会影响岩体的力学性质和应力分布,从而进一步影响应力场的演化。
2015年度辽宁省科学技术奖拟授获奖项目目录.
低成本高性能DP490-DP780冷轧双相钢及超低硅热镀锌双相 鞍钢股份有限公司 钢关键技术及应用 双相钢汽车板冷轧工艺自主研发及创新 鞍钢高炉热风炉综合节能集成技术研究与应用 乙醇胺临氢氨化制乙撑胺清洁高效生产技术 低碳高效多产低凝清洁燃料关键技术开发及规模应用 蓝莓深加工关键技术研究与应用 辽宁城乡建筑低碳节能技术优化集成体系与示范 装配式建筑建造标准与应用技术研究 高技术船舶机舱虚拟训练与考评系统 大功率交流传动内燃调车机车研发与应用 金属矿床地下开采技术创新及工程应用 本钢集团有限公司 鞍钢股份有限公司 中国科学院大连化学物理研究所 中国石油化工股份有限公司抚顺石 油化工研究院 沈阳农业大学 沈阳建筑大学 沈阳建筑大学 大连海事大学 中国北车集团大连机车车辆有限公 司 鞍钢矿业集团
面向汽车、电子等行业的机器人自动化成套装备 远程智能视频监控与决策支持技术与应用 光纤复合相线及接续装置的研究与示范应用 面向装备制造业网络协同设计与制造集成关键技术及应用 数字化辽河油田建设成果与应用 金融智能物流全流程追溯运营平台研发及应用 区域性饮用水源有害元素净化技术 节能减排技术综合评价体系构建及其应用 辽河上游面污染治理技术集成与应用 冷轧酸洗废水及沉渣资源化回收系统装置 辽宁省污水综合排放标准研究与实践 高附加值金基合金靶材的制备新技术及应用 ASP中薄板坯铸机低成本生产超低碳汽车板 炼钢与连铸关 键集成技术 差厚板开发及其在汽车轻量化中的应用
中国石油集团长城钻探工程有限公 司工程技术研究院 中国石油天然气股份有限公司辽河 油田分公司 东北大学 煤科集团沈阳研究院有限公司 中国石油天然气股份有限公司辽河 油田分公司 辽宁工程技术大学 大连市血液中心 大连医科大学
动物过敏原制备、致敏规律及过敏原性鉴定的技术创新与 辽宁医学院 应用 雾化吸入γ -干扰素及基因转染改善免疫抑制宿主肺部免疫 中国人民解放军沈阳军区总医院 的研究 细胞因子及趋化因子在风湿病发病机制中的作用及靶向治 中国医科大学附属第一医院 疗的研究 神经遗传与变性疾病的基础和临床研究 糖尿病肾病遗传学发病机制及诊治的基础和临床研究 结直肠癌恶性生物学行为预警和临床应用 甲状腺乳头状癌发生及侵袭转移的基础和临床研究 胰腺癌综合诊治的临床与基础研究 基于经筋辨证的针灸治疗膝骨性关节炎的机理与临床研究 抗MRSA慢性创面感染的天然小分子化合物高通量筛选及应 用 新型双控缓释给药系统的构建及其工业化应用 糖链在肿瘤耐药性中的变化规律及其功能 干细胞神经损伤修复 基于认知神经科学的动物模型行为评价系统的平台构建与 应用 辽宁棚户区改造的探索与实践 渤海湾跨海通道建设关键技术 辽宁省集体林权制度改革的政策效果评价 中国医科大学附属盛京医院 中国医科大学附属第一医院 辽宁医学院 中国医科大学附属第一医院 大连医科大学 辽宁中医药大学 大连医科大学 沈阳药科大学 大连医科大学 大连医科大学 沈阳医学院 中共辽宁省委政策研究室 辽宁省交通科学研究院 沈阳农业大学
地震作用下斜坡动力响应及稳定性研究的开题报告
地震作用下斜坡动力响应及稳定性研究的开题报告1. 研究背景和意义地震作为一种常见的自然灾害,会对斜坡造成不可忽视的影响。
地震作用下,斜坡土体产生巨大的应变和位移,甚至形成地震液化现象,严重威胁着斜坡的稳定性和安全性。
因此,对地震作用下斜坡的动力响应及稳定性进行研究是十分必要的。
2. 研究内容和方法本文的研究内容主要包括地震作用下斜坡的动力响应和稳定性。
具体研究方法包括以下几个方面:(1)理论研究通过文献资料的调研和分析,学习和掌握地震作用下斜坡动力响应和稳定性的相关理论知识。
(2)数值模拟利用现有和自己编写的数值模拟程序,分析斜坡在地震作用下的动态变形和破坏情况,探究地震对斜坡稳定性的影响。
(3)实验研究通过小尺寸的室内试验和大型的现场模型试验,模拟地震作用下斜坡的动态响应和破坏模式,验证数值模拟结果的可靠性和准确性。
3. 研究成果和预期结果通过本文的研究,预计可以获得以下研究成果:(1)深刻理解地震作用下斜坡的动力响应和破坏机制;(2)建立符合斜坡地质条件和地震参数的数值模拟程序,准确分析斜坡的动态变形和稳定性;(3)通过小尺寸和大型试验,证实和验证数值模拟程序的可靠性;(4)探究地震对斜坡的影响规律和应对策略,提出相关防灾减灾措施。
4. 研究进度安排本文的研究进度安排如下:第一年:文献资料收集和分析,并建立数值模拟程序;第二年:小尺寸试验和数值模拟的对比分析,并编写中期报告;第三年:大型试验和数值模拟的对比分析,撰写论文并完成毕业设计。
5. 研究的难点和挑战研究地震作用下斜坡的动力响应和稳定性涉及多个学科领域,需要具备一定的理论和实践基础。
同时,斜坡的地质和地震参数十分复杂多变,模拟准确度和实验效果也存在较高的要求和挑战。
为此,需要制定科学的研究方案和合理的研究方法,加强调研和实践操作,提高研究能力和素质水平。
地震滑坡的动力学机理研究
地震滑坡的动力学机理研究
对地震滑坡动力学机理的研究已经被国内外学者所重视,因为地震滑坡动力学机理是了解、预防地震滑坡灾害的基础,尤其是2008年汶川大地震所发生的高速、巨型滑坡的形成机制打破了人们的传统认知。
1 地震滑坡动力响应机制。
要想掌握地震动力学机理,就必须要了解地震条件下斜坡动力响应规律,我们都知道地形与地震的响应是密切相关的,刘洪兵在相关文献中提出斜坡坡顶的地震动峰值加速度具有明显的放大效应而且这种放大效应随着地震余震射入角度的增大而减少。
2 地震滑坡的预测分析方法。
目前对于地震滑坡预测分析方法主要是基于地震参数的位移辨别法,建立地震滑坡预测模型,具有代表性的是拟静力法和有限动移法,拟静力法属于最早的应用与研究斜坡动力稳定性的方法,是由Terzaghi提出的,该法的应用范围比较广泛,但是其存在一定的问题;有限动移法则是当前所普遍采用的一种方法,并且经过相关专家学者的不断改进,其得到的数据参数已经较为准确。
灾害系统与灾变动力学研究方法探索
灾害系统与灾变动力学研究方法探索灾害系统是一个极其复杂的巨系统,它的发生、演化都具有相当复杂的特征,如有序化、突跳性、不可逆性、长期不可预测性以及模糊性、灰色特性等,这些特征都是传统的牛顿力学所不能描述的。
然而,耗散结构、协同、突变论、混沌理论等非线性理论和复杂性科学的出现,使得从总体上研究系统灾变的非线性动力学发生、演化过程及控制因素成为可能。
以耗散结构、协同、突变论、混沌理论的非线性理论强调了系统发生、演化的方向,亦即系统演化的不可逆性。
开放的灾害系统吸收负熵流,系统的各个组成部分之间存在非线性作用,并在涨落作用下通过自组织和突变形成新的有序的结构—耗散结构。
本文从耗散结构和自组织的角度研究整理了实际工程中的滑坡、围岩系统演化、水土流失、生物湮灭等灾变过程的发生、演化,总结了复杂性科学在煤矿安全管理中的指导作用,并介绍了耗散理论在社会经济、证券市场、气象、水文循环中的应用。
突变理论是研究系统的状态随外界控制参数连续改变而发生不连续变化的数学理论,是研究灾变系统突跳特性的重要工具。
本文介绍了尖点突变模型在系统危险性评价、预测和采矿、水利工程中灾害分析的应用,以及在隧道、地下硐室施工中防灾的指导作用;介绍了含软弱夹层岩体边坡失稳问题和建筑火灾的燕尾突变模型的应用。
针对灾害系统的模糊性和灰色特性,本文介绍了利用模糊理论和灰色预测理论,为灾害系统的分级、综合评价、聚类分析和灾害的预测等问题整理出了较系统的解决办法。
此外,灾害链理论是近几年才发展起来的灾害理论,本文介绍了基于灾害链式发生机理的防灾减灾新方法的当前有关成果。
信息熵是热力学熵的推广,是系统混乱程度的测度。
灾害系统的发生就是降维、有序化的过程,因此,用信息熵的演化来描述灾害系统的发生、演化特征是可行的。
本文在修正一些既有灾害熵表述的不足之处基础上,构造灾变信息熵基本量的特征,并提出了基于损伤张量第一不变量构造损伤信息熵的观念。
介绍了信息熵应用于系统的安全评价以及水文循环等实际问题中。
灾害系统与灾变动力学
灾害物理原理的下属原理及其内涵研究灾害系统与灾变动力学灾害系统是一个极其复杂的巨系统,它的发生、演化都具有相当复杂的特征,如有序化、突跳性、不可逆性、长期不可预测性以及模糊性、灰色特性等,这些特征都是传统的牛顿力学所不能描述的。
然而,耗散结构、协同、突变论、混沌理论等非线性理论和复杂性科学的出现,使得从总体上研究系统灾变的非线性动力学发生、演化过程及控制因素成为可能。
以耗散结构、协同、突变论、混沌理论的非线性理论强调了系统发生、演化的方向,亦即系统演化的不可逆性。
开放的灾害系统吸收负熵流,系统的各个组成部分之间存在非线性作用,并在涨落作用下通过自组织和突变形成新的有序的结构—耗散结构。
本文从耗散结构和自组织的角度研究整理了实际工程中的滑坡、围岩系统演化、水土流失、生物湮灭等灾变过程的发生、演化,总结了复杂性科学在煤矿安全管理中的指导作用,并介绍了耗散理论在社会经济、证券市场、气象、水文循环中的应用。
突变理论是研究系统的状态随外界控制参数连续改变而发生不连续变化的数学理论,是研究灾变系统突跳特性的重要工具。
本文介绍了尖点突变模型在系统危险性评价、预测和采矿、水利工程中灾害分析的应用,以及在隧道、地下硐室施工中防灾的指导作用;介绍了含软弱夹层岩体边坡失稳问题和建筑火灾的燕尾突变模型的应用。
针对灾害系统的模糊性和灰色特性,本文介绍了利用模糊理论和灰色预测理论,为灾害系统的分级、综合评价、聚类分析和灾害的预测等问题整理出了较系统的解决办法。
此外,灾害链理论是近几年才发展起来的灾害理论,本文介绍了基于灾害链式发生机理的防灾减灾新方法的当前有关成果。
信息熵是热力学熵的推广,是系统混乱程度的测度。
灾害系统的发生就是降维、有序化的过程,因此,用信息熵的演化来描述灾害系统的发生、演化特征是可行的。
本文在修正一些既有灾害熵表述的不足之处基础上,构造灾变信息熵基本量的特征,并提出了基于损伤张量第一不变量构造损伤信息熵的观念。
浅析冲击地压机理与预测方法
质实际的冲击倾向度大于所规定的极 限值。 其变化规律和煤体应力状态具有定量的关系 , 来鉴别冲击危险的一种 法。 1 4 失稳理论。 失稳理论是基于材料失稳思想来研究冲击地压的。 力 方、 学 变形 系统稳 定性 的判据 , 就是 众所 周 知的 狄里 希锐 准则 , 即取 决 于 3 _ 2 微震 与地 音法 。微震 法就 是记 录震动 发生 的 时间 , 震 中的坐 标 , 变形系统势能驻值的性质 , 也就是当系统势能有驻值时 , 对应于任何 震动释放的能量, 特别是震中的大小 , 地震力矩 , 震动发生的机理 , 震 的应变场, 势能 n的一次变分为零 , 即8  ̄ - - 0 。当势能有驻值 , 并为极 中的压力降等 , 以此为基础 , 进行冲击地压的预测。 地音法是利用地音 小值时 , 有系统势能二次变分大于零 , 系统为稳定的, 即有 8 2 I I  ̄ 。如 探头对岩层断裂引发高能量震动进行监测, , 采集岩体裂缝扩展产生的 势能的二次变分为零 , 系统为随迂平衡 , 也可以看作稳定 的, 有8 2 H= 声发射信号及局部应力场变化 , 经过数据处理分析 , 判断监测区域的 0 。如势能的二次变分小于零 , 则系统势能为极大值 , 系统为不稳定平 冲击危 险程度 。 衡, 有g 2 H < 0 。 此时, 若有扰动 , 变形系统发生失稳, 也就是说发生冲击 地压 , 这是 能量形 式 的失 稳准 则。 1 . 5 “ 三准则 ” 、 “ 三因素” 机理 。“ 三准则 ” 理论 是基于强度理论 、 能 量理论 和煤 的冲击倾 向性提出 的冲击地压机理 , 指出强度准则是 煤体 破坏准则 , 能量准则 和冲击倾 向准则 是突然破坏 准则 , 只有 当三个准则 同时满足时 ,才是产生冲击地压 的必要和充分条件 。 “ 三因素”理论是利用煤 岩地层受 力的瞬间粘滑过程来解释冲击 3 . 3 地质动力区划方法 : 地质动力区划是地质动力学的一个新分支 , 它基于板块构造学说 , 根据地形地貌的基本形态和主要特征决定于地 质构造 形 式 的原 理 , 通 过对 地 形地 貌 的分析 , 查 明 区域断 裂 的形成 与 发展 , 确定研究区域的各级断块图及断块间的相互作用方式 ; g 2用地 应力测量, 以断块图为计算模型 , 进行构造应力性评定工作 , 以便减少 或消除冲击地压对矿井生产的威胁。
水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析
水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析一、本文概述《水平地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用分析》这篇文章主要探讨了水平地震作用对桩—土—上部结构体系的影响,并详细分析了这一复杂系统在地震作用下的弹塑性动力相互作用。
本文旨在深入理解地震时桩—土—上部结构体系的动态行为,为工程实践提供理论依据和指导,以提高结构的抗震性能。
本文首先介绍了地震作用下桩—土—上部结构体系的研究背景和意义,阐述了国内外在该领域的研究现状和发展趋势。
接着,文章对桩—土—上部结构体系的弹塑性动力相互作用进行了理论分析,包括桩土相互作用、地震波的传播与散射、结构的动力响应等方面。
在理论分析的基础上,本文进行了数值模拟和实验研究。
通过建立合理的数值模型,模拟了不同地震波作用下的桩—土—上部结构体系的动态响应过程,得到了结构的地震反应特性和破坏模式。
同时,结合实验数据,验证了数值模拟的有效性,并对模拟结果进行了深入分析。
本文总结了地震作用下桩—土—上部结构弹塑性动力相互作用的研究成果,指出了现有研究的不足和未来研究方向。
文章强调了在实际工程中应考虑桩土相互作用的影响,合理设计抗震结构,以提高结构的整体抗震性能。
通过本文的研究,可以为工程师和科研人员提供有益的参考,推动桩—土—上部结构体系抗震设计方法的改进和完善,为保障人民生命财产安全和提高建筑行业的可持续发展水平做出贡献。
二、桩—土—上部结构相互作用的基本理论桩—土—上部结构的相互作用是一个复杂且关键的动力学问题,涉及到地震波传播、土壤动力学、结构动力学等多个领域。
在水平地震作用下,土壤对桩的约束和桩对土壤的支撑形成了相互作用力,这些力通过桩传递到上部结构,进而影响整个系统的动力响应。
桩—土相互作用的理论基础主要是基于土的动力学特性和桩土之间的接触关系。
土壤在地震作用下的行为受到其本身的物理特性(如密度、弹性模量、泊松比等)和动力特性(如阻尼比、剪切波速等)的影响。
最不利地震方向研究浅析
最不利地震方向研究浅析作者:陶静来源:《环球市场》2019年第16期摘要:地震的发生具有随机性,地震波传入到结构的方向不同引起的结构反应不同。
引起结构最大反应所对应的方向称为最不利地震方向,通过分析目前对最不利地震方向的研究,给实际工程提出建议,对于平面复杂的结构,其最不利地震方向往往不是结构主轴方向,在实际工程中,应考虑地震输入的方向性问题,分析最不利地震方向进行结构设计。
关键词:地震;结构结构抗震是结构设计的一项重要工作,地震的发生具有随机性,其发震时间、地点、传播方向及地震波的频谱特性都是不确定的,结构在地震作用下的反应也随着地震输入方向的不同而不同。
在这样的背景下,研究结构的最不利地震方向具有重要意义。
本文分析了目前结构领域对最不利地震方向的研究现状,为广大结构工程师提供参考意见。
地震作用的实质是不断变化的地面加速度,由于加速度具有方向性,不同方向的加速度输入会造成结构的反应的不同。
在衡量结构反应时,采取的指标多种多样,如基底剪力、层间剪力、层间位移角、层间位移比、某个构件的内力等,对于不同的地震反应指标,其对应的最不利地震方向也不尽相同,因此最不利地震方向的确定因地震反应指标不同而不同。
冯云田、李明瑞凹构抗震主轴的概念,即当地震沿两个互为垂直方向作用时,结构整体(局部)的变形能达到最大值和最小值,则称这两个方向为结构(局部)抗震主轴,其中结构变形能达到最大所对应的方向为结构(局部)抗震能力最弱的方向。
这一概念为复杂平面的结构设计提供了指导性方法,不同于一般平面规则(具有对称轴或近似对称)的结构,只需计算正交地震波的两个输入方向,复杂平面的结构其在地震作用下的最大反应(即抗震最不利方向)却不一定是在世界坐标系下的X、Y方向,更值得关注的是结构抗震主轴方向。
工程界常用的盈建科建筑结构设计软件采用了冯云田、李明瑞”]的抗震主轴的思路,用结构变形能来衡量地震反应的剧烈程度。
从软件计算首层可以看出其计算最不利地震方向的原理。
一维推广的Burridge-Knopoff地震模型混沌动力学行为研究的开题报告
一维推广的Burridge-Knopoff地震模型混沌动力学行为研究的开题报告一、研究背景和意义地震作为一种极具破坏性的自然灾害,在人类社会历史的发展中一直是一个重要的科学研究课题。
人类长期以来通过观测和统计地震发生的时间、地点、频率、规模等参数了解地震的基本特征,提出了地震预测的理论和方法。
然而,由于地震的复杂性和不确定性,地震预测的准确性一直是制约地震研究发展的一个主要障碍。
混沌动力学理论的发展给了我们研究地震动力学行为的新的视角。
将地震看作是一个高度非线性的物理系统,其行为可以通过非线性动力学模型来刻画。
Burridge-Knopoff(BK)模型是一种经典的用于研究地震动力学行为的非线性动力学模型,其最初是由Burridge和Knopoff在1973年提出的(Burridge and Knopoff, 1973)。
其模型描述了一系列简单规则的摩擦物体之间的相互作用,在参数不同的情况下,它可以表现出各种复杂的行为——包括混沌现象、自组织现象、相变等。
它的应用可以帮助我们更好地了解地震产生的机制和地震的预测,是一种非常有前景的研究方法。
二、研究目标和研究内容本项目的研究目标是探究Burridge-Knopoff地震模型的一维推广的混沌动力学行为,研究其混沌特性和空间结构的影响。
具体的研究内容包括:1.建立BK地震模型的一维推广模型,并选择合适的参数进行模拟;2.研究该模型的相空间演化规律,探究其混沌动力学机制;3.分析模型的分岔图、Lyapunov指数谱等数学特性,探索其混沌现象;4.研究模型的空间结构对其混沌动力学行为的影响,关注局域耦合和非局域耦合的差异性;5.通过对模型的研究,探讨地震的一些基本特征,例如发生频率、规模、空间分布等。
三、研究方法和技术路线本项目的研究方法主要是基于计算模拟和数值分析的方法。
具体技术路线包括:1.建立并调试一维推广的Burridge-Knopoff地震模型,并选择合适的参数和初始状态进行计算模拟;2.通过数值分析工具,如MATLAB等,研究模型的相空间演化规律,探究其混沌动力学机制;3.使用分岔图、Lyapunov指数谱等数学工具分析模型的数学特性,探索混沌现象的本质;4.通过局域耦合和非局域耦合等方式构造不同的空间结构,探究其对模型混沌动力学行为的影响;5.结合模型研究结果,分析地震的基本特征,如发生频率、规模、空间分布等。
煤矿冲击地压理论与工程应用研究的进展
1988年1月第21卷第1期重庆大学学报(自然科学版)Journal of Chongqing U niversity(N atural Science Editi on)V o1.21,№.1Jan.1998・综述・煤矿冲击地压理论与工程应用研究的进展Ξ周晓军 鲜学福(重庆大学资源及环境工程学院,重庆,400044;第一作者28岁,男,博士生) 摘 要 总结和论述了近几十年来国内外在研究煤岩体系发生冲击地压理论方面的进展,探讨了在冲击机理方面研究的趋势,并对国内外现今所采用的预测和防治措施进行了分析,展望了今后在预测预报工作和防治措施研究及实践方面的发展方向。
关键词 冲击地压;突变;分形;分叉;混沌动力学;预测预报 中国图书资料分类法分类号 TD3240 引 言煤矿冲击地压(Rockbu rst,P ressu re bum p in co llieries)是指在一定条件的高地应力作用下,井巷或回采工作面周围的煤岩体由于弹性能的瞬时释放而产生破坏的矿井动力现象,常伴随有巨大的声响、煤岩体被抛向采掘空间和气浪等现象。
它往往造成采掘空间中支护设备的破坏以及采掘空间的变形,严重时造成人员伤亡和井巷的毁坏,甚至引起地表塌陷而造成局部地震[1~4]。
1 对国内外煤矿冲击地压灾害及其理论研究现状的评述111 国内外煤矿冲击地压灾害评述煤矿冲击地压和岩爆是一个世界性的灾害现象。
从1738年英国的南史塔福煤田发生世界上第一次冲击地压以来,已有260年的历史了。
其间在世界上发生冲击地压的国家除我国外,还有英国、波兰、法国、德国、俄罗斯、乌克兰、南非、美国、日本等23个国家和地区[1,4~10]。
我国最早记录的冲击地压是1933年在抚顺胜利矿发生的。
从1933~1996年的60多年间,全国共有36个矿井累计发生过4000余次破坏性的冲击地压,造成400多人死亡,200多人受重伤,破坏巷道20km之多,其经济损失十分严重。
基于系统动力学模型的灾害风险与预警研究
基于系统动力学模型的灾害风险与预警研究灾害风险与预警是当今社会中至关重要的研究领域。
各种自然和人为因素带来的灾害给人类社会带来了极大的威胁和损失。
因此,如何准确预测灾害风险,并及时发出预警成为了保障人民安全的重要任务。
系统动力学是一种描述、分析和模拟复杂动态系统的方法。
在灾害风险与预警研究中,系统动力学模型能够帮助我们深入理解和揭示灾害发生的本质和规律。
首先,系统动力学模型可以建立起各种因素之间的相互作用关系。
在灾害风险研究中,我们需要考虑自然环境、人为活动以及其他多种因素对灾害风险的影响。
通过建立系统动力学模型,我们可以分析这些因素之间的相互作用,从而精确预测灾害风险的概率和程度。
其次,系统动力学模型允许我们模拟不同因素的变化趋势。
在灾害预警研究中,预测未来的灾害风险是至关重要的。
通过建立系统动力学模型,我们可以将历史数据和现有趋势考虑进去,模拟未来的变化趋势,并进行精确的预测。
这样,我们就能够提前采取相应的应对措施,减少灾害带来的损失。
此外,系统动力学模型还可以将不同的灾害风险因素引入到模型中进行分析。
例如,在洪水预警研究中,我们可以将降雨量、堤坝状况、地形等各种因素考虑进去,并建立相应的系统动力学模型。
通过对这些因素之间的相互作用进行模拟,我们可以更加准确地预测洪水发生的可能性和程度。
这为相关部门的决策和预警工作提供了有力的科学依据。
需要注意的是,系统动力学模型在灾害风险与预警研究中的应用也面临一些挑战和限制。
首先,系统动力学模型的建立需要收集大量的数据,并对数据进行处理和分析。
其次,模型中涉及的因素和变量需要准确定义和量化,以保证模型的可靠性和有效性。
此外,系统动力学模型往往比较复杂,需要专业知识和技术来应用和解读。
综上所述,基于系统动力学模型的灾害风险与预警研究为我们提供了一种全面、深入的分析和预测灾害风险的方法。
通过建立系统动力学模型,我们可以揭示因素间的相互作用,模拟未来的变化趋势,并将各种灾害风险因素引入模型中进行分析。
基于隐马尔科夫和BP神经网络的冲击地压预测研究
基于隐马尔科夫和BP神经网络的冲击地压预测研究【摘要】冲击地压是煤矿企业井下动力灾害之一。
随着煤层开采深度的持续增加,冲击地压发生的危险越来越大。
冲击地压危险程度的预测还是以简单的统计调查和单因素预测为主,预测模型的精度不高。
本文对隐马尔科夫和BP神经网络混合模型对冲击地压进行预测的可行性进行了研究。
该混合模型能够克服现有模型的不足,便于充分利用所有信息根据神经网络提供的观察更新冲击地压危险程度的预测。
【关键词】隐马尔科夫;BP神经网络;冲击地压0 绪论冲击地压[1]是一种常见的煤矿井下动力灾害之一,它出现在高地应力的地下采矿作业中。
冲击地压发生的原因是,由于开采或掘进等工作过程中围岩应力场发生变化,导致集聚在围岩中的弹性能突然被释放,从而导致围岩松动、抛出、塌方等一系列灾害,严重危害人身生命和财产安全[2]。
冲击地压的发生是一个复杂的非线性动力学系统,影响冲击地压的主要因素包括地质条件和技术条件,因此本文主要探讨了隐马尔科夫(HMM)和BP神经网络混合模型[3]对冲击地压预测的可行性,今后的工作是通过具体实例来进行验证。
1 模型构建隐马尔科夫(HMM)和BP神经网络混合模型(HMM-BP)是一个隐马尔科夫链和反向传播神经网络的混合模型。
将隐马尔科夫和BP神经网络的优势结合起来可以克服已有模型的不足之处。
隐马尔科夫链捕获潜在的状态之间的转移概率,而神经网络结构用来确定井下巷道参数的非线性模式,并允许巷道沿线的观测值之间的依赖关系。
使用HMM-BP模型的主要优势如下:1)状态的后验概率的计算,不仅从状态的概率分布函数估计,也用神经网络给出的观测数据及时更新,实时提供更准确的预测;2)还考虑到巷道参数观测数据之间的相互依存。
用(x0:k)代表巷道沿线冲击地压危险等级,而y1:k描述的巷道参数观察值。
一个反向传播神经网络用于测量不同坐标点的参数值。
这样,每次一个新的冲击地压等级预测是必需的,我们不需要测量巷道沿线有关参数,而利用神经网络训练模型可以得到它们。
BP的冲击地压预测分析
BP的冲击地压预测分析1冲击地压的影响因素1.1影响冲击地压的主要采矿自然因素(1)开采深度,随着开采深度增加和开采范围的扩大,冲击地压危险增加。
(2)煤层和顶底板岩石的性质和特性(3)煤层倾角护参,煤层倾角对采煤工作面的矿压显现有着较大的影响。
(4)煤层厚度及其变化,冲击危险程度与煤层厚度及其变化紧密相关。
1.2影响冲击地压的主要地质动力因素(1)地质构造条件(2)断层冲击地压发生条件(3)褶皱构造的影响(4)地质异常区域1.3开采技术对冲击地压发生的影响因素(1)煤柱和孤岛煤体(2)采空区(3)放炮(4)顶板控制(5)采掘顺序(6)采煤方法1.4冲击地压危险性等级确定这样,就可根据采矿自然、地质动力条件对冲击地压危险状态的影响因素及指数表,用公式1来确定采掘面周围采矿自然、地质动力条件对冲击地压危险状态的影响程度及确定其指数[3]。
可评价该区域冲击地压危险程度及等级,如表1所示。
2 BP神经网络预测冲击地压的设计实现2.1冲击地压演化过程的数学描述由于冲击地压的动态演化过程是一个复杂的非线性动力学系统。
因此,其演化建模2. 2神经网络的设计BP模型属于多层次的人工神经网络,又名“误差逆传播算法”。
2.2.1网络输入影响冲击地压的危险程度指标定为三个:采矿自然因素y1、地质动力因素y2和技术因素y3,上述三个一级指标又可分成若干次一级指标,所有指标共15项构成,如表3所示。
BP网络输入层节点的数目取决于数据源的维数,输出层节点数取决于对研究对象的分类。
根据对煤矿多年的动力现象的分析研究,把影响发生冲击地压的因素归纳为10类和4个等级,即无冲击、弱冲击、中等冲击和强烈冲击4类。
2.2.2模型建立輸入层和输出层节点数的个数往往是由具体问题决定的。
BP网络的输入层节点数为13,输出层节点数为2。
输出层取2个神经元,以表示冲击地压类型,即(0,0)表示无冲击地压,(0,1)表示有轻微冲击地压,(1,0)表示有中等冲击地压,(1,1)表示有强烈冲击地压。
工程地质分析原理论文 场地地质条件对地震震害效应的影响分析详解
研究生课程考核试卷(适用于课程论文、提交报告)科目:工程地质分析原理教师:姓名:学号:专业:建筑与土木工程类别:专业上课时间:考生成绩:阅卷评语:阅卷教师(签名)重庆大学研究生院制场地地质条件对地震震害效应的影响分析姓名:田麒琳学号:摘要:本文通过对地质条件的分类陈述,以及相关文献资料的综述,阐明了场地地质条件对地震震害的影响,介绍了在抗震设计中如何考虑地震场地影响的途径。
综述相关文献对地震动参数的影响的研究分析,诸如相关的经验系数和经验公式等。
最后得出了选址和灾害防治的相关对策和建议。
关键词:场地地质条件地震震害地震动参数1.绪论地震是各种自然灾害之元凶。
我国位于环太平洋地震带与地中海-喜马拉雅地震带的中间区域,西部与西南部则处于地中海-喜马拉雅地震带所经过的地段,地壳构造运动强烈,地震活动频繁,是世界上地震灾害最为严重的国家之一。
我国几乎所有的省、自治区和直辖市,在历史上都遭受过6级或者6级以上地震的袭击。
地震给人们带来巨大灾害和财产损失,人员伤亡。
因此,许多国家对地震预报都给予了很大的重视。
但是,人们也注意到,即使是成功地预报地震,地震灾害仍然会发生,若对建筑物进行有效的抗震设防,就能抗御地震的袭击,避免在大地震时,出现结构毁坏,从而减轻地震灾害并大大减少人员伤亡。
国内外地震现场调查表明,场地条件对震害有着十分明显的影响,要使工程建设真正达到减轻地震灾害之目的,选择有利的建筑场地,乃是一项根本性的减灾措施。
从目前的资料来看,较早开展场地条件对震害影响研究的学者是美国人Wood。
他对1906年美国旧金山大地震震中区附近的震害做了详细现场调查[1]1.1 国内研究现状60年代周锡元对这一领域的工作作了较全面的总结。
文献[2]是相对早期的系统阐述场地条件与地震的文章。
在对已发生的震区作调查时,使用“烈度”这个概念尽管比较方便,可是在研究场地条件对震害的影响时,只考虑“烈度”这个笼统的概念是不够的,因为这里更重要的还在于弄清场地对震害影响的原因[2]。
《第七届全国采矿学术会议论文集》征订启事
《第七届全国采矿学术会议论文集》征订启事由中国金属学会、中国有色金属学会、中国煤炭学会、中国化工学会、中国硅酸盐学会、中国黄金学会、中国地质学会、中国核学会和中国矿业联合会等联合主办,中国有色金属学会承办,中国有色金属学会采矿学术委员会、国家金属采矿工程技术研究中心和西部矿业股份等协办的〝第七届全国采矿学术会议〞已于2006 年9月在西宁郑重召开。
此次会议是继1999年〝第六届全国采矿学术会议〞召开后,我国采矿工业界的又一次盛会。
会议共收到论文280余篇,最终本着〝先进性、新颖性、有用性、前瞻性〞与综合平稳的原那么评审录选论文 203 篇,由«采矿技术»编辑部编辑出版。
论文内容涉及矿业可连续进展、采矿工艺和方法、凿岩爆破、安全环保、矿山自动化和信息化等众多领域,既有重大基础理论研究的新成果,也有科研、生产一线实践体会的科学总结,较全面地反映了近年来我国采矿业科技进步的新成果,展现了我国采矿工业近年来的兴盛和庞大进展,探讨了我国矿业可连续进展所面临的重大问题,展望了我国采矿科学和技术的进展前景。
«论文集»共 39 个印张,118 万字〔名目附后〕,每册 280 元〔含挂号邮费〕,中国有色金属学会采矿学术委员会会员单位和中国有色金属工业采矿信息网理事单位 7 折。
订阅:长沙市麓山南路 343 号«采矿技术»编辑部;邮政编码:410012;联系人:贺春莲;联系:0731-*******;Email:hcl@。
开户行:工商行长沙市左家垅分理处;账号:1901013009004682376。
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«采矿技术»编辑部2006 年 10月 28 日«第七届全国采矿学术会议论文集»名目。
逆冲断层卸载失稳机理研究
逆冲断层卸载失稳机理研究发布时间:2021-06-28T15:40:36.930Z 来源:《工程管理前沿》2021年第7卷6期作者:单儒娇[导读] 冲击地压是一种非常严重的煤矿灾害现象单儒娇大唐呼伦贝尔能源开发有限公司内蒙古锡林浩特 026000摘要:冲击地压是一种非常严重的煤矿灾害现象,它是在特定地质构造条件和地层特征下的煤岩体系统由采矿活动在变形破坏过程中产生的能量稳定态积聚、非稳定态释放的非线性动力学特征,逆冲断层附近一般存在较高的原岩应力场,而这些地区往往是煤矿动力灾害的高发区域。
近几年来,围绕逆冲断层冲击地压问题,国内外学者分别从理论分析、数值模拟、工程实践等方面开展了大量研究。
基于逆冲断层冲击地压的工程分析,阐释了采动引起的逆冲断层卸荷效应,分析了断层失稳过程,研究了逆冲断层卸载失稳瞬态的位移场时空演化规律,初步建立了逆冲断层卸载失稳力学模型。
关键词:逆冲断层;卸载;力学模型一、冲击矿压发生机理目前为了全面掌握预测和防治冲击矿压的发生原因,国内外许多专家和学者都将冲击矿压的发生机理作为各自研究的主要内容。
多个国家的专家通过利用冲击矿压的数值模拟、理论分析、实验室测试以及现场实测调研等方法与手段,根据不同的研究视角提出了诸如刚度、冲击倾向、能量、变形系统失稳、三准则以及强度等一系列重要的机理与理论。
目前,冲击矿压理论的研究发展较快。
窦林名、陆菜平,揭示了顶板影响的条件下,能量在煤岩破坏过程中释放规律以及冲击矿压发生的机理,提出弹塑脆性冲击矿压模型,得到在顶板岩层运动加速的时候,系统在破坏过程中的能量会释放的很多,这时冲击矿压的发生机率也较大。
[1]分析冲击震动对巷道破坏原理的基础上,提出在冲击矿压下控制巷道周围岩体稳定性的力学模型,同时分析了该模型在防止冲击危险方面的机理,推导出巷道支护体内发生冲击破坏情况下的能量与应力条件,提出了针对巷道冲击矿压的防范措施。
在实验结果的基础上,提出了发生冲击矿压的临界最大主应力机理,分析了巷道两帮以及底板围岩体侧压力系数对其最大临界主应力的影响规律,研究了“围岩煤体”系统破坏诱发冲击矿压的机理,认为围岩的加载方式影响“围岩煤体”系统的破坏方式。
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1 非线性动力 学基本 原理
1 1 非线性 动 力学 反演 方法 .
可计算出参数 P 式中 以为 由不为零 的特征值组成 。
的对 角 矩 阵。
由式 ( )解 出的参数 P作 为初 始预估解 向量 3
设所描述的系统状 态 q 随时间演变 的物 理规 i 律为 ¨:
等为了克服这一 困难 , 出了广义线 性反演 理论 : 提
线性 过程 , 运用 非线 性 动 力 学 的理 论 和 方 法来 研 究
岩体失稳地压灾害的孕育、 演化和发生机制 , 由于研 究 的岩体是一种十分复杂 的地质材料 , 具有模 糊性 和不 确定性 , 成 了岩 体 失 稳 地 压 灾 害 预 测 过 程 的 造 复杂性 , 采用先进的预测分析方法对岩体失稳 过程 进行分析 , 目前是一个重要 的研究领域 , 在 而非线性 动力学 分析 方法 具 有 预 测 精 度 高 , 用 多 种监 测参 应 数确定稳定性预测准则 ,ypu o 指数等多个预测 Laonv 指标等特征 。因此 , 出了运用非线性动力学 理论 提 方法对矿山岩体失稳进行预测分析。
G G是一 k 阶实对称矩阵, 其特征值记为 I I≥ A I I≥ … ≥ I I 设有 个不为零特征值 , A A , 而
一
个特 征 值 为零 ( 接 近 于零 , 或 判别 准 则 为
I I<1 I I 。 A 0 A ) 相应于此 个特征值 的标准
1
进行迭代, 直至满足 : lP n 一 l <e ¨ P
L = l - l l E i  ̄ nl l m - l
卜 ÷ ∞
( 1 1)
式中T= , ;, 为迭代次数 , 为矩阵 G G 0 12L c 的元素 (, i =12 …,); 为矩阵G G的列元素;为允许 ,, k e e
’
式中 D为 列差分矩阵 ; G为 M ×K阶观测资料矩 阵; P为 列未知参数矩阵。 在多数情 况下 , 用最小
二乘法解方程( ) 2 常常是不稳定 的, 因为 G G是奇
异矩 阵, 或接近奇异。 当接 近奇异时 , 对误差特别敏
感 , G本身并不是很准确 , 而 有较大 的误差 。 ak s B cu
地 压 灾 害 预 测 的 非 线 性 动 力 学 分 析 研 究
尹彦波 , 李爱兵 , 正宇 刘
( 长沙矿 山研究院, 湖南 长沙 4 0 1 ) 102 摘 要: 论述 了非线性动力学基本理论 , 并将非线性动力学分析方法应用于柿竹园矿的地
压灾害预测中, 建立 了地压 灾害预测 的非线性动力学数 学模型。通过计算 Laonv ypuo 指 数、ypuo 信息维、ypu o 信息熵、 Laonv Laonv 可预报时间尺度等 4个预测指标 , 对岩体的稳定
特征 向量可组成一个 K ×L阶的矩 阵 , U 且 i=
( , 一, ) i= 12 … , 相 应 于 A , ,, 是 的特
征向量 , 计算 =(/ 1G 1 2 一 , 1A ) U =( ∽ ,胁)
可得 到 M ×L阶矩 阵 , 于是 按 :
究 中 , 和平应 用分 形 理 论 对 岩 石 破 坏 过 程 进 行研 谢
变量个数 , ( )的一系列 特解为 g ’ 式 1 ( J=12 ,, …m, m为资料序列 长度 ) 设 ( g , g )中有 。 g , …, :
G 项 和相 应 P 个 参 数 , = 12 … ,, k , , k 即 ( g , g ,:
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I S 6 1—2 0 S N 17 90 CN 4 3— 1 4 / D 37T
采矿技术
第 6卷
第 3期
20 0 6年 9月
S p 20 e .0 6
Mi i g T c n l g nn e h oo y,Vo . No 3 1 6, .
k
…
,
g )= ∑ GP 。 观测资料能够组成 ( =m一 设 M
,
.
2 )个方 程 , 成矩 阵形 式 为 : 写
D =G P () 2
究, 周翠英 、 张乐 民应用 围岩熵变理论和耗散结构理 论对岩石破坏进行稳定性预测 , 推导 出包含结 构因 素和能量分布的熵表达式 , 出岩石突变过程的分 解 岔集 , 出分岔 集是 岩 石 系统 熵 突 变 的整 体 破 坏准 指 则。这些研究表 明, 地质岩体 的动力行为是一种典 型的非线性现象 , 岩体失稳 的演化和形成是一个非
() 1
函数 为 g ,: … , 的一般 非 线性 函数 , g , g n为状 态
的不断深入 , 同研究领域相继掀起 了转变认 识观 不 的重大变革 , 在对岩体动力行为的研究中, 一些学者 敏锐地 观察 到其 非 线 性 特 征 , 行 了大 量 的基 础性 进 研究工作并取得 了重大进展 , 四清 、 秦 黄润秋等将非 线性动力学应用于地质灾害和岩石边坡的稳定性研
P =(I,I, P )用 Gusn i l P们 P们 …, , asa —S e迭 i d
代公 式 :
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采
矿
技
术
Pn) , + ( — c l -P e
。H ‘
) () 4
() 5
于是 定义 切空 间 的 Laonv 征指数 为 : ypuo 特
性进行 预 测 , 并在 柿竹 园矿 地压 灾害 的预 测研 究 中得 到 了验 证 。
关键词 : 非线性动力学; 柿竹 园矿 ; 地压 灾害; 预测; 学模着对 非线 性动 力学 理论 研究 随
_ =. g ,2 … , , 12, , = ( 1g , g ) i= , … n