花岗岩晶粒尺寸对岩爆影响的试验研究

为探究晶粒尺寸对硬脆性岩石岩爆的影响,利用真三轴岩爆试验系统,对细中、中粗两种不同晶粒尺寸的含预制圆孔花岗岩开展了岩爆模拟试验。试验结果表明:在相同的加载过程中,细中晶粒花岗岩出现板裂静态脆性破坏,而中粗晶粒花岗岩出现岩爆动力破坏;细中晶粒花岗岩早期声发射活动较弱,大破裂、低主频事件在时空分布上较集中,特征应力较大,而中粗晶粒花岗岩早期声发射活动较活跃,大破裂、低主频事件在时空分布上较离散,特征应力较小,碎屑破碎程度更高。晶粒尺寸对花岗岩的岩爆倾向性具有重要影响,晶粒尺寸较大的硬脆性岩石的岩爆倾向性更强。深部地下岩体工程的岩爆倾向性评价中,除强度和脆性外,晶粒尺寸也是需要考虑的重要因素。     

岩体中无限区域软弱夹层的模拟

提出平面四结点映射夹层无限元模型及相应算式，在半无限区域的岩土工程中，用此单元与夹层有限单元耦合系统模拟无限区域的软弱夹层，节省了大量的数据准备工作量和机时，了计算精度。     

岩体弹性模量反分析的进化差分方法

考虑到岩体弹性模量反分析本质上是一个复杂的非线性函数优化问题,采用全局优化算法是解决这个问题的理想途径.本文将具有收敛速度快、易于实现和全局寻优能力强大等优点的差分进化算法(Differential Evolution,DE)融入到岩土工程数值计算程序(FLAC3D)中,提出了基于DE算法的岩体弹性模量反分析方法,并通过一个简单算例验证了该方法的正确性,结果也表明该方法是科学可行的,具有较高的精度.     

高地应力与强渗透水压下软弱围岩支护

为了解决锦屏Ⅱ级水电站引水隧洞工程中高地应力和高渗透水压力条件下破碎带洞段软弱围岩合理支护的关键技术问题,应用弹塑性基于流固耦合原理的三维快速拉格朗日有限差分法,分析比较了不同支护方案下隧洞围岩塑性区分布范围与变形特征.研究结果表明,在高地应力和高渗透水压力条件下,根据将围岩视为承载结构以充分发挥围岩承载能力的设计理念,围岩支护采用可使围岩与支护结构充分地联合承载的喷锚支护、固结灌浆和混凝土衬砌的联合支护型式,这是解决高地应力与强渗透水压力联合用下软弱围岩稳定性问题的有效途径.     

基于高斯过程机器学习的冲击地压危险性预测

针对多种复杂影响因素条件下,如何有效预测冲击地压危险性这一类复杂的模式识别问题,提出一种基于高斯过程机器学习的冲击地压危险性预测新模型,通过对少量训练样本的学习,能很好地建立冲击地压危险性与其影响因素的非线性映射关系.算例结果表明,该模型科学可行、容易实现且预测精度高,具有良好的工程应用前景.     

基坑位移时间序列预测的高斯过程方法

应用高斯过程理论,采用机器学习的方法,针对基坑工程中常规分析方法的预测结果与实测值出入较大的问题,提出一种基于高斯过程的基坑非线性位移时间序列预测的新方法.工程实例应用结果表明,该方法科学可行,具有很强的自学习、非线性动态处理的能力,预测精度高.     

“水电站”课程教学方法研究

"水电站"课程是水利水电工程专业的主要专业课,其具有包含内容多、涉及知识面广、实践性强的特点,是专业课中较难教授、学生学习吃力的课程.本文针对该课程的特点,从思维方式和方法论上给出了授课原则与方法,分析了在当前教材选用和实践环节两方面存在的问题,并给出了相应的解决方案.     

圆弧破坏型岩质边坡安全系数快速估计的高斯过程模型

高斯过程是新近发展起来的一种新的机器学习方法,对处理复杂非线性问题具有良好的适应性.针对边坡非线性系统的复杂性,为实现边坡安全快速设计和稳定性评价的工程实践要求,在高斯过程回归模型的基础上,提出了一种圆弧破坏型岩质边坡安全系数估计的高斯过程模型.该模型不必建立复杂的力学计算模型,而是利用高斯过程的自学习功能,通过对工程实例先验知识进行学习,建立圆弧破坏型岩质边坡安全系数与其各种影响因素之间的非线性映射关系,然后利用贝叶斯推理规则估计边坡安全系数.工程实例研究的结果表明,该模型是可行的,可以快速准确地给出具有概率意义的圆弧破坏型岩质边坡安全系数.     

基于高斯过程分类与蒙特卡洛模拟的岩土工程结构可靠度分析方法

岩土工程结构可靠度分析中,功能函数一般呈隐式且需借助有限元等数值计算来构建,采用传统蒙特卡洛模拟法求解时常遇到计算耗时大和计算效率低的问题,进而导致该方法在实际工程应用中受到极大限制。将结构可靠度求解问题转化为二元分类问题,把分类性能优异的高斯过程分类模型与蒙特卡洛法相结合,提出了岩土工程结构可靠度分析的高斯过程分类——蒙特卡洛法。根据所建立的隐式功能函数,采用岩土工程结构分析程序构造少量的学习样本,利用学习后的高斯过程分类模型重构极限状态方程,实现随机样本的安全或失效状态的准确识别,进而采用蒙特卡洛抽样模拟获得结构的失效概率与可靠指标。算例研究表明,方法简单易行,与传统蒙特卡洛模拟法相比较,计算效率明显较高,且易于与各种岩土工程结构分析程序或商业计算软件相结合。     

应变型岩爆过程的声发射特征研究

采用真三轴岩爆试验系统开展岩石力学试验,在室内再现了花岗岩的应变型岩爆破坏、板裂破坏、真三轴剪切破坏三种破坏过程。研究表明,与板裂破坏、真三轴剪切破坏不同,在整体破坏前夕,岩爆破坏存在明显的声发射撞击数相对"平静期";三种破坏的声发射撞击数分形维数Dt都存在整体破坏前夕持续下降到极小值点而破坏瞬间突增的现象,但岩爆破坏在整体破坏前夕的Dt持续降低速率和整体破坏瞬间Dt增幅上都比板裂破坏的大;三种破坏过程的声发射信号的主频值呈"低频-高频-低频"的总体演化趋势,频谱形状经历"单峰-多峰-单峰"的交替变化过程,但在岩样破坏的塑性阶段,三种破坏在主频分布及信号幅值上有明显差异。