国家自然科学基金(41102170)
- 作品数：14 被引量：223H指数：9
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- 相关机构：中南大学深部金属矿产开发与灾害控制湖南省重点实验室西北矿冶研究院更多>>
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- 相关领域：建筑科学理学矿业工程更多>>
- 基于正态信息扩散原理的Mohr-Coulomb强度准则参数概率模型推断方法被引量：29
- 2013年
- 为构建Mohr-Coulomb强度准则可靠度判别表达式,需要研究岩石抗剪强度参数的概率分布规律,为此提出小样本容量下基于正态信息扩散原理的抗剪强度参数概率模型推断方法。考虑到一般情况下岩石抗剪强度参数样本量较小,以岩石单轴和三轴压缩试验数据为基本信息,根据排列组合理论构建小样本容量下的抗剪强度参数信息库,并利用稳健回归估计方法得到黏聚力c,内摩擦角和摩擦因数f的样本数据。最后,基于正态信息扩散原理,推断获得3个强度参数的概率分布函数。为和传统拟合检验法所得到的结果进行比较,采用精度较高的K-S检验法进行检验。研究结果表明,基于正态信息扩散原理得到的抗剪强度参数的概率分布更加接近参数的实际分布规律,不论是在检验值还是累积概率值方面,所得结果都优于传统拟合检验法。
- 宫凤强侯尚骞岩小明
- 关键词：岩石力学抗剪强度参数可靠度
- 岩土参数截尾分布的正态信息扩散推断方法被引量：9
- 2016年
- 实际工程中岩土参数的分布区间均为有限区间,左端不可能为负值,右端不可能无限大.利用现有的经典分布函数(包括正态分布、对数正态分布、贝塔分布、威布尔分布、极值分布等)来拟合岩土参数的实际分布时,存在区间不匹配的困难,必须进行截尾处理,进而导致截尾区间内概率累积值永远小于1.为此,选取了5种截尾区间,根据5组代表性岩土参数的实测样本,基于正态信息扩散原理对其相应的概率密度函数进行推断,利用K-S检验法对所得的概率分布函数进行检验.通过区间取值匹配、拟合检验值、累积概率值和概率函数曲线的比较,提出了以3σ统计原理为基础,同时考虑偏度进行调整的截尾区间确定标准.研究结果表明:在确定的截尾区间内,正态信息扩散推断方法所得概率分布的检验值均优于传统分布,而且在误差为10-5量级水平上满足概率累积值等于1的要求.此外,正态信息扩散分布能够反映岩土参数实际分布的随机波动,也克服了单峰型分布的不足.
- 宫凤强侯尚骞李夕兵
- 关键词：岩土参数非负性概率分布截尾分布
- 基于正态信息扩散原理的极值型工程参数概率分布推断方法被引量：1
- 2020年
- 在工程可靠度分析中存在大量的极值型工程参数,为了获得这类参数的最优概率分布,提出基于正态信息扩散原理的极值型工程参数概率分布推断方法。在考虑偏度的"3σ"统计原理的截尾区间下,以年最大标准风压和内摩擦角样本为例,分别利用正态信息扩散分布和极值型分布拟合2组样本,并运用K-S方法进行假设检验。为了考察样本个数对2种分布在拟合精度方面的影响,利用Monte-Carlo方法生成母函数为极值型分布的8组模拟样本,样本个数分别为15,20,30,50,100,200,500和1 000,并采用K-S检验法对不同样本个数下推断得到的概率分布进行检验。结合正态信息扩散分布的拟合优势,将其应用于核管道工程最大腐蚀深度预测。研究结果表明:不论是实际工程样本还是模拟样本,正态信息扩散分布和极值型分布均通过K-S检验,其中正态信息扩散分布的检验值均低于极值型分布的检验值;随着样本个数增加,正态信息扩散分布表现出更好的收敛优势。正态信息扩散分布的累积概率在10-4误差量级上表现出等于1的效果,而极值型分布的累积概率在同样的误差量级上达不到1。算例结果表明:利用正态信息扩散分布作为核管道腐蚀深度的预测模型,能够更加精确地预测其最大腐蚀深度。
- 宫凤强王天成黄天朗
- 关键词：岩土工程可靠度
- 圆盘冲击劈裂试验中岩石拉伸弹性模量的求解算法被引量：20
- 2013年
- 提出圆盘冲击劈裂试验中求解岩石拉伸弹性模量的解析算法。结合圆盘对心受力的理论弹性解和实际试验过程中方便测量的物理参数,基于微积分原理,得到岩石拉伸弹性模量和垂直加载方向上总位移变形量之间的定量关系式。在此基础上,考察试样中心平行加载方向和垂直加载方向位移量之间的关系,认为两者之间存在线性关系,可以用比例函数进行表示。最后,结合SHPB冲击劈裂试验原理,通过测量得到平行加载方向位移,利用得到的比例函数进行换算,代入到拉伸模量和垂直加载方向上总位移变形量之间的定量关系式中,进而得到圆盘冲击劈裂试验中岩石拉伸模量的求解公式。该式包含冲击加载力、试样直径、试样厚度、岩石泊松比和试样中心平行加载方向上总位移变形量5个物理量,意义明确,运用简便,为求解圆盘劈裂试验拉伸弹性模量提供了一种新的方法。
- 宫凤强李夕兵董陇军
- 关键词：岩石力学
- 岩土抗剪强度参数的最优概率分布函数推断方法被引量：10
- 2016年
- 抗剪强度参数最优概率分布形式的推断是保证岩土工程可靠度计算结果精确的基础和前提。现有研究认为大多数抗剪强度参数服从正态或对数正态分布,但是由于岩土参数实际分布区间有限,导致上述分布在使用过程中均存在和实际参数分布区间不匹配的问题。考虑到绝大多数岩土参数存在偏度这一事实,提出以"3?"原理为基础,并考虑偏度进行调整的分布区间确定方法。并基于正态信息扩散原理,提出推断岩土抗剪强度参数概率分布的正态信息扩散法。以水利水电工程中的3组岩基内摩擦角样本作为实例,利用正态信息扩散法推断对应的概率密度函数,并以K-S法进行检验。同时为了考察样本容量对正态信息扩散法以及经典分布拟合法在拟合精度方面的影响,利用蒙特卡洛模拟方法生成已知分布的8组随机样本,样本容量分别为15,20,30,50,100,200,500和1000。研究结果表明:不论对实测样本还是模拟样本,与传统的经典分布拟合法得到的最优分布——对数正态分布相比,正态信息扩散法的检验值均低于对数正态分布,并随着样本容量的增加逐渐趋于收敛,而对数正态分布检验值的收敛趋势相对弱一些。另外,在文中确定的分布区间内,正态信息扩散分布累积概率值的误差约在10-4量级,并且几乎不受样本容量变化的影响;对数正态分布累积概率值的误差在10-3量级,但是受样本容量变化的影响很大,并呈现不规则变化趋势。
- 宫凤强黄天朗李夕兵
- 关键词：抗剪强度参数概率分布可靠度
- 小样本岩土参数概率分布的正交多项式推断方法被引量：11
- 2017年
- 实际工程中的岩土参数往往是小样本情况,利用经典概率分布(如正态分布、对数正态分布、贝塔分布、威布尔分布等)推断其最优概率类型时,存在样本分布区间不匹配、限定范围选择和单峰值概率分布函数无法反映参数随机波动性等三个未解决的基本问题。为此,选取了五种不同取值区间,利用10组小样本岩土参数的实测样本,以勒让德多项式和第二类切比雪夫多项式对岩土参数的概率分布函数进行推断,利用K-S检验法对所得的概率分布函数进行检验。通过区间取值匹配、拟合检验值和累积概率值的比较,提出了以3?原则为基础,同时考虑偏度进行调整的积分区间确定标准。研究结果表明:以有限比较法原理确定最优概率分布的阶数,所得最优概率分布能够反映小样本数据的随机波动;而且正交多项式推断方法所得概率分布函数的检验值均小于传统分布的检验值,说明所得分布更加符合岩土参数的实际情况。
- 黄天朗宫凤强伍婷玉
- 关键词：小样本岩土参数勒让德多项式偏度概率分布
- 不同应变率下砂岩动态强度准则的试验研究被引量：24
- 2013年
- 分别利用RMT-150C和多功能分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统对砂岩进行了不同应变率下的单轴压缩、三轴压缩和拉伸试验。结果表明，在围压为0或围压-定的情况下，应变率低于10^2s^-1。时，抗压强度的增加与应变率的量级呈正比；在应变率高于10^2s^-1时，岩石的抗压强度增加趋势与应变率的l／3次方呈正比。拉伸强度也存在类似规律。针对10^1～10^2s^-1应变率范围内缺少岩石动态强度准则这-现状，根据上述试验规律，结合Mhr-Coulomb准则、Hock-Brown准则和Gfiffith准则的原理，给出了不同应变率范围内动态Mohr-coulomb准则和动态Hock-Brown准则的具体表达形式。研究结果表明，在低应变率情况下，动态Mohr-Coulomb准则和动态Hock-Brown准则均适用，但Griffith准则判别结果误差很大。在高应变率情况下，动态Mohr-coulomb准则比较适用，Griffith准则仅适用于评估高应变率单轴抗压强度和抗拉强度之间的关系。
- 宫凤强陆道辉李夕兵饶秋华
- 关键词：应变率岩石
- 微扰动作用下预静载硬岩的断裂特性研究被引量：1
- 2016年
- 为了研究预静载条件下硬岩在微扰动作用下的断裂特性变化规律,采用花岗岩制作中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)试样,在MTS Landmark电液伺服试验机上,利用圆弧形加载方式,进行硬岩在平行于预制裂纹方向的预静载荷和微扰动载荷的组合作用下的断裂特性研究。设定预静载荷水平为常规准静态断裂载荷的90%,设定微扰动载荷幅值为常规断裂载荷值的10%,下限为常规断裂载荷的80%,上限为常规断裂载荷值。扰动频率分别为1 Hz、5 Hz、10 Hz、20 Hz、30 Hz、50 Hz和70 Hz。研究结果表明:在预静载加载段,岩石试样内部沿预制裂纹方向新的裂纹已经产生发展,并且裂纹扩展的速度随着载荷的增大而增大;在扰动载荷加载段,随着扰动次数的增加,裂纹扩展的速度越来越慢,岩石损伤程度逐渐积累;在断裂破坏段,岩石损伤程度超过了承受极限,裂纹贯穿沿预制裂纹方向贯穿试样,岩石断裂破坏;在预静载作用下,试样已经处于临界失稳状态,扰动作用会诱发试样的断裂失稳破坏,扰动频率超过10 Hz后,减韧效应随着扰动频率的提高并不明显,扰动使得试样的总体变形量有减小的趋势。
- 郝显福陆道辉孙嘉王成财刘涛
- 关键词：花岗岩扰动频率
- 基于可参考经验公式的防水矿柱留设研究被引量：1
- 2016年
- 针对白象山铁矿富水形态多变矿体,进行了基于可参考经验公式防水矿柱留设研究。通过发育体系下防水矿柱留设得出了富水层下矿体分段空场嗣后充填采矿法、上向水平分层充填采矿法和预控顶进路充填采矿法最大空顶高度和导水裂隙带高度。通过断裂构造附近矿柱留设研究得出了在断裂构造附近矿体倾角达到一定程度时,倾角越小,所留设防水安全矿柱越宽,为安全起见,选取了其最小倾角,静水压力水头高度按断层导通含水层在各勘探线最高高度计算,得到采用不同采矿方法时,各断层防水安全矿柱留设宽度平均值为104.77 m。
- 郝显福贺严孙嘉王成财高庆伟
- 关键词：经验公式防水矿柱留设
- 岩土参数最优概率分布推断方法及判别准则的研究被引量：15
- 2016年
- 为了获得岩土参数概率分布的最佳推断方法,首先考虑岩土参数均为非负值的特性,提出以"3?"准则为基础并考虑样本数据偏度进行调整的积分区间确定方法;以5组典型岩土参数作为基本信息,利用经典分布拟合法、最大熵法、一般多项式逼近法、正交多项式逼近法和正态信息扩散法分别对其概率分布函数进行了推断,并根据K-S检验法进行检验。通过所得概率分布的检验值、累积概率值和函数曲线的对比,研究上述方法的优劣。结果表明:与经典分布拟合法相比,其他4种方法的检验值普遍较小,均克服了经典分布无法反应样本随机波动性的缺陷,并且满足累积概率值等于1的要求。但最大熵法的检验值存在大于经典分布检验值的情况,一般多项式和正交多项式方法的概率密度函数则在样本数据局部分布区间存在负值情况。正态信息扩散法不存在上述缺陷,而且该方法得到的检验值最小,累积概率值始终为1,并可以随着样本的波动呈现多峰状态,拟合精度最高,是一种比较理想的最佳推断方法。最后给出了岩土参数最优概率分布的判别准则。
- 宫凤强黄天朗李夕兵
- 关键词：岩土力学岩土参数可靠度分析概率分布
