基于高斯过程回归矿山爆破飞石距离预测模型

为了提高矿山爆破飞石距离预测结果的精度,首先,根据马来西亚某矿山52次爆破作业记录的飞石距离相关参数,建立由6个输入(炮孔孔径、炮孔长度、最小抵抗线/孔距、炮孔填塞长度、最大一段装药量、炸药单耗)和1个输出(飞石距离)组成的数据库。然后,基于高斯过程回归机器学习算法,建立爆破飞石距离的预测模型,将其应用于马来西亚某矿山中,并与2种主流的机器学习方法(支持向量回归和神经网络)的预测结果进行对比。结果表明:从实际图-预测值图和残差分析看,基于双层神经网络构建的飞石距离预测模型的预测效果最差;从回归评价指标看,基于二次有理高斯过程回归建立的飞石距离预测模型的预测效果最优,其R-平方(R^(2))值为0.9、均方根误差(RMSE)值为24.67、均方误差(MSE)值为608.61、平均绝对误差(MAE)值为21.42。由此可知,基于高斯过程回归预测矿山爆破飞石距离更精确。可为类似矿山爆破安全警戒范围计算提供理论基础。

不同含水率红砂岩冲击过程中的能量耗散特性

地下岩体工程普遍处于不同水环境中,含水率成为影响工程岩体动态力学响应特性的重要因素,严重制约着其安全稳定性。选用红砂岩制备4种含水率试件,采用SHPB试验系统进行相同冲击速度的冲击试验。在分析红砂岩杨氏模量与含水率关系的基础上,基于能量计算方法,分别计算不同含水率红砂岩的总输入应变能、可释放弹性应变能和耗散能。研究3种能量随时间和应变的变化规律,并应用3种能量演化进行岩石微裂纹扩展和破坏判定以及损伤特性分析。结果表明,红砂岩的杨氏模量、起裂时间和破坏时间均随含水率的增加先减小后趋于平缓。随着含水率的增加,各能量演化阶段的起始应变先增大后减小,破坏(卸载)阶段起点处耗散能与总应变能的比值先上升后下降。红砂岩在时间尺度和应变尺度下的损伤累积速率随含水率的增加而增加。

基于BIM技术的单元幕墙深化技术研究

依托单元幕墙项目,开展基于BIM技术的单元式幕墙深化技术研究,对幕墙深化设计中的施工图和下料两个核心内容应用BIM技术。研究结果表明,该技术基本能够完成传统二维设计的工作内容,包括材料下单、施工图和加工图的生成工作,并从中总结出幕墙模型建立标准、材料编码标准,推动幕墙深化设计数字化转型升级。

岩石应力波分形分析方法的研究

针对岩石应力波分形分析方法理论探索的实际,基于岩石应力波传播试验数据,研究无轴向静应力下的岩石应力波波形分形分析方法。根据岩石应力波数据的特点,采用盒维数和关联维数对不同测点下的岩石应力波进行研究,探讨应力波分形维数的计算方法和意义。研究表明,可以根据盒计数理念和G-P算法计算出岩石应力波波形的分形维数,其中不同测点下的岩石应力波的盒维数为1.14~1.18;关联维数为1.42~1.48,相空间维数为7~9。应力波的盒维数可以反映岩石应力波波形的复杂程度,关联维数仅能体现应力波在最小尺度的相似。

冲击速度和轴向静载对红砂岩破碎及能耗的影响

地下岩体工程爆破开挖中,距爆源不同距离处岩体承受的地应力和动载荷大小不同,从动载荷的角度表征岩石动态破坏结果与工程实际更吻合。为研究动载荷和地应力大小对岩体破碎和能量耗散特性的影响,利用动静组合加载试验装置,分别设置7个冲击速度和轴向静应力等级,对红砂岩试件进行冲击试验。根据试件的破碎状况,分析不同静应力工况下冲击速度对岩石破坏模式和机理的影响。计算不同工况下的应力波能量值,研究冲击速度和轴向静应力对岩石能耗特性的影响。对破坏试件进行筛分试验,研究岩石破碎分形维数随冲击速度和轴向静应力的变化关系。结果表明,随着冲击速度的增大,试件的破坏程度逐渐加大。无轴压时岩石试件破坏后整体仍是一个圆柱体,属于张拉破坏;有轴压时岩石试件宏观破坏后呈沙漏状,属于拉剪破坏。岩石耗散能随冲击速度的升高呈二次函数关系递增;轴向静应力越高,递增幅度越小。随着冲击速度的升高,岩石分形维数由零逐渐增加;随着轴向静应力的升高,分形维数由零转为大于零的临界冲击速度先升高后降低。

核磁共振技术检测钚复合构件

该文仿真计算在不同外磁感应强度下,钢铍钚复合构件各球壳静磁场分布及缺陷样品磁场分布情况。结果表明:不同的磁场强度和磁导率对复杂金属结构的磁场分布不一样,总的来说,磁感应强度越大,磁导率越小,则各球壳层磁场强度越大。外磁场能够深入钚复合构件多层结构且保持一定强度和均匀性,满足声-核磁共振无损检测系统的要求。最后对无缺陷和有缺陷的样品进行磁场分布模拟,对比结果表明:钚复合构件中气泡、裂纹等缺陷可通过探测磁场分布进行定性判断,为下一步声核磁共振检测技术奠定理论基础。

动荷载与地应力对岩石响应特性的影响试验研究

地下岩体工程爆破开挖施工过程中,距爆源不同距离处地应力和动荷载大小不同,导致岩石具有不同的响应特性。为研究不同大小动荷载与地应力对岩石动态强度和变形特性的影响,利用改进的SHPB试验装置,设置5个冲击速度和轴向静应力等级,分别模拟不同大小的动荷载和地应力,对红砂岩进行三维动态压缩试验。分别分析不同冲击速度和静应力工况下红砂岩平均应变率、动态峰值应力(或动态压缩强度)、极限应变、动态变形模量的变化规律,分别构建红砂岩动态响应参数的演化经验模型,表征岩石动态响应特性。研究结果表明:(1)红砂岩应变率受冲击速度和静应力的影响较大,平均应变率随轴向静应力的增加先减小后增大,随冲击速度的增加呈幂函数增长。(2)相同三维静应力下,随着冲击速度的增加,红砂岩峰值应力和极限应变都呈幂函数增加。(3)相同冲击速度下,随着轴向静应力的增加,红砂岩峰值应力先增大后减小,极限应变先减小后增大。(4)随着轴向静应力的增加,红砂岩临界冲击速度与动态压缩强度均先增大后减小。研究结果有益于岩石动力学理论的完善,也有助于根据工程爆破炸药类型和用量预测围岩体的响应特性及稳定性。

岩石梯度应力加载试验装置研制及初步试验研究

地下工程围岩体承受线性或非线性梯度地应力,目前没有理想的对岩石施加梯度应力的试验方法和装置。根据工程围岩体中径向和切向应力的变化规律,研制一套对岩石长试件模拟梯度应力环境的试验装置,该试验系统由基座平台及水平封闭受力支架、轴向加载装置、横向加载装置及附属部件和工具等组成。研究试件上下侧面法向荷载的确定、橡胶垫厚度以及橡胶垫–试件之间静摩擦因数的确定等关键试验技术。分别用不锈钢和红砂岩制备长试件,通过试验验证该试验方法和试验系统的可行性。结果表明,该试验方法和系统能较好地对试件模拟施加线性或非线性梯度静应力环境,且具有加载方式简单、能实现多种静应力梯度形式的特点。对红砂岩试件施加均匀螺栓旋紧力矩时,横截面具有线性梯度静应力和非线性梯度静应变;随均匀旋紧力矩值的增加,岩石压缩应变演化曲线的曲率越来越小。当施加非均匀螺栓旋紧力矩时,轴向压缩应力和压缩应变呈非线性形式变化,随着螺栓旋紧力矩非均匀梯度值的增加,轴向压缩应变的非线性梯度值也越来越大。

冲击速度和轴向静应力对红砂岩应力波波形的影响

根据应力波在岩石内传播过程中波形发生改变的工程实际,利用动静组合加载试验装置,对不同轴向静应力工况下,不同幅值的应力波在红砂岩内传播过程中的波形变化规律进行了研究,分析入射波、反射波、透射波的演化规律,希冀表征不同工况下岩石的动态力学特性。结果表明:轴向静应力相同时,随着冲击速度的增大,入射波幅值呈线性增大,反射波、透射波幅值呈"快速增加~平缓发展"的变化趋势。轴向静应力越大,入射波尾与反射波之间的"过渡段"翘起变形越大;冲击速度越大,翘起变形恢复的时间越长,拉伸应变εq越来越大,最终趋近于压缩应变εas。反射波尾出现明显的压缩波段,说明受载后的试件依旧有承载应力的能力。随着冲击速度的增大,压缩波段的幅值表现为先增加后减小,说明合适的冲击压缩对岩石变形能力和承载能力有所优化。