基于水位波动的岩质边坡尖点突变模型

为了研究水位升降循环变化导致的岩质边坡稳定性问题,根据库水位升降循环变化导致的岩质边坡岩石力学特性的弱化特征,构建以尖点突变理论为基础的水位升降循环变化条件下岩质边坡失稳模型。结果表明,根据水位升降循环条件下岩石力学参数变化及强度折减原理,推导岩质边坡尖点突变模型判别式结果可靠;水位升降循环变化导致岩质边坡状态由稳定向失稳方向演化,随着水位升降循环变化次数增加,边坡稳定性判别式值逐渐减小,并逐渐接近于失稳临界状态。

基于尖点突变模型的乡村生态安全状态——以17个典型村为例

以厦漳泉地区17个典型乡村为研究对象,采用尖点突变模型测算出其生态安全突变值,根据其突变值对乡村生态安全状态进行识别,并进行归类、分析。研究结果表明,研究对象生态安全状态可分为上叶稳定状态、下叶稳定状态、中叶状态3种类型;一直处于上叶状态的乡村有5个,处于下叶状态的乡村有4个,处于中叶状态的乡村有8个。在此基础上,对其原因进行分析,并提出管控措施。

基于变量选择的尖点突变模型的两步构建方法

突变是工程实践过程中广泛存在的现象.当系统的状态发生跳跃性变化时,基于微积分的传统数学建模方法精度较低,人工神经网络等机器学习算法无法对突变现象作出合理的解释.基于突变理论的尖点突变模型可以用来解释系统状态的不连续变化,然而在输入变量维度较大的情况下,传统的尖点突变模型复杂度高且精度较差.为了解决这一问题,提出了一种基于变量选择的尖点突变模型的两步构建方法.第一步,利用多模型集成重要变量选择算法(MEIVS)量化待选变量的重要性并提取重要变量;第二步,基于极大似然法(MLE)利用所提取的重要变量构建尖点突变模型.仿真结果表明,在具有突变特征的数据集上,通过MEIVS降维后的尖点突变模型在评价指标上优于线性模型、Logistic模型和通过其他方法降维的尖点突变模型,并且可以用来解释研究对象的不连续变化.

无人机极限边界性能突变模型和评估方法

近年来,无人机的应用范围不断扩大,投入数量呈指数增长,获取无人机在实际环境下的能力底数已成为现阶段的现实需求。无人机执行飞行任务的能力随着使用包线扩展和环境逐渐恶化,其性能由渐变到发生量变,最终在极限边界附近突变、质变。这一过程具有非线性、跳跃性,结果具有显著的突变特征,即在相对较短的时间内,无人机从具备执行飞行任务能力的状态突然转化为丧失飞行能力的状态。引入突变理论,依据系统的内在作用机理将无人机极限边界性能评价问题转变为由多个控制变量组成的系统,提出突变模型和评估方法,并从无人机自身能力和外部环境影响两个方面解构无人机的有效飞行时间模型及推论,构建无人机极限边界性能结构层次,建立极限边界性能评价原则和步骤,获取无人机极限边界性能与正常性能使用、不同类型无人机极限边界性能的对比关系,为探索无人机极限边界性能和不稳定状态提供解决方案。

基于燕尾突变模型的危险品仓储事故致因分析

危险品在仓储过程容易发生事故,进行危险品仓储事故致因分析,有利于危险品提高仓储安全管理的针对性,也有利于预防事故发生。将危险品仓储系统风险源划分为三大类并进行识别。基于三类风险源和突变理论,建立了危险品仓储系统状态的燕尾突变模型,应用该模型以天津港“8·12”事故为例,进行事故致因突变分析。最后提出了危险品仓储事故的防控措施。

煤(矿)柱失稳冲击破坏的突变模型及其应用

应用突变理论,建立了煤(矿)柱受载失稳发生冲击矿压(岩爆)的尖点突变模型,得到了在刚度比和全位移两个变量控制空间下煤(矿)柱失稳发生冲击矿压(岩爆)动力现象的分歧点集,得出了预测预报煤(矿)柱失稳发生冲击破坏的临界点位移公式.进而,对模型的应用作了进一步讨论,并解释了冲击矿压(岩爆)发生的刚度理论和预应力锚杆支护体系加固围岩防冲、减冲机理,同时结合热力学定律阐述了煤岩体注水、深孔爆破卸压等防冲减冲措施的机理.

基于尖点突变模型的煤层底板突水预测研究

当煤层开采后,底板岩层承受的水压超过自身强度时,而发生的不连续的发散突变,即底板岩层失稳破坏形成底板突水的现象,属于突变理论研究的范畴,故煤层底板突水可以引用突变理论来研究。通过建立煤层底板突水的一个尖点(cusp)突变模型,对煤层底板失稳破坏发生突水的机理进行了分析。基于平衡曲面方程,可求得煤层底板水压应力比I_(p)。当I_p>1时,发生突水:当I_p<1时,不会发生突水。实例分析表明:尖点突变模型用于描述煤层底板水压应力比的发展规律是恰当的,用其进行煤层底板突水预测也是较准确的。

洞室层裂屈曲岩爆的突变模型

建立了洞室层裂屈曲岩爆的突变模型,得出了洞室层裂屈曲岩爆在准静态破坏条件下的演化规律。引入一个函数表征内层岩体对外层岩体的约束作用,使洞室层裂屈曲岩爆模型更接近实际,更能反映层裂屈曲岩爆的演化规律。此外,还建立了动力扰动下洞室层裂屈曲岩爆的非线性动力学模型。研究结果表明: 洞室层裂屈曲岩爆的演化过程复杂;洞室层裂屈曲岩爆与否,不仅取决于岩体的内因如几何尺寸和岩石的性质等,还取决于外部作用力的大小和方式;动力扰动与粘弹性层状结构岩体的响应存在着非线性关系;该模型对扰动频率非常敏感,扰动频率满足一定条件是动力扰动下洞室发生层裂屈曲岩爆的必要条件;而模型对扰动力幅反应不敏感;在动力扰动下,洞室层裂屈曲岩爆演化过程中,竖向压力起决定性作用。

矿井断层冲击地压的折迭突变模型

建立了矿井围岩 -断层系统的准静态形变平衡方程 ,将呈剪切破裂形式的断层失稳过程归结为折迭突变模型。模型可验证已有的岩体系统失稳破裂的临界条件 ,还可给出系统恢复准静态形变的条件。用解析方式对断层失稳前兆阶段及失稳 (震 )后阶段系统的稳定性作出符合物理意义和实际观察的描述。给出断层失稳前后的错距和围岩弹性能释放量计算公式。从中看到系统刚度比是刻划矿震强度恰当的系统内禀参数。分析结果可全部从已有的试验结果中得到验证。

基于尖点突变模型的采场顶板-矿柱稳定性分析

采场破坏失稳是一个不连续的非线性过程。为分析矿山采场的稳定性,在建立采场顶板-矿柱的简化力学模型的基础上,结合安徽某充填采矿法矿山的采场结构参数,运用尖点突变理论分析采场突变过程中的能量释放机理,构建采场破坏失稳的尖点突变模型,推导得出系统失稳的充要力学条件。结果表明:采场中矿柱的应变软化特性和刚度比是导致系统失稳的主要因素,而矿柱的突跳量仅与系统的内在特性有关。结合矿山实例,从必要条件和充分条件2个方面对采场进行稳定性分析,表明尖点突变理论合理可行。验证了采区设置盘区矿柱等安全措施的必要性。

缓倾角层状岩体失稳的尖点突变模型研究

应用突变理论对某层状岩体滑坡进行了研究 ,用弹性力学理论综合考虑地下水因素建立了尖点突变模型 ,分析了滑坡的形成机制 ,认为地下水主要是通过物理化学作用软化了滑面带岩体 ,使滑面带岩体刚度比降低 ,从而使岩体突发失稳 ,地下水的力学作用表现为一种触发因素。并进一步根据突变理论提出了防治建议。

基于突变模型的泥石流危险度评价

基于突变理论模拟了乌东德地区泥石流的爆发。突变模型适于表达开放系统,假设危险度的影响因子是突变模型中的控制变量,利用初等突变模型对泥石流危险度进行多目标评估,根据当地的实际情况制定对应的评价标准。结果表明,模型在奇点处发生突变时泥石流爆发,该结果与传统的灰关联法计算结果基本一致,且与实际调查的情况较为吻合。

洞室岩爆的尖角型突变模型

本文采用了突变理论中的尖角型突变模型，研究了圆形洞室岩爆发生的物理过程。不仅更加深刻认识了洞室岩爆的失稳本质，而且得到了在岩爆工程治理中有价值的临界洞室塑性区深度，还给出了岩爆发生后洞室周边的突跳收敛和所释放出来的能量，同时，探讨了各种岩石力学参数对岩爆发生的影响。

基于突变模型的我国食品安全风险评估

为评估我国食品安全风险,基于突变模型和结构稳定性理论,从食品产业链视角设计食品安全风险评估指标,分别测度食品的生产环节、流通环节和消费环节的风险度,得出我国近年来食品安全的总风险度,并找出我国食品的薄弱环节。结果表明:生产环节的风险度呈下降趋势,流通环节和消费环节的风险度波动较大,消费环节的风险度整体呈上升趋势,因此,流通环节和消费环节是我国食品安全需要加强的环节;近年来我国食品安全总风险值整体呈下降趋势,但仍有短暂波动,食品安全问题仍需重视。

走向条带煤柱破坏失稳的尖点突变模型

走向条带煤柱的破坏失稳是典型的偏离平衡态的非线性过程。在建立走向条带煤柱力学模型的基础上,应用突变理论建立了走向条带煤柱滑移破坏失稳的尖点突变模型,导出了条带煤柱破坏失稳的充要条件表达式。该突变模型考虑了地下水对条带煤柱稳定性的影响,认为地下水的作用主要是通过软化煤柱弹性核区的强度、降低煤柱弹性核区的刚度从而降低条带煤柱的稳定性。并根据模型对走向条带煤柱破坏失稳的机理进行了分析。为条带开采煤柱的稳定性及破坏失稳研究提供了新的理论方法。

受静载荷作用的岩石动态断裂的突变模型

将突变理论应用于分析受静载作用的岩石因扰动而导致的动态断裂的过程,建立了受静载作用的岩石内部裂纹在应力谐波扰动下扩展的双尖点突变模型,发现了受静载作用的岩石内部裂纹结构振动频率的变化规律,以及应力谐波扰动时受静载作用的岩石内部裂纹结构的响应存在着非线性关系,给出了受静载作用的岩石动态断裂新判据,从几何角度宏观描述了裂纹扩展的复杂过程.

层状岩质边坡失稳的尖点突变模型

根据含软弱夹层层状岩质边坡失稳的特点,建立了边坡地质力学模型,考虑内外环境因素对边坡稳定性的影响,建立了完善的边坡失稳尖点突变模型,分析得到了边坡系统发生突变的必要条件。边坡在与外界进行物质和能量的交换过程中,其内外环境的变化导致突变模型中控制变量改变,边坡可能不会滑坡,也可能发生快速和慢速蠕滑,从而形成复杂的演化特征。研究结果加深了对滑坡成因的认识,揭示了应用突变理论研究边坡失稳现象是可行性。

基于突变模型的突发事件视野下城市安全评估

基于突发事件视角给出城市安全状况的逻辑框架,从社会安全、生产安全、公共卫生安全和生态环境安全层面设计城市安全度的4层4维评估指标体系结构;基于突变理论,确定城市安全状况的突变类型,建构测定城市安全度的突变模型,提出评估方法与步骤;最后,运用上述模型方法测定上海市的城市安全度。

矿坑底板突水的突变模型研究

矿坑底板突水是一个典型的突变过程 ,将突变理论首次应用于矿山底板突水的研究之中 ,通过研究煤矿底板系统能量的失稳 ,建立了预测矿坑底板突水的尖点突变模型 (CuspCatastrophicModel) ,导出了系统失稳时受力的临界值及失稳时底板变形和能量释放的表达式 ,为矿山突水预报提供了新的理论方法。

地震过程的燕尾型突变模型

考虑断层介质的损伤弱化和水致弱化效应，提出一个断层地震的非线性力学模型．将远场位移、渗水量和刚度比作为控制参数，得到一个燕尾型的地震突变模型．用这个模型研究了渗水、远场位移和刚度比等因素对地震孕育和发生的影响，从整体上深化了对地震过程的认识．