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AHP-Critic法正态云模型在边坡稳定性评价中的应用

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有色金属工程 2024年第3期14卷 146-155页

作者：张亚平李克钢李明亮秦庆词王航龙昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南省中德-蓝色矿山与特殊地下空间开发利用重点实验室昆明650093

针对露天矿山边坡稳定性评价中的随机性和模糊性问题,提出了一种基于AHP-Critic法的正态云模型边坡稳定性分析方法。首先,选取容重γ、黏聚力c、内摩擦角φ、坡高H和坡角α这五种具有代表性的边坡稳定性评价指标,然后基于AHP法和Critic... 详细信息

针对露天矿山边坡稳定性评价中的随机性和模糊性问题,提出了一种基于AHP-Critic法的正态云模型边坡稳定性分析方法。首先,选取容重γ、黏聚力c、内摩擦角φ、坡高H和坡角α这五种具有代表性的边坡稳定性评价指标,然后基于AHP法和Critic法确定指标主客观权重,再采用乘法合成归一化方法求出综合权重;并结合正态云模型理论,确定边坡稳定性等级;最后,将该模型运用于云南某石灰岩矿山,且与强度折减法和极限平衡法计算结果进行对比验证。结果表明,该方法可行且预测结果准确,可为类似矿山边坡稳定性分析提供一种新的评价方法。

关键词：边坡稳定性分析组合赋权云模型岩质边坡

基于核磁共振技术的白云岩卸荷损伤与渗透特性试验研究

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岩石力学与工程学报 2019年第S2期38卷 3493-3502页

作者：李克钢杨宝威秦庆词昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省中-德蓝色矿山与特殊地下空间利用重点实验室云南昆明650093

深部岩体工程往往面临开挖卸荷效应日益增强、节理裂隙愈加发育、强地下水环境等复杂的工程地质问题。为掌握开挖卸荷对岩体力学特性和渗透特性的影响规律,以白云岩为试验对象,开展不同卸荷围压比△σ(100%,90%,60%,30%,0)和不同孔隙压... 详细信息

深部岩体工程往往面临开挖卸荷效应日益增强、节理裂隙愈加发育、强地下水环境等复杂的工程地质问题。为掌握开挖卸荷对岩体力学特性和渗透特性的影响规律,以白云岩为试验对象,开展不同卸荷围压比△σ(100%,90%,60%,30%,0)和不同孔隙压力P(0,5,10MPa)下的三轴卸荷渗透试验,并借助核磁共振技术对试验前后的岩石孔隙度进行测试,以阐述岩石卸荷损伤及渗透特性演变规律。试验结果表明:不同孔隙水压下岩石的卸荷变形规律基本一致,均经历平稳过渡→匀速增长→快速增加→急剧扩张4个阶段,且岩石所能承受的应变极限几乎相等,与之相对应,卸荷过程中岩石渗透率亦具有缓慢渗透→稳定渗透→加速渗透→渗透突增四级演变特征;孔隙水压的存在加速了岩石内部裂隙的产生和扩展,孔隙水压力越大,孔隙度越大,渗透率越大,孔隙度、变形和渗透率具有显著的正相关,但相比孔隙水压,卸荷围压比对岩石变形影响更大,当△σ>60%后,岩石中的裂隙数量和贯通程度会发生突增,说明强烈的开挖卸荷可导致岩体宏观破坏面的形成进而使渗透能力急剧增大,这对地下水丰富地段的地下工程施工安全不利。

关键词：岩石力学核磁共振孔隙水压卸荷损伤演化渗透特性

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基于改进综合赋权的岩爆倾向性评价方法研究

岩石力学与工程学报 2020年第S1期39卷 2751-2762页

作者：李克钢李明亮秦庆词昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南中–德蓝色矿山与特殊地下空间利用重点实验室云南昆明650093

为了解决岩爆倾向性评价中指标权重计算随机性大导致预测精度偏低以及岩爆倾向性等级评判过于单一化等问题,提出一种基于改进综合赋权的岩爆倾向性评价方法。综合选取岩性条件、应力条件和围岩条件对应的15个因素作为岩爆倾向性判别指标... 详细信息

为了解决岩爆倾向性评价中指标权重计算随机性大导致预测精度偏低以及岩爆倾向性等级评判过于单一化等问题,提出一种基于改进综合赋权的岩爆倾向性评价方法。综合选取岩性条件、应力条件和围岩条件对应的15个因素作为岩爆倾向性判别指标,应用综合赋权方法,获得综合权重,在此基础上,分别采用云正态模型和理想点法对具体工程案例的岩爆倾向性进行评价,判断岩爆倾向性等级,验证方法准确度与可靠性。研究结果表明:能量储耗指数k,T准则,动态DT参数、弹性能量指数W_(et)和应力指数S五个指标对岩爆倾向性影响较大,改进综合赋权法计算得到的指标权重结果更加合理,而与理想点法相比,云正态模型获得的岩爆倾向性等级评价结果要更加准确,研究结果将为矿山、隧道、水电站等岩土工程岩爆倾向性预测问题提供新思路。

关键词：岩石力学岩爆倾向性预测改进云模型理想点综合权重

非均质性岩石材料损伤失效准则及其失效行为研究

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岩石力学与工程学报 2021年第9期40卷 1812-1825页

作者：秦庆词李克钢李明亮刘博昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省中–德蓝色矿山与特殊地下空间利用重点实验室云南昆明650093

岩体作为一种具有自承载能力的天然非均质材料,其失效过程具有显著不确定性。为了建立一个能够用于评估岩石材料失效的损伤准则,结合强度准则与统计损伤力学理论,建立材料临界损伤与塑性变形之间的关系,将塑性指标g引入损伤演化方程,推... 详细信息

岩体作为一种具有自承载能力的天然非均质材料,其失效过程具有显著不确定性。为了建立一个能够用于评估岩石材料失效的损伤准则,结合强度准则与统计损伤力学理论,建立材料临界损伤与塑性变形之间的关系,将塑性指标g引入损伤演化方程,推导出2种岩石损伤失效准则,并采用2种岩石17组三轴压缩试验结果对所建立的损伤失效准则进行了对比论证分析,论证了其合理性和准确性;同时,依据所建立的损伤失效准则,建立一种非均质材料损伤等级划分参考标准,并给出各损伤等级临界值计算方法,探索岩石材料在不同围压下的损伤失效行为。研究结果表明:(1)试验结果实测值均处于所建立的损伤失效准则理论预测值99%的置信带内,预测精度高;(2)材料塑性指标g越大,均质性越差,岩石压拉比越小;临界损伤Dcr越大,材料抗损伤性能越好,其结构性破坏对轻微损伤越不敏感;(3)随围压的增加,岩石材料失效时的损伤速率呈快速下降趋势,围压对材料的损伤具有抑制作用;(4)可将岩石材料的渐进失效过程划分为:I级(基本完好)、II级(轻微破损)、III级(中度破坏)、IV级(严重破坏)4个损伤等级,其损伤等级的界限值与材料的均质性直接关联。以上研究成果可定量评估不同围压环境下岩石材料的损伤状态和损伤极限,并为工程岩体损伤失效性分析提供重要理论指导。

关键词：岩石力学非均质性临界损伤失效准则损伤等级塑性指标

基于核磁共振技术的白云岩微观损伤致劣机制研究

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岩石力学与工程学报 2022年第S1期41卷 2944-2954页

作者：秦庆词李克钢李明亮李旺刘博昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省中–德蓝色矿山与特殊地下空间利用重点实验室云南昆明650093 云南驰宏锌锗股份有限公司云南曲靖655000

为探究静力加载下白云岩的微观损伤致劣机制,结合核磁共振驰豫机制和T_(2)谱驰豫信号特征,提出一种多谱峰正态数学模型;同时,通过三轴压缩试验前后的核磁共振检测信号对模型进行验证,结合试验前后核磁共振驰豫信号特征及核磁成像技术,... 详细信息

为探究静力加载下白云岩的微观损伤致劣机制,结合核磁共振驰豫机制和T_(2)谱驰豫信号特征,提出一种多谱峰正态数学模型;同时,通过三轴压缩试验前后的核磁共振检测信号对模型进行验证,结合试验前后核磁共振驰豫信号特征及核磁成像技术,从核磁共振T_(2)弛豫谱信号和孔隙孔径分布特征分析岩石内部微观孔隙结构的损伤致劣机制。结果表明:(1)所提出的数学模型能够较为完整的表征核磁共振驰豫信号信息,反演拟合度R^(2)=0.99,结合岩石宏观破坏时的核磁驰豫信息,利用所提出的数学模型可定量评价岩石的损伤状态;(2)通过岩石压缩破坏试验前后的核磁共振检测结果对比分析,岩石破坏前,岩样核磁共振检测呈现典型的3个谱峰,小孔隙和中孔隙连通性较好,大孔隙分布较少;岩石宏观破坏后,中、大孔隙连通性显著增强,中孔隙和大孔隙具有典型“靠拢–合并”特征,破坏后大孔隙和中孔隙T_(2)谱谱峰面积与总谱峰面积之比超过90%,宏观损伤值D>0.9;(3)岩石在不同围压作用下破坏时,内部孔隙结构的核磁驰豫信号特征表现基本一致,均为大孔隙分布为主导,破坏时的孔径分布差异与围压关系不显著。研究成果可为科学定量评价岩体工程的损伤状态提供参考依据。

关键词：岩石力学核磁共振(NMR) 微观损伤孔隙结构损伤机制多谱峰正态模型

基于修正最小应变能密度因子准则下的Ⅰ型裂纹研究

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应用力学学报 2020年第6期37卷 2664-2670,I0024页

作者：李克钢王庭秦庆词张雪娅李明亮昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南中-德蓝色矿山与特殊地下空间利用重点实验室昆明650093

扩展应变能密度因子准则首次引入体积改变比能密度因子权重系数β,分析体积与形状改变比能权重对于裂纹扩展形式的影响。基于扩展应变能密度因子准则,考虑Williams应力函数中常忽略的非奇异项部分影响,对最小应变能密度因子准则进行修... 详细信息

扩展应变能密度因子准则首次引入体积改变比能密度因子权重系数β,分析体积与形状改变比能权重对于裂纹扩展形式的影响。基于扩展应变能密度因子准则,考虑Williams应力函数中常忽略的非奇异项部分影响,对最小应变能密度因子准则进行修正完善。探究泊松比μ与权重系数β影响下,纯I型裂纹起裂角随T应力变化规律,并采用形状改变比能准则求得T应力下纯I型裂纹实际临界应力强度因子KIf较传统断裂韧度KIc的比值。研究结果表明:针对纯I型裂纹,修正后的最小应变能密度因子准则对于裂纹起裂角的预测较传统理论的预测精度显著提升。当β值趋于1时,裂纹起裂角随T应力增加过程存在明显的激增现象,起裂角度激增时刻对应的T应力随泊松比μ的增加而增加。当β值趋于0时,起裂角激增现象减弱,与最大周向应力准则(MTS)下曲线变化规律吻合。

关键词：断裂力学 T应力最小应变能形状改变比能体积改变比能

岩爆烈度等级预测的机器学习算法模型探讨及选择

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岩石力学与工程学报 2021年第S1期40卷 2806-2816页

作者：李明亮李克钢秦庆词吴顺川刘月东刘博昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省中-德蓝色矿山与特殊地下空间开发利用重点实验室云南昆明650093 云南迪庆矿业开发有限责任公司云南香格里拉674400

为了提高预测岩爆烈度等级的准确度,选取岩体应力系数(sθ/sc)、岩石脆性系数(c ts/s)和弹性变形能系数(et W)构建岩爆烈度等级预测指标体系。基于国内外145组岩爆案例工程数据,采用6种机器学习算法结合随机交叉验证方法分别建立岩爆烈... 详细信息

为了提高预测岩爆烈度等级的准确度,选取岩体应力系数(sθ/sc)、岩石脆性系数(c ts/s)和弹性变形能系数(et W)构建岩爆烈度等级预测指标体系。基于国内外145组岩爆案例工程数据,采用6种机器学习算法结合随机交叉验证方法分别建立岩爆烈度等级预测模型,利用相关系数原理计算出相关系数,根据变量间的相关系数,确定变量之间不存在强相关,同时先对原始岩爆案例工程数据进行极端值处理,然后做标准化处理,消除量纲的影响。引入T-分布邻域嵌入(T-SNE)降维方法,对数据进行降维可视化,最后,对建立的6种岩爆烈度等级预测模型准确率进行分析讨论及评估。研究结果表明:基于T-分布邻域嵌入(T-SNE)降维方法,结果显示各岩爆烈度等级具有明显的聚集现象;支持向量机模型(SVM)对于岩爆烈度等级为1的样本具有较高的预测准确率,对于岩爆烈度等级为2~4的样本,线性判别模型具有较高的预测准确率,同时兼有较为稳定的模型表现;将线性判别模型(LDA)应用到锦屏二级水电站、江边水电站和苍岭隧道等岩爆案例工程,发现LDA模型预测结果与岩爆实际等级相同,研究结果为岩土工程岩爆预测问题提供较好的指导意义。

关键词：岩石力学岩爆烈度等级预测机器学习算法 T-SNE 交叉验证

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某露天矿边坡失稳因子潜在关系研究

中国锰业 2017年第3期35卷 99-104页

作者：秦庆词李克钢昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093

通过对某露天铜矿东部高边坡失稳机理进行分析研究,并采用Slide软件展开数值模拟,寻找边坡最小滑移面。分析了该边坡在无裂隙水、有裂隙水、爆破震动条件下的边坡安全系数变化情况。并采用Monte-Carlo统计分析法对软弱层随机抽取1 000... 详细信息

通过对某露天铜矿东部高边坡失稳机理进行分析研究,并采用Slide软件展开数值模拟,寻找边坡最小滑移面。分析了该边坡在无裂隙水、有裂隙水、爆破震动条件下的边坡安全系数变化情况。并采用Monte-Carlo统计分析法对软弱层随机抽取1 000个数据进行统计,得出边坡安全系数分布频率直方图及最佳拟合曲线。同时对几个边坡稳定性的影响因子进行敏感度分析,将影响边坡稳定性的因子进行定量化,对该边坡的稳定性准确评价以及后期防治措施具有重要的指导意义。

关键词：失稳机理数值模拟概率分析敏感度分析

基于变异系数与序关分析法–多维正态云模型的岩爆预测

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岩石力学与工程学报 2020年第S2期39卷 3395-3402页

作者：李明亮李克钢刘月东吴顺川秦庆词王航龙昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南中-德蓝色矿山与特殊地下空间利用重点实验室云南昆明650093 云南迪庆矿业开发有限责任公司云南香格里拉674400

岩爆烈度等级预测受到多种指标的综合作用影响,准确预测与评价岩爆等级是岩石力学研究中亟需解决的难题。提出基于变异系数与序关分析法–多维正态云模型的岩爆预测方法,该方法选取弹性变形能指数W_(et)、岩体应力系数σ_(θ)/σ_(c)、... 详细信息

岩爆烈度等级预测受到多种指标的综合作用影响,准确预测与评价岩爆等级是岩石力学研究中亟需解决的难题。提出基于变异系数与序关分析法–多维正态云模型的岩爆预测方法,该方法选取弹性变形能指数W_(et)、岩体应力系数σ_(θ)/σ_(c)、岩石脆性系数σ_(c)/σ_(t)和岩石单轴抗压强度σ_(c)作为岩爆等级评价因子,针对岩爆指标综合权重确定准确度不高的问题,依据变异系数与序关分析法求出综合权重,选取国内外12组典型岩爆案例工程实测数据,运用变异系数与序关分析法–多维正态云模型综合方法进行指标属性评价,结合多维正向云发生器,计算出不同岩爆等级的隶属度,进而给出样本岩爆预测等级。研究表明:基于变异系数与序关分析法–多维正态云模型的岩爆烈度等级分级预测结果与实际情况吻合度高,该方法可行性较好,可为岩爆等级预测提供一种新的研究方法。

关键词：岩石力学岩爆烈度等级预测变异系数多维正态云模型序关分析法综合权重