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基于雪崩动力学的声发射预警模型在煤与瓦斯突出监测与预报的应用

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自然科学 2018年第4期6卷 350-356页

作者：陈玉孙中光孙海涛李康沈伟重庆市勘测院重庆重庆大学重庆中煤科工集团重庆研究院重庆神华新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐枣庄矿业(集团)有限责任公司田陈煤矿山东枣庄

合理的声发射预警指标及预警模型是利用声发射监测技术进行突出危险性预测的依据。本文对现场实测微震监测数据进行对比分析,结果表明:微震与声发射监测数据变化规律相似,但单位时间内声发射装置接收到的事件数远比微震装置接受到的事... 详细信息

合理的声发射预警指标及预警模型是利用声发射监测技术进行突出危险性预测的依据。本文对现场实测微震监测数据进行对比分析,结果表明:微震与声发射监测数据变化规律相似,但单位时间内声发射装置接收到的事件数远比微震装置接受到的事件数多,更能良好反应工作面前方突出危险。瓦斯超标前期的任意时间区间声发射能量概率密度函数满足幂律分布,拟合表明区间的临界指数随着离瓦斯超标区域的距离的靠近呈减小趋势。临界幂值分布通过最大似然的方法量化进行危险性评估,当临界幂值曲线所表征的临界值向下移动,甚至急剧下滑,曲线在大能量区间分布较稳定,此时预示着工作面具有突出危险性,数据离散性增加,临界幂值越大。

关键词：雪崩动力学煤与瓦斯突出幂律分布指数降低

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推广小世界网络上的雪崩动力学研究

推广小世界网络上的雪崩动力学研究

钙质砂颗粒的尺寸效应及雪崩动力学特性试验研究

2006全国复杂网络学术会议

作者：王茹蔡勖华中师范大学复杂性科学研究中心

近年来,关于网络的研究正在逐渐形成热门,特别是小世界(SW)网络。在小世界最原始模型中,捷径的长度分布是均匀的,即,不管结点之间的欧几里德空间距离,任意选择一对作为重扰连线的结点,但是当这个条件放宽,符合现实中连线的产生和空间距... 详细信息

近年来,关于网络的研究正在逐渐形成热门,特别是小世界(SW)网络。在小世界最原始模型中,捷径的长度分布是均匀的,即,不管结点之间的欧几里德空间距离,任意选择一对作为重扰连线的结点,但是当这个条件放宽,符合现实中连线的产生和空间距离有关的性质, 就会出现新的性质。在我们的工作中,我们关注于小世界网络,但是使得增加的连线的分布遵从: p(l)～l-α,这样构造的网络称为推广小世界网络(GSWN)。这个额外增加连线的步骤一直持续直到长程连线的数量和短程连线的数量之比φ达到一定值。

关键词：复杂网络推广小世界雪崩动力学分形维数幂率

来源： cnki会议评论

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岩土工程学报 2021年第6期43卷 1029-1038,I0006,F0003页

作者：王磊蒋翔肖杨吴焕然单军杰刘汉龙姚志华重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 空军工程大学机场建筑工程系西安710038

钙质砂广泛分布于沿海大陆架与海岸线上,是岛礁工程中重要的岩土材料。其容易发生颗粒破碎的特点,给岛礁工程及海洋工程的建设带来了极大的挑战。对取自南海某岛礁的3种平均粒径的钙质砂进行了单颗粒压缩破碎试验。试验方法为力学加载... 详细信息

钙质砂广泛分布于沿海大陆架与海岸线上,是岛礁工程中重要的岩土材料。其容易发生颗粒破碎的特点,给岛礁工程及海洋工程的建设带来了极大的挑战。对取自南海某岛礁的3种平均粒径的钙质砂进行了单颗粒压缩破碎试验。试验方法为力学加载与声发射监测同步采集并结合光学显微镜实时观测。采用Weibull分布研究了钙质砂的单颗粒破碎强度,结果表明钙质砂颗粒特征强度存在尺寸效应。采用雪崩动力学统计方法,分析了钙质砂颗粒破碎过程中声发射信号的声发射能量分布特性、等候时间分布以及余震序列分布。不同粒径的钙质砂颗粒的等候时间分布及余震序列分布均满足良好的幂律关系并拥有相同的幂律指数。对于声发射能量分布,平均粒径为0.9,1.58 mm的钙质砂颗粒由直方图法和最大似然估计法得到的幂律分布及幂律指数都相近,在1.40左右。而平均粒径2.18 mm的钙质砂颗粒幂律分布显著大于另外两个粒径颗粒并表现出混合幂律分布.

关键词：钙质砂颗粒破碎尺寸效应 Weibull分布雪崩动力学

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G219线温霍交通廊道雪崩事件重建与抛程方法适用性分析

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冰川冻土 2025年

作者：姚森木刘杰郭强杨治纬王斌谢良甫孙锡亮新疆大学建筑工程学院新疆高寒高海拔山区交通基础设施安全与健康重点实验室新疆交通规划勘察设计研究院有限公司新疆维吾尔自治区交通建设管理局项目执行二处新疆农业大学交通运输与物流工程学院

雪崩抛程对于高寒山区公路安全风险评估极为重要，但不同计算方法针对特定区域的适用性研究尚显不足。本研究基于空地一体化现场调查数据，经相似度评估后，利用RAMMS-AVALANCHE模型重建了中国西天山切特阿克苏沟2023—2024年冬末的5处... 详细信息

雪崩抛程对于高寒山区公路安全风险评估极为重要，但不同计算方法针对特定区域的适用性研究尚显不足。本研究基于空地一体化现场调查数据，经相似度评估后，利用RAMMS-AVALANCHE模型重建了中国西天山切特阿克苏沟2023—2024年冬末的5处雪崩事件。同时进一步对比分析了雪崩抛程的RAMMS-AVALANCHE数值模拟结果和各类理论计算结果。5处雪崩数值模拟结果与现场实际最终相似度分别为84.6%、83.1%、85.9%、87.4%和93.3%，表明RAMMS-AVALANCHE数值模拟在重建雪崩事件方面具有显著优势。以平均绝对误差百分比（MAPE）作为评判标准，数值模拟法最符合现场实际准确性最高，MAPE为4.93%;tanα作图法次之，MAPE为6.64%；等效摩擦力法与双倾角作图法准确性较低，MAPE分别为6.90%和8.99%。数值模拟法计算最精准，且适用于多种雪崩；tanα作图法简便易行，适用于单一雪崩路径无分流汇流现象的雪崩。双倾角作图法和等效摩擦力法仍需要在因变量选择、更多特征参数引入及参数计算方法本地化等方面加以改进以提高区域适用性。研究结果可满足高寒山区公路选线和防治措施位置选择的需求，并为G219线温霍交通廊道的基础设施建设和运营安全提供技术支持。

关键词： G219线温霍交通廊道雪崩动力学 RAMMS数值模拟雪崩事件重建雪崩抛程计算

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砂岩单轴压缩声发射和纤维束模型模拟

岩土力学 2017年第S2期38卷 1-8页

作者：姜德义岳好学张璇谢凯楠蒋翔重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学土木工程学院重庆400044 剑桥大学地球科学系

利用纤维束模型(FBM)模拟非均质材料破坏动力学行为,在实验室内进行了砂岩力控制单轴压缩声发射(AE)试验。将纤维束模型纤维断裂与砂岩声发射类比分析发现,低应力阶段纤维束模型对偶发的雪崩过程敏感性低,但在高应力阶段纤维束模型能够... 详细信息

利用纤维束模型(FBM)模拟非均质材料破坏动力学行为,在实验室内进行了砂岩力控制单轴压缩声发射(AE)试验。将纤维束模型纤维断裂与砂岩声发射类比分析发现,低应力阶段纤维束模型对偶发的雪崩过程敏感性低,但在高应力阶段纤维束模型能够很好地表征应力控制单轴压缩砂岩声发射特征;雪崩尺寸的模拟和试验结果都呈现双幂形式,具有相似的双幂指数和转换点;模拟和试验结果都以纤维束模型为基础和声发射反映固体内部损伤为前提,固体的破裂失稳满足二阶相变特征,且分叉率ξ是符合描述二阶相变的连续序参量;在临界点附近针对分支率演化(固体破裂相变)过程概率理论、纤维束模拟与声发射试验结果一致,可见纤维束模型能较好地模拟岩石声发射行为进而反映岩石损伤断裂过程。

关键词：纤维束模型声发射断裂雪崩动力学二阶相变

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国内外雪崩试验、流变模型与动力模拟进展综述

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力学与实践 2024年第5期46卷 907-918页

作者：徐小蓉田园诗孙其诚孙玉科张尚弘华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

高海拔地区水电建设面临雪崩、冰崩等地质灾害的挑战。本文以雪崩为研究对象,阐述关于雪崩试验技术、流变模型及动力学数值模拟的研究进展。国内外通过开展全尺寸雪崩试验或缩尺雪槽试验,结合先进测量技术积累雪崩案例数据;雪崩常被视... 详细信息

高海拔地区水电建设面临雪崩、冰崩等地质灾害的挑战。本文以雪崩为研究对象,阐述关于雪崩试验技术、流变模型及动力学数值模拟的研究进展。国内外通过开展全尺寸雪崩试验或缩尺雪槽试验,结合先进测量技术积累雪崩案例数据;雪崩常被视作复杂流体或颗粒流,采用Voellmy双参数模型、多孔黏弹塑性模型、颗粒流流变模型等描述其流变行为;基于流体动力学和基于连续介质力学的雪崩动态模拟已逐步发展成熟。该研究可为雪崩运动路径的科学预测与灾害风险评估奠定基础。

关键词：雪崩灾害高海拔水电建设雪崩动力学雪崩流动试验流变模型

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复杂网络中地震模型自组织临界行为的研究

复杂网络中地震模型自组织临界行为的研究

作者：孙凡华中科技大学

学位级别：硕士

本文简要地介绍了自组织临界性的原理、复杂网络中若干具有代表性的网络机制模型以及作为自组织临界性研究的一个典型的模型-地震模型的基本概念和基本原理。综述了目前国际上主要研究的几种地震模型的构造、驱动机制、倒塌规则、雪崩... 详细信息

本文简要地介绍了自组织临界性的原理、复杂网络中若干具有代表性的网络机制模型以及作为自组织临界性研究的一个典型的模型-地震模型的基本概念和基本原理。综述了目前国际上主要研究的几种地震模型的构造、驱动机制、倒塌规则、雪崩动力学行为及其进展。在此基础上,我们提出了两个新的地震模型,利用数值模拟的方法,对这些模型的临界标度行为和雪崩动力学进行了详尽地研究,得出了具有创新意义的有价值的结论。我们的结果与国际相关文献最新研究结果的比较分析表明,我们的工作不仅有助于地震行为的研究和分析,而且有助于复杂网络中自组织临界行为的一般规律的深入讨论。首先,我们研究了基于随机网络的单变量地震模型(OFC模型)中不均匀性对系统临界行为的影响。对模型的数值模拟研究表明:系统的临界行为对不均匀性非常敏感,不同的非均匀点数会导致系统不同的临界行为。更确切地说,其它参数(最近邻数和耗散参数)都相同,而非均匀点数不同的两个模型,不属于同一普适类。其次,我们构建了在随机网络中能量随机分配的单变量地震模型。数值模拟结果表明:只有在守恒情况下,系统具有自组织临界性,而且临界行为满足简单的有限尺寸标度律;在系统能量守恒时,不同的网络拓扑结构不影响系统的临界行为;而当系统中有耗散时,模型没有标度行为。最后,我们构建了建立在随机网络中的双变量地震模型。对模型的数值模拟结果表明:在很大的耗散范围内,模型具有自组织临界性,地震尺寸几率分布满足有限尺寸标度律,网络拓扑结构对系统的临界行为没有影响。而且地震持续时间及在持续时间内的平均地震尺寸之间存在一个幂律关系,这为相应于能量不守恒的模型具有自组织临界行为提供了进一步的证据。总之,我们的研究结果表明,不同的空间拓扑结构并不改变系统的临界行为,而不同的不均匀性(在二维地震模型中主要表现为边界条件的不同)、倒塌规则和驱动机制一定会影响系统的临界行为,改变模型的普适类。

关键词：自组织临界性地震模型幂次规律有限尺寸标度律雪崩动力学

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高应力巷道钻孔卸压机理及试验研究

高应力巷道钻孔卸压机理及试验研究

作者：刘晓蓉贵州大学

学位级别：硕士

矿山深部开采面临的高应力问题已成为亟待解决的重要难题。本文依托锦丰金矿,综合运用现场调查、物理实验、理论分析、相似模拟以及数值模拟等研究方法,开展了高应力巷道钻孔卸压机理及试验研究,调查了高应力巷道变形破坏特征;测定了巷... 详细信息

矿山深部开采面临的高应力问题已成为亟待解决的重要难题。本文依托锦丰金矿,综合运用现场调查、物理实验、理论分析、相似模拟以及数值模拟等研究方法,开展了高应力巷道钻孔卸压机理及试验研究,调查了高应力巷道变形破坏特征;测定了巷道围岩物理力学参数;基于雪崩动力学理论和声发射技术,从能量角度探究了钻孔卸压技术对岩石的损伤效应;研究不同钻孔参数条件下水平应力场演化特征以及裂隙发育特征;确定了钻孔卸压最优参数并进行工程应用,通过长时间监测,分析了钻孔卸压技术对高应力巷道围岩稳定性的控制效果。主要研究结论如下:(1)对锦丰金矿深部巷道进行现场调查与地应力测试,锦丰金矿最大主应力为21.1Mpa,属于高地应力范围,受高应力影响,巷道具有侧帮内挤,底鼓显著,巷道稳定性差,支护难度进一步加大等变形特征。(2)研究含预制孔洞粉砂岩试件在单轴压缩作用下的声发射统计特征,岩石在失稳破坏之前会发生明显的应力降现象与声发射幂律指数呈现出降低的趋势,得到基于力学参数与声发射幂律指数的含预制孔洞岩石的失稳前兆信息,发现含预制钻孔岩石试样在失稳破坏前会发生明显应力降与声发射幂律指数降低的现象。(3)利用相似模拟与数字散斑相结合的物理实验方法,研究了不同钻孔数量与不同布置方案的巷道围岩相似模型水平位移演化规律,巷道围岩相似模型应变集中区主要集中在巷道周围并呈蝶形分布,钻孔的出现会改变围岩体的受力结构,卸压孔数量与巷道裂纹数量、卸压效果呈正相关关系,与试件抵抗变形的能力呈负相关。综合考虑卸压效果与巷道维护成本因素,钻孔数量为6时最优。(4)三角形布置的卸压效果要优于纵向布置和横向布置,三角形布置巷道周围产生的裂纹较多,钻孔之间具有较强的相互作用,孔间裂纹相互贯通形成一个可自稳的整体,改变了巷道围岩的受力结构。(5)将三角形布置D/B=0.5的钻孔方案进行现场应用,根据监测结果发现,卸压前后,顶板下沉量和巷帮收敛量分别减少了63%,40%,说明钻孔卸压技术对巷道围岩变形起到了较好的控制效果。

关键词：高应力雪崩动力学钻孔卸压围岩稳定性

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推广的Bak-Sneppen模型

推广的Bak-Sneppen模型

作者：韩继辉华中师范大学

学位级别：硕士

本文提出了GBS模型,即在经典的Bak-Sneppen (BS)模型中加入了相互作用强度p(00)临界态的存在,由隙距方程出发导出了临界指数之间的标度关系。研究了GBS模型(p>0)顺时雪崩和逆时雪崩的分布,发现顺时雪崩分布指数是一个不依赖于维数和p的... 详细信息

本文提出了GBS模型,即在经典的Bak-Sneppen (BS)模型中加入了相互作用强度p(00)临界态的存在,由隙距方程出发导出了临界指数之间的标度关系。研究了GBS模型(p>0)顺时雪崩和逆时雪崩的分布,发现顺时雪崩分布指数是一个不依赖于维数和p的普适值2,而逆时雪崩分布指数τb(p)和f0(p)雪崩分布指数τ(p)满足τb(p)+τ(p)=3。对1到6维的规则格子模拟发现,当p确定时,fc(d)随着d的增加而减小,当维数比较大时,fc(d)随d变化较为平缓。根据几率流守恒,写出了表征雪崩递阶结构的精确主方程,由主方程出发推导出无穷组精确方程,这些方程把雪崩的各阶矩联系起来。

关键词：雪崩动力学自组织临界 Bak-Sneppen演化模型临界指数标度关系相互作用强度雪崩主方程