煤巖體后破壞的理論研究及預(yù)測.pdf

1、該論文針對煤巖體材料變形的后破壞進行了分析,從破壞的終結(jié)形式和后果的預(yù)測兩個方面進行了詳細的討論,其主要結(jié)果如下:首先,對煤巖體材料后破壞的機理和過程進行了理論上的研究.本文應(yīng)用應(yīng)變梯度塑性理論對煤巖體材料在單軸壓縮條件下的變形局部化問題進行了探討.在一維條件下,本文得到煤巖材料在單軸壓縮條件下塑性應(yīng)變的解析表達式,給出了變形局部化帶寬度的計算公式;在二維條件下,建立了Mises屈服準(zhǔn)則下平面應(yīng)變、平面應(yīng)力兩種情況的煤巖體材料變形局部化

2、帶寬與其傾角的關(guān)系式,討論了在不同條件下傾角的變化范圍;討論了帶寬最大值和最小值形成的條件;給出了煤巖體材料Ⅰ、Ⅱ類變形破壞的條件并推出破壞的臨界角度;平行地建立了在Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則下平面應(yīng)力情況煤巖體材料變形局部化帶寬與其傾角的關(guān)系式.同時,考慮到應(yīng)變梯度塑性模型的局限性,本文把率模型與梯度塑性模型結(jié)合起來研究了一維情況下四階及二、四階混合模型下的內(nèi)尺度變化的規(guī)律及穩(wěn)定性條件,并把上述結(jié)果推廣到二維情形,討論了一維

3、、二維情形下煤巖材料變形局部化帶寬及相關(guān)問題.其次,對煤巖體材料后破壞的結(jié)果進行了預(yù)測-沖擊地壓最大震級的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測及遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的融合預(yù)測.首先對BP算法進行改造,建立了多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)異步迭代算法和一種帶有松弛因子的動態(tài)異步迭代算法,上述算法能夠有效克服網(wǎng)絡(luò)的麻痹現(xiàn)象及局部極小問題,仿真試驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性;利用上述得到新算法,對煤巖體材料變形后破壞的宏觀表現(xiàn)形式-沖擊地壓進行了預(yù)測,提高了沖擊地壓預(yù)測方法的精度.

4、另外,鑒于BP算法自身缺陷,對基本遺傳算法進行了改進,提出了一種具有全局搜索能力混合優(yōu)化算法-基于遺傳模擬退火的優(yōu)化BP算法.本文利用該算法對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、權(quán)值和閾值進行了優(yōu)化,經(jīng)優(yōu)化后得到網(wǎng)絡(luò)的一組權(quán)值和閾值,在此基礎(chǔ)上對新汶煤業(yè)集團華豐礦1999年-2000年的現(xiàn)場沖擊地壓數(shù)據(jù)進行了預(yù)測,其效果達到了預(yù)定要求.最后,在上述預(yù)測方法的基礎(chǔ)上開發(fā)了礦山災(zāi)害-沖擊地壓的預(yù)測系統(tǒng).系統(tǒng)選用MATLAB 6.1軟件,完成了集查詢、訓(xùn)練、預(yù)測功能為