基于持续同调机器学习的边坡失稳与破坏过程研究

发布时间：2021-11-07 18:34

　　近年来我国很多露天矿外排土场排土空间严重不足,所以只能进行内排,将所挖的土方进行堆积处理形成堆积体边坡。边坡破坏是一个动态的,多尺度的破坏过程,涉及到从微孔洞的损伤积累到宏观的裂缝形成,微观和宏观之间相互影响,微观的力学演化是导致宏观力学演化的根源。持续同调是用连续尺度覆盖构建网络代替了人为的网络获取,用严格的代数拓扑化方法完整和系统地描述了材料结构的拓扑特征及其演化规律。于是我从国内露天矿排土场排土空间不足的现状出发,借助持续同调理论,建立了该堆积体边坡模型进行研究,并分析了边坡破坏过程的拓扑特征。具体研究内容及结论如下。1.首先结合实际工程特点建立相应的模型,并设置了材料参数,边界条件以及荷载大小等,然后利用颗粒离散元软件对边坡稳定性进行了计算,分析得到了边坡的响应过程。发现在荷载作用下,边坡结构先生成一些微裂纹,然后逐渐扩展,最后形成贯通的主裂缝而发生破坏。2.从整个过程中截取几个有代表性的破坏图像,然后借由持续同调软件算出条码图,借助条码图来分析堆积体边坡的力链网络的拓扑特征,然后将持续同调理论和机器学习中的支持向量机的方法相结合,对边坡条码图进行特征选择,选择了特征6即最长贝... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 堆积体结构的研究现状
        1.2.2 持续同调在颗粒状材料结构中的应用研究现状
        1.2.3 持续同调基机器学习的研究现状
    1.3 研究内容
        1.3.1 边坡结构的离散元数值模拟
        1.3.2 基于数值模拟结果计算持续同调特征
        1.3.3 边坡破坏与持续同调图关联性的建立
第2章 离散元理论和持续同调理论
    2.1 离散元理论
        2.1.1 离散元基本思想
        2.1.2 颗粒离散元基本方程
    2.2 持续同调理论介绍
        2.2.1 拓扑空间
        2.2.2 度量空间
        2.2.3 单纯形
        2.2.4 单纯复形
        2.2.5 持续同调
        2.2.6 持续同调的可视化描述及案例演示
    2.3 本章小结
第3章 竖向荷载作用下堆积体边坡离散元数值计算
    3.1 计算模型
    3.2 失稳过程
    3.3 荷载作用位置的影响
    3.4 本章小结
第4章 拓扑特征选择及边坡破坏的持续同调分析
    4.1 拓扑特征选择
    4.2 边坡破坏过程的持续同调分析
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 论文不足
    5.3 展望
参考文献
致谢
附录 攻读硕士研究生期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]露天矿内排土场堆叠过程中边坡形态优化[J]. 周永利,黄浩轩,翟正江,王忠鑫,王金金.  煤矿安全. 2019(06)
[2]日本科学家提出评估岩石孔隙度的新方法[J]. 刘文浩.  天然气地球科学. 2018(07)
[3]基于半监督主动学习的菊花表型分类研究[J]. 袁培森,任守纲,翟肇裕,徐焕良.  农业机械学报. 2018(09)
[4]密集颗粒体系的颗粒运动及结构测量技术[J]. 杨晖,张国华,王宇杰,孙其诚.  力学进展. 2018(00)
[5]持续同调在图像分类和识别中的应用[J]. 张景亮,鞠先孟.  应用数学与计算数学学报. 2017(04)
[6]边坡失稳破坏的颗粒流模拟[J]. 万江,温泉,昝世明.  四川建筑. 2017(01)
[7]颗粒接触无网格法及其在边坡成灾范围模拟中的应用[J]. 冯春,李世海,孙厚广,李志刚.  岩土力学. 2016(12)
[8]密集颗粒物质的介观尺度研究综述[J]. 孙其诚,刘晓星,张国华,刘传奇,金峰.  力学与实践. 2016(06)
[9]基于颗粒流模型的颗粒材料宏-细观力学研究[J]. 董启朋,姚海林,詹永祥.  人民长江. 2016(04)
[10]颗粒介质固-流态转变的理论分析及实验研究[J]. 费明龙,徐小蓉,孙其诚,周公旦,金峰.  力学学报. 2016(01)

硕士论文
[1]边坡稳定性的多尺度分析[D]. 邹育.华南理工大学 2017
[2]黄土崩塌的离散元数值模拟[D]. 杨玲.西安科技大学 2015
[3]基于颗粒流模拟的边坡稳定性分析[D]. 张小雪.哈尔滨工程大学 2015
[4]边坡动力破坏过程及塌落范围的颗粒力学模拟[D]. 杨冰.清华大学 2011



本文编号：3482349