[發(fā)明專利]一種根據(jù)巖芯餅化識(shí)別地應(yīng)力的智能系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910012644.1
• 申請(qǐng)日: 2009-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101609050A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜諳男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/84
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/84;G06N3/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李洪福

1.一種根據(jù)巖芯餅化識(shí)別地應(yīng)力的方法，其特征在于包括如下步驟：

a、通過(guò)收集工程地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，預(yù)估地應(yīng)力范圍，選擇待識(shí)別的地應(yīng)力變 量；

b、通過(guò)攝像設(shè)備對(duì)鉆取巖芯進(jìn)行攝像，并對(duì)獲取的圖像進(jìn)行識(shí)別，即識(shí)別 出巖芯裂隙的間距和角度；

c、根據(jù)步驟a獲取的資料信息和步驟b已識(shí)別的圖像信息，建立巖芯鉆取 的三維有限元模型，同時(shí)施加應(yīng)力邊界條件，模擬實(shí)際巖芯受力狀況，根據(jù)實(shí) 際觀測(cè)的巖芯斷裂面，即餅化厚度在模型中相應(yīng)的位置設(shè)置1個(gè)以上的測(cè)點(diǎn)， 后根據(jù)上述測(cè)點(diǎn)是否處于破壞狀態(tài)，通過(guò)下述地應(yīng)力識(shí)別的有約束的優(yōu)化問(wèn)題 的目標(biāo)函數(shù)獲取地應(yīng)力變量：

Min{(Σi=1Kabs(1-Fi))}]]>

式中F_i＝min{F_si，F(xiàn)_ti}，其中F_i為潛在面上觀測(cè)點(diǎn)的第i個(gè)單元的抗剪安全度F_si和抗拉安全度F_ti的最小值，K為潛在破壞面上單元個(gè)數(shù)即測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

d、優(yōu)化算法初始化：在步驟c的所述模型中施加應(yīng)力邊界條件后，對(duì)應(yīng)使 潛在破壞面的單元?jiǎng)偤闷茐模瑢⒌貞?yīng)力變量作為差異進(jìn)化算法的搜索變量，將 數(shù)值計(jì)算潛在破壞面的單元安全度情況作為差異進(jìn)化算法的評(píng)價(jià)值，這樣將步 驟c中的數(shù)值計(jì)算嵌入到差異進(jìn)化算法中，設(shè)置差異進(jìn)化初始參數(shù)：優(yōu)化變量 數(shù)目和種群數(shù)量，同時(shí)設(shè)置縮放因子F和雜交概率常數(shù)CR值；設(shè)定收斂準(zhǔn)則： 最小適應(yīng)值或者最大迭代步數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化搜索計(jì)算；

e、算法適應(yīng)值評(píng)價(jià)：結(jié)合步驟d設(shè)定的參數(shù)，差異進(jìn)化算法把每一個(gè)可能 的解看成一個(gè)個(gè)體，先隨機(jī)產(chǎn)生Np個(gè)可能的地應(yīng)力變量，即Np稱為種群，根 據(jù)這些地應(yīng)力變量，分別按照步驟c分別計(jì)算潛在破壞面單元的安全度，其中 單元安全度是基于彈性力學(xué)的框架并結(jié)合摩爾庫(kù)侖準(zhǔn)則得到的，將單元安全度 與1的誤差作為適應(yīng)值，結(jié)合步驟c中的計(jì)算公式如下：進(jìn) 行計(jì)算；

f、變異操作：縮放種群中任意兩個(gè)目標(biāo)向量個(gè)體之間的差值并疊加到種群 中的第3個(gè)向量個(gè)體上，形成新的變量，計(jì)算公式如下：

V_i，j(G+1)＝X_r1j(G)+F(X_r2j(G)-X_r3j(G))

其中：G為第G代種群，x_i(G)為第G代中向量(i＝1，2，…，Np)，Np為 種群規(guī)模，每個(gè)向量個(gè)體包含D個(gè)分量，D為空間維數(shù)，對(duì)于第G代每個(gè)目標(biāo) 向量，其變異向量第j分量為：公式中下標(biāo)r1，r2，r3為[1，Np]中的隨機(jī)整數(shù) 且互不相同，F(xiàn)為縮放因子；

g、交叉操作：將目標(biāo)向量x_i(G)與變異向量v_i(G+1)按照如下規(guī)則雜交， 生成新的試樣向量u_i(G+1)，計(jì)算公式如下：

式中r_j∈[0，1]為與向量第j個(gè)分量對(duì)應(yīng)的隨機(jī)數(shù)；CR∈[0，1]為雜交概率常 數(shù)；rn_i為在1，2，…，D中隨機(jī)挑選一個(gè)整數(shù)，以確保變異向量V_i，j(G+1)中， 至少有一個(gè)分量被試樣向量u_i，G+1采用；u_i(G+1)是變異生成的新個(gè)體；

h、選擇操作：所有試樣向量u_i(G+1)調(diào)用步驟e進(jìn)行適應(yīng)值計(jì)算，將試樣 向量u_i(G+1)與原來(lái)的目標(biāo)向量x_i(G)比較，如果u_i(G+1)對(duì)應(yīng)較小的適應(yīng)值，則 選擇向量u_i(G+1)；反之如果，x_i(G)對(duì)應(yīng)較小的目標(biāo)函數(shù)值，則保留向量x_i(G)， 這樣得到新一代Np的個(gè)體；

i、判斷是否符合最小適應(yīng)值或者迭代次數(shù)的收斂準(zhǔn)則，如果不符合終止準(zhǔn) 則，轉(zhuǎn)到e繼續(xù)差異進(jìn)化的迭代和數(shù)值計(jì)算，如果符合終止準(zhǔn)則，結(jié)束迭代輸 出識(shí)別的地應(yīng)力結(jié)果。