基于大数据的重庆地区岩土材料强度参数分类特征研究

项目系重庆市国土资源和房屋管理局下达的2018年度国土房管科技项目，该项目基于重庆市地质矿产勘查开发局下属重庆市南方建设工程检测有限公司、重庆川东南地质矿产检测中心、重庆岩土工程检测中心、重庆渝碚实验检测中心共4家检测单位历年积累的既有岩土材料参数试验数据，构建了由6.7万余条信息并不断扩展的5个数据库，研发完成岩土材料强度参数统一分析管理平台软件，并成功申报软件著作权登记证书，同时申报受理发明专利1项，实现了岩土材料参数测试数据的实时采集、传输、汇总、分类、分析和评估，编制了重庆地区典型岩土材料参数特征值表及特征图谱。在岩土参数分析取值应用方面，该项目基于贝叶斯参数估计方法及大数据分析技术分类统计分析了重庆地区典型岩土材料物理力学参数的基本特征，为预判类似地质环境条件的岩土材料物理力学参数取值奠定了基础。,项目系重庆市国土资源和房屋管理局下达的2018年度国土房管科技项目，该项目基于重庆市地质矿产勘查开发局下属重庆市南方建设工程检测有限公司、重庆川东南地质矿产检测中心、重庆岩土工程检测中心、重庆渝碚实验检测中心共4家检测单位历年积累的既有岩土材料参数试验数据，构建了由6.7万余条信息并不断扩展的5个数据库，研发完成岩土材料强度参数统一分析管理平台软件，并成功申报软件著作权登记证书，同时申报受理发明专利1项，实现了岩土材料参数测试数据的实时采集、传输、汇总、分类、分析和评估，编制了重庆地区典型岩土材料参数特征值表及特征图谱。在岩土参数分析取值应用方面，该项目基于贝叶斯参数估计方法及大数据分析技术分类统计分析了重庆地区典型岩土材料物理力学参数的基本特征，为预判类似地质环境条件的岩土材料物理力学参数取值奠定了基础。 2100433B

根据外力作用方式不同，材料会受到抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗弯强度等。受力如下图《四种强度的受力情况》所示：

材料强度是通过静力试验来测定的，通过标准试件的标准试验方法测得的。

1.材料的抗压、抗拉、抗剪强度

材料的抗压、抗拉、抗剪强度的计算式为：f=

式中：f——材料强度，MPa；

F——材料破坏时的最大荷载，N；

A——试件的受力面积，mm²。

2.材料的抗弯( 折)强度

材料的抗弯强度与试件受力情况、截面形状及支撑条件有关。一般试验方法是将矩形截面的条形试件放在两支点上，中间作用一集中荷载，则抗弯强度计算式为：

式中：f——材料的抗弯(折)强度，MPa；

F——材料破坏时的最大荷载，N；

L——试件两支点间的距离，mm；

b——试件截面的宽度，mm ；

h——试件截面的高度，mm。

岩土的导热系数、比热容等热物性参数是设计地源热泵土壤换热器数量的关键参数，其可靠的现场原位测试方法对地源热泵应用非常重要。针对基于地源热泵的岩土热物性由于受变热流、地下水等多种因素影响而具有复杂不确定性，目前测试却基于确定性方法的局限，提出新的岩土热物性测试不确定性方法。研究基于地源热泵的岩土热物性参数的不确定性特征，建立三维瞬态传热模型及非定常多变量反演模型，建立准实际工况岩土热物性测试系统；提出随机方法与反演结合进行分析的热物性参数辨识方法。研究并揭示地下水渗流等不确定性因素对热物性及其测试的影响机理。在现有研究基础上，拓展与深化对岩土热物性不确定性因素的认识，实现岩土热物性研究方法由确定性向不确定性转变、热物性结果由单一确定解向区间与概率分布转变。为解决长期困扰的岩土热物性测试结果可靠性问题提供新途径，为地源热泵空调系统设计提供科学依据与技术支撑。

按照原计划执行，并将岩土塑性理论拓展到孔隙塑性理论，对当前坝工界高度关注的高拱坝蓄水诱发的谷幅变形现象开展了深入研究。围绕基于热力学的岩土塑性理论这一主题，在理论分析、材料试验及数值模拟等方面开展了一系列研究，取得了较为丰硕的成果，全面达到了预定的目标。突出进展包括首次建立了基于不可逆热力学的非弹性结构动力问题的Hamilton原理，基于颗粒相似材料的精细粘滑机理实验研究，粘弹性-粘塑性-粘性损伤本构模型及其在水力劈裂和盐岩储庫变形稳定中的应用，孔隙塑性理论及在高拱坝蓄水诱发的谷幅变形的应用，等等。项目成果已经在锦屏一级、松塔、白鹤滩、孟底沟等拱坝整体稳定性评价，岩盐密集储气库，大同煤矿石炭系厚煤层坚硬顶板等国家重大岩石工程中得到应用。研究期间，项目已发表SCI检索论文6篇，EI检索论文10篇，发表国际/国内大会特邀报告6次；毕业博士生8人，其中4人获国家奖学金；出站博士后1人，获得中国大坝工程学会第八届汪闻韶院士青年优秀论文奖。项目负责人杨强获得国家科技进步二等奖一项，省部级科技进步一等奖三项，获得中国力学学会首届黄文熙-陈宗基岩土力学奖的岩石力学成就奖，并当选为国际岩石力学与岩石工程学会（ISRM）副主席，获邀在国际水动力滑坡研讨会上做45分钟大会报告，并做第三届“谷德振讲座”特邀报告。 2100433B