吉林大学学报(地球科学版)

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基于岩石地质本质性的碳酸盐岩单轴抗压强度预测

鲁功达1,晏鄂川1,王环玲2,3,王雪明1,谢良甫1   

  1. 1.中国地质大学工程学院,武汉430074;
    2.河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室,南京210098;
    3.河海大学岩土工程研究所,南京210098
  • 收稿日期:2012-12-12 出版日期:2013-11-26 发布日期:2013-11-26
  • 作者简介:鲁功达(1989-),男,博士研究生,主要从事岩石力学试验方面的研究工作,E-mail:lugongda@163.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金青年基金项目(51009052);国家“973”计划项目(2011CB710605);三峡库区三期地质灾害防治重大科学研究项目(107-KZ09Z115)

Prediction on Uniaxial Compressive Strength of Carbonate Based on Geological Nature of Rock

Lu Gongda1, Yan Echuan1, Wang Huanling2,3, Wang Xueming1, Xie Liangfu1   

  1. 1.Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan430074, China;
    2.Key Laboratory of Coastal Disaster and Defense,Ministry of Education, Hohai University, Nanjing210098,China;
    3.Institute of Geotechnical Engineering, Hohai University, Nanjing210098, China
  • Received:2012-12-12 Online:2013-11-26 Published:2013-11-26

摘要:

充分认识岩石的地质本质性是准确描述其物理力学特性的桥梁。岩石的地质本质性涵盖了岩石的物质性、结构性和赋存状态3个方面的内容。在综合考虑岩石上述3方面特征及其与单轴试验联系的基础上,以矿物组成、密度、纵波波速和含水状态为基本指标,采用回归和BP神经网络的方法对碳酸盐岩单轴抗压强度进行预测,并采用灰色关联分析法验证本研究所选用的预测基本指标的合理性。实例应用表明:本次采用的回归方法对该类岩石强度预测的最大误差为15.3%,BP神经网络方法预测的最大误差为8.5%。预测误差出现的原因为碳酸盐岩物质组成复杂,所选预测基本指标是实际情况的简化,同时泥灰质岩石所具有的膨胀性也导致实测和预测结果具有一定的差异。

关键词: 岩石地质本质性, 单轴抗压强度, 预测经验公式, 神经网络, 灰色关联分析, 碳酸盐岩

Abstract:

Laboratory test is the most basic method to determine uniaxial compressive strength of rock, but its value often differs significantly due to the heterogeneity of samples. Taking the sampling difficulty as well as the time and cost factors into account, it will be favorable to determine the uniaxial compressive strength with appropriate prediction models. Complete comprehension of the geological nature of rock is the bridge that leads to an accurate description of its physical and mechanical properties. The geological nature of rock consists of the intrinsic properties of rock substance, structure and occurrence state. Based on comprehensive consideration of those intrinsic properties of rock and their connection with uniaxial test, methods of regression and BP neural network are adopted to predict the uniaxial compressive strength of carbonate with basic index parameters of mineral composition, density, longitudinal wave velocity and saturation state, then grey correlation analysis is conducted to verify the rationality of chosen index parameters. Practice indicates that the regression method has a maximum error of 15.3% in prediction, while the BP neural network method shows a maximum of 8.5% error; The cause of prediction error is that the carbonate has a complex composition, whereas those selected parameters of mineral composition used in prediction are merely a simplification of the actual condition, meanwhile the expansion in marlstone is another reason that leads to the differences between the measured and predicted value of uniaxial compressive strength of carbonate.

Key words: geological nature of rock, uniaxial compressive strength, empirical formula, neural network, grey correlation analysis, carbonate rock

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