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基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法
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作者 王磊 蒋创 +2 位作者 张鲜妮 李楠 剑锋 《武汉大学学报:信息科学版》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期814-820,共7页
基于合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR)技术的开采沉陷监测理论和方法是矿山变形监测领域研究的热点,当前已有学者融合单视线向D-InSAR技术和开采沉陷规律成功构建了开采沉陷... 基于合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR)技术的开采沉陷监测理论和方法是矿山变形监测领域研究的热点,当前已有学者融合单视线向D-InSAR技术和开采沉陷规律成功构建了开采沉陷三维监测模型,然而由于该模型仅融合了水平煤层开采地表沉陷规律,其并不适用于倾斜煤层开采地表沉陷监测。针对上述问题,根据D-InSAR监测的视线向变形与三维变形的关系,融合倾斜煤层开采地表沉陷规律,提出了基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法。模拟实验表明,所提出的方法下沉监测相对误差绝对值小于9.53%,平均为1.31%,南北方向和东西方向水平移动监测相对误差绝对值小于9.78%,平均为3.71%,满足开采沉陷监测精度要求。并利用该方法成功监测了中国山东省兖州矿区南屯煤矿9310工作面在2012-01-27-2012-02-07期间开采引起的地表移动与变形。 展开更多
关键词 D-INSAR 倾斜煤层 开采沉陷 概率积分法 移动与变形监测
融合InSAR和GA的开采沉陷预计参数反演模型研究
2
作者 王磊 张鲜妮 +1 位作者 池深深 剑锋 《武汉大学学报:信息科学版》 CSCD 北大核心 2018年第11期1635-1641,共7页
针对基于常规合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)技术成果无法反演全部概率积分参数问题,开展了融合D-InSAR和遗传算法(genetic algorithm,GA)的概率积分参数反演方法研究。... 针对基于常规合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR)技术成果无法反演全部概率积分参数问题,开展了融合D-InSAR和遗传算法(genetic algorithm,GA)的概率积分参数反演方法研究。(1)依据采动区D-InSAR视线(line of sight,LOS)方向变形为下沉和南北、东西方向水平移动沿LOS方向投影的关系,基于GA理论,首次构建了融合D-InSAR和GA的概率积分法预计全参数反演模型,并编制了求参软件。模拟实验结果表明,q、tanβ、b、θ的相对误差不超过6.7%,拐点偏移距S相对误差不超过20%(参数敏感度低,对求参整体效果影响小);求参拟合下沉误差为-5.90-6.10mm,拟合中误差约为±2.20mm,整体求参效果较好。(2)利用融合D-InSAR和GA的概率积分法预计全参数反演模型,在一定的假设条件下,对2012年3月11日9310工作面开采沉陷的动态概率积分参数进行了求取,得到q=0.172,b=0.13,tanβ=2.08,θ=88°,S1=-10m,S2=9m,S3=-85m,S4=30m,拟合误差约为-35.00-45.00mm,拟合中误差为±15.16mm,并认为S3=-85m主要为9310工作面开采导致邻近9312采空区边界的悬臂梁或砌体梁失稳"活化"所致。 展开更多
关键词 D-INSAR LOS方向移动 遗传算法 概率积分参数
基于激光扫描的矿区高压线塔变形提取研究 预览
3
作者 李得军 仲崇武 剑锋 《煤炭工程》 北大核心 2018年第7期115-118,共4页
高压线塔属于杆状构筑物,对水平、沉降、倾斜变形非常敏感,利用三维激光扫描技术对高压线塔进行变形监测是评估其受影响程度的重要手段。试验将仿真高压线塔作为扫描对象,结合最小二乘拟合平面的试验方法,评定其三维激光扫描单点定... 高压线塔属于杆状构筑物,对水平、沉降、倾斜变形非常敏感,利用三维激光扫描技术对高压线塔进行变形监测是评估其受影响程度的重要手段。试验将仿真高压线塔作为扫描对象,结合最小二乘拟合平面的试验方法,评定其三维激光扫描单点定位精度,以及分析在不同距离、密度下的单点定位精度,并给出了数据提取与倾斜分析的具体方法和步骤,为真实扫描提供一种辅助决策作用。结果表明:对高压线塔的数据采集适合将测站设在10m左右,密度设置在0.002m左右:实验以西南塔腿为例,研究得出在水平投影上变形最大。 展开更多
关键词 三维激光扫描 定位精度 高压线塔 变形分析
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基于模块化神经网络的地表移动边界角预计
4
作者 孟彦杰 剑锋 +1 位作者 陈元非 徐孟强 《煤炭技术》 2018年第3期129-131,共3页
地表移动边界角是确定地表移动盆地的重要参数。利用粗糙集理论对边界角影响因素进行筛选,结合模块化神经网络建立边界角的预计模型。收集了116个地表移动观测站的数据,并将15个影响因素约简到9个,利用其中的100组数据对网络进行训... 地表移动边界角是确定地表移动盆地的重要参数。利用粗糙集理论对边界角影响因素进行筛选,结合模块化神经网络建立边界角的预计模型。收集了116个地表移动观测站的数据,并将15个影响因素约简到9个,利用其中的100组数据对网络进行训练,其余16组数据作为检验样本。结果表明,利用粗糙集理论约简后的因素建立的模块化神经网络模型精度最高。 展开更多
关键词 边界角 模块化神经网络 粗糙集理论
Kuwahara滤波在布里渊光时域分析传感图像去噪中的应用
5
作者 孟彦杰 剑锋 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第7期120-126,共7页
针对布里渊光时域分析(BOTDA)传感图像中信息在空域的相似性,利用Kuwahara滤波对传感图像去噪,根据滤波窗口内相邻像素之间的相关性恢复中心元素值。研究结果表明,Kuwahara滤波的窗口长度设置应小于并接近理论空间分辨率。利用该方法... 针对布里渊光时域分析(BOTDA)传感图像中信息在空域的相似性,利用Kuwahara滤波对传感图像去噪,根据滤波窗口内相邻像素之间的相关性恢复中心元素值。研究结果表明,Kuwahara滤波的窗口长度设置应小于并接近理论空间分辨率。利用该方法对不同信噪比的BOTDA传感图像进行去噪处理,信噪比平均提高6.7dB,布里渊频移误差平均减小0.58 MHz,空间分辨率保持不变。该方法在不增加BOTDA传感器硬件设备的情况下提高了传感器性能,可用于高分辨率、中长距离传感数据的处理,同时也可用于其他类型的分布式光纤传感系统。 展开更多
关键词 光纤光学 传感器 图像处理 受激布里渊散射 布里渊光时域分析技术 Kuwahara滤波
基于粗糙集理论的导水裂隙带高度预计模型
6
作者 孟彦杰 剑锋 《煤炭技术》 2018年第4期166-167,共2页
在分析各种导水裂隙带高度影响因素的基础上,利用粗糙集理论约简得到最佳的元素集合,将其作为神经网络的输入层,建立基于粗糙集理论的导水裂隙带高度预计神经网络模型,并结合实测数据.检验模型的精度。
关键词 粗糙集理论 导水裂隙带高度 BP神经网络
基于D-InSAR LOS向变形的开采沉陷预计参数反演方法研究 被引量:2
7
作者 王磊 张鲜妮 +1 位作者 陈元非 剑锋 《中国矿业大学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期1159-1165,1180共8页
针对基于常规D-InSAR技术成果无法反演全部概率积分参数(特别是水平移动参数)问题,开展了利用D-InSAR LOS向变形基于模矢法全面反演概率积分参数问题研究:1)依据DInSAR LOS向变形为下沉和南北、东西方向水平移动沿LOS向投影的关系,... 针对基于常规D-InSAR技术成果无法反演全部概率积分参数(特别是水平移动参数)问题,开展了利用D-InSAR LOS向变形基于模矢法全面反演概率积分参数问题研究:1)依据DInSAR LOS向变形为下沉和南北、东西方向水平移动沿LOS向投影的关系,利用模矢法非线性规划理论,构建了基于单视线向D-InSAR LOS向变形的概率积分参数反演模型(可反演出全部概率积分参数),并编制了求参软件;模拟实验表明,q,tanβ,b,θ求参相对误差均小于2.5%,求参拟合误差在-11~11mm之间,LOS向变形拟合中误差为m=±5.8 mm,整体求参效果较好.2)利用建立的参数反演模型,在一定假设条件下,对2012年3月11日9310工作面开采沉陷预计参数进行了求取,即q=0.170,b=0.12,tanβ=2.12,θ=88°,S_1=-11,S2=10,S3=-90,S_4=33,拟合误差约在-34~38mm之间,拟合中误差m=±14.67mm;并认为S3=-90主要为9310工作面开采导致临近9312采空区边界的悬臂梁或砌体梁失稳"活化"所致.研究成果对D-InSAR矿山变形监测具有重要参考价值. 展开更多
关键词 D-INSAR LOS向移动 模矢法 概率积分参数
矿山开采沉陷预计与分析 被引量:4
8
作者 陈元非 王磊 剑锋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2017年第1期99-102,106共5页
针对现有开采沉陷预计方面存在的问题,在前人研究的基础上,利用VB编程语言,借鉴和吸收了不同系统开发的方法和优势,将观测站数据处理与绘图、概率积分参数反演、地表沉陷预计、地表沉陷预计数据后处理等功能进行集成加工,开发了矿山开... 针对现有开采沉陷预计方面存在的问题,在前人研究的基础上,利用VB编程语言,借鉴和吸收了不同系统开发的方法和优势,将观测站数据处理与绘图、概率积分参数反演、地表沉陷预计、地表沉陷预计数据后处理等功能进行集成加工,开发了矿山开采沉陷预计和分析系统。系统各功能连接紧密,实现了利用原始观测站数据对地表沉陷盆地进行定量预计与分析,提高了煤矿开采地表沉陷预计结果的效率和可靠性。 展开更多
关键词 开采沉陷 观测站数据处理 参数反演 沉陷预计 数据后处理 集成加工
采动区公路路灯杆点云中心线提取方法 预览
9
作者 陈元非 剑锋 +2 位作者 徐孟强 张正华 李晋龙 《煤炭工程》 北大核心 2017年第3期111-114,共4页
通过选取道路两旁的路灯杆作为特征地物,对比不同时间路灯杆中心坐标变化,求取公路水平移动与变形。针对路灯杆点云特征,推导了路灯杆中心线的提取模型,采用遗传算法进行路灯杆中心线提取,并分析了随机误差、粗差、点云观测不全面对算... 通过选取道路两旁的路灯杆作为特征地物,对比不同时间路灯杆中心坐标变化,求取公路水平移动与变形。针对路灯杆点云特征,推导了路灯杆中心线的提取模型,采用遗传算法进行路灯杆中心线提取,并分析了随机误差、粗差、点云观测不全面对算法中心线提取的影响。研究结果表明,该方法求取路灯杆中心坐标的精度优于1mm,并且具有较强的抗干扰能力。 展开更多
关键词 采区公路 三维激光扫描 中心线提取 遗传算法 抗干扰能力
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点云密度对采动区路面建模精度的影响 预览
10
作者 孟彦杰 张豪杰 +1 位作者 张正华 剑锋 《北京测绘》 2017年第01S期148-152,共5页
三维激光扫描技术作为采动区公路变形监测技术的重要发展方向,其扫描过程中点云分辨率的设置,会对实际扫描时间、数据后处理工作量与公路DEM生成的精度产生显著影响。本文使用RigelVZ-1000三维激光扫描仪分析了采动区沥青路面测量的单... 三维激光扫描技术作为采动区公路变形监测技术的重要发展方向,其扫描过程中点云分辨率的设置,会对实际扫描时间、数据后处理工作量与公路DEM生成的精度产生显著影响。本文使用RigelVZ-1000三维激光扫描仪分析了采动区沥青路面测量的单点高程实测精度;其次分析了预设点云分辨率与点云建模精度、点云密度与激光入射角和测量距离之间的关系,以实测实验数据为基础,得到三维激光扫描仪应用于采动区路面测量的合理点云分辨率的设置,为实际测量工作与测量方案的设计提供依据。 展开更多
关键词 三维激光扫描 高等级公路 精度分析
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公路采动区裂缝快速获取及精度分析
11
作者 江超 剑锋 黄帅 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2017年第6期166-170,共5页
采动区公路路面裂缝引发公路产生松散剥落、唧浆、缓慢沉降等病害,危及公路的正常运营,需要对裂缝长度和宽度信息进行监测。针对传统的公路路面裂缝测量获取方法劳动强度大、成本高、效率低等缺点,该文设计使用手机相机采集裂缝图像,使... 采动区公路路面裂缝引发公路产生松散剥落、唧浆、缓慢沉降等病害,危及公路的正常运营,需要对裂缝长度和宽度信息进行监测。针对传统的公路路面裂缝测量获取方法劳动强度大、成本高、效率低等缺点,该文设计使用手机相机采集裂缝图像,使用图像处理技术对图像进行增强和除噪、阈值分割,结合尺度基准提取裂缝的长度和宽度信息。运用该方法对采动区公路路面裂缝进行快速获取,实验结果表明:路面裂缝长度计算的相对中误差不超过7.6%;宽度的计算值与实测的宽度相比,其相对误差在8.1%以内,证明该方法检测出的裂缝的长度和宽度具有较高的准确度,能够高效地获得路面裂缝的信息。 展开更多
关键词 采动裂缝 图像增强与除噪 阈值分割 尺度基准 特征值
恒温恒湿实验室铺设相似模型适宜温湿度值设定方法 预览
12
作者 覃双煜 郭广礼 +2 位作者 李怀展 剑锋 王志勇 《金属矿山》 CAS 北大核心 2017年第1期37-42,共6页
相似材料模拟是矿业领域研究岩层移动重要的手段。考虑到温度及湿度会影响原型与模型的相似度,故为了降低温湿度对相似材料模拟结果的影响,提高模型结果的可靠性,建议在恒温恒湿实验室铺设。但是如何设置合适的温湿度值是一个亟待解决... 相似材料模拟是矿业领域研究岩层移动重要的手段。考虑到温度及湿度会影响原型与模型的相似度,故为了降低温湿度对相似材料模拟结果的影响,提高模型结果的可靠性,建议在恒温恒湿实验室铺设。但是如何设置合适的温湿度值是一个亟待解决的问题。首先根据相似材料试件试验揭示了相似材料的强度时变特征,在此基础上,设计出4种温湿度试验环境方案,基于恒温恒湿实验室进一步探索了温湿度对试件含水率的影响。研究表明:温度和湿度会影响相似材料含水率,进而影响相似材料强度的变化率,可通过设置合适的温湿度值来减缓相似材料模型的强度变化,从而提高模型与原型的相似。在上述研究成果的基础上,提出了恒温恒湿实验室铺设相似材料模型适宜温湿度值设置流程。研究成果对于促进恒温恒湿实验室建设、提高相似材料模拟结果具有理论与实践意义。 展开更多
关键词 相似材料 含水率 时变规律 调控措施
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建(构)筑物下采动地表移动与变形极值自动提取方法研究 预览
13
作者 陈元非 剑锋 王磊 《煤炭工程》 北大核心 2017年第7期111-114,共4页
为了解决传统极值提取方法效率较低、精度不高等问题,文章编译了开采沉陷预计程序.推导了采动区地表点移动变形的极值方向公式。并依据不同类型建(构)筑物的平面几何形态,将其分成面状、线状和点状,利用平面点云替代该建(构)筑... 为了解决传统极值提取方法效率较低、精度不高等问题,文章编译了开采沉陷预计程序.推导了采动区地表点移动变形的极值方向公式。并依据不同类型建(构)筑物的平面几何形态,将其分成面状、线状和点状,利用平面点云替代该建(构)筑物进行沉陷预计和统计,实现了采动区不同类型地表建(构)筑物移动变形极值的自动提取。该方法在南屯矿区具体工程实例应用中取得良好效果。 展开更多
关键词 开采沉陷 环境评价 沉陷预计 极值统计
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全站仪免棱镜技术在河道测量中的应用 预览 被引量:1
14
作者 张正华 孙景领 剑锋 《测控技术》 CSCD 2017年第2期50-53,共4页
河道测量是国民经济建设不可或缺的基础性工作,免棱镜模式下运用全站仪进行河道测量是一种主要的观测手段。针对河道测量与路面常规测量的差异性,分析了在不同土壤湿度、不同距离、不同激光入射角条件下免棱镜观测的平面精度与高程精度... 河道测量是国民经济建设不可或缺的基础性工作,免棱镜模式下运用全站仪进行河道测量是一种主要的观测手段。针对河道测量与路面常规测量的差异性,分析了在不同土壤湿度、不同距离、不同激光入射角条件下免棱镜观测的平面精度与高程精度,结果表明:①土壤湿度与激光入射角对免棱镜模式下测量的平面精度和高程精度影响在5 mm之内,可以忽略,但当入射角大于80°时,仪器已不能正常读数;②在满足《数字测绘产品检查验收规定和质量评定(GB/T 18316-2001)》要求的平面精度与高程精度时,测量距离需控制在150 m之内;③在使用免棱镜全站仪进行实地河道测量时,因阳光与气温产生的河道土壤内的水汽蒸腾会对免棱镜测量产生影响,建议实际测量工作时尽量避开一天中太阳辐射较强的12时-15时,以避开大量水汽蒸腾的影响。 展开更多
关键词 河道测量 免棱镜全站仪 误差 精度分析
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基于MATLAB的开采沉陷预计实验教学系统 预览
15
作者 剑锋 张豪杰 +1 位作者 赵军 吴承红 《中国矿业》 北大核心 2016年第6期164-168,共5页
虚拟仿真教学系统是开采沉陷学教学的重要辅助手段,尤其是开采沉陷预计、岩层移动及控制等抽象、复杂的知识点教学。本文以MATLAB为开发平台,设计并实现了开采沉陷预计实验教学系统。系统采用GUIDE制作图形用户界面,实现了对开采沉陷预... 虚拟仿真教学系统是开采沉陷学教学的重要辅助手段,尤其是开采沉陷预计、岩层移动及控制等抽象、复杂的知识点教学。本文以MATLAB为开发平台,设计并实现了开采沉陷预计实验教学系统。系统采用GUIDE制作图形用户界面,实现了对开采沉陷预计主要教学内容的动态仿真。系统界面友好,操作简便,将其用于辅助课堂教学,有助于加深学生对开采沉陷预计内容的理解,同时能够激发学生的学习兴趣,提高课堂教学效果。 展开更多
关键词 开采沉陷 MATLAB 图形用户界面 概率积分法
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基于三角形剖分算法的开采沉陷预计系统设计 预览 被引量:6
16
作者 徐孟强 剑锋 《金属矿山》 CAS 北大核心 2016年第2期128-131,共4页
矿区沉陷预计是开采沉陷研究的重要内容,现有的开采沉陷预计软件多以矩形剖分为基础,存在对凹多边形工作面适应性差、预计结果准确性低等问题。为此,首先采用VB编程语言,基于三角形剖分模型,以改正后的角点坐标为基础,将开采工作面划分... 矿区沉陷预计是开采沉陷研究的重要内容,现有的开采沉陷预计软件多以矩形剖分为基础,存在对凹多边形工作面适应性差、预计结果准确性低等问题。为此,首先采用VB编程语言,基于三角形剖分模型,以改正后的角点坐标为基础,将开采工作面划分为多个独立的三角形;然后运用概率积分法,采用二重变步长辛卜生算法计算每个三角形区域开采引起的移动变形值;最后将三角形单元预计结果进行叠加,实现多个开采工作面地表沉陷的高精度预计及预计结果的可视化输出。试验结果表明:1基于三角形剖分算法的开采沉陷预计克服了矩形剖分预计中的工作面处理难度大、等效剖分等缺点,在满足工程需要的同时,简化了数据处理流程,预计结果的准确性及可靠性得到了进一步提高。2基于三角形分割模型开发的开采沉陷预计反演一体化系统具有良好的稳定性及实用性,可为"三下"采煤方案优化设计、矿区生态环境保护、矿区土地复垦等提供科学依据,为更好地实现绿色开采服务。 展开更多
关键词 开采沉陷 三角形剖分 矩形剖分 概率积分法 辛卜生算法 绿色开采 VB
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基于钻孔数据煤矿开采地表沉陷预计 预览
17
作者 徐孟强 剑锋 王金涛 《工业安全与环保》 北大核心 2016年第7期98-102,共5页
开采沉陷引起的环境损害评价是环评工作中的重要内容,现有预计软件基本不适应在大面积环评工作中开展沉陷预计工作。针对现有问题,以矿区钻孔数据为基础,基于Delaunay三角形剖分算法建立了煤层开采地表沉陷预计模型。通过设计对比试验,... 开采沉陷引起的环境损害评价是环评工作中的重要内容,现有预计软件基本不适应在大面积环评工作中开展沉陷预计工作。针对现有问题,以矿区钻孔数据为基础,基于Delaunay三角形剖分算法建立了煤层开采地表沉陷预计模型。通过设计对比试验,验证了新建模型预计结果较传统的预计方法更加符合实际地表沉陷情况,预计结果的可靠性较高。将该模型运用到工程实例中,可以节省人力资源,使煤矿生态环评从原来以定性分析、半定量预计为主的状况,提高到以定量预测为主的高度,更好地为矿区生态环境保服务。 展开更多
关键词 环境评价 DELAUNAY三角形 三角形分割 概率积分法 开采沉陷预计 实验设计
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长壁缓倾斜老采空区点柱式注浆新方法
18
作者 王磊 郭广礼 +1 位作者 张鲜妮 剑锋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第10期85-88,92共5页
在分析长壁老采空区"活化"变形机理的基础上,结合部分开采岩层移动控制理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究。结果表明:长壁缓倾斜老采空区注浆充填方式可分为点柱式注浆、带状式注浆和全部注浆3种类型,并简... 在分析长壁老采空区"活化"变形机理的基础上,结合部分开采岩层移动控制理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究。结果表明:长壁缓倾斜老采空区注浆充填方式可分为点柱式注浆、带状式注浆和全部注浆3种类型,并简要分析了各类注浆充填老采空区控制残余变形机理。提出了长壁老采空区点柱式注浆设计新方法,并通过理论研究给出了注浆柱尺寸和注浆孔间距设计原则;注浆孔首先应布置在采空区边界附近(注浆体扩散半径范围内),对采空区边界空洞和欠压密区进行注浆充填。 展开更多
关键词 长壁老采空区 点柱式注浆 开采沉陷 残余变形 带状式注浆
顾北煤矿1312(1)首采面开采沉陷规律实测研究
19
作者 徐孟强 剑锋 +2 位作者 王磊 张以文 孔庆珠 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2015年第12期93-95,共3页
以厚松散层薄基岩典型矿区—顾北煤矿1312(1)首采面观测站的实测数据为基础,分析了顾北煤矿首采面开采地表移动变形的动态及静态规律,基于几何参数反演的方法获得了走向、倾向主断面上静动态角量参数及概率积分法预计参数。
关键词 开采沉陷 厚松散层 地表移动变形
基于参数自适应差分进化算法的煤矿开采沉陷预计
20
作者 吴承红 剑锋 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2015年第5期71-73,77共4页
通过模拟实验研究基于参数自适应差分进化算法的数值模型参数反演的可行性,在此基础上结合工程实例开展开采沉陷预计,并利用差分技术对数值模型进行误差控制。研究结果表明:采用参数自适应差分进化算法进行参数反演收敛速度快,能提高... 通过模拟实验研究基于参数自适应差分进化算法的数值模型参数反演的可行性,在此基础上结合工程实例开展开采沉陷预计,并利用差分技术对数值模型进行误差控制。研究结果表明:采用参数自适应差分进化算法进行参数反演收敛速度快,能提高参数反演效率,并可在短期内,使用差分技术对数值模型的误差进行控制,提高煤矿开采沉陷预计的精度。 展开更多
关键词 开采沉陷 数值模拟 参数反演 参数自适应差分进化算法 差分技术
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